KR200479898Y1 - 원적외선 구이장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 오리나 닭 또는 돼지고기 등을 굽는 장치에 관한 것이다. 고기를 굽는데 필요한 열을 가열된 열판으로 공급하지 않고, 원적외선 형태의 열(전기 또는 촉매연소 방식으로 공급)이 복사전열 방식으로 공급되도록 만들어진 장치이다. 원적외선 복사열을 방출하도록 면상 형태로 만들어진 복사체가 열 발생 면이 서로 마주하도록 두 개를 수직으로 설치함으로써, 발생된 열이 한쪽으로 편향되지 않으며 고기로 빠르게 열이 전달되도록 하였다. 이와 같이 원적외선 복사열을 이용하여 고기를 빠르게 구음으로써 고기의 식감을 높이고 에너지 이용 효율성이 높였다.
또한, 오리나 돼지고기 등의 고기가 가운데 놓이도록 하였고, 고기 중심부에 열전대를 설치하여 고기의 익음 상태를 알 수 있도록 하였으며, 고기가 구워지면서 발생되는 기름은 하부 기름받이를 통해서 제거하였고, 연속식 장치에서는 오리나 닭 등이 가운데로 일정하게 직선방향으로 움직일 수 있도록 고기걸이 가이드와 고기걸이를 설치한 것을 특징으로 하고 있다.

Description

원적외선 구이장치 { Roasting Device Using Far Infrared }

본 고안은 오리, 닭, 소고기 또는 돼지고기와 같은 고기의 구이장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고기를 굽는데 필요한 열을 가열된 열판에 의한 전도방식 등으로 공급하지 않고, 면상 형태로 만들어진 원적외선 복사체(전기 또는 촉매연소 방식으로 공급)를 사용하여 열이 복사전열 방식으로 공급되도록 만들어진 장치이다. 일반적인 원적외선 구이장치는 비용이 많이 드는 숯불을 사용하거나 황토 등을 이용한 간접가열 방식을 채택하고 있다.

본 고안을 통해 개발된 구이장치는 기존의 구이장치에서 사용하는 회전 장치가 없으며, 원적외선 열을 위와 아래에서 공급하지 않고 양 옆면에서 공급하도록 만들었다. 따라서 면상 복사체를 사용함에도 불구하고 고기가 익을 때 발생되는 기름을 용이하게 제거할 수 있으며, 양쪽 면에 원적외선 복사열 발생장치를 설치하여 열의 균형을 이루고, 표면온도조절을 통해 복사열을 조절함으로써 고기가 타지 않고 골고루 익을 수 있도록 만들어진 장치이다.

생활이 윤택해지고 식생활이 서구화 되면서 고기류의 섭취가 크게 증가하고 있으며, 고기의 조리방법 또한 탕이나 찜과 같은 전통적인 방법과 더불어 불판구이 혹은 숯불구이 등과 같이 고기를 구워먹는 방법이 널리 사용되고 있다. 현재 사용되고 있는 대부분의 구이 장치는 가열된 철판 등을 이용한 전도전열 방식으로 고기를 굽는데 필요한 열을 공급하고 있으나, 고급 식당에서는 맛을 향상시키기 위하여 숯불을 이용한 복사전열 방식으로 열을 공급하기도 한다.

열의 공급 방식에 있어서 대부분의 장치는 한쪽 방향으로 열이 공급되도록 만들어져 있기 때문에 열의 불균형이 발생하고, 고기를 뒤집어 주지 않으면 열을 받는 부위는 고기가 타고 다른 쪽 부위는 고기가 익지 않는 문제가 있다. 열의 불균형을 방지하기 위하여 고기를 손으로 뒤집어 주거나 회전 장치에 고기를 고정하고 회전시킴으로써, 고기를 굽는 과정에서 고기에 열이 골고루 공급되어 타지 않고 익도록 하고 있다.

최근 생선 등을 굽는 전기가열 구이장치로서 생선과 같은 고기를 중심부에 넣고 상부와 하부에 매몰히터를 설치하여 열을 공급하고, 바닥에 물을 넣어 기름이 떨어지면 쉽게 제거할 수 있도록 만들어진 장치가 사용되고 있으나, 물이 넓은 바닥면에서 많은 복사열을 흡수함에 따라 고기로 공급되는 복사열이 작아져서 전열속도가 떨어지고 에너지 이용 효율이 낮은 단점이 있다.

