KR20090046988A - 식품용 유리관 히터 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 식품용 유리관 히터에 관한 것으로, 음식물을 끓이거나 데울 때 또는 보온을 위하여 사용하는 히터로서 원적외선이 방사되는 카본사를 이용한 발열체로 이용되어 음식의 풍미를 좋게 하고, 카본사 발열체가 나선형으로 감긴 절연튜브가 유리관의 내부 중심에 유리관과 접촉 없이 고정설치되어 내구 수명이 증대되며, 종래 스테인레스관을 이용한 히터에 비하여 인체에 해로운 전해 금속의 유출없이 위생적이고 안전한 식품용 유리관 히터에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 밀폐된 유리관; 유리관의 중심에 위치되게 설치된 절연 튜브; 절연 튜브에 나선형으로 감진 카본 발열체; 절연 튜브의 양단부에 카본 발열체를 고정시킨 고정구; 유리관의 일측을 관통하고, 한 가닥은 일측 고정구에 접속되고, 다른 한 가닥은 절연 튜브의 내부 공간을 지나 타측 고정구에 접속된 전극선;을 포함하여 구성된 식품용 유리관 히터가 제공된다.
히터, 유리관, 카본사, 카본섬유
Description
본 발명은 식품용 유리관 히터에 관한 것으로, 음식물을 끓이거나 데울 때 또는 보온을 위하여 사용하는 히터로서 원적외선이 방사되는 카본사를 이용한 발열체로 이용되어 음식의 풍미를 좋게 하고, 카본사 발열체가 나선형으로 감긴 절연튜브가 유리관의 내부 중심에 유리관과 접촉 없이 고정설치되어 내구 수명이 증대되며, 종래 스테인레스관을 이용한 히터에 비하여 인체에 해로운 전해 금속의 유출없이 위생적이고 안전한 식품용 유리관 히터에 관한 것이다.
[문헌 1] 한국 실용신안등록 제0082507호, 1994.09.08
[문헌 2] 한국 특허공개 제2006-0049326호, 2006.05.18
[문헌 3] 한국 특허등록 제0717449호, 2007.05.04
음식을 조리하거나 보온하기 위한 용기에 설치된 히터는 특정 소재로된 관체의 내부에 발열체가 삽입설치된 구조로서, 물이나 식품에 접촉되더라도 유해 성분이 추출되지 않는 안정된 금속으로 스테인레스의 관체가 사용되었다.
그러나 스테인레스 또한 금속으로서 고열에 의해 열화로 유해한 이온성분이 미세하게나마 추출되어 인체에 좋지 않은 영향을 끼치고, 식품을 변질시키는 등 많은 문제점이 야기된다.
또한 종래의 경우 발열체로써 니크롬선이나 카본선을 사용함으로써, 단지 발열에 의한 가열의 목적만 있고, 음식의 보다 풍미있게 하는 작용은 없었다.
본 발명은 음식에 접촉하여도 안전한 재료인 유리를 이용하여 외부 케이싱을 만들고, 이의 내부에 음식 조리에 원적외선을 조사하여 보다 풍미 있는 음식으로의 조리가 가능하도록 카본사를 이용한 카본사 발열체를 이용하며, 상기 카본사 발열체는 절연 튜브에 감겨 설치됨과 동시에 절연튜브는 케이싱에 가운데에 위치하도록 양단부가 고정되고, 카본사 발열체에 전원을 인가하는 두개의 전극선이 케이싱의 일측에 설치된 구조를 제공하게 된다.
본 발명에 의하면, 전극선이 케이싱의 일측에 설치되어 다양한 용기에 설치하여 직접 물이나 음식을 조리할 수 있고, 케이싱이 안정된 재질인 유리로 제조됨으로써 보다 위생적이고 유해한 금속 이온의 용출이 없는 장점이 있으며, 원적외선이 방사되는 카본사 발열체를 이용됨으로써 음식의 보존성과 풍미를 좋게 하는 효과가 있다.
