KR0122727B1 - 고주파 가열조리장치 - Google Patents

고주파 가열조리장치

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KR0122727B1
KR0122727B1 KR1019910012761A KR910012761A KR0122727B1 KR 0122727 B1 KR0122727 B1 KR 0122727B1 KR 1019910012761 A KR1019910012761 A KR 1019910012761A KR 910012761 A KR910012761 A KR 910012761A KR 0122727 B1 KR0122727 B1 KR 0122727B1
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Abstract

본 발명은 스위칭 소자의 온,오프를 제어하여 상용 교류전원을 고주파 전원으로 변환하는 인버터회로와 이 인버터회로에 의해 구동되는 마그네트론을 구비하고, 상기 마그네트론의 동작시간과 정지시간을 누적하여 카운트하는 카운터와 이 카운터의 카운트값에 의거하여 상기 스위칭 소자의 도통시간폭을 입력전력이 일정하게 되도록 보정하는 보정수단을 구비하므로써 고주파 출력을 안정화시켜 조리의 완성상태를 균일화할 수 있는 고주파 가열조리장치에 관한것이다.

Description

고주파 가열조리장치
제1도는 고주파 가열조리장치의 전기회로도.
제2도는 마그네트론 동작개시후에 입력전류의 시간경과에 따른 변화를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 인버터 회로 7 : 전파 정류회로
10 : 고압트랜스 12 : 트랜지스터(스위칭 소자)
16 : 배전압 정류회로 17 : 양극전류 검출용의 전류 트랜스
20 : 제어회로(보정수단) 27 : 카운터
본 발명은 인버터회로의 가변교류 출력에 의해 마그네트론을 구동시키도록 한 고주파 가열조리장치에 관한 것이다.
종래의 고주파 가열조리장치는 입력전압(상용 전원 전압)이 변동되면 마그네트론의 고주파 출력이 변동되어 조리상태가 나쁘게 되어버린다.
그래서 이러한 결점을 해소하기 위해서 본 출원인은 마르네트론의 양극전류를 검출하여 그 양극전류가 일정하게 되도록 인버터회로의 스위칭소자 도통시간 폭을 제어하여 그에 따라 마그네트론의 고주파 출력을 일정하게 유지시키는 방법을 연구하고 있다.
그런데 조리종료후 마그네트론의 열이 방열에 의해 냉각되기 까지는 시간이 걸리기 때문에 조리종료후에 시간차이를 두지않고 다시 조리를 개시할 경우에는 먼저의 조리종료후의 시간경과에 따라서 조리개시할 때 마그네트론의 초기온도가 달라진다.
이와 같이 조리개시시의 마프네트론의 초기온도가 다르면 그후의 마그네트론 온도의 상승상태도 달라지지만, 마그네트론의 양극온도가 높으면 마그네트론 자석(일반적으로 페라이트 자석)의 자력이 감소되고 양극, 음극 사이의 자계가 약해져 양극전압이 저하된다.
이 때문에 앞서와 같이 항상 양극전류를 일정하게 유지하도록 제어하는 것에 있어서는 양극온도의 고,저(양극전압의 고,저)에 따라 입력전력 더 나아가서는 고주파 출력이 작아지거나 커지거나 해버린다.
이 때문에 같은 조리시간에서도 마그네트론이 냉각되어 있을때와 고온으로 있을때의 식품에 대한 총 가공량이 달라지므로 조리의 완성상태를 나쁘게 한다.
그 밖에도 조리개시후 시간경과와 함께 마그네트론의 온도가 상승하여 양극전압이 저하하기 때문에 조리중에 고주파 출력이 차츰 저하되어 화력이 일정하게 되지 않는다.
본 발명의 목적은 이러한 점을 고려하여 고주파 출력을 안정화시켜서 조리의 완성상태를 균일화할 수 있는 고주파 가열조리장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 고주파 가열조리장치는 스위칭 소자의 온,오프를 제어하여 상용 교류전원을 고주파 전원으로 변환하는 인버터회로와 이 인버터회로에 의해 구동되는 마그네트론을 구비한 것에 있어서, 상기 마그네트론의 동작시간과 정지시간을 누적하여 카운트하는 카운터와 이 카운터의 카운트치에 의거하여 상기 스위칭 소자의 도통시간폭을 입력전력이 일정하게 되도록 보정하는 보정수단을 구비하여 구성된다.
