KR20120119058A - 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥 및 진공보관 방법 - Google Patents

온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥 및 진공보관 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 온도 자가조절형(SR: Self-Regulation) 발열체를 적용한 전기밥솥 및 진공보관 방법에 관한 것으로, 특정한 온도 영역에서 정확한 온도조절이 가능하고, 시간에 따른 전력 및 온도의 자기제어가 가능한 SR(Self-Regulation) 발열체를 적용하여 온도를 균일하게 유지할 수 있으므로 밥의 신속한 취사 및 보관이 가능하며, 일정한 비등점 온도까지 상승한 이후에는 최소한의 전력 공급을 유지하기 때문에 전력소비량을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명에 의한 전기밥솥은, 쌀과 물을 수용하는 수용부를 내부에 구비하고, 수용된 쌀과 물을 취사하는 발열체를 구비한 밥솥 몸체와, 밥솥 몸체의 수용부를 덮어 밀폐하는 밥솥 뚜껑과, 밥솥 몸체의 수용부 하측에 설치되어 수용부에 수용된 쌀을 가열하되, 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어져 전원을 공급받아 발열하고, 온도 자가조절 기능을 수행하여 정해진 영역의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 SR 발열체(self regulation heating element)를 포함하여 구성된다.

Description

온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥 및 진공보관 방법{Electric Rice Cooker with Self-Regulation Plane Heating element and Vacuum Preservation Method for Cooked Rice}
본 발명은 전기밥솥에 관한 것으로, 특히 특정한 온도 영역에서 정확한 온도조절이 가능하고, 시간에 따른 전력 및 온도의 자기제어가 가능한 SR(Self-Regulation) 발열체를 적용하여 온도를 균일하게 유지할 수 있으므로 밥의 신속한 취사 및 보관이 가능하며, 일정한 비등점 온도까지 상승한 이후에는 최소한의 전력 공급을 유지하기 때문에 전력소비량을 대폭 절감할 수 있도록 한 온도 자가조절형(SR: Self-Regulation) 발열체를 적용한 전기밥솥 및 진공보관 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기밥솥은 밥을 짓거나 보관하기 위해 사용되는 기구로서 자동으로 제어하기 편리한 전기를 사용하기 때문에 화력을 조절해야 하는 번거로움이 없어 밥을 주식으로 하는 여러 나라에서 널리 사용되고 있다.
전기밥솥의 작동원리를 살펴보면 솥의 밑바닥이나 몸체 등에 발열체가 설치되어 있어서 내부에 물과 쌀을 넣고 가열하면 시간이 경과함에 따라 물이 증발하여 사라지면서 밥이 된다.
전기밥솥은 이미 취사되어 지어진 밥을 단지 보온만 할 수 있는 제품으로부터 시작하여 취사와 보온을 동시에 할 수 있는 제품으로 발전하였으며, 최근에는 사용의 편리함 때문에 취사와 보온을 동시에 할 수 있는 제품이 거의 대부분을 차지하고 있다. 이같은 전기밥솥을 종류별로 살펴보면 일반형, 타이머형, 마이콤형으로 구분할 수 있다. 일반형은 취사가 완료된 다음 보온으로 자동적으로 넘어가며, 타이머형은 일반형에 예약 타이머를 부착하여 밥 짓는 시간을 예약할 수가 있어 새벽밥을 지을 때 번거로움을 덜 수 있는 형이다. 마이콤형은 반도체의 IC 칩을 내장하여 시간 예약은 물론 밥상태조절, 밥맛조정 등을 병행토록하여 보다 맛있는 밥을 지을 수 있도록 한 것이다. 또한 가열방식이나 취사방법에 따라 열판식 일반밥솥, 열판식 압력밥솥, IH식 압력밥솥 등으로 구분할 수도 있다.
그러나 종래기술에 의한 전기밥솥은 전술된 것처럼 주부들의 수고를 덜어주는 편리함으로 인해 애용되고 있음에도 불구하고 최초 취식된 후 남은 밥을 보관하는 과정에서 많은 문제점을 야기하였다.
즉, 종래의 전기밥솥은 취식 후 남은 밥을 보관하는 과정에서 대기압 상태에서 지속적으로 가열하면서 보관하게 되는데, 이 과정에서 가열로 인한 밥의 조직변화 및 수분감소가 크고, 특유의 쉰 냄새가 나며 누렇게 변색되는 등 처음의 밥맛을 유지할 수 없었다.
뿐만 아니라, 종래기술에 의한 전기밥솥을 사용하게 되면 쌀을 불리기 위해서 물에 담가둔 채로 약 1 내지 2시간 동안 기다려야 하는 전통적인 방식의 한계를 벗어나지 못하는 문제점이 있었다. 이에 따라 밥을 짓는 전체 시간이 과도하게 길어질뿐 아니라 쌀의 표면이 과도하게 무르게 되면서 취사된 밥의 품질에 악영향을 미치게 되었다.
더 큰 문제점으로는, 종래의 전기밥솥에서 가열을 위해 사용되던 발열체의 경우 정확한 온도조절이 용이하지 않고, 일정한 비등점 온도까지 상승한 이후에도 지속적으로 동일한 전력공급을 유지하고 있어서 에너지 손실이 과다하다는 점이었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 특정한 온도 영역에서 정확한 온도조절이 가능하고, 시간에 따른 전력 및 온도의 자기제어가 가능한 SR(Self-Regulation) 발열체를 적용하여 온도를 균일하게 유지할 수 있으므로 밥의 신속한 취사 및 보관이 가능하며, 일정한 비등점 온도까지 상승한 이후에는 최소한의 전력 공급을 유지하기 때문에 전력소비량을 대폭 절감할 수 있는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥 및 진공보관 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 기술적 사상에 의한 전기밥솥은, 쌀과 물을 수용하는 수용부를 내부에 구비하고, 수용된 쌀과 물을 취사하는 발열체를 구비한 밥솥 몸체와; 상기 밥솥 몸체의 수용부를 덮어 밀폐하는 밥솥 뚜껑과; 상기 밥솥 몸체의 수용부 하측에 설치되어 상기 수용부에 수용된 쌀을 가열하되, 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어져 전원을 공급받아 발열하고, 온도 자가조절 기능을 수행하여 정해진 영역의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 SR 발열체(self regulation heating element)를 포함하여 구성되는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 밥솥 몸체에 설치되어 상기 수용부를 진공감압하는 진공펌프와, 상기 발열체와 진공펌프를 제어하여, 수용부에 수용된 쌀과 물을 취사하는 단계와, 취사되어 지어진 밥을 가열하지 않고 설정된 온도범위까지 식히는 단계와, 상기 수용부를 진공감압하여 진공상태로 만드는 단계와, 상기 수용부의 진공상태 및 설정된 온도범위를 유지하면서 식은 밥을 보관하는 단계를 진행하는 제어기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 설정된 온도범위는 30 내지 50℃인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 수용부의 온도가 30 내지 50℃의 범위에 속한 온도까지 떨어지지 않더라도 밥을 식히기 시작한 시간이 40 내지 60분을 경과하면 온도와 관계없이 상기 진공감압하는 단계를 예외적으로 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 진공감압하는 단계에서 상기 수용부를 -400 내지 -600mmHg의 범위에 속한 진공압으로 감압하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체는 표면에 전도로(conduction path)가 형성되며, 상기 전도로에는 제어기(140)의 전원선이 위치되어 제어기로부터 전원을 전도받아 발열하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 50 내지 75 중량%이고, 절연바인더 성분이 5 내지 16 중량%이며, 온도조절물질 성분이 10 내지 40 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 포함하는 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 니켈은 상기 전기저항물질 성분의 50 내지 60 중량%이고, 상기 알루미늄은 상기 전기저항물질 성분의 40 내지 50 중량%인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 몰리브덴은 상기 페이스트의 0.05 내지 0.2at%이고, 상기 보론은 상기 페이스트의 0.005 내지 0.02at%인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.1 내지 10㎛이고, 상기 SR 발열체의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)는 상기 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값에 의해 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy)수지, 에폭시-페놀 라커(epoxy phenol laquer) 조성물 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 10 내지 16 중량%이되, 상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 안정화 첨가물인 나노구조의 규소(Si) 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 규소는 상기 페이스트의 0.3 내지 0.7at%인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 납성분이 없는 유리(lead-free-glass) 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 할 수 있
다.
또한, 상기 유리 분말 혼합물은 SiO₂, BaO, B₂O₃, Al₂O₃을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 조절물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.05 내지 2㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 ZnO, Al, TiO₂, Bi₂O₃BaTiO 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 교정 성분을 이루는 입자 간 이산(discretisation)은 0.05 내지 0.4㎛인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 나이오븀(Nb), 안티몬(Sb), 이트륨(Y), 란탄(La) 군에서 하나 이상이 선택되는 혼합물을 공여체(donor)로 포함하게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 저항값은 0.05 내지 1.0 Ω/□이되, 상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항값이 변경되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 SR 발열체의 저항온도계수는 500×10-6 내지 50×10-4/℃이되, 상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항온도계수가 변경되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명에 의한 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥의 제조방법은, 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 SR 발열체 형성용 페이스트(paste)를 준비하는 단계와; 내열성 기판의 표면에 상기 SR 발열체 형성용 페이스트를 일정 두께로 도포하는 단계와; 상기 SR 발열체 형성용 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
여기서, 상기 SR 발열체 페이스트는 스크린 프린트(screen print) 방식으로 내열성 기판에 도포되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전기저항물질 성분은 니켈, 알루미늄에 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 등의 교정 성분(corrective ingredients)을 첨가하여 산소 유입없이 4~12시간 동안 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에서 제조되는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 본 발명의 의한 밥의 진공보관 방법은, 밥을 담은 전기밥솥 내부를 진공감압하여 진공상태로 만들고, 상기 전기밥솥 내부의 진공상태를 유지하면서 그대로 보관하되, 상기 진공감압에 앞서 선행되는 단계로서 취사된 밥을 가열 없이 설정된 온도범위까지 식히는 단계와; 상기 식히는 단계에서 전기밥솥 내부의 온도가 설정된 범위까지 떨어지면 상기 전기밥솥 내부를 가열하면서 설정된 온도범위를 그대로 유지하는 단계를 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.
