KR0171915B1 - 전기밥솥 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성재료로 이루어지는 유도발열부를 갖는 용기에 대해 유도가열코일에 의해 유도전류를 발생시켜서 가열조리를 실시하도록 한 전기밥솥에 관한 것으로서, 유도가열코일에 의한 발열효율과 열전달효율을 향상시킨 용기를 구성하여 가열조리의 열효율을 높이고 유도가열코일이나 히터의 구성을 간단하게 하며, 유도가열코일(16)은 용기(14)의 바닥면 둘레 가장자리부에 집중하여 설치되고, 용기(14)는 유도가열코일(16)에 대응하는 부분과 바닥면부와의 외부의 부분에 설치되는 자성 스테인레스재 등의 자성체 재료의 유도발열부(25)와, 저융점 합금층(26)을 통해서 내측에 설치되는 알루미늄 합금 등의 열 양도체 재료로 이루어지는 열 전달부(27)로 구성되며, 열전달부(27)는 용융단조기술에 의해 유도발열체부(25)를 배치한 상태에서 용융한 열 양도체 재료를 성형함으로써 소정 형상으로 성형되는 것을 특징으로 하며, 유도가열코일(16)에 의한 발열동작에 필요한 부분에 유도발열부(25)를 설치하여 저가격화, 경량화를 도모하며, 열전도부(27)의 두께 길이를 바닥면부가 두껍게 되도록 하여 용기(14)내를 균일하게 가열할 수 있도록 하여 열적 효율의 향상을 도모한다.

Description

전기밥솥

제1도는 본 발명의 제1 실시예를 나타내는 용기와 유도 가열 코일 부분의 종단측면도.

제2도는 전체 구성의 종단측면도.

제3도는 용기의 부분단면도.

제4도는 전기적 구성의 개략도.

제5도는 용기와 유도가열코일 사이의 열저항의 설명도.

제6도는 열저항으로 나타낸 등가회로도.

제7도는 용탕단조기술에 의한 용기의 제조공정을 나타내는 종단측면도.

제8도는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 제1도 상당도.

제9도는 본 말명의 제2 실시예를 나타내는 제3도 상당도 및

제10도는 종래예를 나타내는 용기의 종단측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 전기밥솥 본체 12 : 덮개부

14, 28 용기 15 : 외부통부

16 : 유도가열코일 17 : 페라이트

18 : 덮개히터 19 : 온도센서

20 : 인버터회로부 21 : 냉각팬

22 : 제어회로부 23 : 조작부

24 : 동체히터 25 : 유도발열부

26 : 저융점 합금층 27 : 열전도부

29 : 복합 금속층 30 : 자성재료층

본 발명은 자성재료로 이루어지는 유도 발열부를 갖는 용기에 대하여 유도가열코일에 의해 유도 전류를 발생시켜서 가열 조리를 실시하도록 한 전기밥솥에 관한 것이다.

이러한 종류의 전기밥솥에 사용되는 용기는 제10도에 나타내는 바와 같이 열전도 특성이 좋은 알루미늄과 자성재료인 자성 스테인레스를 평판의 상태로 롤압접한 클래드재를 인발 가공함에 의해 외측에 자성 스테인레스가 설치되는 원통 용기형상으로 형성한 것으로 사용하고 있다. 이에 따라 용기(1)는 외면이 유도발열부(2)에 의해 덮여지고 내면이 열전도부(3)에 의해 덮여진 상태로 형성된다.

그리고 2개의 유도가열코일(4, 5)을 용기(1)의 바닥면부 중앙 및 주변부에 각각 설치하고 이들 유도가열코일(4, 5)에 고주파전류를 통전함에 의해 용기(1)의 유도발열부(2)에 유도전류를 발생시키고 그 저항손실에 의해 발열시키는 동시에 그 열을 열전도부(4)를 통하여 용기(1)의 전체에 걸쳐서 전도시켜 용기(1) 내부를 가열하도록 한 것이다.

따라서 용기(1)에 수용된 물과 쌀은 유도발열부(2)로부터 열전도부(3)에 전달된 열에 의해 전체가 가열조리되게 된다. 그리고 가열조리가 진행하여 용기(1) 내의 수분이 증발하는 것을 도시하지 않은 센서등에 의해 검출하면 유도가열코일(4, 5)에 의한 통전을 감소시켜서 용기(1) 내부에 밥이 타지 않을 정도로 통전한 상태에서 100℃ 가까이의 고온으로 유지하도록 통전한다. 또 취반 후의 보온상태에 있어서는 유도가열코일(4, 5)만이 아니고 용기(1)의 덮개가 설치한 히터와 용기의 동체부 근처에 설치한 동체히터(어느쪽도 도시하지 않음)에 의해서도 가열을 실시하고 이 때에는 예를 들면 약 70℃ 정도로 유지하도록 통전하게 되어있다.

그러나 상기한 바와같은 종래 구성의 것에서는 다음과 같은 불합리함이 있다. 즉 우선 유도발열부(2)로서의 자성 스테인레스의 열전도율은 0.062(㎈/㎝·sec·℃) 정도이며, 한편 열전도부(3)로서의 0.53(㎈/㎝·sec·℃) 정도이기 때문에 유도발열부(2)는 열전도부(3)에 비하여 그 열전도율의 크기가 1/8.5 정도이며 열전달에는 거의 기여하고 있지 않게 된다. 또한 자성 스테인레스는 단위 체적당의 열용량이 0.85(㎈/℃·㎤) 정도이기 때문에 알루미늄의 0.59(㎈/℃·㎤) 정도의 값과 비교하면 열효율이 나빠진다.

