KR0176773B1 - 유도가열조리 겸용 전자레인지 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 유도가열조리 겸용 전자레인지는, 인버터 방식으로 구동되어 마이크로웨이브를 발생하는 마그네트론과, 상기 인버터 방식으로 구동되어 유도전류를 발생하는 워킹코일과, 상기 마그네트론과 워킹코일을 상기 인버터와 선택적으로 연결하기 위한 스위칭부와 상기 워킹코일의 전류량을 감지하기 위한 전류 감지부와, 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제1금속선부 및 상기 제1금속선부와 일정간격으로 이격되며 수직 대향되도록 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제2금속선부로 이루어진 차폐판을 포함하여 구성되며, 전자레인지 내부에서 유도가열조리가 가능하도록 함으로써 전자레인지 상부의 이용효율을 높일 수 있으며, 조리용기가 자성체인 경우에는 유도가열조리를 하고 다른 용기인 경우에는 마이크로웨이브를 이용하여 음식물을 조리함으로써 용기의 한정성을 극복할 수 있는 효과가 있다.

Description

유도가열조리 겸용 전자레인지 및 그 제어방법

제1도는 종래의 기술에 의한 전자레인지의 구조도.

제2도는 종래의 기술에 의한 유도가열조리 겸용 전자레인지의 구성도.

제3도는 종래의 기술에 의한 유도가열조리 겸용 전자레인지의 다른 구성도.

제4도는 본 발명에 의한 유도가열조리 겸용 전자레인지의 구성도.

제5도는 제4도 유도가열조리 겸용 전자레인지의 차폐판을 도시한 상세 구성도.

제6도는 본 발명에 의한 유도가열조리 겸용 전자레인지의 제어방법을 도시함 순서도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 외측케이스 33 : 차폐판

35 : 워킹코일

본 발명은 유도가열조리 겸용 전자레인지에 관한 것으로, 특히 전자레인지 고내에서 유도가열조리를 할 수 있도록 하기 위한 유도가열조리겸용 전자레인지 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

산업이 발달해감에 따라 주부의 가사노동을 최소화시켜 생활의 여유와 윤택함을 추구하려는 노력을 주방 기기에도 커다란 변화를 가져왔다.

제1도에 도시한 바와 같은 마이크로웨이브(micro wave)를 이용하여 전자레인지는 그 대표적인 예로서 음식물의 조리나 데우기, 냉장, 냉동식품의 해도 등을 짧은시간 내에 깔끔하고 용이하게 할 수 있는데, 종래에는 60Hz의 교류전원을 고전압 변압기(high voltage transeformer)를 통해 4KV의 DC로 바꾸어 마그네트론을 동작시켜 마이크로웨이브를 발생시키도록 하였으며 상기 마이크로웨이브는 케이스 상단의 주입구(1)를 통해 전자레인지 고내로 들어가도록 하였다.

그러나 이러한 고전압 변압기를 사용하는 전자레인지는 상기 고전압변압기가 매우 무겁기 때문에 이동이나 원하는 장소에 설치하기 어려우므로 상기 고전압변압기 대신 인버터방식을 사용함으로써 그 무게를 줄인 제품이 개발되기도 하였으며, 최근에는 상기 전자레인지 외에 표피효과(skin effect)를 이용하여 에너지 효율을 극대화시킨 조리기로서, 교류전원을 정류하고 인버터를 통해 주파수변환에 의한 유도전류를 워킹코일에 공급하여 워킹코일 상부에 위치하는 용기에 주울(joule)열을 발생시키는 유도가열조리기(IHC :Induction Heating Cooker)가 점차로 상용화되어가고 있다.

또한 제2도에 도시한 바와 같이 이러한 전자레인지와 유도가열조리기를 겸용할 수 있는 조리기기(이하 유도가열조리 겸용 전자레인지라 한다)가 개발되었는데, 개발초기에는 마이크로웨이브는 반사시키고 유도가열조리용 고주파 자계는 투과시킬 수 있는 선택적 기능을 수행하는 재질이 없었기 때문에 기존의 전자레인지 제품 윗면에 유도가열조리를 위한 워킹코일(5)을 설치하고 유도가열을 위한 조리용기(7)를 올려놓도록 되어 있으며, 실제 조리시 도시하지는 않았으나 릴레이와 같은 스위칭소자를 인버터와 연결하여 전자레인지 기능과 유도가열조리기능을 선택하도록 하였다.

그러나 상기와 같은 유도가열조리 겸용 전자레인지는, 상기 유도가열조리 기능의 용기가 전자레인지의 윗면에 수납되기 때문에 상기 전자레인지 상부를 조리용 목적외의 물건을 적재하거나 장식물을 두는 것이 불가능하며, 전자레인지를 쌀통이나 다른 구조물 위에 올려놓은 경우에는 상기 유도가열조리 기능의 용기의 위치가 높기 때문에 중량이 무거운 음식물의 조리가 매우 불편할 뿐만 아니라 국물이 있는 음식을 조리하는 경우 국물이 끊어넘쳐 상기 마이크로웨이브 주입구에 들어가게 되면 고장을 유발하므로 사용에 매우 주의하여야 한다.

