KR20100119073A - 게터 가열수단을 구비한 진공보온병 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생활용품에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 게터 가열수단을 구비한 진공보온병에 관한 것이다.

보온병을 제조한 후에 장시간이 경과하면 진공을 유지하는 공간의 진공도가 저하되고, 그에 따라 보온병의 보온성능이 저하되는 문제가 있다. 따라서 보온병을 장시간 사용하더라도 진공을 유지하는 공간의 진공도가 저하되지 않아 높은 보온성능이 유지되는 보온병이 필요하다. 본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 진공을 유지하는 공간에 설치된 게터를 가열하는 가열수단을 구비하였다.

상기와 같이 게터를 가열하는 가열수단을 구비한 보온병은, 사용하다가 보온기능이 저하될 때 또는 수시로 게터를 가열하여 공간의 공기를 게터에 흡착시켜 공간의 진공도를 일정 이하로 회복시킬 수 있고, 그에 따라 공간에서 대류에 의한 열전달이 잘 일어나지 않아 보온병의 보온성능이 회복된다.

진공, 보온병, 게터, 가열, 보온성능, 진공펌프.

Description

게터 가열수단을 구비한 진공보온병{Vacuum Bottle Having Getter Heating Device}

본 발명은 생활용품에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 게터 가열수단을 구비한 진공보온병에 관한 것이다.

보온병은 물, 음료수, 밥 등의 식품 및 저온을 유지하여야 하는 약품 등을 장시간 고온 또는 저온의 온도를 유지하기 위한 목적으로 사용되는 병 형상의 용기이다.

통상의 보온병은 병의 내부와 외부 간의 전도와 대류에 의한 열전달을 차단하기 위하여, 도 1에 도시한 바와 같이 내벽(1)과 외벽(2) 그리고 바닥(3)으로 구성된 2중 벽 구조로 제작되고, 내벽과 외벽 사이 공간(4)의 공기를 제거하여 진공을 유지한다. 외벽(2)의 하단에는 공기를 뽑아내기 위한 공기토출관(5)이 구비되어 있어서 공간(4)의 공기를 뽑아 후에는 용접, 브레이징, 기계적 압착 등의 방법으로 밀봉된다. 바닥(3)은 플라스틱 등의 재료로 컵 모양으로 성형하여 보온병의 하단 외부에 끼우는 방법으로 결합한다.

상기와 같은 이중벽 구조의 보온병에 있어서, 공간(4)의 공기를 충분한 정도의 진공도(보온병의 경우 통상 최초 10^-3 Torr 이하의 진공도를 유지한다.)로 진공을 시킨다. 그러나 진공 후 공기토출관(5)을 밀봉한 후에도 내벽(1)과 외벽(2) 사이의 틈새에 잔존하고 있다가 유출되는 공기, 벽 재료의 표면 및 내부에 함유되어 있다가 유출되는 기체성분, 내벽과 외벽 사이 등의 접합부위의 미세한 틈으로 외부에서 유입되는 공기 등의 영향으로 시간이 지날수록 공간(4)에 기체성분이 증가하여 공간(3)의 진공도는 점점 저하된다.

특히 최근에는 보온병의 무게를 줄이고 자재를 절약하기 위하여 내벽(1)과 외벽을 두께가 아주 얇은 스테인레스스틸 판으로 제작하는데, 이와 같이 두께가 얇은 금속판의 경우 공기분자가 금속판을 직접 투과할 수 있는데, 저온에서 공기가 투과하는 량이 급격히 증가한다.

상기와 같이 공간(4)의 진공도가 떨어지게 되면 공간에서 대류에 의한 열전달이 크게 일어나 보온병의 보온기능은 급격히 저하된다.

상기와 같이 시간이 지남에 따라 공간(4)의 진공도가 저하되는 것을 방지하기 위하여, 외벽(2)의 바닥 등 공간(4) 내부에 게터(Getter, 6)를 설치한다. 게터(6)는 Ba, Zr, Ti, Nb, Ta, V 및 이들의 합금과 다른 물질과의 혼합물이 사용되는데, 이들 고체상태의 게터 재료는 수소, 산소, 질소 등 대부분의 기체분자와 화학반응을 일으켜 공간(4)의 기체분자를 흡착하여 제거한다. 이와 같은 게터(6)는 필릿 형태로 제조되어 시판되고 있다.