따라서 이와 같은 재료의 특성상 자성 스테인레스제의 유도발열부 두부분은 자기의 열용량분만큼 열을 손실하게 되는 것이다. 그런데 용기(1)을 구성하는 데에 클래드재를 사용하고 있기 때문에 용기(1) 전체를 자성 스테인레스로 둘러싸는 구성으로 하지 않을 수 없고, 이 결과 전체적으로 열 효율이 저하하는 불합리함이 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 실시된 것으로 그 목적은 유도전류에 의한 발열효율 및 전체의 열전달효율을 높여서 가열조리에 대한 열효율이 좋고, 또 경량화를 도모할 수 있는 용기를 실현할 수 있도록 한 전기밥솥을 제공함에 있다.

본 발명의 전기밥솥은 상기 목적을 달성하기 위해서 열 양도체 재료로 이루어지는 용기상의 열전도부의 외면부에 자성재료로 이루어지는 유도발열부를 설치하여 이루어지는 용기와, 이 용기의 바닥면 둘레가장자리부와 대응한 위치에 그 용기와 소정간극을 가진 상태에서 배치된 유도가열 코일을 설치하고, 상기 유도발열부를 상기 유도가열코일에 대응한 형상으로 형성하고, 또한 상기 열전도부를 응용상태의 상기 열 양도체 재료를 성형하여 형성되어 있는 것이 특징이다.

또한 용기를 구성하는 발열부와 열전달부 사이에 저융점 합금층을 개재시켜서 구성하면 좋다.

또한 용기를 유도발열부와 열전도부 사이에 복합금속층을 형성하는 구성으로 하고, 상기 복합 금속층을 상기 유도발열부의 내면측에 일체로 형성된 미세한 요철을 가지는 금속재료층으로서의 자성재료층의 오목부내에 상기 열전도부의 성형시에 용융상태의 열 양도체가 유입함으로써 형성하는 구성으로 할 수도 있다.

그리고 유도발열부의 금속재료층을 금속재료의 미립자를 도포한 상태에서 소결함으로써 얻어지는 금속소결층으로 해도 좋다.

또한 용기의 발열부를 유도가열코일의 측면상단부의 위치에서 적어도 그 유도가열코일 사이의 치수보다도 높은 위치까지 설치되게 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 열양도체 재료로 이루어진 용기 형상의 열전도부의 외면부에 자성 재료로 이루어진 유도 발열부를 설치하여 이루어진 용기와, 이 용기의 바닥면 둘레 테두리 부분과 대응하여 배치되는 유도 가열 코일을 구비하며, 상기 용기를 상기 유도 발열부가 상기 유도 가열 코일에 대응함과 동시에 유도발열부와 열전도부 사이에 용사층을 갖고, 동시에 상기 열전도부가 용융 상태의 상기 열양도체 재료를 성형하는 것에 의해 성형하도록 구성할 수도 있다.

또한 열양도체 재료로 이루어진 용기 형상의 열전도부의 외면부에 자성 재료로 이루어진 유도 발열부를 설치하여 이루어진 용기와, 이 용기의 바닥면 둘레 테두리 부분과 대응하여 배치되는 유도 가열 코일을 구비하고, 상기 용기를 상기 유도 발열부가 상기 유도 가열 코일에 대응함과 동시에 유도 발열부와 열전도부 사이에 형성된 복합 금속층을 갖고, 동시에 상기 열전도부가 용융 상태의 상기 열양도체 재료를 성형하는 것에 의해 형성되며, 상기 복합 금속층은 상기 유도 발열부의 내면측에 일체로 형성된 미세한 요철을 갖는 금속 재료층의 오목부내에 상기 열전도부의 성형시에 용융 상태의 열양도체가 유입되는 것에 의해 형성해도 좋다.

유도가열코일에 고주파전류가 공급되면, 이것에 의해 발생하는 자속이 용기와의 간극을 통해서 용기의 유도발열부에 통하게 되어 자속의 변화에 의해 발생하는 유도전류가 흘러 그 때의 저항손실로 발열하게 된다. 유도발열부에서 발생한 열은 열전도율이 큰 열전도부에 전달되면, 그 내부를 통하게 되어 용기 전체에 열이 고르게 가게 되어 용기내의 피가열물에 대한 균일한 가열상태를 얻을 수 있다.

이 경우 발열에 필요한 유도발열부를 유도가열코일에 대응하는 부분에 설치하기 위해서 유도발열부에 대해서 안쪽에 설치되는 열전도부를 용융한 열 양도체 재료를 성형하는 용탕 단조 기술 등을 이용하여 형성되어 있기 때문에, 예를 들면 용기의 측벽부분 윗방향의 유도발열동작에 기여하지 않는 부분에는 유도발열부를 설치하지 않는 구성으로 할 수 있으며, 또한 열전도부를 열전도의 조건에 대응해서 두께 치수의 분포를 가지게 하는 등의 구성으로 하여 양호한 열전도 특성을 가지게 할 수 있으므로 상기와 같이 용기 전체에 균일하게 열을 전달하게 할 수 있는 것이다.

