KR20120092892A - 인덕션 레인지용 조리용기의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인덕션 조리용기의 제조방법에 관한 것으로, 알루미늄 다이캐스팅에 의해 용기(20)를 성형하는 용기성형 단계(S1); 상기 용기성형 단계(S1)에 의해 성형된 용기(20)의 바닥면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 산화막 제거 단계(S2); 상기 산화막 제거 단계(S2)에 의해 산화막이 제거된 용기(20)의 외부 바닥면에 도전플레이트(30)를 가용접하는 가용접 단계(S3); 상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)의 접합 부위를 고주파 가열하는 열처리 단계(S4); 상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)를 접합시키는 접합 단계(S5) 및; 상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)를 코팅하는 코팅 단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 공정에 의해 인덕션 조리용기를 간편하고 효율적으로 제조할 수 있다.

Description

인덕션 레인지용 조리용기의 제조방법 {MANUFACTURING METHOD OF COOKING CONTAINER FOR INDUCTION RANGE}

본 발명은 조리용기의 바닥에 도전플레이트가 구비되어 인덕션 레인지의 유도전류에 의해 가열되는 인덕션 레인지용 조리용기의 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 LPG와 LNG등과 같은 가스연료를 이용하여 조리용기를 가열하는 가스레인지 방식이 가정의 대표적인 조리방식으로서 자리매김되고 있었으나, 이러한 가스레인지는 화재나 지진과 같은 재해시 더 큰 재난을 일으킬 우려가 있어 최근 이와 같은 문제점을 해소하기 위한 하나의 방안으로 직접 가열 방식이 아닌 전자기를 유도하여 가열(Induction Heating, IH)하는 인덕션 레인지(Induction Range)와 인덕션 레인지용 조리용구가 개발되어 사용되고 있으며, 이러한 인덕션 레인지와 조리용구는 그 안전성과 편리성을 인정받아 점차 그 수요가 증가하는 추세이다.

인덕션 레인지는 전자기유도가열 방식에 의해 조리용기를 가열하기 때문에 일반적인 조리용기를 사용할 수 없고, 따라서 전자기유도가열이 가능한 인덕션 레인지용 조리용기(이하 "인덕션 조리용기"라 한다)가 별도로 제작되어 사용된다.

인덕션 조리용기의 제조방법의 예를 들면 먼저 금형에 도전플레이트가 움직이지 않도록 위치시킨 다음, 금형 내에 주물 용탕을 부어 인덕션 조리용기와 도전플레이트를 일체로 성형하는 방법을 들 수 있는데, 이 방법은 용탕이 금형 내부에 주입될 때 용탕에 의해 도전플레이트의 위치가 이동되지 않고 그대로 유지되도록 금형에 별도의 고정수단이 마련되어야 한다.

또한 이러한 도전플레이트 고정수단은 용탕 주입이 완료되기 전에 그 고정을 해제함으로써 도전플레이트가 조리용기의 바닥층 사이에 삽입되도록 하여야 하는데, 고정수단을 적시에 제거하기 위한 타이밍을 맞추기가 어려울 뿐만 아니라 기술적으로도 번거롭다.

이에 더하여 이와 같은 방식으로 제조된 인덕션 조리용기는 바닥층과 도전플레이트가 서로 밀착되지 못하고 일부분이 들뜨는 문제가 있을 수 있는데, 이를 방지하기 위해 도전플레이트에 복수의 걸림 돌기 등을 형성하여 성형시에 이 걸림 돌기에 의해 도전플레이트의 결합성능을 향상시키고 있다. 그러나 이와 같이 도전플레이트에 복수의 걸림 돌기를 형성하다 보면 제조 공정이 더욱 복잡해 질뿐만 아니라, 작업시간과 제조비용이 증가된다는 문제가 있다.

한편, 다이캐스팅에 의해 성형된 용기에 도전플레이트를 부착하는 방법이 개시되어 있는데 그 예로서 공개특허 제10-2004-0068042호(인덕션 레인지용 주방용기)가 알려져 있다.

이 문헌에 개시된 인덕션 레인지용 용기는 도 1에서와 같이 주방용기 몸체(1)와, 상기 몸체(1)의 하부에는 자성판(2)이 부착되고, 상기 자성판(2)의 하부에는 알루미늄판(3)이 부착되며, 상기 알루미늄판(3)의 하부에는 또 다른 자성판(4)이 부착되고, 상기 몸체(1)와 자성판(2, 4) 및 알루미늄판(3)은 고주파 열융착 또는 고압 프레스에 압착되어 서로 부착된다.