또한, 상기 온도를 유지하는 단계에서 설정된 온도범위는 30 내지 50℃이고, 상기 식히는 단계에서 전기밥솥 내부의 온도가 설정된 온도범위까지 떨어지고 나서 상기 전기밥솥 내부를 진공감압하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 전기밥솥 내부의 온도가 30 내지 50℃의 범위에 속한 온도까지 떨어지지 않더라도 밥을 식히기 시작한 시간이 40 내지 60분을 경과하면 온도에 관계없이 상기 전기밥솥 내부를 진공감압하는 것을 예외적으로 허용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥는, 특정한 온도 영역에서 정확한 온도조절이 가능하고, 시간에 따른 전력 및 온도의 자기제어가 가능한 SR(Self-Regulation) 발열체를 적용하여 밥의 신속한 취사 및 보관이 가능하며, 일정한 비등점 온도까지 급격하게 상승한 이후에는 최소한의 전력 공급을 유지하기 때문에 전력소비량을 대폭 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 SR 발열체의 적용으로 제조비용이 절감되고, 유지보수작업이 간편하며, 오동작이나 고장이 발생되지 않아 높은 신뢰성과 내구성을 가지게 되며, 화재의 발생을 방지될 수 있다.
또한, 본 발명은 SR 발열체의 페이스트 각 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체의 저항값과 저항온도계수가 변경되도록 함으로써 다양한 온도환경에 대응하여 물성이 조정된 SR 발열체를 간편하고 용이하게 제조할 수 있는 이점도 있다.
또한, 본 발명은 저온을 활용한 밥의 진공보관 방법 및 이를 이용한 전기밥솥은 오랜 시간동안 밥을 보관하면서도 조직변화 및 수분감소가 거의 없고, 특유의 쉰 냄새가 나거나 누렇게 변색되는 일없이 처음의 맛을 그대로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 밥을 상온보다 약간 높은 온도에서 밥을 보관함으로서 밥의 보관시 염려되는 조직변화 및 수분감소 등의 문제없이 차후 취식을 위한 재가열 시간을 대폭 단축할 수 있다.
또한, 본 발명은 밥을 보관하기 위해 고온으로 가열하지 않기 때문에 전기 소비량을 줄일 수 있으며, 음식물 낭비를 막을 수 있다.
또한, 본 발명은 밥뿐만이 아니라 고구마, 감자, 옥수수 등과 같이 취사 후 상하지 않도록 보관이 필요한 다양한 음식물들에 응용할 수 있다.
또한, 본 발명은 취사전 쌀을 불리는 시간을 단축하면서 쌀의 표면 손상을 최소화하여 더욱 부드럽고 윤기가 감도는 품질의 밥을 지을 수 있다.
또한, 본 발명은 쌀을 불리는 것으로부터 취사된 밥을 안전하게 장시간 보관하면서 시간이 되면 주기적으로 취식하기까지 단 한번의 버튼 또는 스위치 조작만으로 처음 상태 그대로의 맛있는 밥을 즐길 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전기밥솥의 외관 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 전기밥솥의 구성을 설명하기 위한 종단면도.
도 3은 본 발명에 따른 제어기의 기능을 설명하기 위한 개략적인 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 구조를 확대하여 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 실시예와 비교예에 따른 온도 조절 성능을 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 전력실험 결과를 나타낸 그래프.
도 7은 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 임피던스 실험 결과를 나타낸 그래프.
도 8은 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 온도변화 실험 결과를 나타낸 그래프.
도 9는 본 발명에 의한 전기밥솥을 활용한 진공보관 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 10 내지 도 19는 본 발명의 진공보관 방법에 따른 전기밥솥의 상태를 보여주는 일련의 참조도.
이하, 상기와 같은 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 전기밥솥은, 신속하게 고온의 온도로 상승하고 일정한 비등점 온도까지 상승한 이후에는 최소한의 전력 공급을 유지하기 때문에 전력소비량을 대폭 절감할 수 있는 SR 발열체를 구비한 구성을 갖는다. 아울러, 우선은 밥을 가열 없이 식히고, 이후 식은 밥을 고진공으로 감압하는 두단계를 순차적으로 조합하는 진공보관방식에 의해 밥의 조직변화 및 수분감소 현상을 제거하고, 특유의 쉰 냄새가 나거나 누렇게 변색되는 일없이 처음의 밥맛을 그대로 유지할 수 있도록 진공펌프를 사용한다. 아울러 본 발명의 전기밥솥은 취사 전 쌀을 불릴 때 고진공으로 감압하여 진공상태에서 일정시간동안 방치하거나 진공감압을 반복적으로 실시하여 불림시간을 단축하면서도 전통적인 불림방식에 의한 쌀의 손상 및 불편함을 최소화하면서 좋은 품질의 밥을 지을 수 있도록 구성된다.
도 1은 본 발명에 의한 전기밥솥의 외관 사시도이고, 도 2는 본 발명에 의한 전기밥솥의 구성을 설명하기 위한 종단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 제어기의 기능을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 전기밥솥의 외관은 통상의 전기밥솥과 크게 다르지 않으며, 밥솥 몸체(111)와, 밥솥 뚜껑(112)과, SR 발열체(113)과, 진공펌프(131)와, 연결호수(133)와, 상기 진공펌프(131)를 비롯한 동작 가능한 다른 구성요소들을 제어하면서 쌀을 불리고, 취사하여 밥을 짓고, 밥을 진공보관하는 등의 일련의 작업들을 수행하는 제어기(140)를 포함하여 구성된다.
주목할 점으로, 본 발명에 의한 전기밥솥은 상기 SR 발열체(113)가 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화된 것을 기본 구성으로 이루어지며, 일정한 비등점 온도까지 상승속도가 매우 빠르게 진행되고 그 이후에는 최소한의 전력공급만으로도 온도를 유지하면서 에너지 손실을 최소화할 수 있도록 구성된다. 이같은 SR 발열체(113)의 구성에 대해서는 차후에 상세히 설명하기로 한다.
아래에서는 이들 각 구성요소들 각각에 대해 설명한다.
상기 밥솥 몸체(111)는 쌀과 물을 수용하는 공간인 수용부(121A) 및 전원을 인가받아 발열하면서 수용된 쌀과 물을 가열하여 취사하는 SR 발열체(113)를 구비한다. 이를 위해 상기 밥솥 몸체(111)는 수용부(121A)가 형성된 취반용기(121)를 삽입 및 이탈 가능한 형태로 구비한다. 여기서, 밥솥 몸체(111)에 구비되는 SR 발열체(113) 및 보온재(114)를 내장하는 것이나 각종의 버튼이나 스위치를 갖는 조작패널(111A)을 구비하는 등의 구성은 다른 통상의 전기밥솥류와 다르지 않다.
상기 밥솥 뚜껑(112)은, 상기 밥솥 몸체(111)에 힌지결합되어 밥솥 몸체(111)의 수용부(121A)를 덮어 밀폐할 수 있도록 설치된다. 상기 밥솥 뚜껑(112)의 하측에는 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)를 덮는 속뚜껑(123)을 구비한다. 상기 속뚜껑(123)의 하측면 가장자리에는 상기 취반용기(121)와의 사이에서 압착되면서 상기 수용부(121A)를 밀봉하는 실링용 오링(125)이 설치된다. 상기 실링용 오링(125)의 소재로는 탄성력을 갖는 고무나 유사 성질의 것이면 적당하다. 여기서, 상기 속뚜껑(123)은 구비되지 않을 수도 있다. 이 경우 상기 밥솥 뚜껑(112)이 자체적으로 속뚜껑(123) 역할을 겸하게 되며 상기 실링용 오링(125)는 상기 밥솥 뚜껑(112)의 하측면 가장자리를 따라 설치된다. 또한, 상기 밥솥 뚜껑(112)에는 상기 밥솥 뚜껑(112)의 외부와 수용부(121A)를 선택적으로 연통시키거나 차단하는 제1솔레노이드 밸브(138)가 설치된다. 이로써 상기 제1솔레노이드 밸브(138)는 상기 수용부(121A)를 선택적으로 개방하고 폐쇄하는 역할을 수행한다.
상기 진공펌프(131)는 밥솥 몸체(111)의 후측부에 내장되어, 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)를 진공감압하는 역할을 한다. 이를 위해 상기 진공펌프(131)는 게이지 압력 기준 -400 내지 -600mmHg의 진공압으로 감압할 수 있는 정도의 성능을 갖는 것으로 구비된다. 이처럼 밥솥 몸체에 내장될 정도로 소형이면서 상기와 같은 고진공으로 감압할 수 있는 성능을 발휘할 수 있는 진공펌프(131)는 이미 가정용 진공포장기 등에서 채택되어 사용되고 있기 때문에 어렵지 않게 구할 수 있다. 상기 -400 내지 -600mmHg의 진공압은 전기밥솥 내에 포함된 각종 부품들에 무리한 영향을 주지 않으면서도 상기 수용부(121A)에 존재하는 공기를 충분히 빼내기 위한 적정압력이다.