그래서 최근에는 일본의 미쯔비시사에서 발표한 미국특허번호 5,177, 333의 HIGH FREQUENCY COOKING DEVICE HAVING ELECTRONIC INDUCTION HEATER와 같이 전자레인지 내에서 유도가열조리가 가능하도록 하기 위한 연구 개발이 활발한데, 제3도를 참조하여 이를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

전자레인지의 외관상 구조는 종래와 동일하며 고내의 바닥 면에 유도가열을 위한 워킹코일과, 마이크로웨이브는 차단시키고 유도가열용 자계는 투과시키기 위한 비자성금속 그물망(19)을 성치하였다.

여기서 상기 비자성금속 그물망(19)을 좀 더 구체적으로 설명하면, 이 비자성금속 그물망(19)은 스테인레스 스틸선으로 이루어졌으며 그물구조가 마이크로웨이브를 허용범위 내에서 실드(shild) 시키기 위해 적어도 10개 이상으로 하고, 20KHz~30KHz의 가열손실을 수% 이하로 감소시키기 위해 최대 25개가 넘지 않도록 하며, 또한 열적충격에 의한 변형을 방지하기 위해 2장의 절연층 사이에 삽입시켰다.

그러나 상기 미국특허번호 5,177, 333호의 경우, 일반적으로 사용되고 있는 전자레인지의 바닥판 면적이 330mm × 350mm일 때 25개의 그물구조가 형성되면 개당 크기가 (330/5) × (350/5) = 66mm × 70mm이고, 12개가 형성되면 (330/3) × (350/4) = 110mm × 87.5mm가 되는데, 마이크로웨이브를 차단하기 위해 전자레인지의 도어에 설치된 차단구조의 홀크기 직경이 1.5mm이하임을 고려해볼 때 상기 그물구조 개수로는 거의 마이크로웨이브의 차단이 불가능함을 알 수 있으며, 또한 상기 그물구조 개수를 늘여 각 그물구조의 각변의 길이가 약 1mm이하가 되도록 조밀하게 형성하는 경우에도 마이크로웨이브의 차단은 가능하나, 20KHz~30KHz 대역에서 가열손실이 커지게 될 뿐만 아니라 상기 그물구조가 상기한 바와 같이 스테인레스 스틸로짠 형태이므로 가로변과 세로변의 직교점에서 절연이 이루어지지 않아 와전류 경로가 형성된다.

즉, 종래의 유도가열조리 겸용 전자레인지는 워킹코일이 설치되어 있는 바닥면에서 마이크로웨이브의 차단이 거의 불가능하며, 또한 와전류 경로를 형성함으로써 가열손실이 증가하는 등 여러 가지 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 그물 망을 이루는 가로와 세로 금속선을 마이크로웨이브를 차단할 수 있는 최대허용거리 이하로 이격 시킴으로써 와전류 경로 형성을 방지하고, 마이크로웨이브는 차단하며 워킹코일 상에 형성되는 자계는 투과시킬 수 있는 유도가열조리 겸용 전자레인지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 가로와 세로 금속선을 교차시켜 그물구조를 형성하되, 그 그물구조상에 적어도 하나 이상의 개구를 형성함으로써 와전류 형성을 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있는 유도가열조리 겸용 전자레인지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 유도가열조리 겸용 전자레인지를 효과적으로 제어하기 위한 유도가열조리 겸용 전자레인지의 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도가열조리 겸용 전자레인지는, 인버터 방식으로 구동되어 유도전류를 발생하는 워킹코일과; 워킹코일의 전류량을 감지하기 위한 전류 감지부와; 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제1금속선부와, 상기 제1금속선부와 일정간격으로 이격 되며 수직대향 되도록 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제2금속선부로 이루어진 차폐판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도가열조리 겸용 전자레인지는, 인버터 방식으로 구동되어 유도전류를 발생하는 워킹코일; 워킹코일의 전류량을 감지하기 위한 전류 감지부와; 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제1금속선부와, 다수의 금속선이 서로 나란하며 상기 제1금속선부와 교차하되 임의의 두 금속선이 상기 제1금속선부의 임의의 두 금속선과 적어도 한 개 이상의 개구를 갖도록 배열된 제2금속선부로 이루어진 차폐판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유도가열조리 겸용 전자레인지의 제어방법은, 전원이 인가되면 유도코일에 흐르는 전류를 감지하는 과정에, 상기 유도코일에 흐르는 전류가 설정값 이상이면 유도가열조리용기가 발열되도록 하여 음식물을 조리하고 그렇지 않으면 마이크로웨이브를 발생하여 음식물을 조리하는 과정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다.