상기 기술은 몸체(1)와 2개의 자성판(2, 4) 및 알루미늄판(3)이 각각 제작된 후, 이를 차례로 부착시키는 공정에 의해 인덕션 조리용기를 제작하는 것으로서, 이로 인해 인덕션 조리용기를 제조하는 전체적인 제조공정이 길고 복잡할 뿐 아니라 그에 따른 경제적 비용이 증가된다.

또한 알루미늄판은 트리밍, 포밍 및 와싱 단계를 거쳐 성형되어야 하기 때문에 성형공정이 복잡하고, 치수정확성이 떨어지는 문제가 있으며, 이에 더하여 복수의 도전플레이트를 사용하여야 하므로 부품의 수가 증가됨은 물론이고 경제성이 상대적으로 낮은 단점이 있고, 가열 또는 압착하는 방법만으로는 그 접합상태를 견고하고 안정적으로 유지하기 어렵다는 단점도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 제조 공정이 쉽고 간단하면서도 조리용기에 도전플레이트를 견고하게 접합시킬 수 있는 인덕션 조리용기의 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 인덕션 조리용기를, 알루미늄 다이캐스팅에 의해 용기(20)를 성형하는 용기성형 단계; 상기 용기성형 단계에 의해 성형된 용기의 바닥면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 산화막 제거 단계; 상기 산화막 제거 단계에 의해 산화막이 제거된 용기의 외부 바닥면에 도전플레이트를 가용접하는 가용접 단계; 상기 용기와 상기 도전플레이트의 접합 부위를 고주파 가열하는 열처리 단계; 상기 용기(20)와 상기 도전플레이트를 접합시키는 접합 단계; 상기 용기와 상기 도전플레이트를 코팅하는 코팅 단계를 포함하는 방법으로 제조하는 것에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 다이캐스팅된 조리용기는 측벽과 바닥면의 두께를 다르게 성형 제작할 수 있기 때문에 복잡한 바닥층을 형성할 필요가 없고, 이렇게 다이캐스팅된 조리용기에 도전플레이트를 직접 부착하기 때문에 인덕션 조리용기 바닥층의 복잡한 구조를 단순하게 할 수 있어 제작에 필요한 시간과 비용을 절감할 수 있다.

또한 본 발명은 열처리 단계와 접합 단계로 이루어진 제조과정을 통해 다이캐스팅된 조리용기 내의 기포를 제거할 수 있으며 이로 인해 용기 내의 기포로 인해 발생되는 표면 코팅시의 작업불량을 해소할 수 있다.

도 1은 종래의 인덕션 조리용기의 바닥층 예를 보인 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 인덕션 조리용기의 제조방법을 도시한 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 인덕션 조리용기의 제조방법에서 산화막이 제거된 상태의 용기를 도시한 단면도,
도 4(a, b)는 본 발명에 따른 인덕션 조리용기를 프레스 압착하는 예를 보인 구성도 및 인덕션 조리용기의 바닥 단면도,
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 인덕션 조리용기의 제조방법에 의해 제조되는 제조물의 예를 보인 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부도면을 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 인덕션 레인지에 사용되는 인덕션 조리용기의 제조방법에 관한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이 크게 용기성형 단계(S1), 산화막 제거 단계(S2), 가용접 단계(S3), 열처리 단계(S4), 접합 단계(S5), 코팅 단계(S6)를 포함한다.

이하에서는 위에서 열거된 각각의 공정 단계에 대해 상세히 설명한다.

① 용기성형 단계(S1)

이 단계에서 용기(20)는 알루미늄 다이캐스팅에 의해 성형되며, 이와 같이 용기(20)가 알루미늄 다이캐스팅에 의해 성형되면, 용기의 치수정밀도와 물적 특성 등을 향상시킬 수 있고, 다양한 형상으로 디자인하기 용이하다.

더욱이 종래의 알루미늄 조리용기 제조방법에 의해 제조되는 용기는 그 측벽 두께와 바닥의 두께가 동일하게 제작될 수밖에 없는데, 도전플레이트의 부착을 위해 바닥면을 두껍게 성형하면 상대적으로 측벽의 두께가 함께 두껍게 제작되어 용기의 무게가 무거워지고, 또한 재료비가 증가하여 원가가 상승되는 원인이 된다. 이에 의해 종래에는 얇은 두께의 용기에 이중 내지 삼중 바닥을 형성하여 바닥면만을 국부적으로 보강하는 방법을 사용하고 있는데, 이렇게 복층의 바닥면을 구성하면 제조공정이 복잡함은 물론, 시간과 비용이 증가하는 문제가 있다.

