KR20040049043A - 형상기억합금을 이용한 밸브 및 이를 구비한 요리 기구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 단순화되는 밸브 및 이를 설치한 요리 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밸브는, 유체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구를 구비하며, 내부에 상기 유입구와 유출구가 연통된 유로가 형성된 케이싱; 소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도를 가지는 형상기억합금으로 형성되어 있으며, 상기 밸브 몸체를 상기 전이온도보다 낮은 온도에서 상기 제1 위치에 위치시키고, 상기 전이온도 이상의 온도에서 상기 제2 위치에 위치시키기 위하여 일단이 상기 케이싱에 연결되고 타단이 상기 밸브 몸체에 연결되는 연결부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 요리 기구는, 요리 재료를 담을 수 있도록 오목부가 형성되고 상면이 개방된 용기(容器); 상기 용기의 개방된 상면을 개폐하기 위한 뚜껑, 및 상기 뚜껑에 설치되는 상술한 특징을 갖는 밸브;를 구비한다.

Description

형상기억합금을 이용한 밸브 및 이를 구비한 요리 기구{Valve using shape memory alloy and cooking utensil with such}

본 발명은 유체의 흐름을 제어하기 위해 개폐되는 밸브 및 이를 설치한 요리 기구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조가 단순화되면서도 제품의 신뢰성은 향상되도록 개선된 밸브 및 이를 설치한 요리 기구에 관한 것이다.

유체의 흐름을 제어하기 위한 밸브는 여러 가지 형태가 있다. 압력솥이나 전기 밥솥 등의 요리 기구에서도 용기(容器) 내부를 소정 온도 및 압력으로 유지하고 또한 고온, 고압의 증기로 인한 요리 기구의 파손을 방지하기 위해, 밸브를 사용하여 요리시에 생성된 고온, 고압의 증기를 용기 내부에서 대기로 방출하고 있다. 사용되는 종래의 밸브는 별도의 동력을 필요로 하지 않고 용기 내부의 증기 압력에 반응하여 유로를 개폐하는 형태와, 별도의 전원을 인가하여 유로를 개폐하는 형태로 분류할 수 있는데, 양 형태 모두 구조가 복잡하여 조립 공수가 증대되고 이로 인한 제조 시간 및 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다.

또한 복잡한 구조로 인해 제품 사용시의 고장이 잦아 제품의 신뢰성이 감소되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 구조가 단순하면서도 신뢰성은 향상되는 밸브 및 이를 설치한 요리 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 요리시의 부주의 등으로 인한 과열로 요리 기구가 파열되거나 그로 인해 화재가 발생될 수 있는 위험이 감소되는 요리 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 형상기억합금을 이용한 밸브의 일 실시예를 개략 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 요리 기구의 일 실시예를 개략 도시한 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 요리 기구에 설치된 밸브의 일 실시예를 개략 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 요리 기구에 설치된 밸브의 다른 일 실시예를 개략 도시한 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 요리 기구에 설치된 밸브의 또 다른 일 실시예를 개략 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10,200 ...밸브11 ...케이싱

13 ...유입구13 ...유출구

15 ...밸브 몸체20 ...연결 부재

100 ...요리 기구110 ...용기

112 ...오목부120 ...뚜껑

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 밸브는, 유체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구를 구비하며, 내부에 상기 유입구와 유출구가 연통된 유로가 형성된 케이싱;

상기 케이싱 내부의 유로를 폐쇄하는 제1 위치와, 개방하는 제2 위치 사이에서 이동 가능하게 설치된 밸브 몸체; 및

소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도를 가지는 형상기억합금으로 형성되어 있으며, 상기 밸브 몸체를 상기 전이온도보다 낮은 온도에서 상기 제1 위치에 위치시키고, 상기 전이온도 이상의 온도에서 상기 제2 위치에 위치시키기 위하여 일단이 상기 케이싱에 연결되고 타단이 상기 밸브 몸체에 연결되는 연결 부재;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 연결 부재를 가열하기 위한 전열 코일이 상기 연결 부재의 외주(外周)에 권선될 수 있다.

