KR100186389B1 - 전자레인지의 무부하 판단장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자레인지의 무부하 판단장치 및 방법에 관한 것으로, 종래의 전자레인지에서 음식물이 들어있지 않은 상태에서 마그네트론을 동작시킬 때 마그네트론의 수명에 영향을 주고, 가열실의 과열에 따른 화재의 위험성이 있고, 또한 턴테이블이 고온에 견딜 수 없는 재질일 때 턴테이블이 녹을 수 있는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 써모파일 센서를 이용하여 온도를 측정할 때 사용자가 선택한 키의 종류에 따라 예상되는 측정온도 값과 실제 측정온도 값을 비교하거나, 마그네트론을 동작시킬 때 음식물 표면온도 변화와 무부하일때의 턴체이블 표면온도의 변화양상이 다른것을 이용하여 무부하여부를 판단함으로써 마그네트론이나 턴테이블 그리고 가열실이 과열되기전에 마그네트론 동작을 종료시키도록 하여 열에 약하지만 가격이 저렴한 재질의 턴테이블을 이용할 수 있고, 연속으로 요리를 하는 경우에도 무부하를 판단할 수 있도록 한다.

Description

전자레인지의 무부하 판단장치 및 방법

제1도는 종래 무부하 판정을 위한 전자레인지의 구성도.

제2도는 제1도에서, 음식물의 유무에 따른 마그네트론의 온도변화 특성도.

제3도는 종래 전자레인지의 무부하 판단방법에 대한 동작흐름도.

제4도는 본 발명 무부하 판정을 위한 전자레인지의 구성도.

제5도는 제4도에서, 음식물이 턴테이블 중앙에 위치한 경우의 온도변화 특성도.

제6도는 제4도에서, 음식물이 턴테이블 중앙에서 편심한 경우의 온도변화 특성도.

제7도는 제4도에서, 무부하로 마그네트론을 동작시킬 경우 써모파일 센서로 측정되는 턴테이블의 표면온도 변화 특성도.

제8도는 본 발명 전자레인지의 무부하 판단방법에 대한 동작흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 가열실 20 : 턴테이블

30 : 부하 40 : 턴테이블 구동모터

50 : 마이크로컴퓨터 60 : 마그네트론

80 : 센서모듈

본 발명은 전자레인지에서 써모파일 센서를 이용하여 음식물이 없는 무부하 여부를 판단하기 위한 것으로, 특히 써모파일 센서를 이용하여 온도를 측정할 때 사용자가 선택한 키의 종류에 따라 예상되는 측정온도 값과 실제 측정온도 값을 비교하거나, 마그네트론을 동작시킬 대 음식물 표면온도 변화와 무부하일 때의 턴테이블 표면온도의 변화양상이 다름을 이용하여 무부하 여부를 판단함으로써 마그네트론이나 턴테이블 그리고 가열실이 과열되기 전에 마그네트론 동작을 종료시킬 수 있도록 한 전자레인지의 무부하 판단장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 무부하 판정을 위한 전자레인지의 구성은, 제1도에 도시된 바와같이, 가열실내 중앙에 위차하여 부하를 올려놓을 수 있도록 한 턴테이블과; 필요한 기능 수행시 상기 턴테이블을 회전시키도록 하는 턴테이블 구동모터와; 상기 부하를 가열하기 이하여 마이크로웨이브를 발생시키는 가열수단인 마그네트론과; 상기 마그네트론의 온도변화를 측정하는 써미스터와; 상기 써미스터로 부터 전달받은 온도에 의거하여 무부하인지 아닌지를 판정하여 상기 가열수단을 제어하는 마이크로컴퓨터로 구성된다.

이와같이 구성된 종래의 기술에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

사용자가 가열실(1) 중앙에 위치한 턴테이블(2) 위에 부하(3)를 올려놓은 후 요리시작키를 선택하게 되면, 이를 마이크로컴퓨터(5)가 인식하고 해당기능을 수행하기 위한 제어동작인 마그네트론(6)을 구동시킨다.