이 경우 카운터는 마그네트론의 고주파 출력에 따라서 1카운트당 카운트업 폭을 보정하거나 카운트 주기를 보정하도록 구성해도 좋다.
가열 개시시의 마그네트론 온도는 전회의 가열시간(전회의 가열종료시 마그네트론의 온도)과 그 후의 마그네트론의 정지시간에 따라서 변동되고, 또한 가열중의 마그네트론 온도는 동작시간의 경과와 함께 상승될 경우에 마그네트론의 동작/정지시간과 마그네트론의 온도사이에 일종의 대응관계가 있다.
본 발명은 이러한 관계에 착안된 것으로 마그네트론의 동작시간과 정지시간을 카운터에 의해 누적으로 카운트하고 이 카운트치에 의거하여 보정수단이 인버터회로의 스위칭 소자 도통시간 폭을 입력전력이 일정하게 되도록 보정하므로써 고주파 출력을 안정화시킬 수 있다.
이 경우 마크네트론의 고주파 출력이 조정되면 마그네트론의 온도상승률도 변화하기 때문에 마그네트론의 고주파 출력에 따라서 카운터의 1카운트당 카운트업 폭을 보정하거나 카운트 주기를 보정하도록 하면 고주파 출력의 조정(마그네트론의 온도상승률 변화)에 따라 최적의 제어가 가능하게 된다.
또한 일반적으로 전원 투입시에는 그때까지 마그네트론이 충분히 냉각되어 있는 것으로 생각되어지기 때문에 전원투입후 1회째의 고주파 가영 개시시를 초기치로서 하여 카운터에 카운트 동작을 개시시키면 카운터의 카운터치와 실제의 마그네트론 ㅣ온도와의 대응관계가 어긋남을 전원투입시 마다 해소시킬 수 있어 제어 정밀도를 양호하게 유지할 수 있다.
이하 본 발명의 한 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.
인번터회로(1)는 전원플러그(2)에 접속된 교류모선(3a)(3b)을 통해서 상용 교류전원에서 교류전력을 공급받는다.
그리고 한쪽 교류모선(3a)에는 퓨즈(4)와 제1문 스위치(5a)가 직렬로 접속되고, 다른 한쪽의 교류모선(3b)에는 제2문 스위치(5b)와 릴레이 스위치(6)가 직렬로 접속되어 있다.
또한 양쪽문 스위치(5a)(5b)사이에는 문(도시하지 않음)의 개방시에 온되는 쇼트 스위치(28)가 설치되고, 만일에 양쪽문 스위치(5a)(5b)가 쇼트된 상태로 되었다 하더라도 문의 개방에 의해 이 쇼트 스위치(28)가 온되어 양쪽 모선(3a)(3b)사이를 쇼트하여 인버터회로(1)의 동작을 지지하도록 되어 있다.
한편 인버터회로(1)는 전파 정류회로(7), 쵸크코일(8), 평활콘덴서(9), 고압트랜스(10)의 1차권선(10a), 공진콘덴서(11), 스위칭 소자인 트랜지스터(12) 및 플라이 호일 다이오드(13)로 구성되어 있다.
이 인버터회로(1)는 트랜지스터(12)를 온,오프시킴으로써 고압트랜스(10)의 1차권선(10a)에 고주파 전류를 발생시키고, 그에 따라 고압트랜스(10)의 2차권선(10b)(10c)에 고주파 전압을 발생시킨다.
그리고 한쪽 2차권선인 (10b)에는 2개의 다이오드(14)(15)와 콘덴서(16)로 이루어지는 배전압 정류회로(16)가 접속되고, 이 배전압 정류회로(16)를 통해서 마크네트론(17)의 양극, 음극 사이에 고주파 고전압이 인가된다.
또 다른 한쪽의 2차권선(10c)에 유기된 전압은 마그네트론(17)의 음극에 인가된다.