본 발명은 케이싱으로 유리관(1)을 사용하고, 발열체로서 카본사 발열체(2)를 이용하며, 카본사 발열체(2)가 유리관(1)의 내벽에 접촉되지 않도록 절연 튜브(3)에 감기도록 하고, 카본사 발열체(2)에 접속된 두 개의 적극선(4)이 유리관(1)의 일측에 위치하도록 된 구조를 가진다.
이와 같은 구조의 일실시예는 도 1에 도시된 바와 같이, 밀폐된 유리관(1); 유리관(1)의 중심에 위치되게 설치된 절연 튜브(3); 절연 튜브(3)에 나선형으로 감진 카본사 발열체(2); 절연 튜브(3)의 양단부에 카본사 발열체(2)를 고정시킨 고정구(5a)(5b); 유리관(1)의 일측을 관통하고, 한 가닥은 일측 고정구(5a)에 접속되고, 다른 한 가닥은 절연 튜브(3)의 내부 공간을 지나 타측 고정구(5b)에 접속된 전극선(6);을 포함하여 구성된다.
그리고 상기의 고정구(5b)는 절연 튜브(3)를 유리관(1)의 가운데에 위치시키도록 돌기(7)가 형성되거나 받침대(8)가 부착될 수도 있다.
특히 상기의 발열체로 사용된 카본사 발열체(2)는 원적외선을 방사하고, 단 시간에 높은 열을 발생시키는 높은 효율성을 가지는 소재이다. 카본사 발열체(2)는 다수개의 카본사가 하나의 다발을 형성하여 나선형으로 감긴 구조이거나, 다수개의 카본사 다발을 엮어 나선형으로 감긴 구조이거나, 카본사를 직조하여 제조된 카본섬유이거나, 카본사 다발을 직조하여 제조된 카본섬유일 수도 있다. 이와 같은 다양한 실시예의 카본사 발열체(2)는 도 5의 (a)에 다수개의 카본사가 하나의 다발을 형성하고, 상기 카본사 다발 다수개가 연접되어 나선형의 구조로 감기는 실시예가 도시되어 있고, 도 5의 (b)에는 카본사 다발을 이용하여 카본섬유로 직조하여 사용된 예가 도시되어 있다. 이와 같이 카본사 발열체(2)는 카본사를 이용하되, 카본사 다발을 형성시켜 사용하는 경우, 카본사를 직조하여 사용하는 경우, 카본사 다발을 직조하여 사용하는 경우 등 다양하게 실시할 수 있다.
카본사 발열체(2)의 소재가 되는 카본사는 원료에 따라 폴리아크릴로니트릴(PAN)계, 피치계, 레이온계로 분류되며 그 중 PAN계와 레이온계가 거의 대부분을 차지한다. 그리고 PAN계 탄소섬유는 PAN을 비활성 기체하에서 1,000~2,000℃ 이상의 온도에서 소성하여 만든다. 상기 피치계의 경우 석탄에서 나오는 피치를 섬유화한 뒤 PAN계와 거의 같은 공정을 거쳐서 완성하지만 PAN 계열과 비교해 그 값이 싸기 때문에 고온단열재나 보강재로 널리 사용하고 있다.
그리고 최근에는 새로운 합성 카본이 개발되었는데, 이러한 합성 카본은 리니어 체인 폴리머(=C=C)n로 형성되고 이를 카빈(carbin)이라 한다. 상기 카빈의 구조는 원자간 거리가 2.75Å이고, 리니어 카본 체인간의 평면 거리는 8.34Å를 갖는다. 즉, 1차원 전도성을 갖는 리니어 구조의 카본으로 간주한다. 이러한 섬유는 2,200℃ 열처리 온도와 질소가스 상태에서 레이온의 열분해에 의해 산업상의 목적으로 제조되는 것이다.