회전형 구이장치는 닭이나 오리 등을 꼬지에 꽂아 회전시키면서 굽는 장치로서, 열을 균일하게 공급할 수 있으나 고기를 꼬지에 꼽는데 어려움이 많고 회전체의 회전속도로 인한 원심력에 의해 고기를 굽는 과정에서 발생된 기름이 여러 곳에 튀어서 장치를 더럽히는 문제 등을 안고 있다.

본 고안은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 면상의 원적외선 발생장치를 수직으로 세워 고기를 굽는데 필요한 열을 양면에서 공급함으로써 고기에 열이 균일하게 공급되도록 하는 것이다.

특히, 원적외선 발생장치(복사체)를 면상 형태로 구성하여 육즙의 손실을 최소화하면서 빠른 속도로 고기가 구워지도록 하고, 복사체 사이의 거리, 복사체 온도, 가열시간 등을 제어하여 구이장치의 효용성을 높이는 것이다. 또한, 고기 중심부의 온도를 측정하여 표시해줌으로써 최적의 고기 익힘 상태를 알 수 있도록 한 것이다.

상술한 바와 같은 목적 달성을 위하여, 원적외선을 방사하는 복사체(100) 두개를 수직으로 서로 마주보도록 설치하고, 복사체(100)로 공급되는 열량을 조절하여 필요한 만큼의 복사열이 양쪽에서 중심으로 공급되도록 구성하였다.

본 고안에서 사용하는 복사체(100)는 두 가지 방식으로 제작 가능한데, 전기를 이용하여 원적외선 복사체를 만들기도 하고, 연소열이 원적외선 형태로 발생되는 매트 촉매버너(한국특허, 10-0875147호) 등을 이용해도 된다.

전기를 이용하는 복사체(100)는 도 1에 나타낸 바와 같이 전열선(120)이 원적외선 물질로 이루어진 세라믹 매트, 세라믹 종이, 또는 원적외선 물질이 코팅된 금속판 같은 발열부(130)를 가열하고 가열된 원적외선 물질을 통해 원적외선이 발생되도록 하였다. 원적외선 물질로는 실리카, 알루미나, 실리카알루미나, 지르코니아 등과 같은 세라믹으로 된 물질을 사용하여 장파장의 원적외선이 발생되도록 하였다. 그리고 전기를 이용하는 복사체(100)는 공급 전기의 전압 조정으로 복사체의 표면온도와 공급 열량을 조절하였다.

복사열 공급원으로 매트 촉매버너를 사용하는 경우에는 LPG(또는 도시가스)와 공기의 유량을 조절하여 공급 열량을 조절하였다. 본 고안에서 LPG와 공기의 유량 조절은 니들밸브와 노즐을 이용한 압력 제어방식을 채택하였다.

또한, 원적외선 가열장치의 가운데에 놓은 고기 중심부에 열전대(Thermo Couple)(700)를 꽂을 수 있는 장치를 구비하여 고기 중심부 온도를 알 수 있도록 하였다. 그리고 연속식 원적외선 구이장치에서는 고기가 일정한 시간 동안 체류하면서 간격을 일정하게 유지하며 이동이 편리하도록 고기걸이(800)를 사용하였다.

본 고안에서는 고기를 굽는데 필요한 열을 면상 복사체를 활용하여 장파장의 원적외선으로 만들어 공급함으로써, 고기 내부까지 열이 빨리 공급되도록 하였다. 이로 인해 빠른 전열속도에도 불구하고 고기의 표면이 타지 않고, 고기를 굽는 과정에서 육즙의 손실을 최소화하면서 기름을 제거할 수 있었다.

열원으로 전기를 사용하는 경우에는 편리성이 강조되도록 초점을 맞추었고, 매트 촉매연소 버너를 사용하는 경우에는 비용과 용량의 대형화에 초점을 맞추어 원적외선 복사열을 쉽고 저렴하게 공급할 수 있도록 하였다.

또한, 고기 중심부에 열전대를 꽂아 고기온도를 표시해줌으로써 고기의 익음 상태를 알 수 있고, 연속식 구이장치에서는 고기걸이 가이드와 이동식 고기걸이를 사용함으로써 고기 사이의 간격 유지와 이동이 편리하도록 도모하였다.

도 1은 전기활용 방식의 원적외선 면상 복사체 구조이다.
도 2는 원적외선 구이장치의 개념도이다.
도 3은 상부 덮개와 열전대의 결합 도면이다.
도 4는 고기걸이 가이드와 고기걸이의 개념도이다.
도 5는 이동식 고기걸이가 여러 개 이어진 도면이다.