한편 마그네트론(17)의 양극측 통전로에는 양극전류 검출용 전류 트랜스(18)가 설치되고, 이 전류 트랜스(18)의 출력신호가 양극전류 검출회로(19)에서 처리되어 제어회로(20)에 입력된다.
이 제어회로(20)는 조작입력회로(21)로부터의 조작입력을 받아 그 조작내용을 표시회로(22)에 표시하거나 릴레이 구동회로(23)를 통해서 릴레이 구동코일(24)의 통단전을 제어하거나, 더 나아가서는 각종 센서회로(25)의 출력정보에 의거하여 마그네트론(17)의 동작을 제어하거나 또는 트랜지스터 구동회로(26)를 통해서 트랜지스터(12)의 온,오프를 제어한다.
이 경우 제어회로(20)에는 마그네트론(17)의 동작중에 업카운트하는 동시에 마그네트론(17)의 정지중에 다운 카운트하는 카운터(27)가 내장되어 있다.
이 카운터(27)는 다음의 표 1과 같이 마그네트론(17)의 고주파 출력에 따라서 1카운트당의 카운트 업 폭을 보장하도록 구성되어 있다.(이 경우의 카운트 주기는 1초로 고정되어 있다).
[표 1]
상기 표 1과 같이 고주파 출력이 저하하는데 따라서 카운트업 폭이 작아진다. 이것은 고주파 출력이 저하함에 따라 마그네트론(17)의 온도 상승률이 저하되기 때문이며, 또 마그네트론(17)의 정지중에는 방열에 의해 온도저하되기 때문에 -5씩 다운 카운트 시키도록 되어 있다.
이러한 카운터(27)의 카운트동작은 전원투입중(도시하지 않은 전원스위치의 온중)에는 계속하여 실행되지만 마그네트론(17)의 온도는 어느정도의 동작시간을 경과하면 포화되어 거의 일정하게 되기 때문에 그 이상은 업카운트하지 않도록 카운트치의 상한치가 설정되어 있다.
또한 카운트치의 하한치는 0이고, 그 이상은 다운 카운트하지 않도록 되어 있다.
이와 같이 카운트하므로써 카운트치가 클때에는 마그네트론(17)의 온도가 높고, 반대로 카운트치가 작을때에는 마그네트론(17)의 온도가 낮다고 유추하도록 되어 있다.
그리고 일반적으로 전원 투입시에는 마그네트론(17)이 그때까지 충분하게 냉각된 것으로 생각되기 때문에 전원투입후 1회째의 고주파 가열개시시를 초기치(0)으로 하여 카운터(27)에 카운트 동작을 개시하도록 하고, 이에 따라 카운터(27)의 카운트치와 실제 마그네트론(17)의 온도와의 대응관계가 어긋남을 전원투입마다 해소하도록 되어 있다.
이 경우 제어회로(20)는 카운터(27)의 카운트치에 의거하여 트랜지스터(12)의 도통시간 폭을 보정하는 보정수단으로서 가능하고, 이 보정동작에 의해 마그네트론(17)의 양극전류를 자동적으로 조정하여 인버터회로(1)로의 입력전력을 일정화하도록 제어한다.
구체적으로는 마그네트론(17)의 충분히 냉각되어 있을때 즉 카운터(17)의 카운트치가 0일때의 양극전류 Imax는 마그네트론(17)이 충분히 뜨거워졌을 때의 양극전류 Imax의 90%가 되도록 설정하여 고주파 가열을 개시한다.
그리고 고주파 가열중에는 카운터(27)의 카운트치가 소정치 업할때마다(마그네트론(17)의 온도가 소정치업할때마다) 양극전류가 Imax의 92%, 94%, 96%, 98%, 100% 가 되도록 순차적으로 크게된다.
그런데 가열 종료후의 경과시간에 따라서 가열 개시시의 마그네트론(17)의 초기온도가 다르고, 그 초기온도가 다르면 그후의 마그네트론(15)의 온도 상승 상태도 달라진다.
물론 가열중에도 마그네트론(15)의 온도가 상승한다.
이 경우 마그네트론(17)의 양극온도가 높으면 마그네트론(17)의 자석(일반적으로는 페라이트 자석)이 감지되어 양극, 음극간의 자계가 약해지고 양극전압이 저하된다.