그리고 금속판에 카본사를 부착하여 평면 전열소자로 이용할 수 있도록 한 선형 카본 구조의 준 1차원 섬유가 있다. 일반적으로 준 1차원(Quasi-one-dimensional) 도체는 결정체의 수직면에서 전도성이 선택된 방향으로 증가하게 되는 결정물질이다. 이러한 이방성(anistropy)을 갖는 도체는 전자가 일차원으로 운동하게 되는 결정구조의 특수성과 관련이 있다. 이러한 현상은 전이금속 원자들을 가진 복합체로 이루어진 격자에서 주로 관찰된다. 즉, Pt 원자가 CN 분자에 둘러싸여 병렬고리를 형성하는 R3Pt(CN4)B0.3·3H2O 결정체를 예로 들 수 있다. Pt원자들 사이의 거리가 짧기 때문에 (2.88Å) Pt원자의 전자 구름들이 서로 교차하고 전자간의 이동이 가능해 진다. 또 다른 준 일차원 전도체 중 다른 하나는 테트라-시아노-키노-디메탄(TCNQ)화합물을 포함하는 분자들로 형성된 물질이다. 결정화가 진행되는 동안에, 이들 복합체들은 전도성을 일으키는 고리로 일렬로 늘어서게 된다.
또한 이차원 결정층 구조를 갖는 전도체는 준이차원 전도체로 될 수 있다. 그러한 예로써 흑연이 있다. 흑연은 면과 면의 거리가 6.69Å이고, 육각면에서의 원자간 거리가 2.4Å인 육각형 구조이다. 층과 원자의 차이는 약 만배의 전기 전도력을 발생시킬 수 있다.
이에 따라, 근래에 "카빈"으로 불리는 새로운 선형고분자고리(=C=C)n로 합성 된 탄소결정체가 나타난 바 있다. 이것은 n-형 반도체 특성을 띠고, 2500℃ 이상의 고온에서 흑연으로 변형된다. 그리고, 이러한 선형 결정 구조를 갖는 카본섬유는 2200℃의 불활성 가스상태에서 레이온(Rayon)을 열분해함으로써 얻을 수 있었다. 상기 레이온(Rayon)은 여러가지 합성물을 제조하는 데 사용되었으며, 단단하고 유연한 전기 가열요소를 제조하는 데 사용되었다. 그리고, 상기한 "카빈"의 구조는 원자간의 거리가 2.75Å이고, 선형고분자고리(=C=C)n의 면과 면 사이의 거리가 8.34Å로 이루어진다. 이에 흑연결정체의 분자층 사이의 큰 공간 때문에 어떤 물질의 상당한 양을 흡수할 있게 된다. 만약 흑연에 화합물이 삽입되면, 대부분의 화합물은 분자층간의 경계에 있는 흡착물에 의하여 제한되는 특징이 있게 된다. 대체적으로 경계부근에 내재한 흡착물은 탄소그물망 사이의 경계에서 삽입화합물이 멀리 떨어질 수 있도록 탄소와 다른 요소가 결하는 것을 방해하게 된다. 그러나, 적당한 조건하에서 흡착물은 다소 완전한 흑연모체구조로 재생되어 추출될 수 있다. 한편, 흑연 화합물은 두 그룹으로 분리될 수 있다. 그 중 하나는 플르오르화물과 산소의 추출로 얻어진 흑연 화합물이다. 이 그룹은 탄소원자와 삽입 화합물이 공유결합하는 특징이 있다. 바로 이러한 특징이 구조가 다소 뒤틀리게 되는 이유이다. 이 그룹에서 경계부근의 흡착물을 갖는 물질들은 거의 화학적인 화합물에 유사하다. 다른 그룹의 흑연 화합물은 다양한 흑연 삽입물을 포함하고 있다. 이들은 전형적인 부가생성물에 가깝지만, 삽입물의 입자와 흑연층의 분극이 다소 불일치하여 대체로 차이가 있게 된다. 그리고 이러한 흑연 화합물은 구조의 뒤틀림에 대하여 큰 영향을 받지 않는다.