따라서 본 발명은 국부적으로 두께를 다르게 성형하는 것이 가능한 다이캐스팅 성형 용기를 사용하는데, 이 다이캐스팅 공법은 용기(20)의 측벽의 두께와 바닥의 두께를 다르게 제작할 수 있고, 이러한 특성을 이용하여 용기(20)의 측벽의 두께보다 바닥의 두께를 상대적으로 두껍게 성형 제작한다.

이렇게 다이캐스팅 용기(20)의 바닥을 측벽에 비해 상대적으로 두껍게 성형제작하게 되면, 후술하는 공정에 의해 도전플레이트(30)를 바닥에 부착하고 압착하는 과정에서 바닥면 두께가 얇아 쉽게 깨지는 문제는 해결할 수 있고, 더욱이 열에 의해 바닥의 형상이 변형되어 도전플레이트(30)가 쉽게 떨어지는 것을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 용기(20)는 알루미늄(Al)-실리콘(Si)계 합금이 사용되는데, 이때 실리콘의 함량이 9% 미만이면 인성이 높아 용기(20)의 성형 및 가공이 어렵고고, 이와 반대로 실리콘의 함량이 14%이상이면 용기(20)의 유동성이 높아 변형이 쉽게 발생되는 문제가 있어 본 발명은 본 발명은 실리콘의 함량을 9-14% 내로 실시되는 것이 바람직하다.

한편, 알루미늄 다이캐스팅 성형에 따른 장점은 공지된 기술의 일부이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

② 산화막 제거 단계(S2)

상기 공정을 통해 성형 제작된 알루미늄 다이캐스팅 용기(20)의 바닥면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 단계로서, 용기(20)의 바닥면에 형성되어 있는 산화막은 폴리싱(polishing)에 의해 제거됨과 아울러 폴리싱된 상기 용기(20)의 바닥면에는 도 3에서와 같은 널(knurl)(22)이 형성되도록 한다.

널(22)은 용기(20)와 도전플레이트(30)의 접합시 상호 간의 접합력을 보다 강화시키기 위한 것이다.

③ 가용접 단계(S3)

이 단계는 상기 산화막 제거 단계(S2)를 거쳐 용기(20)의 바닥면의 산화막이 제거되고, 널(22)이 용기(20)의 외부 바닥면에 도전플레이트(30)를 가용접(tack welding)하는 단계로서, 이 단계를 통해 용기와 도전플레이트의 접합 위치를 정확하게 유지시킬 수 있으며, 가용접 방법은 공지된 다양한 종류의 것을 선택적으로 적용할 수 있음은 물론이다.

이때 가용접 단계(S3)에는 용기(20)와 도전플레이트(30) 사이에 플럭스(flux) 또는 접착제를 도포하는 접합제 도포 단계(S3-1)가 포함되는 것이 바람직하한데, 이에 의해 용기(20)와 도전플레이트(30) 간의 결합력이 더욱 향상될 수 있다.

④ 열처리 단계(S4)

이 단계는 용기(20)와 도전플레이트(30)의 접합 부위를 일정의 조건에서 고주파 가열하는 단계로서, 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)의 접합 부위는 450?550℃의 온도조건에서 1?2분 동안 고주파 유도가열에 의해 열처리된다.

고주파 유도가열은 국부를 직접 가열하는 것이 가능하고, 에너지밀도가 높으며, 제어가 용이하고, 불꽃이 방출되지 않는다. 그리고 직접가열로 가열효율이 매우 높고, 작업성이 용이하고, 금속의 야금적(고열에 의해 융합되는) 성질이 개선되는 장점이 있다.

이 단계를 통해 용기(20)와 도전플레이트(30)는 고열에 의해 가열된 상태가 되는데 이렇게 용기(20)를 고열에 가열하기 때문에 이후 접합 단계(S5)에서 용기(20)와 도전플레이트(30)를 고압으로 압착하더라도 쉽게 깨지지 않고, 오히려 용기(20)와 도전플레이트(30)의 접합력이 강화된다.