만일 상기 진공압보다 큰 진공압으로 수용부(121A)를 진공감압하게 되면 상기 수용부(121A)로부터 더 확실히 공기를 빼내는 장점은 있지만, 전기밥솥 내에 포함된 각종 부품 및 기기들에 무리한 영향이 우려되는 것은 물론 진공펌프(131)에 대한 가격대 성능을 고려할 때 손해를 감수해야 한다.
한편, 상기 진공압보다 작은 진공압으로 수용부(121A)를 진공감압하게 되면 수용부(121A)에 존재하는 공기가 충분히 빠지지 않아 밥을 장시간 보관하는 데 문제발생의 우려가 높아진다. 이같은 이유로 진공보관의 효과를 보려면 진공도가 최소한 -300mmHg 이상은 되어야 한다. 따라서 진공펌프(131) 외에 간단히 수동으로 조작하는 누름캡이나 온도차를 통한 진공형성 방법은 극히 미미한 진공압을 형성하는 수준으로 본 발명이 추구하는 의도를 벗어나게 된다. 먼저, 돔형태의 러버를 사용자가 직접 수동으로 누르면서 조작하는 상기 누름캡을 사용하는 경우, 초기에는 상기 수용부(121A)로부터 공기를 배출할 수 있겠지만 진공도가 조금만 올라가도 더 이상 내부 공기를 빨아낼 수 없는 한계에 직면하게 된다. 이같은 누름캡으로는 상기 수용부(121A)의 진공압을 -100mmHg 이상으로 끌어올릴 수 없다. 이같은 진공압으로는 상기 수용부(121A)로부터 밥에 산소 및 그 외의 기체들을 충분한 수준으로 제거할 수 없기 때문에 밥의 산화 및 변질을 막을 수 없는 것이다. 또한 수동조작에 의한 진공형성은 불편함을 가증시켜 편리함을 추구하는 본 발명의 또 다른 중요한 의도를 완전히 벗어나게 한다. 상기 누름캡으로는 엄밀히 말해 수용부(121A) 내의 압력을 조금 낮추는 수준이지 본 발명이 추구하는 고진공을 형성시키는 것이 아니다.
또한, 온도차를 통한 진공형성 방법의 경우, 온도가 높은 상태에서 부피가 커져 있던 밥의 단백질 조직, 물분자, 공기입자 등의 요소들이 온도가 내려감에 따라 축소되면서 수용부(121A)에 진공압을 형성하게 하는 원리를 이용한 것이다. 이러한 진공형성 방법은 출원인의 실험에 의하면 상기 수용부(121A) 내에서 90℃의 밥이 상온인 28℃로 내려 왔을 때 대략 100mmHg의 압력차가 발생하면서 상기 수용부(121A) 내에 진공을 자연스럽게 형성한다. 그러나 이 정도의 진공압으로는 앞서 설명된 누름캡의 경우와 마찬가지로 밥의 산화 및 변질을 막기에는 턱없이 부족하고, 특히 변질을 유발하는 산소나 공기가 외부로 배출되는 것이 아니기 때문에 저기압이 된 것이지 진공이라 말하기는 사실상 어렵다.
이처럼 본 발명이 추구하는 의도를 제대로 달성하기 위해서는 반드시 고진공을 가능케 하는 진공펌프(131)가 필요한 것이다.
다음은 상기 수용부(121A)를 얼마의 진공압으로 감압할 것인지를 결정하는데 근거가 된 밀폐공간에서의 진공도와 밥의 보관기간에 대한 관계를 실험을 통해 도출하여 정리한 데이터이다. 본 실험에서는 상기 전기밥솥의 수용부(121A)를 염두한 밀폐공간에서의 각 진공도별 세균허용치 유지기간과, 3일을 기준으로 한 밥의 변색상태 및 5일을 기준으로 한 수분함유율을 측정하였다.
진공도 세균허용치 유지기간 보관온도 3일 후 변색상태 5일 후 수분함유율
0mmHg 8시간 27℃ 불량 5중량%
-100mmHg 18시간 27℃ 불량 6중량%
-200mmHg 2일 27℃ 불량 7중량%
-300mmHg 4일 27℃ 양호 13중량%
-400mmHg 5일 27℃ 양호 16중량%
-500mmHg 8일 27℃ 양호 16중량%
-600mmHg 9일 27℃ 양호 16중량%
상기 표 1에 정리된 데이터에 따르면 수용부(121A)의 진공압이 -400mmHg에서 -500mmHg로 변할 때 밥의 보관기간에서 가장 큰 폭의 차이가 있고, 그 이후로는 비슷한 것을 알 수 있다. 또한, 밥의 변색상태를 3일을 기준으로 했을 때 -300mmHg보다 큰 진공압일 때 양호 한 것으로 드러났다. 밥맛에 가장 큰 영향을 미친다고 할 수 있는 수분함유율의 경우 5일을 기준으로 했을 때 진공압이 -400mmHg 내지 -600mmHg에서는 최초 수분함유율인 16중량%에서 거의 변하지 않은 것을 알 수 있다. 참고로 밥맛이 가장 좋은 수분함유율을 대략 16중량%으로 알려져 있기 때문에 이를 기준으로 실험한 것이다.
결론적으로, 상기 실험에 의하면 -500mmHg 정도의 고진공압으로 상기 수용부(121A)를 감압하는 것이 가장 적당함을 알 수 있다.
상기 연결호수(133)는 상기 밥솥 몸체(111)의 후측벽 및 밥솥 뚜껑(112) 내부를 통해 상기 진공펌프(131)와 수용부(121A)를 연결하도록 설치된다. 상기 연결호수(133)상에는 제2솔레노이드 밸브(139)가 설치되고 역류방지밸브(135)가 추가로 설치될 수 있다. 상기 제2솔레노이드 밸브(139)는 제어기(140)의 제어 하에 필요에 따라 수용부(121A)와 진공펌프(131)간을 연통시키거나 차단하면서 상기 수용부(121A)의 진공도를 적절히 조절하는 역할을 한다. 상기 역류방지밸브(135)는 상기 수용부(121A)로부터 진공펌프(131) 방향으로 유체의 흐름은 허용하나 그 반대방향의 흐름은 차단하는 역할을 수행한다. 제2솔레노이드 밸브(139)와 역류방지밸브(135)는 동시에 설치되는 것이 바람직하나 둘 가운데 어느 하나만 설치될 수도 있다.
또한, 상기 연결호수(133)는 밥솥 몸체(111) 후측부의 외부를 경유하여 상기 진공펌프(131)에 연결된다. 상기 연결호수(133)의 최저점에 위치한 부위는 상기 밥솥 몸체(111)의 외부로 노출되고, 그 노출부위에 단절부위(133B)가 형성된다. 이로써, 상기 수용부(121A)에서 진공펌프(131)로 흡입되는 수분이 자연스럽게 단절부위(133B)에서 낙수가 되어 떨어진다. 이때 상기 단절부위(133B)로부터 떨어지는 낙수를 받아 걸러내기 위해서 수분받이용기(115)가 구비된다. 상기 수분받이용기(115)는 상기 밥솥 몸체(111)에 후측부 외부에 착탈 가능하게 구비되어 상기 연결호수(133)의 단절부위(133B)를 밀봉되게 감싸면서 낙수되는 수분을 받아낸다. 이때 상기 수분받이용기(115)는 상기 연결호수(133)의 단절부위(133B)를 밀봉되게 감싸는 것이 중요한데 이는 상기 진공펌프(131)의 진공 흡입력이 상기 연결호수(133)의 단절부위(133B)에도 불구하고 상기 수용부(121A)에 그대로 전달되도록 하기 위함이다.
여기서 상기 수용부(121A)에 저장되는 밥이 상온에 가까운 상태로 식게 되면 진공펌프(131)의 감압시에도 연결호수(133)를 통한 수분의 흡수량은 많지 않다. 그러므로 본 발명의 전기밥솥이 업소용과 같이 대량의 밥을 저장하기 위하여 대용량의 수용부(121A)를 필요로 하지 않는다면 상기 수분받이용기(115)는 구비되지 않을 수도 있다. 이 경우 상기 연결호수(133)의 노출이나 단절부위(133B)는 불필요하다.
상기 제어기(140)는 도 3을 참조할 수 있듯이 조작패널(111A), SR 발열체(113), 진공펌프(131), 제1솔레노이드 밸브(138), 제2솔레노이드 밸브(139), 압력감지센서(137) 및 온도감지센서(117) 등과 연결되어 있다. 이로써, 사용자가 상기 조작패널(111A)에 위치한 각종 버튼 및 스위치들을 누르면서 동작 모드를 지정해주면 상기 제어기(140)가 상기 SR 발열체(113), 진공펌프(131), 제1솔레노이드 밸브(138), 제2솔레노이드 밸브(139)를 제어하면서 쌀의 불림, 취사, 밥의 보관 등과 같은 일련의 동작들을 자동 또는 수동으로 수행하게 된다.
즉, 사용자가 상기 수용부(121A)에 쌀을 넣고 적당량의 물을 부은 후 상기 조작패널(111A)에서 취사모드를 선택하면, 상기 제어기(140)는 취사를 위한 본격적인 가열을 시작하기 전에 상기 진공펌프(131)를 작동시켜 수용부(121A)를 고진공으로 감압하고 그 상태에서 일정시간(2 내지 3분이 적당)동안을 유지한다. 이때 상기 수용부(121A)의 진공압은 -400 내지 -600mmHg의 범위에 속한 정도면 적당하다. 이는 상당히 높은 수준의 진공압에 해당되는 것으로 쌀알에 미세하게 형성된 수많은 기공으로부터 공기를 신속하게 빼내어서 수분이 침투할 수 있는 상태로 만들어준다. 그러나 상기 수용부(121A)의 진공압이 -600mmHg를 초과하게 되면 전기밥솥 내에 포함된 기기들에 좋지 않은 결과들을 초래할 수 있으며, 성능 대비 진공펌프의 가격도 너무 높아지는 곤란함이 있다. 이처럼 본 발명은 진공압을 이용하여 짧은 시간 내에 쌀에 대한 수분침투를 촉진하여 적정 수분함유량을 갖도록 불림과정을 수행할 수 있는 것이다. 참고로, 보존중인 쌀의 수분함유율은 약 15중량% 전후이지만, 맛있는 밥을 지을 수 있는 조건의 수분함유율은 약 30중량% 정도이다. 전통적인 방식에 의하면 쌀을 1 내지 2시간 정도 되는 긴 시간동안 물에 담가서 불려야 하며, 이때의 수분함유율은 30중량% 정도에 도달하나 쌀알의 표면이 과도하게 무르면서 취사된 밥의 품질이 떨어지는 것은 물론 별도의 작업으로 불편함을 초래한다.