이 때문에 마그네트론(17)의 온도의 고저에 상관없이 항상 양극전류를 일정하게 유지하도록 제어하는 것에 있어서는 마그네트론(17)의 온도변화에 의해 제2도에 2점 쇄선으로 나타낸 것과 같이 인버터회로(1)로의 입력전류가 변화해 버린다(입력전류는 마그네트론(17)의 양극전압과 양극전류와의 크기에 거의 비례함).
이러한 입력전류의 저하는 입력전류의 저하 더 나아가서는 마그네트론(17)의 고주파 출력의 저하를 초래해 버린다.
이러한 점은 본 실시예에 의하면 전원투입후 1회째의 고주파 가열 개시시에 카운터(27)가 초기치(0)에서 카운트 동작을 개시하고, 가열중에는 일정주기(예를들면1초)에서 업카운트한다.
이때 상기한 표 1과 같이 고주파 출력이 낮아질수록 카운트업 폭이 작아지고, 그에 따라 카운트치가 마그네트론(17)의 온도상승에 따른 값으로 된다.
그리고 이 카운트 동작에 의해 카운트값이 소정치로 올라갈 때마다(마그네트론(17)의 온도가 소정치로 올라갈때마다)마그네트론(17)의 양극전류를 초기의 양극전류 Imax의 92%, 94%, 96%, 98%, 100%로 순차 크게되도록 제어한다.
이에 따라 입력전류가 제2도의 실선과 같이 일정화되어 고주파 출력이 안정화된다.
그리하여 조리가 종료되어 마그네트론(17)의 동작이 정지되면, 이후 카운터(27)가 일정주기(예를들면 1초)에서 가열종료시의 카운트치에서 예를들어 5만큼씩 다운 카운트한다.
이에 따라 마그네트론(17)의 정지시간 경과와 함께 카운트치가 작아져가고, 이러한 카운트치의 감소가 가열 종료후의 마그네트론(17)의 온도저하에 대응한 것으로 된다.
따라서 다음에 가열을 개시할 경우에는 그 가열개시 시점에 있어서 카운터(27)의 카운트치가 그 시점의 마그네트론(17)의 온도에 대응한 것이되며, 이후 가열시간의 경과와 함께 카운터(27)가 일정주기에서 상이한 바와 같이 업카운트하고, 그 카운트치에 따라서 마그네트론(17)의 양극전류를 서서히 증대시켜 입력전류 더 나아가서는 고주파 출력을 안정화 시킨다.
이 경우 한회의 가열종료후 시간경과에 따라서 가열개시시의 마그네트론(17)의 초기온도가 다르고, 그 초기온도가 다르면 그후의 마그네트론(17)의 온도 상승상태, 더 나아가서는 양극전압의 변화상태가 달라지는 사정이 있어도 상기한 바와 같이 카운터(27)가 전회의 가열종료시의 카운트치로부터 일정주기에서 다운카운트하고, 다음번의 가열개시시점의 카운트치가 그 시점의 마그네트론(17)의 온도에 대응한 것으로 되기 때문에 가열개시시의 마그네트론(17)의 초기온도를 고려한 제어가 가능하게 되어 반복하여 조리할 경우에도 고주파 출력을 안정화할 수 있다.
상기한 카운터(28)의 업/다운 카운트 동작은 전원투입 중에는 조리개시, 정지에 의해 반복되진만, 마그네트론(17)의 온도는 어느정도 동작시간이 경과되면 포화되어 거의 일정하게 되기 때문에 카운트치가 포화온도에 대응하는 상한치에 도달하면 그 이후에는 업카운트 동작을 정지한다.
또 마그네트론(17)의 동작 정지중에는 마그네트론(17)의 온도가 충분히 냉각되어 거의 일정(상온)하게 될 무렵에는 카운터(27)의 카운트치가 하한치(0)에 도달하여 그 이후에는 다운카운트 동작을 정지한다.
이에따라 카운트치가 클때에는 마그네트론(17)의 온도가 높고, 반대로 카운트치가 작을때에는 마그네트론(17)의 온도가 낮다고 하는 대응관계를 양호하게 유지할 수 있다.