바람직하게는 상기 연결 부재가 자체 발열될 수 있도록 상기 연결 부재에는 전원을 인가하는 회로가 연결될 수 있다.

본 발명에 따른 요리 기구는, 요리 재료를 담을 수 있도록 오목부가 형성되고 상면이 개방된 용기(容器); 상기 용기의 개방된 상면을 개폐하기 위한 뚜껑, 및요리시에 상기 용기 내부에서 형성되는 고온, 고압의 증기를 대기로 배출하기 위해 상기 뚜껑에 설치되는 밸브;를 구비하여 된 것으로,

상기 밸브는, 상기 용기 내부의 증기가 유입되는 유입구와 상기 증기가 대기로 배출되는 유출구를 구비하며, 내부에 상기 유입구와 유출구가 연통된 유로가 형성된 케이싱;

상기 케이싱 내부의 유로를 폐쇄하는 제1 위치와, 개방하는 제2 위치 사이에서 이동 가능하게 설치된 밸브 몸체; 및

소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도를 가지는 형상기억합금으로 형성되어 있으며, 상기 밸브 몸체를 상기 전이온도보다 낮은 온도에서 상기 제1 위치에 위치시키고, 상기 전이온도 이상의 온도에서 상기 제2 위치에 위치시키기 위하여 일단이 상기 케이싱에 연결되고 타단이 상기 밸브 몸체에 연결되는 연결 부재;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 요리 기구에 설치되는 상기 밸브의 연결 부재를 가열하기 위한 전열 코일이 상기 연결 부재의 외주(外周)에 권선될 수 있다.

바람직하게는 상기 연결 부재가 자체 발열될 수 있도록 상기 연결 부재에는 전원을 인가하는 회로가 연결될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 밸브의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도로서, 도 1a는 유로가 폐쇄된 상태를 나타내고 도 1b는 유로가 개방된 상태를 나타낸다. 도면을 참조하면 밸브(10)는 내부 공간이 마련된 실린더 형상의케이싱(11)을 구비한다. 상기 케이싱의 저면에는 유체가 내부로 유입되는 유입구(12)가 형성되고, 측면에는 유입된 상기 유체가 외부로 유출되는 유출구(13)가 형성된다. 케이싱(11)의 내부에는 상하로 이동할 수 있는 밸브 몸체(15)가 구비되는데, 상기 밸브 몸체는 케이싱(11)의 내주면에 밀착하여 상하 이동하므로 도 1a에서와 같은 제1 위치에서는 유출구(13)가 폐쇄되어 유로가 폐쇄되고, 도 1b에서와 같은 제2 위치에서는 유출구(13)가 개방되어 유로가 개방된다. 밸브 몸체(15)에 의해 케이싱(11)의 내부 공간은 밸브 몸체(15)의 하단 아래의 하부 공간(30)과, 밸브 몸체(15)의 상단 위의 상부 공간(40)으로 분리된다. 밸브 몸체(15)에는 상하 방향으로 통공(16)이 형성되어 상기 하부 및 상부 공간(30,40)의 열 교환을 촉진한다.

상기 밸브 몸체(15)와 케이싱(11)은 연결 부재(20)를 매개로 연결된다. 연결 부재(20)의 일단과 케이싱(11)의 상단 내벽, 및 연결 부재(20)의 타단과 밸브 몸체(15)의 상단부는 용접이나 접착에 의해 서로 고정될 수 있고, 기타 다른 고정 방법이 적용될 수도 있다.