일반적으로 식품을 진공상태 하에서 보관하면 절임식품의 경우 절여지는 시간이 2배 이상 단축되는 것으로 알려져 있다. 이에 대한 구체적인 기술 내용은 육류를 대상으로 해외에서 이미 활발히 연구가 진행되었으며, 정립된 이론들을 간행된 기술문서들을 통해 알 수 있다. 이들 기술문서들에서는 공통적으로 진공압 하에서는 육류의 단백질 미세기공(Protein pores)이 활짝 열리면서 수분을 더 잘 흡수할 수 있는 상태가 되는 것으로 언급하고 있다.
반면에 쌀의 경우는 육류와 같이 이론적으로 잘 정립되어 있지 않은 것이 사실이나 쌀알에는 미세한 기공들이 있다는 점은 주지의 사실이므로, 진공압 하에서 특히 고진공으로 감압된 상태에서 쌀이 상당히 빠른 속도로 불려지는 현상을 같은 맥락에서 설명할 수 있을 것이다.
취사모드 하에서 상기와 같이 진공감압에 의해 쌀의 불림을 촉진하는 시간이 지나면 상기 제어기(140)는 SR 발열체(113)를 작동시켜 수용부(121A) 내에 수용된 불려진 쌀과 물을 본격적으로 가열하게 된다. 이때 제어기(140)는 상기 SR 발열체(113)를 100℃ 이상으로 발열시켜 물을 끓인다.
취사가 완료되어 밥이 지어지면 상기 제어기(140)는 사용자의 취사 시간을 고려한 일정 시간(대략 40분 내지 50분 정도)동안 SR 발열체(113)가 취사시보다는 약한 열로 밥을 가열하도록 한다.
이후 상기 제어기(140)는 상기 SR 발열체(113)의 작동을 해제하고 수용부(121A)의 온도가 30 내지 50℃ 수준으로 떨어지기를 기다린다. 그리고 나서 상기 제어기(140)는 진공펌프(131)를 작동시켜 상기 수용부를 -400 내지 -600mmHg의 범위에 속한 고진공압으로 감압한다. 이같이 높은 수준의 진공압으로 상기 수용부(121A)를 진공감압하게 되면 상기 수용부(121A) 내에 존재하던 공기가 빠져나가게 되어 종전과 달리 상온에서도 취식하고 남은 밥을 안전하게 보관할 수 있게 된다.
여기서 온도감지센서(117)에서 측정된 수용부(121A)의 온도가 30 내지 50℃ 정도에 이를 정도로 밥이 충분히 식은 상태에서 진공감압을 시작하는 것은 반드시 시행되어야 할 매우 중요한 사항이다.
온도가 30 내지 50℃ 정도에서는 밥으로부터 수증기 발생이 거의 없기 때문에 고진공압으로 상기 수용부(121A)를 원활히 감압할 수 있게 된다. 따라서 상기수용부로부터 밥의 변질을 유발하는 산소와 각종 미생물들 거의 전부를 수용부(121A) 밖으로 빼낼 수 있고 열에 의한 밥의 영양소 파괴나 수분을 잃는 일이 없다. 따라서 장시간 보관시에도 햅쌀밥과 같이 신선한 상태 그대로의 밥을 즐길 수 있게 된다.
그러나 만일, 밥이 가열되고 있거나 고온인 상태에서 고진공으로 감압을 시도하게 되면 밥으로부터 수증기가 지속적으로 발생되어 내부압력이 높아지는 관계로 진공감압이 원활하게 이루어지지 않는다. 이 경우 고진공으로 감압하기 위해서는 진공펌프(131)를 일정한 짧은 주기로 계속 작동시키는 한편 진공감압하는 동안 수용부(121A) 내의 증기를 계속해서 배출해 주어야만 하는 데, 그렇게 되면 밥이 수분의 거의 전부를 잃게 되면서 조기에 딱딱하게 말라버리는 치명적인 결과를 초래하게 된다. 이 경우에 있어서 설사 밥이 수분을 잃지 않는 경우를 가정한다 하여도 진공을 유지하는 동안 열에 의해 수분과 결합되어 있는 밥의 조직이 과도하게 무르게 되고 영양소 파괴가 진행되는 등 밥의 조직변화를 필연적으로 동반하게 된다.
한편, 수증기의 배출을 어느 정도 감소시키면서 상기 수용부(121A)를 굳이 고온에서 진공감압하기 위한 방편이라면 고진공압이 아닌 낮은 진공압으로 감압할 수 있는 방법이 있다. 하지만 이 경우 이미 상기 진공펌프(131)를 설명할 때 전술된 바와 같이 상기 수용부(121A) 내의 공기를 충분히 빼내지 못하여 밥의 산화 및 변질을 충분한 정도로 막을 수 없는 문제를 야기하게 된다.
상기 수용부(121A)를 진공감압하기 위한 또 다른 적절한 한 가지 방법으로 상기 제어기(140)는 상기 수용부(121A)의 온도가 30 내지 50℃ 수준으로 떨어지지 않더라도 밥을 식히기 시작한 시간이 40 내지 60분이 경과하면 수용부(121A)의 온도와 관계없이 진공펌프(131)를 작동시켜 진공감압한다. 이는 지역마다 주변온도가 달라 수용부(121A)의 온도가 30 내지 50℃ 수준으로 떨어지는 데 상당한 시간이 소요될 수 있고, 특히 주변 온도가 높을 때 밥을 식히는 데 소요되는 시간이 길어지면서 밥이 상하기 쉬운 우려가 있기 때문이다. 하지만 밥을 40 내지 60분을 식히게 되면 특별히 온도가 높은 이상기후를 감안하더라도 상기 수용부(121A)의 온도가 30 내지 50℃ 수준에 근접하게 된다. 그리고 상기 수용부(121A)의 온도가 더 내려갈수록 밥과 내부 기체의 부피가 작아지면서 추가 감압되는 부수적인 효과도 얻을 수 있다.
한편, 상기 제어기(140)는 상기 수용부의 온도가 설정된 30 내지 50℃ 수준으로 떨어지면, 상기 SR 발열체(113)를 재작동시켜 설정된 온도범위(30 내지 50℃)를 그대로 유지하면서 밥을 보관토록 한다. 이처럼 밥을 설정된 온도범위로 유지하는 것은 보관 중 차후 취식을 위해 밥을 재가열해야 하는 경우 재가열 시간을 대폭 단축하는데 큰 도움이 된다. 이처럼 밥을 보관하는 온도범위인 30 내지 50℃는 상온보다 약간 정도 높은 수준이기 때문에 수증기의 증발이 거의 없고 밥이 변색되거나 조직이 변질되는 등의 악영향이 거의 없다. 이처럼 제어기(140)에 의해 설정된 온도범위를 유지키 위해 SR 발열체(113)을 작동하는 시점은 진공감압하는 단계나 그 이후이면 된다.
상기 제어기(140)는 상기 취반용기(121)가 들리는 경우에는 상기 SR 발열체(113) 및 진공펌프(131)의 동작을 일시 중단토록 하는 것이 바람직하다. 이같은 제어기(140)의 동작은 실제 전기밥솥에서 일어나는 거의 모든 동작과 연관되어 있다.
상기 SR 발열체(113)는 밥솥 몸체(111)의 취반용기(121) 하측에 설치되어 수용부(121A)에 수용된 쌀을 가열하는 역할을 수행한다. 상기 SR 발열체(113)는 전기밥솥에 구비되던 전통적인 발열체와는 달리 특정한 온도 영역에서 정확한 온도조절이 가능하고, 시간에 따른 전력 및 온도의 자기제어가 가능하며, 일정한 비등점 온도까지 상승한 이후에는 최소한의 전력 공급을 유지하기 때문에 전력소비량을 대폭 절감할 수 있도록 구성되었기 때문에 수용부에 담겨진 쌀에 대한 신속한 가열이 가능하며 전력소모는 극소화시킬 수 있게 된다. 아래에서는 본 발명에 따른 SR 발열체(113)의 구성에 대해 더욱 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 구조를 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 실시예와 비교예에 따른 온도 조절 성능을 나타낸 그래프이며, 도 6은 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 전력실험 결과를 나타낸 참조도이며, 도 7은 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 임피던스 실험 결과를 나타낸 그래프이며, 도 8은 본 발명에 의한 전기밥솥에 적용된 SR 발열체의 온도변화 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SR 발열체(113)는 제어기(140)의 전원장치로부터 전원을 공급받아 발열하게 된다. 이와 같은 SR 발열체(113)는 온도 자가조절 기능을 수행하게 되는 것으로, 주위의 온도환경에 대응하여 발열 상태를 조절하면서 온도가 설정온도 범위로 일정하게 유지되도록 한다. 즉, SR 발열체(113)는 SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도가 설정된 온도를 지속적으로 유지하도록 하는데, SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도가 외부의 영향 등으로 설정된 온도값보다 낮아지게 되면 고온으로 발열하여 SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도가 설정된 온도로 신속하게 도달하도록 하고, SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도가 높아지면 오프 동작하면서 SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도가 낮추어지도록 한다. 또한, SR 발열체(113)는 SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도와 설정된 온도 간의 차이에 따라 발열상태가 조절되는데, SR 발열체(113) 주위의 정해진 영역 온도와 설정된 온도 간 차이가 클수록 고온으로 발열하여 신속한 온도 상승이 도모되도록 하는 성능을 가지고 있다.