상기한 언급된 것들을 고려해 볼 때, 새로운 선형고분자고리(=C=C)n를 갖는 삽입 화합물이 형성될 수 있을 뿐만 아니라 그러한 삽입 화합물은 근본적으로 탄소섬유의 수직방향으로 전기 전도성을 변화시킬 수 있음이 가능하게 된다. 기존의 반도체 이론으로부터 알 수 있듯이, 삽입 화합물과 같은 불순물은 반도체 금지지역(Semiconductor Forbidden Zone)에서 부가생성물을 만들게 된다. 만약 불순물의 원자들이 결정체의 격자 매듭에 있다면 치환불순물이라 불려지고, 만약 불순물의 원자들이 원자들이 결정체 격자 틈사이에 있다면, 삽입불순물이라고 부른다.
카본섬유의 표면에 삽입 화합물을 형성시키고 음이온을 탄소고리사이의 공간에 첨가함으로써 전기 전도성을 가진 전자가 삽입 화합물층에 모이고 전류의 전도에 관계하지 않는 반도체를 얻을 수 있게 된다. 이러한 경우, 반도체에서 정공농도(Hole Concentration)는 가전자대로 전이된 전자의 농도보다 훨씬 많다. 말하자면 준 일차원 전도성을 갖는 p형 반도체인 것이다.
따라서 본 발명에 사용되는 카본사는 상기한 바와 같은 특징을 갖는 것으로 카본섬유에 엑셉터 삽입 불순물(무기음이온)이 삽입되어 선형 카본 구조를 갖는 준 1 차원 카본사 발열체이다.
따라서 선형 고분자고리로 합성된 탄소결정체가 고온에 의해 흑연으로 변형되어 형성된 카본사 발열체와, 상기 카본사 발열체의 탄소고리 사이의 공간에 엑셉터 대체 불순물인 무기 음이온을 첨가하여 이루어진 선형 카본 구조의 준 1차원 섬유이다.
이와 같이 카본섬유의 표면에 금속판을 부착하여 고효율의 열을 발산할 수 있는 전열소자에 사용될 수 있게 된다. 그리고 교류 전류가 카본섬유를 통과할 때, 카본섬유의 정공이 전도함에 따라 적은 양의 전자기파를 방사하여 인체를 안전하게 보호할 수 있게 된다.
상기와 같은 카본사 발열체(2)를 본 발명에서 발열체로 이용하고, 카본사를 직조하여 제조된 것이거나, 금속판에 부착한 것일 수도 있으며, 카본사 다발을 이용하거나 카본사 다발을 직조하여 사용하는 등 다양할 수 있다.
이와 같은 카본사 발열체(2)는 도 3과 같이 절연 튜브(3)에 나선형으로 둘러져 있고, 양단부는 전극선(6)에 접속되어 있다. 즉, 양단부는 고정구(5a)(5b)에 의해 고정되어 있다. 그리고 전극선(6)은 두 가닥으로서, 유리관(1)을 관통하여 설치되어 있고, 유리관(1)의 내부로 돌출된 하나의 전극선(6)은 고정구(5a)에 접속되고, 다른 전극선(6)은 절연 튜브(3)의 중심공을 통하여 타측의 고정구(5b)에 접속되어 있다.
이와 같이 전극선(6)이 유리관(1)의 일측에만 설치됨으로써, 물 등의 음식물을 조리하는 용기에 용이하게 설치할 수 있다. 즉 종래의 경우 유리관(1)의 양측에 각각 전극선(6)이 하나씩 설치됨으로써, 물 등에 히터를 넣어 설치하기에는 절연 등의 문제로 어려웠다. 그러나 본 발명은 전극선(6)이 일측에 있으므로, 타측 부분을 용기의 내측으로 설치할 수 있으므로 그 설치 등에 있어 매우 용이한 구조를 제공하게 된다.
그리고 카본사 발열체(2)가 절연 튜브(3)에 감겨져 설치됨으로써, 카본사 발 열체(2)의 간격이 일정하게 유지됨으로써, 발열 온도의 편차가 없이 고르게 된다.