본 고안에서는 복사열원으로 전기와 매트 촉매버너를 사용하였는데, 각각에 대한 원적외선 구이장치에 대하여 도면을 참조하여 이하 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 고안에서 제시하는 원적외선 구이장치의 개념도이다. 앞에서 설명한 바와 같이 본 고안에서는 열을 효율적으로 활용하여 고기가 맛있게 구워지도록 하기 위하여 면상 복사체(100)의 발열부(130)가 서로 마주하도록 두 개가 수직으로 설치되어 있다. 상부에는 덮개(200)가 놓이고, 양 옆에는 밀폐 또는 여닫이문(300)을 설치하여 고기를 넣고 뺄 수 있도록 하였으며, 하부에는 고기를 구울 때 떨어지는 기름이 한 곳으로 모이도록 기름 받침대(400)가 설치되어 있다.

원적외선 복사체(100)가 서로 마주보고 설치되어 있어서 복사열은 상부와 하부 그리고 양쪽 측면으로 손실되는데, 손실되는 열은 문헌을 통해 알 수 있는 바와 같이 두 복사체(100) 사이의 거리에 크게 영향을 받는다. 따라서 면상 복사체(100)의 간격에 따라 전열속도가 달라지며, 면상 복사체(100)의 간격은 고기의 맛과 굽는 시간을 결정하는 중요한 인자로서 작용을 한다.

원적외선 복사열은 파장 형태로 열이 전달되기 때문에 이를 이용함에 있어서 발열 매체의 형태에 따라 전열특성이 달라진다. 예를 들어 복사체를 봉 형태로 만들면 복사파가 봉을 중심으로 360°전체 방향으로 퍼지며 중심으로부터 거리에 따라 복사열량이 감소한다. 따라서 한쪽 면에서 복사열을 이용하기 위해서는 반대쪽에 반사판을 설치하여 발산되는 복사열이 반사되도록 하고 있지만, 반사효율이 한정되어 있기 때문에 효율이 떨어질 수밖에 없다.

반면에 원적외선 복사체를 면상 형태로 만들면 다른 쪽 면은 단열재가 설치되어 있기 때문에 열량의 손실이 적고 복사열의 발산 각도가 180℃로 한정되기 때문에 거리에 따른 열량 감소도 봉 형태의 발열체에 비하여 매우 작다.(Korean Chem. Eng. Res. vol.50(6), p.1049-1055 (2012년) 참고)

일반적인 건조 장치에서는 복사체의 간격을 1 m 이상으로 넓게 제작하는 경우도 있지만, 고기를 굽는 장치에서는 빠른 전열특성을 이용할 필요가 있기 때문에 복사체의 간격을 25 cm 이하로 하는 것이 좋으며 바람직하게는 10~15 cm로 설치하는 것이 효과적이다.

한편, 고기가 구워질 때 발생되는 기름 등으로 인하여 구이장치의 내부가 오염되었을 때 청소를 대비하기 위하여 복사체(100) 두 개를 모두 고정하는 것보다 하나의 복사체(100)는 움직일 수 있는 형태로 제작하는 것이 바람직하다. 여기서 움직임의 형태는 앞·뒤 쪽으로 이동하는 직선방향으로의 움직임과 여닫이문(300)이 열리고 닫히는 방식과 같이 회전형태의 움직임을 채택할 수 있다.

전기에너지를 이용하여 복사열을 발생시켜 공급하는 복사체(100)는 단열재(110), 전열선(120), 세라믹 매트와 같은 발열부(130) 등으로 구성되어 있으며, 전압 조절을 통하여 발생 열량을 제어할 수 있도록 하였다. 그러나 제작비용을 고려하여 필요한 경우에는 시스템에 최적화된 저항과 전압을 일정하게 공급하도록 만들 수도 있다. 전열선(120)은 고온에서도 견딜 수 있도록 칸탈선을 사용하였으나 철크롬선 또는 니크롬선 등을 이용하여도 된다. 발열부(130)의 세라믹 매트는 실리카 매트를 사용할 수 있고, 알루미나, 실리카알루미나, 지르코니아 등으로 만들어진 매트나 세라믹 종이 등을 사용하여도 되고, 금속판에 상기 물질을 코팅하여 사용하여도 된다.

가스를 이용하여 복사열을 공급하는 매트 촉매버너는 시장에 공급되어 사용하는 매트 촉매버너(한국특허, 10-0875147호) 형태로 만들어 사용하였다. 상기 매트 촉매버너는 ⅰ) 혼합가스를 공급하는 공급라인부와, ⅱ) 파이버매트 연소촉매체가 내부에 설치된 촉매버너 몸체부로 이루어진 예혼합 형태의 촉매버너에 있어서 파이버매트 연소촉매부가 외부단열재, 촉매가 담지된 촉매층, 촉매가 담지 되지 않은 체류 층으로 이루어진 다층 구조로 되어 있다.