유도발열부와 열전도부 사이에 저융점 합금층을 개재시키는 구성으로 하면, 예를 들면 열전도부를 형성할 때에 냉각시에 온도차에 의해 유도발열부 사이에 간극이 발생하기 쉬운 상태여도 이 사이를 저융점 합금층을 개재시킴으로써 그 사이의 밀착성을 양호하게 유지할 수 있기 때문에 유도발열부에 의해 발생된 열을 효율 좋게 열전도부에 전달시킬 수 있다.

유도발열부와 열전도부 사이에 설치된 복합 금속층은 유도발열부의 내면측에 일체로 형성된 금속재료층의 오목부내에 열 양도체가 들어가 있는 상태로 형성되어 있어 유도발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 높일 수 있기 때문에 유도발열부에 의해 발생된 열을 효율 좋게 열전도부에 전달시킬 수 있다.

유도발열부의 금속재료층을 자성재료의 미립자를 유도발열부의 내면측에 도포한 상태에서 소결시킴으로써 형성하고 있기 때문에 간단한 구성으로 되면서 유도발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 향상시키는 구성을 얻을 수 있다.

유도가열코일에 의해 발생되는 자속은 용기와의 사이의 빈 틈 부분을 통해서 용기쪽으로 넓어지는, 대향하는 용기의 부분에 유도발열부가 배치되어 있기 때문에 그 자속은 자성체 재료제의 유도발열부에 통하기 쉽게 되어 있다. 그리고 이 경우에 유도발열부의 상단부의 위치가 유도가열코일의 상단부의 위치에서 용기와 유도발열부 사이의 간극거리보다도 높게 설정되어 있기 때문에 상기 자속이 열전도부에 통하는 일이 거의 없어지게 된다. 즉 유도발열부측에 자속이 새어서 유도가열코일의 임피던스가 저하하는 것을 방지하여 유도발열부에 의해 발열의 효율저하를 방지할 수 있기 때문에 유도발열부에 의한 효율적인 발열동작을 실시할 수 있다.

청구항 6에 기재한 용기에 의하면 유도발열부와 열전도부 사이의 용사층이 설치되기 때문에 유도발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 향상시키는 구성을 얻을 수 있다.

청구항 7에 기재한 전기밥솥에 의하면 유도발열부와 열전도부 사이에 설치된 복합 금속층은 유도발열부의 내면측에 일체로 형성된 자성 재료층의 오목부내에 열양도체가 들어온 상태로 형성되어 있기 때문에 유도발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 높일 수 있고, 유도발열부에 의해 발생된 열을 효율적으로 열전도부에 전달시킬 수 있다.

[실시예]

이하 본 발명의 제1 실시예에 대해서 제1도 내지 제7도를 참조하여 설명한다. 전체 구성을 나타내는 제2도에 있어서 수지제의 전기밥솥 본체(11)는 상부에 덮개부(12)가 힌지(13)에 의해 윗방향으로 개폐 가능하게 설치되어 있다. 전기밥솥 본체(11)의 안쪽에는 용기(14)가 수용가능한 외부통부(15)가 형성되어 있고, 이 외부통부(15)의 바닥면 바로 아래에는 외부둘레부에 대응하여 유도가열코일(16)이 설치되며, 그 하부에는 자기회로를 형성하기 위한 페라이트(17)가 설치되어 있다. 용기(14)의 윗면 개구부는 덮개부(12)를 덮었을 때에 그 내측에 설치된 내부덮개(12a)에 의해 폐쇄되게 되어 있으며, 또한 덮개부(12)내부에 내부덮개(12a)를 통하여 용기(14)내부를 가열하기 위한 덮개히터(18)가 설치되어 있다.

또한 외부통부(15)의 바닥면 중앙에는 용기(14)의 바닥면부와 접촉하게 온도센서(19)가 설치되어 있으며, 용기(14)의 온도를 검지하도록 이루어져 있다. 또한 전기밥솥 본체(11)의 내부바닥부에는 고주파전류를 발생시키기 위한 인버터회로부(20)가 설치됨과 동시에 냉각팬(21)이 설치되어 있다. 전기밥솥 본체(11)내의 전방부측에는 제어회로부(22) 및 조작부(23)가 설치되어 있다. 조작부(23)에는 전기밥솥 본체(11)의 전방면 외부에 노출되도록 조작 스위치나 표시기가 설치되어 있다. 또한 전기밥솥 본체(11)의 내부에는 외부통부(15)의 측벽을 통해서 용기(14)를 가열보온하기 위한 동체 히타(24)가 설치되어 있다.

다음에 제1도에 기초하여 용기(14) 및 유도가열코일(16)의 구성에 대해서 기술한다. 용기(14)는 후술하는 용탕단조라 불리는 기술을 사용하여 형성되는 것으로, 유도발열부(25), 저융점 합금층(26) 및 열전도부(27)로 구성되어 있다. 유도발열부(25)는 자성 스테인레스의 자성재료로 이루어지는 것으로 용기(14)의 하면부 및 측벽부의 소정 높이까지 설치되어 있다. 이 때 유도발열부(25)의 높이 치수는 대향하고 있는 유도가열코일(16)의 상단부보다도 길이 Δh만큼 높게 위치하도록 설정되어 있다. 그리고 이 길이 Δh는 용기(14)와 유도가열코일(16) 사이의 공간부(G)의 간극길이(g)보다도큰 길이로 설정된다(제5도 참조).