이와 같은 SR 발열체(113)의 자가온도조절(Temperature Self-regulation) 기능은 전술된 것처럼 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)를 경화시켜 제작한 일정 두께의 필름 또는 코팅막에 의해 구현된다. 상기 SR 발열체(113)는 외관이 원판형의 형태로 형성되어 밥솥 몸체(111)의 하부 즉, 상기 취반용기(121) 하측에 설치된다.
도 4를 참조하면, 상기 SR 발열체(113)의 표면에는 전도로(conduction path)(113b)가 형성되며, 상기 제어기(140)의 전원장치의 전원선(113a)이 전도로(113b)에 위치되어, SR 발열체(113)가 전도로(113b)를 통해 전원을 전도받아 대략 150~450℃의 범위로 발열하게 된다.
전술한 것과 같이, 상기 SR 발열체(113)는 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어지게 된다. 이와 같은 SR 발열체(113)는 스크린 프린트(screen print) 방식으로 내열성 기판에 도포되어 형성될 수 있다. 여기서, 상기 SR 발열체(113)는 130~160℃에서 8~12분 동안 적외선 광선이 나오는 컨베이어 용광로(conveyor furnace)에서 열처리된 후, 다시 180℃에서 20분간 열처리되어 만들어질 수 있다. 그리고, SR 발열체(113)의 표면에 전도로(113b)를 형성하여 제어기(140)의 전원장치의 전원선(113a)이 전도로(113b)에 위치되면서 전원을 전도받아 발열하게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(113)는 전기저항물질 성분이 50 내지 75 중량%, 절연바인더 성분이 5 내지 16 중량%, 온도조절물질 성분이 10 내지 40 중량%를 가지도록 구성된다.
상기 전기저항물질 성분의 함량이 50 중량% 미만인 경우에는 발열체의 발열 성능을 구현하기에 미흡하기에 바람직하지 못하고, 75 중량%를 초과하는 경우에는 온도조절의 안정성이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 절연바인더 성분의 함량이 5 중량% 미만인 경우에는 조성물의 결합력이 저하되기 때문에 바람직하지 못하고, 16 중량%를 초과하는 경우에는 저항 성분 등 기타 조성물의 성분 함량이 적어서 발열성능이 저하되기 때문에 바람직하지 못하다. 그리고, 온도조절물질 성분의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 특정 온도로 조절하는 기능을 실현하기에 부족하기에 바람직하지 못하고, 40 중량%를 초과하는 경우에는 저항 성분 등 기타 성분들의 함량이 너무 적게 되어 바람직하지 못하다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(113)는 전기저항물질 성분이 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 포함하는 분말 혼합물 상태로 페이스트를 이루도록 한다. 이와 같은 전기저항물질 성분은 니켈이 전기저항물질 성분의 50 내지 60 중량%, 알루미늄이 전기저항물질 성분의 40 내지 50 중량%를 가지도록 구성되는데, 니켈이 전기저항물질 성분의 53 중량%, 알루미늄이 전기저항물질 성분의 47 중량%를 가지도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, SR 발열체(113)의 전기저항물질 성분은 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 등을 교정 성분(corrective ingredients)으로 가질 수 있다. 여기서, 몰리브덴은 페이스트의 0.05 내지 0.2at%, 보론은 페이스트의 0.005 내지 0.02at%로 구성되도록 하는데, 몰리브덴은 페이스트의 0.1at%, 보론은 페이스트의 0.01at%로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같은 전기저항물질 성분은 니켈, 알루미늄에 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 등의 교정 성분(corrective ingredients)을 첨가하여 산소 유입없이 4~12시간 동안(바람직하게는 6-10시간 동안) 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에서 제조될 수 있다. 여기서, SR 발열체(113)의 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.1 내지 10㎛ 범위에서 형성되도록 하는데, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 5㎛ 범위에서 입자 간 분산(dispersion)값이 형성되도록 한다. 그리고, 비표면적(specific surface area)은 200 ㎡/g 이하인 것이 바람직하다. 이와 같은 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값은 SR 발열체(113)의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)와 연동되는 것으로, SR 발열체(113)의 저항온도계수는 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값에 의해 조절된다. 여기서, 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값은 전기저항물질 성분이 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에 머무는 시간에 의해 조절되게 된다.
그리고, 상기 SR 발열체(113)의 절연바인더 성분은 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy)수지, 에폭시-페놀 라커(epoxy phenol laquer) 조성물 등에서 선택된 것으로 이루어진다. 상기 절연바인더 성분이 페이스트의 10 내지 16 중량%로 구성될 경우, 안정화 첨가물인 나노구조의 규소(Si) 분말이 절연바인더 성분에 첨가될 수 있다. 여기서, 이와 같은 규소는 페이스트의 0.3 내지 0.7at%로 구성될 수 있는데, 0.4 내지 0.6at%으로 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 규소는 SR 발열체(113) 제조시 SR 발열체(113)의 구조 형성 시간을 단축시키며, 설정되어 구현된 SR 발열체(113)의 저항온도계수가 장기간 유지될 수 있도록 한다.
또한, 상기 SR 발열체(113)는 온도조절물질 성분을 통하여 통전된 상태에서 약 150~450℃로 조절하는 역할을 한다. 이와 같이 온도조절물질 성분으로서 특정한 물질이 적절한 함량으로 포함되어야 발열체의 과열을 방지하고, 적절한 전력을 소모하는데 기여하는 것이다. SR 발열체(113)의 온도조절물질 성분으로는 납성분이 없는 유리(lead-free-glass) 분말 혼합물 상태로 페이스트를 이루도록 하는데, 이와 같은 유리 분말 혼합물은 SiO₂, BaO, B₂O₃, Al₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나의 이상의 산화물인 것이 바람직하다.
여기서, SR 발열체(113)의 온도조절물질 성분은 산소 유입없이 4~12시간 동안(바람직하게는 6~10시간 동안) 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에서 제조될 수 있다. 한편, SR 발열체(113)의 온도조절물질 성분은 입자 간 분산(dispersion)값이 0.05 내지 2㎛의 범위에서 형성되도록 하는데, 바람직하게는 0.1 내지 1.0㎛의 범위에서 입자 간 분산값이 형성되도록 한다. 온도조절물질 성분을 이루는 입자 간 분산값은 온도조절물질 성분이 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에 머무는 시간에 의해 조절되게 된다.
이와 같은 SR 발열체(113)의 온도조절물질 성분은 ZnO, Al, TiO₂, Bi₂O₃BaTiO 등을 포함하는 교정 성분(corrective ingredients)을 첨가할 수 있는데, 이와 같은 온도조절물질 성분의 교정 성분을 이루는 입자 간 이산(discretisation)은 0.05 내지 0.4㎛ 범위에서 형성될 수 있는데, 바람직하게는 0.1 내지 0.3㎛ 범위에서 형성되도록 한다. 또한, SR 발열체(113)의 온도조절물질 성분은 나이오븀(Nb), 안티몬(Sb), 이트륨(Y), 란탄(La) 등을 포함하여 이루어진 혼합물을 공여체(donor)로 가지게 된다. 이와 같은 공여체(donor)는 높은 용적 전도도(volume conductivity)를 획득하기 위해 첨가된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(113)는 0.05 내지 1.9 Ω/□(바람직하게는 0.09 내지 0.9 Ω/□)의 저항값을 가지는데, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(113)는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 온도조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체(113)의 저항값을 변경시키게 된다.
또한, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(113)는 500 내지 50×10-4/℃(바람직하게는 560×10-6 ~ 40×10-4/℃)의 저항온도계수(TCR)를 가지는데, 본 발명의 실시예에 따른 SR 발열체(113)는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 온도조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 SR 발열체(113)의 저항온도계수를 변경시키게 된다.
상기와 같은 성분들로 이루어진 SR 발열체(113)의 성능을 알아보기 위하여, 에폭시 수지 7g, 니켈-알루미늄(Ni-53%, Al-47%) 70g, SiO2-BaO-B2O3-Al2O3 23g를 에탄올 200g에 분산하고 프리 믹싱한 후 고속으로 교반하여 본 발명의 SR 발열체(113)(실시예 1)를 제조하고, 에폭시 페놀 래커 수지 20g, NiAl[(Ni-53%, Al-47%)(45wt%)]-B(5wt%)-Mo(30wt%)-Si(20wt%) 60g을 에탄올 200g에 분산하고 프리 믹싱한 후 고속으로 교반하여 비교예 1의 면상발열체을 제조한 다음, 상기 실시예 1 및 비교예 1에 대하여 전력실험, 임피던스, 온도제어 실험을 실시하였고, 그 결과를 도 6 내지 9에 도시하였다.
먼저, 도 5는 상기 실시예 1과 비교예 1에 따른 온도 조절 성능을 나타낸 그래프로, 선분 1은 비교예 1에 따른 온도 증가 곡선을 나타내고, 선분 2는 본 발명에 따른 SR 발열체(113)의 온도 증가를 나타낸 것으로, 본 발명의 SR 발열체(113)(실시예 1)는 온도가 일정값 이상이 되면 저항값이 급격히 증가하는 것을 볼 수 있다.