혼합가스 공급라인은 연료공급부와 공기공급부로 구성되어 있는데, 연료 공급부는 연료인 LPG 가스통에 부착된 압력조절기, 가스 공급/차단을 위한 솔레노이드 밸브, 유량을 조절하는 니들밸브와 압력계 등으로 이루어졌다. 공기는 인버터로 제어되는 링브로워에서 압축된 다음 솔레노이드 밸브, 니들밸브 및 압력계 등을 통과하면서 유량이 조절되며, 최종적으로 LPG와 혼합되도록 하였다.

상부로 복사열이 손실되는 것을 방지하기 위해 필요한 상부 덮개(200)는 복사열을 반사시키는 반사판으로의 기능 또는 단열특성만을 고려하여 제작할 수 있고, 이러한 반사기능과 단열특성 모두를 고려하여 제작할 수도 있으며, 온도를 측정할 수 있는 별도의 기능을 부여함으로써 효과적으로 사용할 수도 있다.

시중에 판매되고 있는 고기구이 장치는 매뉴얼에서 제시하는 시간에 맞추어 고기 굽는 시간을 정하지만, 고기의 크기와 두께 등의 차이를 고려하지 못하기 때문에 고기가 익지 않거나 타는 경우가 많다. 본 고안에서는 고기의 중심 온도를 알 수 있도록 함으로써 이러한 문제를 해결하고자 한다.

즉, 도 3과 같이 원적외선 복사열 손실방지를 위해 사용되는 상부 덮개(200)에 열전대(700)를 결합하는 것이다. 상기의 열전대(700)는 고기의 중심부에 쉽게 꽂을 수 있고, 세척이 용이한 형태로 만들며, 열전대(700)를 이용하여 측정된 온도는 본체의 온도지시계를 통해 알 수 있도록 하였다. 가열시간에 따라 고기의 익음상태를 알 수 있도록 해주는 온도지시계는 온도를 직접 표시하는 방법을 사용할 수도 있으나, 실제 온도표시 방법 대신에 고기의 익음 상태를 설익음, 보통 익음, 완전 익음으로 나타내어 고기온도와 익음상태의 상관관계를 잘 모르는 사용자들이 쉽게 알 수 있도록 하였다. 장치의 구성방법이나 복사열원에 따라 차이가 있으나, 본 고안에서 제시한 장치의 경우에는 고기 중심의 온도가 75℃ 내외가 되었을 때 설익음으로 표시하고, 80℃ 정도 되면 보통 익음, 85℃ 가 되었을 때 완전 익음 등으로 표시하였다.

그리고 두 대의 매트 촉매연소 버너 하부에 설치된 기름 받침대(400)는 약간에 경사를 줌으로써 고기가 구워질 때 배출되는 기름이 한곳으로 모여져 쉽게 배출될 수 있도록 하였다.

원적외선 복사체(100)의 옆면으로 손실되는 열을 차단하기 위해 구이장치의 옆면은 밀폐시키거나 여닫이문 등을 설치할 수 있다. 이 경우 밀폐된 면 또는 여닫이문 등은 복사열의 반사기능 내지 보온 기능을 가질 수 있다. 구이장치가 소형일 경우에는 밀폐식의 고정형태로 만들지만, 본 고안의 도 2에서와 같이 가열면체가 크거나 연속식으로 굽는 장치에는 여닫이문(300)을 설치하여 열의 발산을 막으면서 고기를 구울 때 외부에서 이물질이 들어오는 것을 방지하도록 하였다.

그리고 오리나 닭 등을 한꺼번에 여러 마리 굽는 장치에서는 특별하게 만들어진 고기걸이(800)에 고정하여 이동하도록 만들었는데, 상기의 고기걸이(800)는 덮개(200) 아래에 설치된 고기걸이 가이드(830)를 따라서 움직이도록 하였다.

고기걸이(800)의 형태는 도 4, 5에 나타낸 바와 같이 이송막대(810)와 꼬지걸이(820)로 구성되어 있다. 꼬지걸이(820)에 고기를 걸고, 이송막대(810)를 잡고 고기걸이 가이드(830)에 넣고 밀면 고기걸이(800)는 고기걸이 가이드(830)를 따라 이동한다. 일정한 시간 간격으로 순차적으로 고기걸이 가이드(830)에 고기걸이를 넣고 밀면, 이전의 고기걸이는 이송막대(810)를 통해 전달된 힘에 의해 순차적으로 이동하게 된다. 이때 이송막대(810)의 길이를 꼬지걸이(820)의 크기보다 조금 크게 함으로써, 상기의 고기걸이를 움직이는데 필요한 모든 힘을 이송막대(810)에서 받도록 하였다.