여기서 용기(14)의 유도발열부(25)의 높이 길이를 상기와 같이 설정하고 있는 것은 상부측에 자성재료를 설치해도 유도발열에 기여하는 일이 없이 고가의 자성 스테인레스의 사용량을 삭감함과 동시에 전체의 중량을 경량화하기 위해서이고, 이와 같은 구성으로 하기 위해서는 종래와 같은 클래드재를 사용하는 것으로는 실현할 수 없는 것이다.

또한 알루미늄 합금의 열 양도체 재료로 이루어지는 열 전도부(27)는 용탕단조 기술을 이용하여 형성된다. 즉 제7도에 나타내는 바와 같이 상기와 같이 하여 형성된 유도발열부(25)의 표면에 아연이나 알루미늄 등의 저융점 재료에 의해 도금을 미리 실시하여 두고, 이것을 용기(14)의 외형형상에 대응한 자형(雌型)(K)에 셋트한다. 그리고 이 자형(K)내에 용융한 알루미늄을 부어 이것에 용기(14)의 내부형상에 대응한 웅형(雄型)(M)을 끼워 맞춰서 고압으로 성형한다.

이것에 의해 유도발열부(25)의 열전도부측의 부분(내측부분)에 알루미늄 합금층에 의한 열전도부(27)가 형성되며, 유도발열부(25)와 열전도부(27) 사이에는 아연과 알루미늄에 의해 형성된 저융점 합금층(26)이 개재되게 된다(제3도 참조). 이 저융점 합금층(26)은 유도발열부(25)와 열전도부(27)사이를 완전하게 접합하는 이러한 상태로 할 수 있기 때문에 양자 사이의 열 저항을 작게 할 수 있으며, 단순히 양자를 주조하는 경우에 발생하는 것 같은 다른 종류 금속간에서의 간극의 발생을 없앨 수 있다.

또한 열전도부(27)는 바닥부가 두껍게 형성됨과 동시에 그 유도가열코일(16)에 대응하는 부분이 특히 두껍게 형성되며, 측벽부의 윗방향으로 향함에 딸 두께가 얇게 형성되며, 또 상부 개구부 부근의 피조리물과 접촉하지 않는 부분은 얇게 형성되어 있어 후술하는 바와 같이 가열조리에 대한 열 전달효율의 향상이 꾀해진 형상으로 되어 있다.

제4도는 전기적 구성을 나타내는 것으로, 제어회로부(22)는 마이크로 컴퓨터 등의 제어회로를 포함하여 구성되는 것으로 미리 취반을 위한 제어프로그램이 기억되어 있다. 이 제어회로부(22)는 조작부(23)에서 조작신호를 받도록 접속되며, 제어프로그램을 실행하면 조작부(23)로부터의 조작신호에 따라서 인버터 회로부(20)에 제어신호를 출력하게 되어 있다. 인버터 회로부(20)는 주어진 제어신호에 따라서 소정 주파수의 고주파 전류를 유도가열코일(16)에 공급하여 용기(14)에 발열동작을 실시하게 된다.

온도센서(19)의 출력단자는 조작부(2)를 통해서 제어회로부(22)에 접속되어 있으며, 용기(14)의 온도검출신호를 제어회로부(22)에 전달한다. 또한 냉각 팬(21), 덮개히터(18) 및 동체 히터(24)는 각각 제어회로부(22)로부터 주어지는 구동제어신호에 의해 통전제어되게 되어 있다.

다음에 본 실시예의 작용에 대해서 제5도 및 제6도를 참조하여 설명한다.

용기(14)내에 소정량의 쌀과 물이 수용되며, 조작부(23)에 의해 취반의 실행을 지령하는 조작이 실시되면 제어회로부(22)는 취반 프로그램을 실행하여 취반동작을 개시하게 된다. 인버터 회로부(20)는 제어회로부(22)로부터 제어신호가 출력되면 소정의 주파수의 고주파 전류를 유도가열코일(16)에 공급하게 된다.

이것에 의해 유도가열코일(16)의 주위에 발생한 자속(Φ)은 용기(14)와의 사이의 빈 공간부(G), 유도발열부(25) 내부, 용기(14)와의 사이의 빈 공간부(G)를 통하게 되고, 페라이트(17)내를 통하게 된다. 이 때 유도발열부(25)의 상단부의 위치가 유도가열코일(16)의 상단부의 위치에서 길이 Δh만큼 높게 설정하고 있기 때문에 자속(Φ)을 거의 유도발열부(25)내를 통하게 할 수 있다. 즉 자속(Φ)이 열전도부(27)측에 통하게 하여 유도가열코일(16)의 임피던스가 저하하는 것을 방지하여 유도발열부(25)에 있어서의 발열동작을 효율 좋게 실시할 수 있는 것이다.

그리고 유도발열부(25)의 표층부에서는 자속의 변화에 따르는 유도전류가 발생하교(제5도중 ×표시로 나타내는 부분) 그 저항 손실에 의한 발열이 일어나게 된다. 유도발열부(25)를 구성하고 있는 자성체 재료는 열전도율이 작기 때문에 이 때 발생한 열은 주로 저융점 합금층(26)을 통하여 열전도부(27)에 전달되며, 열전도부가 큰 이 열전도부(27)내에서 바닥면부나 측벽부측에 전달됨과 동시에 용기(14) 내부측의 피가열물에 전달되게 된다.