⑤ 접합 단계(S5)

이 단계는 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)를 가압 접합시키는 단계로서, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 고정 다이(110)에 용기(20)를 고정하고, 그 위로 일정의 압력에 의해 프레스 단조장치(100)를 이용해 약 1000톤 정도의 가압력으로 압착시켜 용기(20)와 도전플레이트(30)를 접합시킨다.

이렇게 고열로 가열된 용기(20)와 도전플레이트(30)를 고압으로 압착하게 되면, 다이캐스팅 용기가 고압에 의해 깨지는 것을 방지할 수 있고, 더욱이 도 4(b)에 도시된 바와 같이 용기(20)의 바닥에 도전플레이트(30)가 일정 깊이로 삽입되므로 용기(20)와 도전플레이트(30)가 더욱 강하게 접합된다.

또한 다이캐스팅에 의해 성형되는 용기(20)는 제조시 미세한 기포가 그 내부에 포함되어 있을 수 있고, 이렇게 용기(20)의 내부에 미세한 기포가 잔존한 상태로 코팅(예를 들면, 테플론 코팅)하면, 기포에 의해 코팅이 매끄럽게 이루어지지 못하여 불량품이 만들어지는데, 본 발명은 열처리 단계에서 고열로 가열된 상태의 용기(20)를 고압으로 압착시키는 과정에서 용기(20) 내의 기포가 제거되므로, 후술하는 코팅 단계(S6)시 기포에 의해 불량품이 만들어지는 것을 방지할 수 있다.

⑥ 코팅 단계(S6)

상기 단계를 통해 용기(20)와 도전플레이트(30)가 서로 접합 고정되면, 사용중에 음식이 달라붙지 않도록 코팅을 실시하는데, 이를 위해 용기(20)의 내외면과 도전플레이트(30)의 바닥면을 샌딩하고, 논스틱 코팅제 또는 세라믹 코팅액을 도포하여 표면에 코팅층을 형성시킨다.

이상과 같은 본 발명은 도 5와 도 6에 도시된 바와 같이 다이캐스팅에 의해 제조되는 용기(20)의 바닥면(21)에 도전플레이트(30)를 직접 부착시켜 인덕션 조리용기를 제조하는 방법에 관한 것이며, 본 발명에 의해 제조되는 인덕션 조리용기는 다이캐스팅 용기의 특징인 디자인 미려함과 제작의 용이성을 적극 활용할 수 있고, 더 나아가서는 도전플레이트(30)를 쉽고 간단한 방법에 의해 견고하게 접합시킬 수 있다.

특히 본 발명은 용기(20)의 바닥면(21)이 널(22) 가공되어 있어 제조과정에서 도전플레이트(30)가 쉽게 움직이지 않고 고정되므로 제조가 더욱 용이하다.

20 : 용기 21: 바닥면
22 : 널 30 : 도전플레이트

Claims (4)

1. 알루미늄 다이캐스팅에 의해 용기(20)를 성형하는 용기성형 단계(S1);
   상기 용기성형 단계(S1)에 의해 성형된 용기(20)의 바닥면에 형성되어 있는 산화막을 제거하는 산화막 제거 단계(S2);
   상기 산화막 제거 단계(S2)에 의해 산화막이 제거된 용기(20)의 외부 바닥면에 도전플레이트(30)를 가용접하는 가용접 단계(S3);
   상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)의 접합 부위를 고주파 가열하는 열처리 단계(S4);
   상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)를 접합시키는 접합 단계(S5);
   상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)를 코팅하는 코팅 단계(S6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인덕션 조리용기의 제조방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 용기(20)의 바닥면에 형성되어 있는 산화막은 폴리싱(polishing)에 의해 제거되며, 폴리싱된 상기 용기(20)의 바닥면에는 널(knurl)(22)이 형성되는 것을 특징으로 하는 인덕션 조리용기의 제조방법.
   
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 용기(20)와 상기 도전플레이트(30)의 접합 부위는 450?550℃의 온도조건에서 1?2분 동안 고주파 열처리되는 것을 특징으로 하는 인덕션 조리용기의 제조방법.
   
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
   상기 가용접 단계(S3)에는 상기 용기(20)와 도전플레이트(30) 사이에 플럭스(flux) 또는 접착제가 도포되는 접착제 도포 단계(S3-1)가 포함되는 것을 특징으로 하는 인덕션 조리용기의 제조방법.

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