그밖에도 일반적으로 전원 투입시에는 그때까지 마그네트론(17)이 충분히 냉각되어 있는 것으로 생각되기 때문에, 상기 실시예와 같이 전원투입후 1회째의 고주파 가열 개시시를 초기치(0)로 하여 카운터(27)에 카운트 동작을 개시시키면 카운터(27)의 카운트치와 실제 마그네트론(17)의 온도와의 대응관계가 어긋남을 전원투입시 마다 해소할 수 있어 제어정밀도를 한충 양호하게 유지할 수가 있다.
또한 상기 실시예에서는 고주파 출력이 저하되는데 따라 카운트업 폭을 작게 할 수 있기 때문에 고주파 출력의 조정에 동반하는 마그네트론(17)의 온도상승률 변화에 따른 최적의 제어가 가능하게 되어 이점에서도 제어 정밀도를 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
이 경우 고주파 출력의 조정에 동반하는 카운트업 폭이 아니라 다음의 표 2와 같이 카운트 주기을 고주파 출력에 따라서 변화시키도록 해도 좋다.
이 경우의 카운트업 폭은 예를 들면 10이고, 카운트 다운 폭은 예를 들면 5이다.
[표2]
본 발명은 이상의 설명에서 분명하듯이 마그네트론의 동작시간과 정지시간을 카운터에 의해 누적적으로 카운트 하고, 그 카운트치에 의거하여 보정수단이 인버터회로의 스위칭 소자 도통시간 폭을 입력전력이 일정하게 되도록 보정하기 때문에 고주파 출력을 안정화시킬 수 있어 조리의 완성상태를 균일화할 수 있다.
이 경우 마그네트론의 고주파 출력에 따라서 카우터의 1카운트당 카운트업 폭을 보정하거나 혹은 카운트 주기를 보정하도록 하면 고주파 출력의 조정(마그네트론의 온도상승률의 변화)에 따른 최적의 제어가 가능하게 된다.
또 일반적으로 전원투입시에는 그때까지 마그네트론이 충분히 냉각되어 있는 것으로 생각되어지기 때문에 전원투입후 1회째의 고주파 가열 개시시를 초기치로 하여 카운터에 카운트 동작을 개시시키면 카운터의 카운트치와 실제 마그네트론 온도와의 대응관계가 어긋남을 전원투입시 마다 해소할 수 있어서 제어정밀도를 양호하게 유지할 수 있다.

Claims (4)

  1. 스위칭 소자로서의 트랜지스터를 온/오프 제어하여 상용 교류전압을 고주파전압으로 변환시키는 인버터 회로; 상기 인버터회로로부터의 고주파 전압에 의해 구동되어 고주파를 발진하는 마그네트론; 및 조작입력회로로부터의 조작입력을 받아 그 조작내용을 표시회로에 표시하는 수단, 상기 조작입력에 응답하여 상용 교류전압을 통단전하는 릴레이 구동회로를 제어하는 수단, 각종 센서회로의 출력정보에 기초하여 상기 마그네트론의 동작을 제어하는 수단 및 트랜지스터 구동회로를 통해서 상기 트랜지스터의 온/오프를 제어하는 수단을 갖는 제어회로를 구비한 고주파 가열조리장치에 있어서, 상기 제어회로는 상기 마그네트론의 온도변화를 추정하기 위하여 상기 마그네트론의 동작시간과 정지시간을 누적적으로 카운트하는 카운터와, 이 카운터의 카운트값에 기초하여 상기 인버터 회로의 트랜지스터의 도통시간폭을 보정하는 보정수단을 구비하며, 이 보정동작에 의해 상기 마그네트론의 양극전류를 자동적으로 조정하여 상기 인버터회로의 입력전력을 일정화하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열조리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카운터는 마그네트론의 고주파 출력의 변화에 따라서 1카운트당 카운트업 폭이 보정되는 것을 특징으로 하는 고주파 가열조리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 카운터는 마그네트론의 고주파 출력의 변화에 따라서 그 카운트 주기가 보정되는 것을 특징으로 하는 고주파 가열조리장치.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 카운터는 전원투입후 1회째의 고주파 가열개시시를 초기값 0으로 하여 카운트 동작을 개시하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열조리장치.
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