이 경우 열용량이 큰 유도발열부(25)는 주로 유도가열코일(16)과 대향하는 부분에 설치되어 있기 때문에 용기(14)의 바닥면 둘레가장자리부에서 발열됨과 동시에 그 열은 열전도가 양호한 열전도부(27)내를 통하여 용기(14)의 바닥면 중앙부측 및 측벽부측에도 전달되게 된다. 따라서 용기(14)의 바닥면 둘레 가장자리부를 최고 온도로 다른 피가열물과 접촉하고 있는 용기(14)의 바닥면 중앙부나 측벽부분에도 충분히 열이 전달되게 된다.

또한 용기(14)의 유도발열부(25)와 열전도부(27) 사이에 저융점 합금층(26)을 개재시키는 구성으로 하고 있기 때문에 양자 사이가 항상 밀착상태로 되어 있으며, 유도발열부(25)에서 발생한 열이 효율좋게 열전도부(27)에 전달된다.

이것에 의해 제1도 중에 용기(14) 내부측에 실선으로 나타내는 바와 같이 피가열물로서의 물과 쌀을 바닥면 둘레 가장자리측에서 가열하여 중앙부에 이르는 큰 대류를 일으켜서 전체를 온도의 불규칙함이 없는 균일한 온도로 가열하면서 취반, 뜸들임 및 보온 등의 가열조리를 실시할 수 있으며, 쌀을 전체적으로 충분히 알파화하여 균일한 취반을 실시함과 동시에 뜸들임 공정에 있어서도 바닥에 늘어붙는 등이 발생하는 일도 없어진다.

또한 유도발열부(25)에서 발생한 열을 열전도부(27)를 통하여 용기(14) 전체에 양호하게 전달할 수 있기 때문에 같은 발열량이라도 유도발열부(25)의 발열부분의 온도를 낮은 상태로 할 수 있으며, 외부와의 온도차를 적게 하여 외부로 흐르게되는 쓸모없는 열량을 저감시킬 수 있다. 따라서 외부통부(15)나 유도가열코일(16)등의 용기(14)의 외부에 설치하는 부재에 필요한 내열특성을 낮게 하여 그레이드를 낮게 하는 구조로 할 수도 있다.

다음에 용기(14)의 열전달특성을 나타내는 각 부의 열저항에 대해서 제5도 및 제6도를 참조하여 기술한다. 즉 용기(14)의 바닥면 둘레 가장자리부의 단면을 모식적으로 나타낸 제5도에 있어서, 용기(14)의 유도발열부(25)를 열 원점(F)(도면중 ×표시로 나타내는 영역의 중앙부분)으로 하고, 그 바로 외부의 빈 영역(G)의 점(a), 열 원점(F)과 두께방향으로 대응하는 열전도부(26)내의 점(A1), 열전도부(26)내의 다른 점(A2, A3)및 그 점들(A1, A2, A3)에 가장 가까운 용기(14)내의 물과 접하는 부분의 점(W1, W2, W3)과의 각 점간의 열저항(RFa, RFA, RAW1, RAW2, RAW3, RAH1, RAH2)을 다음과 같이 정의한다.

RFa : 유도발열부(25)의 열 원점(F)과 외부 빈 영역의 점(a) 사이의 열 저항

RFA : 유도발열부(25)의 열 원점(F)과 열 전도부(27)의 점(A1) 사이의 열 저항

RAW1 : 열 전도부(27)의 점(A1)과 용기(14)내부의 물(W1) 사이의 열 저항

RAW2 : 열 전도부(27)의 점(A2)과 용기(14)내부의 물(W2) 사이의 열 저항

RAW3 : 열 전도부(27)의 점(A3)과 용기(14)내부의 물(W3) 사이의 열 저항

RAH1 : 열 전도부(27)의 점(A1)과 점(A2) 사이의 열 저항

RAH2 : 열 전도부(27)의 점(A2)과 점(A3) 사이의 열 저항

제6도는 상기한 각 점사이와 각 열 저항과의 관계를 등가회로로 나타낸 것이다. 여기서 열 원점(F)는 온도를 'tF'로하고, 각 점 a, A1, A2, A3, W1, W2, W3의 온도를 각각 ta, tA1, tA2, tA3, tW1, tW2, tW3로 하고 있다. 단 보온 상태에 있어서는 물의 온도는 밥의 온도이다.

그런데 자성체제의 유도발열부(25)는 열 저항이 높기 때문에 표면에 평행인 방향으로의 열 전달량은 매우 적고, 대부분이 저융점 합금층(26)을 통하게 하여 접촉하고 있는 열 전도부(27)측과 용기(14) 외부의 간극부분의 점(a)쪽으로 전달되게 된다. 그리고 열전도부(27)에 전달된 열은 용기(14) 내부의 물(점W1)에 직접 전달됨과 동시에 열전도부(27)의 표면에 평행인 방향의 각 점(A2, A3…)에 전달되면서 용기(14) 내부의 물(점 W2, W3…)에 전달되게 된다.

유도발열부(25)의 열원점(F)에서 발생하고 있는 총열량(WO)은 용기(14)의 내부측에 전달되어 가열조리에 기여하는 열량(Ww)과 외부의 점(a)에 전달되어 쓸모없이 되는 열량(Wa)에 분배되게 되기 때문에 열 전달특성으로는 용기(14)의 내부측에 전달되는 열량(Ww)이 큰 만큼 효율이 좋아진다.