그리고 절연 튜브(3)와 카본사 발열체(2)가 아래로 처져 유리관(1)의 내벽과 접촉에 의한 단선 등으로 내구 수명이 단축되는 것을 방지하기 위한 구조를 가지는데, 이는 고정구(5a) 등에 의해 이루어진다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 고정구(5b)의 일측에 돌기(7)와 받침대(8)가 형성되어, 각각 유리관(1)의 내벽에 지지되어 있으므로 접촉이 방지된다. 물론 돌기(7)와 받침대(8)는 다수 개가 설치되어 어떠한 방향으로의 접촉도 방지되게 할 수도 있고, 돌기(7)만을 다수 개 형성시킬 수도 있다.
이에 비하여 종래의 경우 유리관과 발열체가 접촉되는 것을 방지하기 위하여 열팽창 계수가 다른 소재를 이용하였다. 즉, 발열 부재 중 열팽창계수가 상대적으로 큰 발열 부재가 열팽창계수가 상대적으로 작은 발열 부재에 의해 지지되도록 함으로써, 발열체가 유리관에 접촉되는 것을 방지하였다. 그러나 본 발명은 절연 튜브(3)와 고정구(5b)를 이용하여 이를 간단히 해소하게 된다.
그리고 고정구(5a)가 설치된 부분에는 두 가닥의 전극선(6)이 고정되어 있으므로, 이 부분에서의 카본사 발열체(2)가 아래로 처지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 전극선(6)을 일정 이상의 강도를 가지고 있으므로, 반대 측에 설치된 고정구(5b)와 더불어 절연 튜브(3)를 견고히 중심에 위치시킬 수가 있게 된다. 물론 고정구(5a) 또한 고정구(5b)와 같이 다수 개의 돌기(7)를 형성시킬 수도 있고, 받침대(8)를 부착할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 전체 사시도
도 2는 본 발명의 단면도
도 3은 카본사 발열체가 절연 튜브에 나선형으로 감겨 전원에 접속된 상태도
도 4는 고정구의 상세 사시도
도 5는 카본사 발열체의 다양한 실시 예시도
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 유리관 2 : 카본사 발열체
3 : 절연 튜브 4 : 적극선
5a, 5b : 고정구 6 : 전극선
7 : 돌기 8 : 받침대
Claims (2)
- 밀폐된 유리관(1); 유리관(1)의 중심에 위치되게 설치된 절연 튜브(3); 절연 튜브(3)에 나선형으로 감진 카본사 발열체(2); 절연 튜브(3)의 양단부에 카본사 발열체(2)를 고정시킨 고정구(5a)(5b); 유리관(1)의 일측을 관통하고, 한 가닥은 일측 고정구(5a)에 접속되고, 다른 한 가닥은 절연 튜브(3)의 내부 공간을 지나 타측 고정구(5b)에 접속된 전극선(6);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 카본사 발열체를 이용한 식품용 유리관 히터.
- 제 1항에 있어서, 고정구(5a)(5b)에는 절연 튜브(3)를 유리관(1)의 가운데에 위치시키도록 돌기(7) 또는 받침대(8)가 형성된 카본사 발열체를 이용한 식품용 유리관 히터.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020070112926A KR20090046988A (ko) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 식품용 유리관 히터 |
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| KR1020070112926A KR20090046988A (ko) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 식품용 유리관 히터 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090046988A true KR20090046988A (ko) | 2009-05-12 |
Family
ID=40856555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020070112926A KR20090046988A (ko) | 2007-11-07 | 2007-11-07 | 식품용 유리관 히터 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20090046988A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101129403B1 (ko) * | 2011-09-08 | 2012-03-27 | 박재흔 | 일측형 리드선이 구비된 탄소 발열체 |
| KR200476403Y1 (ko) * | 2014-01-07 | 2015-02-26 | 주식회사지엠피 | 가변전력 히터 |
| CN105960033A (zh) * | 2016-07-12 | 2016-09-21 | 北京中兴实强陶瓷轴承有限公司 | 一种加热器 |
| WO2022154328A1 (ko) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | 주식회사 불카누스 | 기판 가열용 봉형 발열체 |
-
2007
- 2007-11-07 KR KR1020070112926A patent/KR20090046988A/ko not_active Application Discontinuation
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