상기 마그네트론(6)이 구동됨에 따라 마이크로웨이브가 발생하기 시작하면 가열실(1)의 턴테이블(2)이 회전하기 시작하고, 그턴테이블(2) 위에 위치한 부하(3)도 함께 회전하기 시작한다.

상기 턴테이블(2)이 회전하기 시작하면, 해당기능이 수행되낟.

그러면, 마그네트론(6)에 부착된 써미스터(7)가 마그네트론(6)의 온도변화를 조사한다. 그러면 마그네트론(6)의 온도가 서서히 증가하고 이 온도에 의거하여 요리시간을 설정하고, 설정된 시간동안 마그네트론(6)을 구동시킨다.

이때 턴테이블(2) 위에 부하(3)가 없는 무부하일 경우는, 제2도에서와 같이, 부하가 있는 경우보다 같은 시간동안에 많은 온도가 증가한다.

따라서, 일정한 시간동안에 마그네트론(6)의 온도증가밧을 이용하여 무부하를 판단하면 된다.

즉, 제3도에서와 같이 요리시작 후 요리하고자 하는 시간에 이르지 않았을때 마그네트론(6)에 부착된 써미스터(7)가 측정한 온도(T)가 150℃를 넘으면 무부하로 판단하여 마그네트론(6)을 오프하고, 상기 측정한 온도(T)가 150℃를 넘지않으면 다시 요리시작 후 3분이 지나기 전에 마그네트론(6) 온도가 120℃를 넘으면 또한 무부하로 판단하여 마그네트론(6)을 오프시킨다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에 있어서, 무부하 판단시 요리시작 후 3분이라는 일정한 시간동안에 마그네트론 온도가 120℃를 넘어서는지 조사하고 3분 이후로는 마그네트론 온도가 150℃를 넘는지를 조사하여 판단함에 있어, 한번 요리를 하고 나서 연이어 다시 요리를 할때는 초기의 마그네트론 온도가 이미 100℃를 넘어서므로 부하가 있는 경우라도 3분 이내에 마그네트론 온도가 120℃를 넘어서므로 부하가 있음에도 불구하고 무부하로 판단하여 요리가 종료되기도 전에 마그네트론을 오프시키는 문제점이 있다.

그리고, 무부하일 경우 전원전압 강하등의 원인으로 인하여 요리시작후 3분이내에 마그네트론의 온도가 120℃가 안되어 150℃가 될때까지는 무부하를 판정할 수 없는데, 상기 마그네트론의 온도가 150℃까지 증가하면 턴테이블이나 가열실등의 온도는 이미 고온이 되어있는 상태가 도어 플라스틱등의 재질로 된 테이블은 녹아내리게 되므로 고온에 견딜 수 있는 내열성의 재질을 사용해야 하고 결국은 가격 상승의 원인이 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 써모파일 센서를 이용하여 온도를 츨정할 대 사용자가 선택한 키의 종류에 따라 예상되는 측정온도 값과 실제 측정온도 값을 비교하거나, 마그네트론을 동작시킬 때 음식물 표면온도 변화오 무부하일 때의 턴테이블 표면온도의 변화양상이 다름을 이용하여 무부하 여부를 판단함으로써 마그네트론이나 턴테이블 그리고 가열실이 과열되기 전에 마그네트론 동작을 종료시킬 수 있도록 한 전자레인지의 무부하 판단장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자레인지의 무부하 판단방법은, 제8도에 도시한 바와같이, 사용자가 해동요리 선택시 초기의 턴테이블 일회전 동안에 측정한 온도의 최저치가 임의의 온도값(TO)보다 높으면 무부하로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키는 제1단계와; 기 제1단계에서 해동이외의 요리선택시 가열실의 온도를 측정하는 제2단계와; 상가 제2단계에서 측정한 온도(T)가 50℃에서 70℃사이의 범위에 있을때의 단위시간당 온도증가율(S1)과 70℃에서 90℃사이의 범위에 있을때의 단위시간당 온도증가율을 산출하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 온도증가율 S1과 S2가 비슷한 값이면 무부하로 판단하고, 비슷한 값이 아니면 요리 알고리즘을 수행하는 제4단계와; 상기 제4단계에서 무부하로 판정이 안되면 90℃에서 110℃사이의 범위에 있을때의 단위시간당 온도증가율(S3)을 산출하여 온도증가율 S2와 S3가 비슷한 값이면 무부하로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키는 제5단계와; 상기 제5단계에서 무부하로 판단이 안되면 측정온도가 120℃가 넘으면 무부하 또는 가열실 내부의 화재로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키는 제6단계로 이루어진다.