제6도에 있어서의 등가회로에서 열 원점(F)과 피가열물인 용기(14)내의 물(W) 간의 합성열저항(RFW)은 열저항 RFA, RAW1, RAW2, RAW3, RAH1, RAH2의 합성 열저항으로 구할 수 있다. 그리고 용기(14)의 열 전도부(27)의 표면과 평행인 방향의 열저항(RAH)은 두께로 형성되어 있기 때문에 충분히 작게 할 수 있으며, 전체로서의 합성 열저항(RFW)을 작게할 수 있다. 이것에 의해 용기(14)의 내부측에 전달되는 열량(Ww)을 크게 하여 열효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

또한 합성 열저항(RFW)이 작아지기 때문에 유도발열부(25)의 열 원점(F)의 온도(tF)가 낮아지고, 외부의 빈 공간 a점과의 온도(t_a)차가 작아져서 열손실이 저하하는 것을 알 수 있다.

또 열 전도부(27)의 바닥부를 두껍게 형성하고 있어 열전도부(27) 내부에서의 열저항(RAH1, RAH2) 등이 작아지기 때문에 각 점(A1, A2, A3)간의 온도(tA1, tA2, tA3)의 차도 작아지고 용기(14)의 각 부의 온도가 균일하게 되는 것을 알 수 있다.

이와 같은 본 실시예에 의하면 용기(14)를 유도가열코일(16)에 대응하는 부분에 형성되는 자성 스테인레스제의 유도발열체(25)와 용탕단조기술에 의해 알루미늄 합금 등의 열 양도체 재료로 이루어지는 열전도부(27)와 그 사이에 개재되는 저융점 합금층(26)으로 구성했기 때문에 유도발열부(25)에서 발생하는 열을 저융점 합금층(26)을 통해서 효율 좋게 열전도부(27)에 전달할 수 있음과 동시에 열전도부(27)내를 효율 좋게 전달하게 용기(14) 전체를 균일하게 가열할 수 있으며, 또 외부로의 쓸모없는 열의 방출을 억제하여 열효율이 좋은 취반 가열조리를 실시할 수 있다.

또한 이와 같이 전체를 균일하게 가열할 수 있기 때문에 용기(14)의 용량이 비교적 작은 경우에는 유도가열코일(16)을 용기(14)의 바닥면 둘레 가장자리에 설치하면 충분히 가열동작을 실시할 수 있으므로 유도가열코일을 다른 부분에 설치하거나 하는 필요가 없어져서 간단한 구성으로 할 수 있으며, 또 덮개히터(18)나 동체 히터(24)를 취반시에 사용하여 균일 가열을 실시하기 위한 제어를 실시할 필요가 없어지기 때문에 전체로서의 가열을 위한 구성을 간단하게 할 수 있다.

또 상기와 같이 용기(14)를 구성하기 때문에 필요한 부분에만 유도발열부(25)를 설치하여 고가이고 무거운 자성 스테인레스재의 자성체의 사용량을 삭감하고 저비용화 및 경량화를 도모함과 동시에 유도가열코일(16)과 대향하지 않는 부분에 불필요한 유도발열부를 설치하지 않으므로 그 두께길이만큼 두께길이를 얇게 하거나 열전도부(27)의 두께길이를 늘릴 수 있다.

그리고 본 실시예에 의하면 용기914)의 유도발열부(25)와 열전도부(27) 사이에 저융점 합금층(26)을 설치하는 구성으로 하고 있어 용탕단조 등의 성형에 의해 용기(14)를 성형할 때에 냉각시의 열팽창율의 차에서 유도발열부(25)와 열전도부(27) 사이에 빈 틈새 등이 발생하는 일이 없이 안정된 밀착상태를 유지할 수 있으므로 유도발열부(25)에서 열전도부(27)로의 열전달효율을 향상시킬 수 있다.

또 본 실시예에 의하면 유도발열부(25)의 상단부의 위치를 유도가열코일(16)의 상단부 위치에서 용기와 유도가열코일과의 간극 길이(G)보다도 위에 위치하도록 용기(14)를 구성했기 때문에 유도가열코일(16)에 의한 자속(Φ)을 거의 유도발열부(25)내에 통하게 할 수 있으며, 열전도부(27)측으로 새어나가 유도가열코일(16)의 임피던스가 저하하는 불합리함을 해소하여 발열효율을 향상시킬 수 있다.

또한 상기한 경우에 유도발열부(25)의 상단부의 위치를 필요이상으로 높은 위치에 설정하면 상기한 효과를 감소시키게 되기 때문에 소정 효율을 달성할 수 있는 정도로 설정하는 것이 바람직하다.

또 본 실시예에 의하면 용기(14)의 피가열물과 접촉하지 않은 측벽상부에 있어서는 열전도부(27)를 얇은 두께로 형성하기 때문에 용기(14)의 경량화를 도모함과 동시에 용기(14)에 의한 가열에 불필요한 부분의 열용량을 저감할 수 있으며, 전체적으로 열효율을 개선할 수 있다.

또한 상기 실시예에 있어서는 용탕단조기술에 의한 제작의 형편상 유도발열부(25)를 용기(14)의 바닥면부까지 설치하는 구성으로 했는데, 유도가열코일(16)과 대향하지 않은 바닥면부에 있어서는 본래 발열에 기여하고 있지 않은므로 자성 스테인레스재를 설치하지 않도록 한 유도발열부를 구성할수도 있다.