상기 게터(6)는 상온에서도 수소 등의 기체를 흡착하지만, 산소, 질소 등의 기체는 200 내지 400℃의 온도로 가열되어야 잘 흡착한다. 따라서 통상의 보온병은 공간(4)의 공기를 제거한 후 공기토출관(5)을 밀봉하여 진공을 유지한 다음, 보온병 전체를 상기 온도로 가열하여 공간(4)의 잔존 공기분자들이 게터(6)에 흡착되게 하는 방법으로 제작된다.

그러나 상기와 같이 제조된 보온병이라도 시간(수일 내지 수십일)이 지나면 기체분자들이 유입되거나 표면에서 방출되어 다시 공간(4)의 진공도가 저하되고, 그에 따라 보온성능이 저하되는 문제가 있다.

상기와 같이 게터를 사용한 보온병이라도 보온병을 제조한 후에 장시간이 경과하면 진공을 유지하는 공간의 진공도가 저하되고, 그에 따라 보온병의 보온성능이 저하되는 문제가 있다.

따라서 보온병을 장시간 사용하더라도 진공을 유지하는 공간의 진공도가 저하되지 않아 높은 보온성능이 유지되는 보온병이 필요하다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 진공을 유지하는 공간에 설치된 게터를 가열하는 가열수단을 구비하였다.

가열수단은 여러 가지로 구성할 수 있으나, 게터의 하부에 전기히터를 구비하고, 보온병의 외부에서 전기히터에 전기를 공급할 수 있는 전기소켓을 구비하였다.

상기와 같이 게터를 가열하는 가열수단을 구비한 보온병은, 보온병을 사용하다가 보온기능이 저하될 때 또는 수시로 게터를 가열하여 공간의 공기를 게터에 흡착시켜 공간의 진공도를 일정 이하로 유지시킬 수 있다.

이와 같이 보온병에서 게터를 가열하여 진공을 유지하는 공간의 진공도를 수 시로 일정 수준 이하로 회복시킬 경우, 공간에서 대류에 의한 열전달이 잘 일어나지 않아 보온병의 보온성능이 회복된다.

본 발명의 보온병은 도 2에 도시한 바와 같이, 통상의 보온병과 동일하게 내벽(1)과 외벽(2) 그리고 바닥(3)으로 구성된 2중 벽 구조로 제작되고, 내벽과 외벽 사이 공간(4)은 공기를 제거하여 진공을 유지한다. 내벽(1)과 외벽(2)은 단면이 동심원을 이루도록 배치하는 것이 좋다. 외벽(2)의 하단에는 공기를 뽑아내기 위한 공기토출관(5)이 구비되어 있어서 공간(4)의 공기를 뽑아낸 후에는 용접, 브레이징, 기계적 압착 등의 방법으로 밀봉된다.

본 발명에서는 상기 통상의 보온병의 구성에 추가하여 공간(4)의 내부에 설치되는 게터(6)와 함께 이 게터(6)를 가열하는 히터(7)를 구비하고 있다.

게터(6)는 시판되고 있는 Ba, Zr, Ti, Nb, Ta, V 및 이들의 합금과 다른 물질과의 혼합물로 제작된 것을 사용하면 되는데, 일정 크기의 판 형상으로 제작하는 것이 기체분자와 접촉면적이 넓어서 좋고, 게터(6)의 하면에는 히터(7)가 삽입될 홈을 형성하는 것이 좋다.

히터(7)는 전기가열식 히터를 사용하고, 코일 형상 또는 원통 형상으로 제작하여 공간(4)에 수직으로 세워서 설치하는 방법, 외벽(2)의 바닥 전면에 판 형상으로 설치하는 방법, 등 다양한 형상으로 설치할 수 있으나, 게터(6)를 효과적으로 가열하기 위하여 코인(Coin) 형상으로 제작하여 상기 게터(6)의 하면에 구비된 홈 에 삽입될 수 있게 하는 것이 좋다. 히터는 표면이 전기적으로 절연이 된 것을 사용한다.

상기 게터(6)와 히터(7)는 서로 접촉하고 있어야 히터(7)의 열에 의하여 게터(6)가 효과적으로 가열되므로, 게터케이스(8)를 외벽(2)의 바닥에 용접 등의 방법으로 부착하고, 이 게터케이스(8)의 바닥에 히터(7)를 장입하여 그 위에 게터(6)를 장착하는 것이 좋다. 게터케이스(8)와 게터(6)는 서로 분리되지 않도록 게터케이스(8)의 상단을 구부리는 방법 등으로 고정하는 것이 좋다.