상기 각 단계로 이루어진 방법을 수행하기 위한 본 발명의 전자레인지의 무부하 판단장치 구성은, 제4도에 도시한 바와같이, 음식물의 표면온도를 측정하고 이 측정한 온도를 전압값으로 변환시켜 출력하는 센서모듈과; 아날로그 신호인 센서모듈의 출력전압을 디지탈 신호로 변환시키는 아날로그/디지탈변환기를 포함하고 알고리즘을 내장하여 가열수단을 제어하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 제어출력에 따라 부하를 가열하기 위한 마그네트론과; 부하를 올려놓는 턴테이블과; 상기 턴테이블을 회전시키는 턴테이블 구동모터로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

전자레인지 사용자가 해동하고자 하는 냉동식품인 부하(30)를 턴테이블(20) 위에 올려놓은 후 미도시된 조작부를 통하여 해동키를 선택하면, 이를 마이크로컴퓨터(50)가 인식하고 해동을 위해 마그네트론(6)을 구동시켜 마이크로웨이브를 가열실(10)내의 부하(30)로 발생하도록 한다.

상기 마그네트론(60)에 의해 마이크로웨이브가 발생할때 턴테이블 구동모터(40)에 의해 턴테이블(20)이 회전하기 시작한다.

시간이 경과하면 해동이 서서히 시작되고, 해동이 될때 써모파일 센서와 증폭기를 일체로 한 센서모듈(80)이 부하(30)의 표면온도를 간접적으로 측정한다. 여기서, 써모파일 센서는 부하에서 방사되는 적외선이 입사되면 이것을 전압으로 변환시키는 비접촉식 온도측정장치이다.

상기 센서모듈(80)이 측정한 온도를 전압값으로 변환시켜 마이크로컴퓨터(50)에 제공하면, 상기 마이크로컴퓨터(50)는 입력값에 따라 해동시간을 설정하고 이 설정된 시간동안 마그네트론(60)을 제어하여 해동을 행한다.

상기에서는 해동일 경우에 대하여 언급하였으나 요리기능도 마찬가지의 동작을 행한다.

해동물이나 요리를 행하고자 하는 음식물은 수분을 많이 포함하므로 음식물이 타지 않는 한 이상적으로는 100℃이상 증가하지 않는다.

그리고 일정한 에너지로 가열할 때 온도대별로 단위시가당 온도증가율이 다른데, 마그네트론(60)을 계속적으로 동작시키고 써모파일 센서로 온도를 측정할 때 음식물이 턴테이블(20) 중앙에 위치한 경우 제5도에서와 같이 턴테이블(20)의 회전에 따라 온도변화가 진동없이 증가하는데 온도가 증가함에 따라 단위시간당 온도증가율이 달라진다.

특히 70℃ 이상부터는 온도증가율이 눈에 띠게 작아진다. 또한 100℃ 근처에서는 음식물이 타지 않는한 더이상 증가하지 않고 수렴ㅎ나다.

그리고, 써모파일 센서로 온도를 측정할 때 음식물이 턴테이블(20)의 중앙에서 편심된 경우 제6도에서와 같이 턴테이블(20)이 회전함에 따라 측정온도가 증가함을 알 수 있다.

그런데, 턴테이블(20) 위에 음식물이 없는 무부하인 경우, 무부하에 대해 마그네트론(60)을 계속적으로 동작시킬때 써모파일 센서에 의해 측정된 온도변화는 제7도에서와 같은 특성을 갖으며, 이 특성에서 연속동작이나 초기동작이나 관계없이 온도가 직선적으로 증가하며, 100℃를 넘어서도 단위시간당 온도증가율이 일정함을 알 수 있다.