본 발명의 유도가열조리 겸용 전자레인지는, 제4도에 도시한 바와 같이 기존의 전자레인지 고내 바닥에 100KHz 이하의 유도가열조리용 고주파 자계는 투과시키고 2.45GHZ의 마이크로웨이브는 반사시키기 위한 차폐판(33)을 설치하고, 그 하부에 유도가열을 위한 워킹코일(35)을 배치한 것으로, 상기 차폐판(33)은 제5도에 도시한 바와 같이 여러 가지 다양한 형태로 형성할 수 있고, 도면의 설명중 미 설명 부호 31은 외측케이스 이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 먼저 (a)도의 차폐판은 서로 나란하며 일정간격을 갖도록 다수의 금속선을 배열한 제1금속선부(33')와, 상기 제1금속선부(33')와 마이크로웨이브를 차단할 수 있는 최대허용거리 이하로 이격되며 수직 대향되도록 다수의 금속선을 배열한 제2금속선부(33)로 구성되고, (b)도 및 (c)도에서는 (a)도에서와 동일하게 제1금속선부(33')는 다수의 금속선의 서로 일정간격을 갖도록 나란하게 배열되지만 제2금속선부(33)는 제1금속선부(33')와 동일평면상에 형성하되 상기 제1금속선부(33')와 교차하며 임의의 두 금속선이 상기 제1금속선부(33')의 임의의 두 금속선과 적어도 한 개 이상의 개구를 갖도록 배열된다.

또한 (d)도의 차폐판은 상기 (b)도 또는 (c)도의 차폐판을 여러장 적층시킨 것이며, 도시하지는 않았으나 상기 (a)도 또는 (c)도의 절연간격(d,d1,d2)를 위해 절연성능이 보강된 절연재를 충전 또는 코팅할 수 있다.

그리고 상기 차폐판의 특성을 살펴보면, 예를 들어 (a)도의 차폐판을 가로변의 길이를 109.3mm로 하고, 세로변을 54.6mm로 하며, 수평피치와 수직피치는 각각 1.2mm로 하며, 이격거리(d)를 0.2mm로 하고 선폭을 0.125mm로 하여 차폐판 자체의 감쇄율을 측정해보면 약 40dB 이상이며, 상기와 동일한 조건에서 전자레인지의 도어(door)면에 부착하게 되면 무부하상태에서는 에너지는 약 30mW 이하가 방출되며 1000cc의 수부하 상태에서는 5mW 이하의 에너지가 방출됨을 알 수 있으며, 이러한 차폐판을 기존의 유도가열조리기에 적용하여 보면 다음표와 같이 설치했을 때와 설치 하지 않았을 때의 열효율차가 거의 발생하지 않음을 알 수 있다.

즉, 수평의 금속선과 수직의 금속선이 서로 연결되지 않아 와전류의 경로형성이 이루어지지 않으므로 금속선 자체의 선폭(0.125mm)내에서의 미소한 영향을 제외하면 실제 가열상에는 거의문제가 발생하지 않는다.

그리고 구동시에는 제6도에 도시한 바와 같이 상기 가열코일(35)에 흐르는 전류를 감지함으로써 유도가열 또는 마이크로웨이브 발생을 판단한다.

즉, 유도가열시에는 전류량이 많아 그 양이 설정값 이상이 되므로 유도가열모드로 동작시켜 용기가 발열되도록 하고, 그렇지 않으면 마이크로웨이브를 발생하여 음식물을 조리한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 전자레인지 내부에서 유도가열조리가 가능하도록 함으로써 전자레인지 상부의 이용효율을 높일 수 있으며, 조리용기가 금속인 경우에는 유도가열조리를 하고 비금속 용기인 경우에는 마이크로웨이브를 이용하여 음식물을 조리함으로써 용기의 한정성을 극복할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 인버터 방식으로 구동되어 유도전류를 발생하는 워킹코일과; 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제1금속선부와, 상기 제1금속선부와 일정간격으로 이격되며 소정각도로 대향되도록 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제2금속선부로 이루어진 차폐판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열조리겸용 전자레인지.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1금속선부와 제2금속선부는 그 사이에 절연물질을 개재시켜 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열조리 겸용 전자레인지.
3. 인버터 방식으로 구동되어 유도전류를 발생하는 워킹코일과; 워킹코일의 전류량을 감지하기 위한 전류 감지부와; 다수의 금속선이 서로 나란하게 배열된 제1금속선부와, 다수의 금속선이 서로 나란하며 상기 제1금속선부와 교차하되 임의의 두 금속선이 상기 제1금속선부의 임의의 두 금속선과 적어도 한 개 이상의 개구를 갖도록 배열된 제2금속선부로 이루어진 차폐판을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열조리 겸용 전자레인지.
4. 제3항에 있어서, 상기 차폐판은 상기 제1금속선부와 제2금속선부가 형성된 단일평면판이 다층으로 적층되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열조리 겸용 전자레인지.
5. 전원이 인가되면 유도코일에 흐르는 전류를 감지하는 과정과, 상기 유도코일에 흐르는 전류가 설정값 이상이면 유도가열조리용기가 발열되도록 하여 음식물을 조리하고 그렇지 않으면 마이크로웨이브를 발생하여 음식물을 조리하는 과정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열조리겸용 전자레인지의 제어방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 차폐판은 제1금속선부를 구성하는 판과 제2금속선부를 구성하는 판의 2장에 대향된 쌍이 동일한 방법으로 수회 적층되도록 구성된 것을 특징으로 하는 유도가열조리 겸용 전자레인지.