연결 부재(20)는 로드 또는 와이어 형상일 수 있으며 열탄성적인 마르텐사이트 변태를 나타내는 형상기억합금으로 형성된다. 형상기억합금에는 니켈-티타늄 합금, 구리-아연-알루미늄 합금, 또는 구리-니켈-알루미늄 합금 등이 있으며, 소정의 온도보다 낮으면 내부 결정 구조가 마르텐사이트상이 되어 유연해 지고 상기 소정의 온도 이상이면 내부 결정 구조가 원래의 오스테나이트상으로 복귀된다. 상기 소정의 온도를 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도라고 한다. 이에 따라 연결 부재(20)는 상기 전이온도보다 낮은 온도에서는 마르텐사이트상이 되어 밸브몸체(15)의 자중(自重)에 의해 종축을 따라 용이하게 늘어날 수 있으며 밸브 몸체(15)는 도 1a와 같이 제1 위치에 놓인다. 연결 부재(20)가 상기 전이온도 이상의 온도에서는 오스테나이트상으로 복귀하여 원래의 길이로 단축 복귀하므로 밸브 몸체(15)는 도 1b와 같이 제2 위치에 놓인다. 연결 부재(20)의 상기 전이온도 및 전이온도에서의 복귀력은 형상기억합금을 형성하는 원소의 조성과 열처리 과정을 달리함에 의해 조정될 수 있다.

상기한 구조를 갖는 밸브(10)의 작용을 설명하면, 상온(常溫)에서 밸브 몸체(15)는 도 1a에서 도시된 바와 같이 유출구(13)를 폐쇄하는 제1 위치에서 정지되어 있다. 이때에는 케이싱(11)의 유입구(12)로부터 소정의 설정 온도보다 높은 온도의 유체가 화살표와 같이 케이싱의 하부 공간(30)으로 유입되어도 유로가 폐쇄되어 유체가 케이싱(11)의 외부로 배출될 수 없다. 그러나 하부 공간(30)으로 유입된 유체 중 소량은 밸브 몸체(15)에 형성된 통공(16)을 통해 상부 공간(40)으로 이동하며, 또한 유입 유체가 포함하고 있는 열도 상부 공간(40)으로 전달된다. 다만 상기 통공(16)은 열의 이동을 촉진하기 위한 것이며 케이싱(11)이나 밸브 몸체(15)의 통공이 아닌 부분을 통해서도 열은 전달될 수 있다. 이에 의해 상부 공간(40)의 온도가 상승하여 소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도 이상이 되면 연결 부재(20)가 단축 복귀하며, 이에 연결된 밸브 몸체(15)도 제2 위치로 상승한다. 이에 따라 밸브 몸체(15)의 하단부가 유출구(13)의 위치보다 높아져서 유출구(13)가 개방된다. 도 1b의 밸브 몸체(15)는 제2 위치에 있으며, 케이싱(11) 내부의 하부 공간에 유입구(12)로부터 유출구(13)에 이르는 소정의 유로(화살표 참조)를 따라 유체가 흐를 수 있다.

도 2는 본 발명인 요리 기구의 일 실시예를 개략 도시한 사시도이다. 다만 도시된 요리 기구는 단순한 일 실시예에 불과하며 증기 배출을 위한 밸브를 구비한 압력솥이나 전기 밥솥 등도 본 발명에 포함된다.

도면을 참조하면 요리 기구(100)는 요리 재료를 담을 수 있는 오목부(112)가 형성된 용기(容器,110), 이를 개폐하는 뚜껑(120), 및 상기 뚜껑(120)에 설치된 밸브(200)를 구비한다.

상기 요리 기구(100)의 작용을 설명하면, 요리 재료를 용기(110)에 담고 뚜껑(120)을 닫은 후 연소열 또는 전열 등으로 상기 용기(110)를 가열한다. 재료가 익으면서 고온, 고압의 증기가 발생하는데 뚜껑(120)을 개방하지 않은 상태로 상기 밸브(200)를 통해 상기 증기가 배출될 수 있다.

도 3은 본 발명인 요리 기구에 설치된 밸브의 제1 실시예를 도시한 단면도이다. 상술한 바와 같이 상기 요리 기구는 도 2에서 도시된 형태의 것일 수도 있고, 압력솥이나 전기 밥솥일 수도 있다. 다만 설명의 편의를 위해 도 2의 요리 기구(100)에 설치된 밸브(200)로 가정한다.