게터케이스(8)와 외벽(2)의 바닥에는 관통구멍을 가공하고, 이 구멍으로 히터(7)에 전기를 공급하는 전선(9)이 유출된다. 전선이 통과하는 구멍에는 진공피드쓰루(13)를 삽입하여 공기의 누설을 방지한다. 진공피드쓰루(13)는 각종 진공장비에서 진공챔버의 벽을 관통하여 전선, 신호선 등이 지나가는 곳에 사용되는 밀봉재로서 시중에 판매되고 있다.

전기소켓(10)은 바닥(3)의 측면 또는 하면에 부착되어 외부 전원과 연결될 수 있게 한다. 이와 같은 용도의 소형 전기소켓은 다양한 것이 시판되고 있으므로 적절한 것을 선택하여 사용하면 된다.

게터(6)에는 온도센서(11)를 구비하고, 바닥(3)의 내부에 컨트롤러(12)를 구비하면, 게터(6)의 온도가 공기를 흡착하는데 가장 적절한 온도를 유지하도록 히터(7)에 공급하는 전기를 제어할 수 있다. 게터(6)는 산소, 질소 등 보온병의 진공도 저하에 가장 큰 영향을 주는 기체를 200 내지 400℃ 사이의 온도에서 가장 잘 흡착되는 것으로 알려져 있으므로, 케터(6)의 온도가 이 온도로 유지되도록 히 터(7)에 전기를 공급하는 것이 좋다. 이와 같은 기능을 하는 컨트롤러(12)는 제어분야에 초보적인 지식을 보유한 자가 용이하게 구성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 보온병은 사용 중 내벽(1)과 외벽(2) 사이의 공간(4)의 진공도가 도 3에 도시한 바와 같이 증가하여 보온기능이 저하되는데, 진공도가 일정 이상(예 : 70 Torr) 증가하여 보온기능이 저하될 때 또는 필요시에 수시로 전기소켓(10)에 외부 전원을 연결하여 게터(6)를 가열하면, 게터(6)가 공간(4) 중에 존재하는 기체분자를 흡착하여 다시 진공도를 일정 수준 이하로 저하시켜 주고, 그에 따라 보온기능이 회복된다.

본 발명은 진공보온병을 포함하여 각종 진공보온용기의 제작에 이용된다.

도 1은 종래의 진공보온병의 종단면도이다.

도 2는 본 발명인 진공보온병의 종단면도이다.

도 3은 진공보온병 내부 공간의 진공도 변화 그래프이다.

※ 중요 구성품 번호

1 : 내벽, 2 : 외벽(2), 3 : 바닥, 4 : 공간, 5 : 공기토출관,

6 : 게터, 7 : 히터, 8 : 게터케이스, 9 : 전선, 10 : 전기소켓,

11 : 온도센서, 12 : 컨트롤러, 13 : 진공피드쓰루.

Claims (3)

1. 내벽(1)과 외벽(2)이 그 사이에 공간(4)이 형성되는 2중 벽 구조로 결합되고, 상기 외벽(2)의 바닥에는 공기를 뽑아낸 후 밀봉되는 공기토출관(5)이 구비되어 상기 공간(4)이 진공을 유지하고, 상기 외벽(2)의 바닥에는 바닥(3)이 끼워지는 통상의 진공보온병에 있어서, 상기 진공보온병은;

   상기 공간(4)의 내부에 장착되어 기체분자를 흡착하는 게터(6);

   상기 공간(4)의 내부에 게터(6)와 함께 장착되어 게터(6)를 가열할 수 있는 전기가열식 히터(7);

   그리고 외벽(2) 또는 바닥(3)의 외부로 노출되어 상기 히터(7)에 전기를 공급할 수 있는 전기소켓(10);

   이 추가로 구비된 것을 특징으로 하는, 진공보온병.
2. 제1항에 있어서, 상기 진공보온병은,

   상기 외벽(2)의 바닥에 부착되는 게터케이스(8)를 추가로 구비하고;

   상기 게터케이스(8)의 내부 바닥에 상기 히터(7)를 장입하고, 그 위에 게터(6)를 장착하는 것을 특징으로 하는, 진공보온병.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 진공보온병은,

   상기 게터(6)에 부착되는 온도센서(11),

   그리고 상기 바닥(3)의 내부에 부착되는 컨트롤러(12);

   를 추가로 구비하여, 온도센서(11)에서 감지된 게터(6)의 온도에 따라 히터(7)에 공급되는 전기를 제어하여, 게터(6)의 온도를 일정한 온도로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는, 진공보온병.

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