또한 상기 실시예에 있어서는 중간 용량 정도의 취반을 실시하는 용기를 상정하여 유도가열코일을 용기(14)의 바닥면 둘레 가장자리부에 집중하여 배치하는 구성으로 했는데, 대용량의 전기밥솥에 적용하는 경우에는 필요에 따라서 용기의 바닥면부나 측벽 외부둘레부에 보조적으로 유도가열코일을 설치할 수도 있다. 또한 발열부(25)는 자성 스테인레스에 한정되지 않고 강판 등의 자성재여도 좋다.

제8도 및 제9도는 본 발명의 제2 실시예를 나타내는 것으로, 이하 제1 실시예와 다른 부분에 대해서 설명한다.

즉 이 제2 실시예에 있어서는 용기(14)를 대신하여 용기(28)를 설치한 구성으로 하고 있다. 이 용기(28)는 제8도에 나타내는 바와 같이 제1 실시예에 있어서의 용기(14)의 유도발열부(25)와 열전도부(27)를 갖는 구성으로 되며, 이 사이에 개재되는 저융점 합금층(26)을 대신하여 복합금속층(29)을 가지는 구성으로 되어 있다.

또한 제1 실시예와 동일하게 하여 열 양도체 재료로 이루어지는 열전도부(27)는 용탕단조기술을 이용하여 형성된다. 이 경우 유도발열부(25)의 내면측에는 미리 다음과 같이 하여 자성 재료층(30)이 형성된다.

우선 유도발열부(25)의 내면측에 철 또는 스테인레스 등의 자성재료로 이루어지는 금속입자가루를 결합제 재료로 녹여서 페이스트형상으로 한 것을 도포하고, 이것을 건조시킨 후에 진공중에서 고온으로 소결시킨다. 이것에 의해 금속입자 가루 끼리가 접촉하는 상태에서 금속입자가루의 주위에 존재하고 있는 결하제 재료가 기화함으로써 빠져나가서 공동이 된 상태의 요철을 가지는 구조의 자성재료층(30)이 형성된다. 이것은 제9도에 모식적인 단면으로 나타내는 바와 같이 유도발열부(25)의 내면측에 일체로 형성된 상태가 된다.

그리고 이와 같이 유도발열부(25)의 내면측에 자성재료층(30)을 형성한 상태에서 용탕단조를 실시하면 용융된 알루미늄을 고압에서 성형할 때에 그 알루미늄이 자성재료층(30)의 오목부인 금속입자가루의 빈 틈부분(30a)에 유입하여 그 간극을 메우게 되기 때문에 제9도에 확대한 단면도에서 나타내는 바와 같이 자성재료와 알루미늄이 뒤섞인 상태로 혼재하는 복합금속층(29)이 형성하게 된다.

이것에 의해 유도발열부(25)의 내측부분에는 알루미늄합금층에 의한 열전도부(27)가 형성되며, 유도발열부(25)와 열전도부(27) 사이에는 자성재료와 알루미늄이 서로 뒤섞이는 것과 같은 복합상태로 구성된 복합금속층(29)이 개재되게 된다. 이 복합금속층(29)은 유도발열부(25)와 열전도부(27) 사이를 완전하게 접합하는 상태로 할 수 있기 때문에 양자 사이의 열저항을 작게 할 수 있으며, 단순히 양자를 주조하는 경우에 발생하는 것과 같은 이종금속간에서의 간극의 발생을 없앨 수 있다.

따라서 이와 같은 제2 실시예에 의해서도 제1 실시예와 동일한 작용 및 효과를 얻을 수 있다.

또한 상기 제2 실시예에서는 자성재료층(30)을 결합재료에 금속입자가루를 녹여서 페이스트형상의 것을 유도발열부(25)의 내면측에 도포하여 소결함으로써 형성했지만, 이것을 대신하여 에를 들면 철 또는 스테인레스 등의 자성재료를 유도발열부(25)의 내면측에 용사(溶射)에 의해 부착시키며, 유도발열부(25)와 부분적으로 합금화시킴으로써 자성재료층(30)을 형성할 수도 있다. 또한 이 경우에 용사를 실시한 후에 수소로 또는 진공로내에서 환원 분위기중에서 소결시킴으로써 용사층을 활성화시키면 알루미늄에 의한 열전도부(27) 사이의 밀착결합력을 견고한 것으로 할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 전기밥솥에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

즉 용기의 바닥면 둘레 가장자리와 대응하는 위치에 유도가열코일을 설치하고, 용기의 유도발열부를 유도가열코일에 대응한 형상으로 형성하고, 또한 상기 열전도부를 용융상태의 상기 열 양도체 재료를 성형함으로써 형성했기 때문에 유도가열코일에 의한 발열에 유효한 부분에만 유도발열부를 설치하는 구성으로 저비용화, 경량화를 도모할 수 있으며, 또한 열 전도부의 두께를 필요한 부분에 대응하여 두께 길이를 설정할 수 있는 것에 의해 경량화를 도모하면서 유도발열부에서 발생하는 열을 열전도부내에서 잘 전달하여 용기 전체를 균일하게 가열할 수 있으며, 따라서 용기를 균일하게 가열하기 위해서 유도가열코일을 복수 설치하거나 가열불규칙함을 방지하기 위한 덮개히터, 동체 히터 등의 복잡한 온도제어를 실시할 필요도 없어지는 우수한 효과를 나타낸다.