요리 용기의 뚜껑(120)에 형성된 설치공에 끼워져서 설치된다. 상기 설치공과 밸브의 케이싱(211)은 그 사이로 증기가 새어나가지 못하도록 적절히 실링(sealing)된다. 밸브(200)가 설치된 상태에서 유출구(213)는 뚜껑(120) 위에 위치하며, 유입구(212)는 뚜껑(120) 아래에 위치하여 용기의 오목부(도 2의 112)와 마주본다.

도시된 밸브(200)의 구조는 도 1a 및 1b을 참고하여 설명된 밸브(10)와 동일하므로, 그 작용만을 설명하면 상온에서 용기의 오목부(도 2의 112)에 요리 재료를 담고 뚜껑(200)을 닫은 후 용기(도 2의 110)를 가열하기 시작한다. 가열 초기에는 밸브 몸체(215)가 도 3에서 실선으로 도시된 것과 같이 유출구(213)를 폐쇄하는 제1 위치에 있다. 요리 재료가 익어감에 따라 발생되는 고온, 고압의 증기가 유입구(212)를 통해 하부 공간(230)으로 유입되고, 상기 증기의 열이 통공(216)이나 밸브 몸체(215) 자체 또는 케이싱(211)을 통해 상부 공간(230)으로 전달된다. 이로 인해 상부 공간(240)의 온도가 소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도 이상으로 상승하면 연결 부재(220)가 단축되며, 밸브 몸체(215)가 도 3에 가상선으로 도시된 제2 위치까지 상승하여 유출구(213)가 개방되고 고온, 고압의 증기가 대기로 배출된다.

요리 기구가 압력솥이라면 상기 밸브(200)는 안전 밸브로서 사용될 수도 있다. 예를 들면 압력솥은 가열에 따른 압력 상승으로 용기 내부의 온도가 보통 섭씨 110 내지 126도까지 상승하는 것으로 알려져 있는데 밸브 몸체(215)가 제2 위치까지 상승하는 연결 부재(220)의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도를 섭씨 150도 정도가 되도록 연결 부재를 설계하면, 요리시의 부주의 등에 의해 압력솥이 과열되더라도 상기 밸브(200)를 통해 증기를 대기로 배출함으로써 압력솥의 파열과 그로 인한 화재를 방지할 수 있는 것이다.

도 4 및 도 5는 본 발명인 요리 기구에 설치된 밸브의 제2 및 제3 실시예를 도시한 단면도이다. 제2 및 제3 실시예는 상술한 제1 실시예와 유사하므로 차이가있는 부분만을 비중있게 설명한다. 도 4의 제2 실시예를 참조하면 밸브의 연결 부재(220)는 전열 코일(230)에 의해 권선된다. 상기 전열 코일(230)은 전원(240a)과 전기적으로 연결되고, 전원을 포함하는 회로 상에는 스위치(241a)가 설치된다. 상기 스위치(241a)가 온(on) 되면 상기 회로가 통전하여 전열 코일(230)이 발열하고, 이로 인해 온도가 상승하여 연결 부재(220)가 단축되며 밸브 몸체(215)가 실선으로 된 제1 위치에서 가상선으로 된 제2 위치까지 상승한다.

도 5의 제3 실시예를 참조하면 밸브의 연결 부재(220)의 양 단부는 전원(240b)을 포함하는 회로와 전기적으로 연결되고, 상기 회로 상에는 스위치(241b)가 설치된다. 상기 스위치(241b)가 온(on) 되면, 형상기억합금으로 된 연결 부재(220)가 통전되어 발열하고, 이로 인해 온도가 상승하여 연결 부재(220)가 단축되며 밸브 몸체(215)가 실선으로 된 제1 위치에서 가상선으로 된 제2 위치까지 상승한다.