또한, 도 6 내지 도 8에 도시된 전력실험 결과와 임피던스 실험 결과, 온도변화 실험 결과를 참조하면, 온도는 실시예 1과 비교예 1이 유사하게 증가하고 있다. 그러나 실시예 1은 시간에 따라 저항값(임피던스)이 증가하여 전력사용량이 감소하는 것을 확인할 수 있고, 비교예 1은 임피던스도 거의 일정하게 나타나고 전력사용량도 거의 일정하게 나타난다. 따라서, 본 발명의 SR 발열체(113)는 시간에 따라 저항값이 증가하여 전력사용량을 감소시킬 수 있고, 저항값의 증가(물질 특성)로 인하여 시간에 따른 전력 및 온도 자기제어(Self-Regulation)이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.
전술한 것과 같이, 본 발명의 전기밥솥는 SR 발열체(113)가 주위의 온도환경에 대응하여 발열 상태를 조절하면서 온도가 일정하게 유지되도록 하므로, 실내를 난방하기 위한 가열 온도를 설정 시간동안 균일하게 유지할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의한 전기밥솥의 동작 및 밥의 진공 보관법을 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 9는 본 발명에 의한 저온을 활용한 밥의 진공보관 방법을 설명하기 위한 전체 흐름도이고, 도 10 내지 18은 본 발명에 의한 저온을 활용한 밥의 진공보관 방법에 따른 전기밥솥의 상태를 보여주는 일련의 참조도이다.
도 9에 도시된 것처럼, 본 발명의 취사 및 진공보관 방법은, 쌀을 불리는 단계(S100), 밥을 취사하는 단계(S200), 밥을 보온 및 유지하는 단계(S300), 밥을 식히는 단계(S400), 진공감압하는 단계(S500), 진공보관하는 단계(S600), 재가열하는 단계(S700) 및 보온 및 유지하는 단계(S800)로 이루어진다.
본 발명의 취사 및 진공보관 방법은 우선, 쌀을 불리는 단계(S100)로부터 진행된다. 이 단계에서는 도 10에서 볼 수 있는 것처럼 적당량의 물(W, water)과 쌀(R, Rice)을 취반용기(121)의 수용부(121A)에 담고 밥솥 뚜껑(112)을 덮는다. 그러면 밥솥 뚜껑(112) 하부에 설치된 속뚜껑(123)이 상기 취반용기(121)의 상부를 덮게 되는데, 이때 속뚜껑(123)에 설치된 밀폐수단인 오링(125)이 상기 취반용기(121)와 속뚜껑(123)의 사이에서 압착되면서 취반용기(121)의 수용부(121A)가 밀폐되어 기밀이 유지된다. 만일 상기 속뚜껑(123)이 별도로 구비되지 않았다면 상기 밥솥 뚜껑(112)이 상기 속뚜껑(123)의 기능을 대체하게 된다.
이후 밥솥 몸체(111)에 설치된 조작패널(111A, 도 1 참조)의 버튼을 눌러 취사모드를 선택하면 취사를 위한 본격적인 가열 전에, 도 11과 같이 상기 제어기(140)가 제1솔레노이드 밸브(138)를 닫고 제2솔레노이드 밸브(139)를 연 상태에서 진공펌프(131)를 작동시키게 된다. 그러면 상기 진공펌프(131)는 화살표로 도시된 것처럼 연결호수(133)를 통해 상기 취반용기(121)의 수용부로부터 공기를 흡입하고 이를 외부로 배출하는 방식으로 취반용기(121)의 수용부(121A)에 진공압을 형성시키게 된다. 이로써 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)는 점차 대기압 이하의 진공상태가 되고, 상기 수용부(121A) 내의 진공압은 압력감지센서(137)에 의해 측정되면서 설정된 -400 내지 -600mmHg에 까지 도달하게 된다. 이처럼 상기 수용부(121A)가 고진공으로 감압되면 쌀(R)알에 미세하게 형성된 수많은 기공(AH)으로부터 공기(A)가 빠져나가면서 수분의 침투가 용이한 상태가 된다. 따라서 단지 2 내지 3분 정도면 쌀(R)이 만족할만한 수준으로 불은 상태가 된다.
본 발명에서는 쌀(R)의 수분함유량이 30중량%이면 완벽하게 불은 상태로 보지만 2 내지 3분 정도의 진공불림시간으로 이것에 근사한 정도가 되어 적당한 취사 단계에 도달한 것으로 본다. 이처럼 본 발명은, 진공압을 이용하여 짧은 시간만에 쌀(R)을 만족할만한 수준으로 불릴 수 있는 것이다. 좀 더 정확히는 쌀(R)을 불린다기 보다는 고진공압을 이용하여 쌀(R)에 충분한 양의 수분(W)을 빠르게 침투시키는 것이다. 이처럼 짧은 시간 안에 충분한 양의 수분(W)을 쌀(R)에 침투시키게 되면 전통적인 방식과는 달리 수분과의 오랜 접촉으로 쌀(R) 표면이 과도하게 무르는 현상이 없어지므로 취사된 밥이 더 부드럽고 윤기 있어지며 시간도 훨씬 단축할 수 있게 된다. 물론, 전통적인 방식의 불편함도 없어진다.
상기 불림 단계(S100)가 일정시간 진행되어 완료되면 상기 제어기(140)에 의해 SR 발열체가 발열을 본격적으로 시작하면서 취사 단계(S200)가 진행된다. 이때 SR 발열체(113)가 발열을 시작하여 취사를 진행시킬 때 이전의 진공상태를 해제한 후 진행시킬 수도 있고, 해제하지 않고 진행시킬 수도 있다. 후자의 경우 진공상태가 더 오래 유지되므로 물의 흡수촉진에 더욱 도움이 될 것이다. 상기 취사 단계(S200)는 사용자가 최초 취사모드를 선택하기만 하면 상기 불림 단계(S100) 이후 자동적으로 진행된다.
상기 취사 단계(S200)가 시작되면 도 12와 같이 제어기(140)에 의해 SR 발열체(113)로 전원이 인가되어 상기 SR 발열체(113)가 고열(H)을 발하면서 취반용기(121)가 가열된다. 이로써 시간이 지나면 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)에 담긴 물이 끓으면서 쌀(R)이 익어 밥(BR, Boiled Rice)이 된다. 이 과정에서 끓는 물로부터 증발하는 수증기는 열려져 있는 제1솔레노이드 밸브(138)를 통해 외부로 배출된다. 하지만 압력밥솥의 효과를 얻기 위해서는 상기 수증기의 배출을 인위적으로 억제할 수 있도록 상기 제1솔레노이드 밸브(138)를 닫는다.
여기서, 취사 대상물은 단지 밥뿐만이 아니라 떡, 고구마, 감자, 옥수수와 같은 각종 곡물류, 각종 육류 등과 같이 취사 후 보관이 필요한 다양한 음식물들로 대치될 수 있다.
이후 본 발명에 따른 진공보관 방법이 본격적으로 실시된다. 도 13에서처럼 취사된 밥(BR)을 설정된 시간동안 보온 및 유지하는 단계(S300)가 진행된다(단, 도 13은 밥이 지어지고 나서 사용자가 밥솥 뚜껑(112)을 열고 일부를 취식한 다음 뚜껑을 닫은 상태를 나타낸 것이다). 이 단계(S300)에서는 제어기(140)에서 SR 발열체(113)의 발열 수준을 보다 낮게 제어하여 취사시보다 낮은 온도의 미열(WH)을 일정시간(약 40 내지 60분) 발생토록 한다. 이는 설정된 일정시간 동안 사용자가 지어진 밥(BR)을 취식하다가 한차례 정도 더 밥(BR)을 덜어내어 취식할 수 있는 가능성을 염두한 것으로 추가 취식시에도 따뜻한 밥(BR)을 취할 수 있도록 하기 위함이다.
이후, 도 14에서처럼 밥을 식히는 단계(S400)가 진행된다. 이 단계는 선행단계(S300)가 40내지 50분 동안 진행되고 나서 상기 제어부(140)가 SR 발열체(113)의 작동을 중단시키면서 시작된다. 이로써, 취식 후 취반용기(121)의 수용부(121A)에 남은 밥(BR)이 자연적으로 식을 수 있게 된다. 이때 상기 제어기(140)는 상기 SR 발열체(113)의 작동이 중지된 이후로 상기 제1솔레노이드 밸브(138)와 제2솔레노이드 밸브(139)를 닫거나 열어둘 수 있으며, 상기 제1솔레노이드 밸브(138)를 열어두는 경우 밥(BR)이 식는 동안 발생하는 미량의 수증기가 외부로 배출된다.
이후, 밥(BR)의 온도가 30 내지 50℃의 범위에 속한 온도로 떨어지면 다음 단계가 진행된다. 단, 밥(BR)이 충분한 정도로 식었는지 여부는 전기밥솥 내부에 설치된 온도감지센서(117)에 의해 측정되는 온도를 가지고 판단한다. 또한, 설정된 40 내지 60분이 지나면 밥의 온도가 30 내지 50℃까지 떨어지지 않았더라도 상기 밥(BR)이 식은 것으로 간주하여 다음단계로 넘어가는 것이 보다 바람직하다. 이는 지역마다 온도가 달라 수용부의 온도가 30 내지 50℃ 수준으로 떨어지는 데 상당한 시간이 소요될 수 있고, 특히 여름철과 같이 주변 온도가 높을 때 밥을 식히는 데 소요되는 시간이 길어지면서 밥이 상하기 쉬운 우려가 있기 때문이다.