유도발열부와 열전도부 사이에 저융점 합금층을 개재시키는 구성으로 하면, 예를 들면 열전도부를 형성할 때에 냉각시에 온도차에 의해 유도발열부 사이에 간극이 발생하기 쉬운 상태라도, 이 사이를 저융점 합금층에 의해 밀착성을 양호하게 유지할 수 있기 때문에 유도발열부에 의해 발생된 열을 효율 좋게 열전도부에 전달시킬 수 있게 되는 우수한 효과를 나타낸다.

유도발열부와 열전도부 사이에 설치된 복합 금속층은 유도발열부의 내면측에 일체로 형성된 자성재료층의 오목부내에 열 양도체가 뒤섞인 상태로 형성되어 있어 유도발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 높일 수 있으므로 유도발열부에 의해 발생된 열을 효율 좋게 열전도부에 전달시킬 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

유도발열부의 금속 재료층으로서의 자성재료층을 자성재료의 미립자를 유도발열부의 내면측에 도포한 상태에서 소결시킴으로써 형성된 금속 소결층으로 하고 있기 때문에 간단한 구성으로 하면서 유도발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 향상시키는 구성을 얻을 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

유도발열부의 상단부의 위치를 유도가열코일의 상단부의 위치에서 용기와 유도발열부 사이의 간극 거리보다도 높아지도록 설정했기 때문에 유도가열코일에 의한 자속을 거의 유도발열부에 통하게 할 수 있으며, 유도가열코일의 임피던스 저하를 방지하여 유도발열부에 의한 발열동작을 효율적으로 실시할 수 있는 우수한 효과를 나타낸다.

청구항 6에 기재한 전기밥솥에 의하면 유도 발열부와 열전도부 사이에 용사층을 설치하기 때문에 유도 발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 향상시키는 구성을 얻을 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

청구항 7에 기재한 전기밥솥에 의하면 유도 발열부와 열전도부 사이에 설치된 복합 금속층은 유도발열부의 내면측에 일체로 형성된 자성 재료층의 오목부내에 열양도체가 들어온 상태로 형성되어 있기 때문에 유도 발열부와 열전도부 사이의 밀착성을 높일 수 있고, 유도 발열부에 의해 발생된 열을 효율적으로 열전도부에 전달시킬 수 있는 우수한 효과를 갖는다.

Claims (7)

1. 열양도체 재료로 이루어진 용기 형상의 열전도부의 외면부에 복합 금속층을 통하여 불순물을 포함하지 않는 자성 재료로 이루어진 유도 발열부를 설치하여 이루어진 용기와, 상기 용기의 바닥면 둘레 테두리 부분과 대응한 위치에상기 용기와 소정 간격을 둔 상태로 배치된 유도 가열 코일을 구비하며, 상기 용기는 상기 유도 발열부가 상기 유도 가열 코일에 대응한 형상으로 형성되며, 유도 발열부와 열전도부 사이에 형성된 복합 금속층을 갖고, 동시에 상기 열전도부가 용융 상태의 상기 열양도체 재료를 성형하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.
2. 제1항에 있어서, 용기를 구성하는 유도 발열부와 열전도부 사이에 복합 금속층으로 저융점 합금층이 개재되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.
3. 제1항에 있어서, 용기는 유도 발열부와 열전도부 사이에 형성된 복합 금속층을 가지며, 상기 복합 금속층은 상기 유도 발열부의 내면측에 일체로 형성된 미세한 요철을 갖는 금속 재료층의 오목부내에 상기 열 전도부의 성형시에 용융 상태의 열양도체가 유입함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.
4. 제3항에 있어서, 유도 발열부의 금속재료층은 금속 재료의 미립자를 도포한 상태에서 소결함으로써 얻어지는 금속소결층으로 된 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 용기의 발열부는 유도 가열 코일의 측면 상단부의 위치에서 적어도 그 유도 가열코일 사이의 길이보다도 높은 위치까지 설치되도록 형성된 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.
6. 열양도체 재료로 이루어진 용기 형상의 열전도부의 외면부에 복합 금속층을 통하여 불순물을 포함하지 않는 자성재료로 이루어진 유도 발열부를 설치하여 이루어진 용기와, 상기 용기의 바닥면 둘레 테두리 부분과 대응하여 설치되는 유도 가열 코일을 구비하고, 상기 용기는 상기 유도발열부가 상기 유도 가열 코일에 대응함과 동시에 유도발열부와 열전도부 사이에 상기 복합 금속층으로서 용사층을 갖고, 동시에 상기 열전도부가 용융 상태의 상기 열양도체 재료를 성형하는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.
7. 열양도체 재료로 이루어진 용기 형상의 열전도부의 외면부에 복합 금속층을 통하여 불순물을 포함하지 않는 자성재료로 이루어진 유도 발열부를 설치하여 이루어진 용기와, 상기 용기의 바닥면 둘레 테두리 부분과 대응하여 배치되는 유도 가열 코일을 구비하고, 상기 용기는 상기 유도발열부가 상기 유도 가열 코일에 대응함과 동시에 유도발열부와 열전도부 사이에 상기 복합 금속층을 갖고, 동시에 상기 열전도부가 용융 상태의 상기 열양도체 재료를 성형하는 것에 의해 형성되고, 상기 복합 금속층은 상기 유도 발열부의 내면측에 일체로 형성된 미세한 요철을 갖는 금속 재료층의 오목부내에 상기 열전도부의 성형시에 용융 상태의 열양도체가 유입되는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 전기 밥솥.