제1 실시예와 비교하면, 제2 및 제3 실시예의 연결 부재(220)는 요리시에 발생되는 증기로부터 열을 공급받는 구조가 아니므로 밸브 몸체(215)에 통공(도 3의 216)은 불필요하며, 전원을 필요로 하므로 전기로 가열되는 전기 밥솥 등의 요리 기구에서 고온, 고압의 증기를 배출하는데 적합하게 사용될 수 있다.

이상에서 설명한 형상기억합금을 이용한 밸브는 그 구조가 단순하여 제조시간이 감소되며 제조 비용이 절감될 수 있다. 또한 단순한 구조로 인해 제품의 고장을 줄일 수 있어 신뢰성이 향상된다.

상기와 같은 밸브를 구비하는 요리 기구는 요리시의 부주의 등에 불구하고 과열로 인한 요리 기구의 파열이나 그로 인한 화재의 위험이 감소될 수 있다. 또한 용기(容器) 내부의 온도를 소정의 설정 온도 이하로 유지할 수 있어 완성된 요리의 풍미를 향상시킬 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (6)

1. 유체가 유입되는 유입구와 유출되는 유출구를 구비하며, 내부에 상기 유입구와 유출구가 연통된 유로가 형성된 케이싱;

   상기 케이싱 내부의 유로를 폐쇄하는 제1 위치와, 개방하는 제2 위치 사이에서 이동 가능하게 설치된 밸브 몸체; 및

   소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도를 가지는 형상기억합금으로 형성되어 있으며, 상기 밸브 몸체를 상기 전이온도보다 낮은 온도에서 상기 제1 위치에 위치시키고, 상기 전이온도 이상의 온도에서 상기 제2 위치에 위치시키기 위하여 일단이 상기 케이싱에 연결되고 타단이 상기 밸브 몸체에 연결되는 연결 부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 밸브.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 연결 부재를 가열하기 위한 전열 코일이 상기 연결 부재의 외주(外周)에 권선되는 것을 특징으로 하는 밸브.
3. 제1 항에 있어서,

   상기 연결 부재가 자체 발열될 수 있도록 상기 연결 부재에는 전원을 포함하는 회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 밸브.
4. 요리 재료를 담을 수 있도록 오목부가 형성되고 상면이 개방된 용기(容器); 상기 용기의 개방된 상면을 개폐하기 위한 뚜껑, 및 요리시에 상기 용기 내부에서 형성되는 고온, 고압의 증기를 대기로 배출하기 위해 상기 뚜껑에 설치되는 밸브;를 구비하여 된 요리 기구에 있어서,

   상기 밸브는, 상기 용기 내부의 증기가 유입되는 유입구와 상기 증기가 대기로 배출되는 유출구를 구비하며, 내부에 상기 유입구와 유출구가 연통된 유로가 형성된 케이싱;

   상기 케이싱 내부의 유로를 폐쇄하는 제1 위치와, 개방하는 제2 위치 사이에서 이동 가능하게 설치된 밸브 몸체; 및

   소정의 마르텐사이트-오스테나이트 전이온도를 가지는 형상기억합금으로 형성되어 있으며, 상기 밸브 몸체를 상기 전이온도보다 낮은 온도에서 상기 제1 위치에 위치시키고, 상기 전이온도 이상의 온도에서 상기 제2 위치에 위치시키기 위하여 일단이 상기 케이싱에 연결되고 타단이 상기 밸브 몸체에 연결되는 연결 부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는 요리 기구.
5. 제4 항에 있어서,

   상기 밸브의 연결 부재를 가열하기 위한 전열 코일이 상기 연결 부재의 외주(外周)에 권선되는 것을 특징으로 하는 요리 기구.
6. 제4 항에 있어서,

   상기 연결 부재가 자체 발열될 수 있도록 상기 연결 부재에는 전원을 인가하는 회로가 연결되는 것을 특징으로 하는 요리 기구.