이처럼 본 발명에서 밥을 식히는 단계(S400)는 본 발명이 추구하는 밥(BR)에 대한 최상의 보관효과를 거두기 위해서 다음에 이어지는 밥을 진공감압하는 단계(S500)에 앞서 반드시 수행되어야 하는 선행단계이다. 만일 상기 밥을 식히는 단계(S400)가 없다면 앞서 본 발명의 진공밥솥을 설명하면서 기술된 것처럼 다음의 중요한 진공감압하는 단계(S500)가 사실상 무용지물이 되고 만다.
상기와 같이 밥(BR)이 충분한 정도로 식으면 도 15에서처럼 진공감압하는 단계(S500)가 진행된다. 이 단계에서는 취반용기(121)의 수용부(121A)를 고진공으로 감압하여 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)를 -400 내지 -600mmHg의 범위에 속한 고진공압으로 만들게 된다. 이를 위해 상기 제어기(140)는 제1솔레노이드 밸브(138)를 닫고 제2솔레노이드 밸브(139)를 연 상태로 진공펌프(131)를 작동시키게 된다. 그러면 상기 진공펌프(131)는 화살표로 도시된 것처럼 연결호수(133)를 통해 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)로부터 공기를 흡입하고 이를 외부로 배출하는 방식으로 취반용기(121)의 수용부(121A)에 진공압을 형성시키게 된다. 이로써 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)는 점차 대기압 이하의 진공상태가 되고, 상기 수용부(121A) 내의 진공압은 압력감지센서(137)에 의해 측정되면서 설정된 정도에 도달할 때까지 진공도가 커진다. 이때 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)로부터 공기와 함께 흡입되는 소량의 수분은 진공펌프(131)에 흡입되지 않고 도중에 연결호수(133)의 단절부위(133B)에서 낙수(BW)가 되어 떨어지면서 수분받이용기(115)에 걸러진다. 이때 상기 수분받이용기(115)는 상기 연결호수(133) 중 최저점에 위치한 단절부위(133B)를 밀봉되게 감싸기 때문에 진공압에는 영향을 미치지 않는다. 상기 연결호수(133) 중 상기 단절부위(133B) 이후의 끝단부(133A)는 상기 진공펌프(131)의 공기흡입부(22)에 연결되어 있다. 한편, 상기 제2솔레노이드 밸브(139)와 함께 상기 연결호수(133)상에 역류방지밸브(135)가 설치되면 취반용기(121)의 수용부(121A)로부터 진공펌프(131) 방향으로 공기의 흐름이 허용되지만 그 반대방향으로는 공기의 흐름이 차단되어 진공펌프(131)의 진공감압 효과는 더욱 커지게 된다. 다만, 상기 취반용기(121)를 진공하는 시점은 전 단계(S400)를 통하여 밥이 충분히 식은 다음이 되어야 한다. 이는 상기 밥(BR)으로부터 발생하는 다량의 수증기로 인해 취반용기(121) 수용부(121A)의 진공이 제대로 형성되지 않아서 상기 수용부(121A)로부터 공기를 만족할만한 수준으로 빼낼 수 없기 때문이며 이로 인해 밥(BR)의 변질 시점이 빨라진다. 그리고 또 다른 큰 문제는 과도한 수증기의 발생으로 밥(BR)이 함유한 수분의 상당부분을 잃게 되어 보관되는 밥(BR)의 품질에 악영향을 끼치게 되기 때문이다.
한편, 상기 제어기(140)는 상기 수용부(121A)의 온도가 설정된 30 내지 50℃ 수준으로 떨어지면, 상기 SR 발열체(113)를 재작동시켜 설정된 온도범위(30 내지 50℃)를 그대로 유지하면서 밥을 보관토록 한다. 이때 상기 SR 발열체(113)에서는 취식을 위한 미열(WH)보다 약한 미열(MWH)이 발생된다. 이처럼 밥을 설정된 온도범위로 유지하는 것은 보관 중 차후 취식을 위해 밥을 재가열해야 하는 경우 재가열 시간을 대폭 단축하기 위함이다. 참고로 상기 제어기(140)는 SR 발열체(113)가 끊임없이 발열하도록 하는 것이 아니라 일정주기로 동작하는 펄스타입의 동작을 하게 하여 온도를 조절하는 것이 바람직하다. 이처럼 밥을 보관하는 온도범위인 30 내지 50℃는 상온보다 약간 정도 높은 수준이기 때문에 수증기의 증발이 거의 없고 밥이 변색되거나 조직이 변질되는 등의 악영향이 거의 없다. 이처럼 제어기(140)에 의해 설정된 온도범위를 유지키 위해 SR 발열체(113)을 작동하는 시점은 밥을 진공감압하는 단계(S500)이면 가능하며, 더 바람직하게는 다음 단계인 밥을 진공보관하는 단계(S600)이면 좋다.
이후, 도 16에 도시된 것처럼 밥을 진공보관하는 단계(S600)가 진행된다. 이 단계에서는 특별한 조치를 취하지 않더라도 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)가 밀폐된 상태에서 전 단계(S500)를 통해 진공감압된 상태를 그대로 유지하게 된다. 하지만 취반용기(121) 수용부(121A)의 진공상태가 약해지거나 해제될 우려가 있는 예상치 못한 만일의 사태를 대비할 수 있다. 즉, 연결호수(133)에 설치된 압력감지센서(137)에 의해 취반용기(121) 수용부(121A)의 압력을 지속적으로 측정하고 있다가 상기 취반용기(121) 수용부(121A)의 진공도가 떨어지면 이를 즉시 상기 제어기(140)에 통보한다, 그러면 상기 제어기(140)는 즉시 진공펌프(131)를 작동시키는 방식으로 취반용기(121) 내의 진공압을 원래상태로 복구시키게 된다. 이처럼 밥(BR)을 담고 있는 취반용기(121)의 수용부(121A)가 진공상태를 유지하게 되면, 상기 취반용기(121)의 수용부(121A) 내에서는 공기, 산소 및 미생물과 같이 밥(BR)의 변질을 유발하는 물질들이 거의 존재하지 않게 된다. 따라서 상기 취반용기(121) 내에 담겨있는 밥(BR)은 고온의 가열 없이도 상온에서 무균상태로 장시간에 걸쳐 거의 완벽에 가깝게 보관된다. 즉 통조림이 상온에서 거의 품질변화 없이 장기간에 걸쳐 보관 가능한 것처럼 밥(BR)도 처음 지어진 품질 그대로 유지하면서 장시간 보관할 수 있는 것이다. 또한, 상기 수용부(121A)의 진공상태를 유지하기 위해 압력감지센서(137)에 의해 수용부(121A)의 압력을 지속적으로 측정할 필요 없이 일정 주기(8시간 또는 12시간)로 진공펌프(131)를 반복하여 작동시킬 수도 있다. 이 경우 상기 수용부(121A)의 압력을 측정하기 위한 압력감지센서(137)가 지속적으로 압력을 감지할 필요가 없어지고 고장 등에 영향을 받지 않는다.
이때 이미 전술된 것처럼 상기 수용부(121A)의 온도가 설정된 30 내지 50℃ 수준에서 그대로 유지되도록 상기 SR 발열체(113)가 보다 약한 미열(MWH)을 발생시키고 있다.
이처럼 본 발명은 상기와 같이 밥을 적정온도 수준으로 식히는 단계(S400)와 고진공으로 감압하는 단계(S500)를 순차적인 관계로 조합하여 묶는 방법으로 밥(BR)의 보관효과를 극대화하고 있다. 아울러 설정된 온도범위(30 내지 50℃)를 지속적으로 유지토록 하여 취식을 위한 밥의 재가열 시간을 대폭 단축할 수 있도록 하고 있다.
이후, 도 17에 도시된 것처럼 밥(BR)을 재가열하는 단계(S700)가 진행된다. 이 단계는 얼마의 시간이 흐른 후 사용자가 다시 취식하기 전에 직접 전기밥솥의 재가열 버튼을 누르면 시작된다. 이때 제어기(140)는 SR 발열체(113)에 전원을 인가하여 발열이 시작되도록 하면서 곧바로 또는 특정 시점(내부에 증기압이 발생하기 이전의 시점 또는 온도 50 내지 60℃에 도달하는 시점)이 지난 후에 제1솔레노이드 밸브(138)를 열어 취반용기(121) 수용부(121A)의 진공을 해제한다. 이로써 설정된 온도범위(30 내지 50℃)에서 진공상태로 보관되던 밥(BR)이 다시 고열(H)을 받아 취식하기 적당한 온도에 도달하게 된다. 이때 취식을 위한 재가열 시간은 단지 수분에 불과할 정도로 무척 짧게 소요되는데 이는 이미 수용부(121A)에 보관되는 밥이 설정된 온도 범위(30 내지 50℃)를 유지하고 있기 때문이다.
여기서 제어기(140)는 짧은 시간이긴 하지만 상기 SR 발열체(113)가 끊임없이 발열하도록 하는 것이 아니라 일정주기로 동작하는 펄스타입의 동작을 하게 하여 밥이 타지 않으면서 고르게 데워지도록 한다. 이같은 밥을 재가열하는 단계(S700)는 취식을 위해 설정된 예약 시간이 되면 자동적으로 시작되도록 하여 편리함을 극대화할 수 있다. 이같은 예약 기능을 위해서 상기 제어부(140)는 타이머 기능을 수행할 수 있어야 한다. 예컨대 사용자가 하루 중 집에서 취식하는 시간이 오전 7시와 오후 6시라면 타이머에 의해 취식시간을 오전 7시와 오후 6시로 예약해두면 밥(BR)이 재가열에 의해 취식에 적당한 온도에 도달하는 시간을 10분 정도라고 할 때 상기 제어부(140)는 오전 6시 50분과 오후 5시 50분마다 밥을 재가열하는 단계(S700)를 시작한다.