고기걸이 가이드(830)는 알루미늄 프로파일과 같이 내부에 길이 방향으로 구멍이 있고 구멍 아래에 길이 방향의 홈이 있는 것을 사용하였다. 내부가 비어 있는 튜브나 파이프 등도 길이 방향으로 내부 구멍 보다 작은 홈이 만들면 동일한 용도로 사용이 가능하다.

이송막대(810)는 고기를 원적외선 구이장치에 넣고 뺄 때 손잡이로 사용하면서, 구이장치 내에서 움직일 때에는 적은 접촉면으로 고기걸이 가이드(830)를 따라 쉽게 움직이도록 튜브와 같이 둥근 관을 이용하여 만들었다. 이송막대(810)는 고기걸이 가이드(830) 구멍의 내경보다는 작고 가이드(830) 아래에 있는 홈 보다는 큰 직경을 갖는 튜브로 만들었고, 꼬지걸이(820)는 가이드(830) 아래 홈 보다 작은 직경을 갖는 금속 봉으로 만들었다.

특히, 알루미늄 프로파일 40 시리즈를 이용하는 경우에는 별도의 가공 없이 각 면에 파여 있는 홈을 이용할 수 있기 때문에 고기걸이 가이드(830)로 유용하다. 상기의 알루미늄 프로파일을 가이드(830)로 사용하고, 3/8인치 튜브를 이송막대(810)로 사용하고, 1/4인치 봉을 꼬지걸이(820)로 만들었을 때 쉽게 제작할 수 있음을 알았다.

그리고 고기걸이 가이드(830)는 구멍의 크기가 제한되어 있기 때문에 고기걸이 이송막대(810)를 넣을 때 불편함이 따르는데, 도 4에 나타낸 바와 같이 고기걸이 가이드(830) 입구 부분의 상부 일부를 절개하여 노출시키면 이송막대(810)를 삽입하는데 편리하다.

본 고안은 상술한 특정의 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 고안의 보호 범위 내에 있게 된다.

100 : 복사체 110 : 단열재
120 : 전열선 130 : 발열부
200 : 덮개 210 : 덮개 손잡이
300 : 여닫이문 310 : 문 손잡이
400 : 기름 받침대 500 : 제어장치
600 : 바퀴 700 : 열전대
710 : 오메가 잭 800 : 고기걸이
810 : 이송막대 820 : 꼬지걸이
830 : 고기걸이 가이드

Claims (5)

1. 오리, 닭, 소고기 또는 돼지고기를 굽는 구이장치로서,
   원적외선 복사열을 방출시키는 면상의 복사체 두 개를 열 발생 면이 서로 마주보도록 수직으로 설치하고,
   구이장치의 상부와 옆면은 덮개나 여닫이문을 설치하며, 하부는 고기가 구워지면서 발생되는 기름을 받고 공기의 유입을 차단하는 기름 받침대(400) 및 고기가 가열될 때 고기 내부의 온도를 알 수 있도록 고기에 꽂아 사용하는 열전대(700)를 포함하고,
   상부의 덮개 아래에 고기걸이 가이드를 설치하고, 고기걸이 가이드에는 고기걸이가 결합되며, 고기를 고정시킨 고기걸이가 고기걸이 가이드를 따라 움직이고, 고기걸이는 고기를 걸어 고정시키는 꼬지걸이와 고기걸이 가이드에 삽입되어 고기를 이동시키는 이송막대로 구성된 것을 특징으로 하는 원적외선 구이장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   고기걸이 가이드는, 알루미늄 프로파일과 같이 내부에 길이 방향으로 구멍이 있고 구멍 아래에 길이 방향의 홈이 있으며, 구멍의 크기는 이송막대의 직경 보다 크고, 홈의 크기는 이송막대의 직경 보다 작으면서 꼬지걸이의 직경 보다 크게 만든 것을 특징으로 하고,
   이송막대는 고기걸이의 길이보다 길게 만들어 고기걸이가 이동될 때 고기의 접촉이 없이 이송막대 끝 부분의 접촉에 의해 움직이도록 만든 것을 특징으로 하는 원적외선 구이장치.
   

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