한편, 이 과정에서 밥(BR)이 잃어버렸던 수분을 보충해주기 위해 취반용기(121) 수용부(121A)에 분무형태로 수분을 공급하는 형태의 구성을 추가할 수 있다. 이를 위해 수분저장용기(115)와, 상기 수분저장용기(115)로부터 수분을 공급받아 상기 취반용기(121)의 수용부(121A)로 분사할 수 있는 분사노즐(미도시됨)을 간단히 구비하기만 하면 된다. 이때 취반용기(121)의 수용부(121A)로 재공급되는 수분의 양은 정밀하게 맞추지 않고 경험치에 근거하여 소량 정도로 하면 된다. 하지만 기본적으로 밥을 보관하기 위해 지속적으로 가열하지 않기 때문에 잃어버리는 수분의 양이 미미한 수준에 불과하며 수분을 보충할 필요가 거의 없다고 보는 것이 맞다.
이후, 도 18에서 볼 수 있듯이 설정된 시간동안 밥을 보온 및 유지하는 단계(S800)가 진행된다. 이 단계는 처음 밥(BR)을 취식할 때와 마찬가지로 사용자의 추가 취식을 염두한 것으로, 사용자가 추가적으로 밥(BR)을 덜어 취식하는 경우를 염두하고 밥(BR)의 온도를 설정된 시간(약 40 내지 60분)동안 취식하기 적당한 수준으로 유지한다. 이때 SR 발열체(113)는 재가열시보다 약한 미열(WH)을 발생시킨다.
이후, 상기 취반용기(121)의 수용부(121A) 내에 아직 밥(BR)이 남아 있는 경우 전술된 것처럼 밥을 식히는 단계(S400), 진공감압하는 단계(S500), 진공보관하는 단계(S600) 등을 거쳐 밥(BR)을 다시 보관한다. 물론 이 경우 설정된 온도범위(30 내지 50℃)에서 밥을 보관하여 다음 취식을 위한 재가열 시간을 단축시킬 수 있도록 한다.
상기 언급된 일련의 단계들은 모두 자동화하여 순차적으로 진행될 수 있는 것들로 본 발명에서는 단지 한번의 버튼 또는 스위치의 조작으로 제어기(140)에 의해 자동화하여 진행되는 것을 염두하고 있다. 이로써 본 발명에 따르면 사용자가 쌀을 불리는 것으로부터 취사된 밥을 안전하게 장시간 보관하면서 시간이 되면 주기적으로 취식하기까지 단 한번만 버튼 조작만으로 처음 상태 그대로의 맛있는 밥을 즐길 수 있을 정도로 극대화된 편리함을 제공하는 것이다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나. 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
111 : 밥솥 몸체 112 : 밥솥 뚜껑
113 : SR 발열체 113a : 전원선
113b : 전도로 114 : 보온재
115 : 낙수받이용기 121 : 취반용기
123 : 속뚜껑 125 : 오링
131 : 진공펌프 133 : 연결호수
135 : 역류방지밸브 137 : 압력감지센서
139 : 솔레노이드밸브 140 : 제어기

Claims (29)

  1. 쌀과 물을 수용하는 수용부를 내부에 구비하고, 수용된 쌀과 물을 취사하는 발열체를 구비한 밥솥 몸체와;
    상기 밥솥 몸체의 수용부를 덮어 밀폐하는 밥솥 뚜껑과;
    상기 밥솥 몸체의 수용부 하측에 설치되어 상기 수용부에 수용된 쌀을 가열하되, 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 페이스트(paste)가 경화되어 이루어져 전원을 공급받아 발열하고, 온도 자가조절 기능을 수행하여 정해진 영역의 온도가 일정하게 유지되도록 하는 SR 발열체(self regulation heating element)를 포함하여 구성되는 전기밥솥.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밥솥 몸체에 설치되어 상기 수용부를 진공감압하는 진공펌프와, 상기 발열체와 진공펌프를 제어하여, 수용부에 수용된 쌀과 물을 취사하는 단계와, 취사되어 지어진 밥을 가열하지 않고 설정된 온도범위까지 식히는 단계와, 상기 수용부를 진공감압하여 진공상태로 만드는 단계와, 상기 수용부의 진공상태 및 설정된 온도범위를 유지하면서 식은 밥을 보관하는 단계를 진행하는 제어기를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기밥솥.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 설정된 온도범위는 30 내지 50℃인 것을 특징으로 하는 전기밥솥.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 수용부의 온도가 30 내지 50℃의 범위에 속한 온도까지 떨어지지 않더라도 밥을 식히기 시작한 시간이 40 내지 60분을 경과하면 온도와 관계없이 상기 진공감압하는 단계를 예외적으로 진행하는 것을 특징으로 하는 전기밥솥.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 진공감압하는 단계에서 상기 수용부를 -400 내지 -600mmHg의 범위에 속한 진공압으로 감압하는 것을 특징으로 하는 전기밥솥.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 SR 발열체는 표면에 전도로(conduction path)가 형성되며, 상기 전도로에는 제어기의 전원선이 위치되어 제어기로부터 전원을 전도받아 발열하게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 50 내지 75 중량%이고, 절연바인더 성분이 5 내지 16 중량%이며, 온도조절물질 성분이 10 내지 40 중량%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 니켈(Ni)과 알루미늄(Al)을 포함하는 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 니켈은 상기 전기저항물질 성분의 50 내지 60 중량%이고, 상기 알루미늄은 상기 전기저항물질 성분의 40 내지 50 중량%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분은 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 몰리브덴은 상기 페이스트의 0.05 내지 0.2at%이고, 상기 보론은 상기 페이스트의 0.005 내지 0.02at%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.1 내지 10㎛이고, 상기 SR 발열체의 저항온도계수(TCR:temperature coefficient of resistance)는 상기 전기저항물질 성분을 이루는 입자 간 분산값에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  13. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 폴리에스테르(polyester), 에폭시(epoxy)수지, 에폭시-페놀 라커(epoxy phenol laquer) 조성물 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 10 내지 16 중량%이되,
    상기 SR 발열체의 절연바인더 성분은 안정화 첨가물인 나노구조의 규소(Si) 분말을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 규소는 상기 페이스트의 0.3 내지 0.7at%인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 납성분이 없는 유리(lead-free-glass) 분말 혼합물 상태로 상기 페이스트를 이루게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 유리 분말 혼합물은 SiO₂, BaO, B₂O₃, Al₂O₃을 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  18. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 조절물질 성분을 이루는 입자 간 분산(dispersion)값은 0.05 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  19. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 ZnO, Al, TiO₂, Bi₂O₃BaTiO 군 중에서 하나 이상이 선택되는 교정 성분(corrective ingredients)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 교정 성분을 이루는 입자 간 이산(discretisation)은 0.05 내지 0.4㎛인 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  21. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 조절물질 성분은 나이오븀(Nb), 안티몬(Sb), 이트륨(Y), 란탄(La) 군에서 하나 이상이 선택되는 혼합물을 공여체(donor)로 포함하게 되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  22. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 저항값은 0.05 내지 1.0 Ω/□이되,
    상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항값이 변경되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  23. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 SR 발열체의 저항온도계수는 500×10-6 내지 50×10-4/℃이되,
    상기 SR 발열체를 이루는 전기저항물질 성분, 절연바인더 성분, 조절물질 성분의 중량비 조절에 의해 상기 SR 발열체의 저항온도계수가 변경되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 면상발열체를 적용한 전기밥솥.
  24. 전기저항물질 성분과 절연바인더 성분 및 온도조절물질 성분이 혼합된 SR 발열체 형성용 페이스트(paste)를 준비하는 단계와;
    내열성 기판의 표면에 상기 SR 발열체 형성용 페이스트를 일정 두께로 도포하는 단계와;
    상기 SR 발열체 형성용 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥의 제조방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 SR 발열체 페이스트는 스크린 프린트(screen print) 방식으로 내열성 기판에 도포되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥의 제조방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 전기저항물질 성분은 니켈, 알루미늄에 몰리브덴(Mo), 보론(B), 규소(Si) 등의 교정 성분(corrective ingredients)을 첨가하여 산소 유입없이 4~12시간 동안 유성형 보올 밀(ball mill)의 폐쇄공간에서 제조되는 것을 특징으로 하는 온도 자가조절형 발열체를 적용한 전기밥솥의 제조방법.
  27. 전기밥솥에 쌀을 넣고 적당량의 물을 부어 취사한 후 이를 보관하는 저온을 활용한 밥의 진공보관 방법으로서,
    밥을 담은 전기밥솥 내부를 진공감압하여 진공상태로 만들고, 상기 전기밥솥 내부의 진공상태를 유지하면서 그대로 보관하되,
    상기 진공감압에 앞서 선행되는 단계로서 취사된 밥을 가열 없이 설정된 온도범위까지 식히는 단계와;
    상기 식히는 단계에서 전기밥솥 내부의 온도가 설정된 범위까지 떨어지면 상기 전기밥솥 내부를 가열하면서 설정된 온도범위를 그대로 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공보관 방법.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 온도를 유지하는 단계에서 설정된 온도범위는 30 내지 50℃이고, 상기 식히는 단계에서 전기밥솥 내부의 온도가 설정된 온도범위까지 떨어지고 나서 상기 전기밥솥 내부를 진공감압하는 것을 특징으로 하는 저온을 활용한 진공보관 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전기밥솥 내부의 온도가 30 내지 50℃의 범위에 속한 온도까지 떨어지지 않더라도 밥을 식히기 시작한 시간이 40 내지 60분을 경과하면 온도에 관계없이 상기 전기밥솥 내부를 진공감압하는 것을 예외적으로 허용하는 것을 특징으로 하는 진공보관 방법.
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