따라서, 제5도 내지 제7도에서의 온도변화 양상과 사용자가 전자레인지의 조작부에서 선택한 요리종류에 따라 예상되는 온도와 실제 측정되는 온도를 비교하여 무부하를 판단한다.

상기 무부하 판단에 대하여 제8도에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

가령 전자레인지 사용자가 냉동식품을 해동시키기 위한 키를 선택하면 턴테이블(20) 위에는 냉동된 부하(30)가 있으므로 측정오차를 고려하더라도 초기에는 턴테이블 일회전 동안의 최저온도가 약 10℃이하로 측정되어야 한다.

그러나, 상요자가 무부하인 상태로 실수로 해동키를 선택했다면 턴테이블(20)의 온도를 측정하기 때문에 초기의 턴테이블 일회전동안 측정한 온도의 최저치가 10℃를 넘는다.

사용자가 해동 이외의 요리를 선택한다면 마그네트론(60)를 계속적으로 동작시키면서 70℃이하(50℃에서 70℃ 사이)에서의 단위시간당 온도증가율(S1)을 산출하고 70℃이상에서의 단위시간당 온도증가율(S2)을 산출하여 비교한다.

만약 S2가 S1보다 작으면 부하(230)가 있는 것으로 판단하고, 온도증가율 S2와 S1이 비슷한 값이면 무부하로 판단한다.

그리고, 70℃ 이상에서 턴테이블(20)의 일회전 동안에 측정한 온도가 진동하면 음식물이 있는 것으로 판단할 수도 있다.

만약 70℃와 90℃ 사이에서의 온도증가율(S2)과 진동의 여부를 이용하여 무부하 판정이 실패할 경우는 100℃ 근처(90℃~110℃)에서의 단위시간당 온도증가율(S3)을 산출하고, 이 산출한 온도증가율(S3)이 0에 가까운 값이면 부하(30)가 있다고 판단하고 온도증가율 S3가 S2와 비슷한 값이면 무부하로 판단한다.

마지막으로, 안전을 위하여 측정온도가 120℃를 넘어서면 무부하 또는 가열실 내부의 화재로 판단하여 마그네트론(60) 동작을 종료시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 써모파일 센서를 이용하여 온도를 측정할 때 사용자가 선택한 키의 종류에 따라 예상되는 측정온도 값과 실제 측정온도 값을 비교하거나, 마그네트론을 동작시킬 때 음식물 표면온도 변화와 무부하일때의 턴테이블 표면온도의 변화양상이 다른것을 이용하여 무부하 여부를 판단함으로써 마그네트론이나 턴테이블 그리고 가열실이 과열되기 전에 마그네트론 동작을 종료시키도록 하여 열에 약하지만 가격이 저렴한 재질의 턴테이블을 이용할 수 있고, 연속으로 요리를 하는 경우에도 무부하를 판단할 수 있도록 한다.

Claims (6)

1. 음식물의 표면온도를 측정하고 이 측정한 온도를 전압값으로 변환시켜 출력하는 센서모듈과; 아날로그 신호인 센서모듈의 출력전압을 디지탈신호로 변환시키는 아날로그/디지탈변환기를 포함하고 알고리즘을 내장하여 가열수단을 제어하는 마이크로컴퓨터와; 상기 마이크로컴퓨터의 제어출력에 따라 부하를 가열하기 위한 마그네트론과; 부하를 올려놓는 턴테이블과; 상기 턴테이블을 회전시키는 턴테이블 구동모터를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전자레인지의 무부하 판단장치.
2. 제1항에 있어서, 센서모듈은 써모파일 센서와 증폭기를 일체로 한 것임을 특징으로 하는 전자레인지의 무부하 판단장치.
3. 사용자가 해동요리 선택시 초기의 턴테이블 일회전 동안에 측정한 온도의 최저치기 임의의 온도값(TO)보다 높으면 무부하로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키는 제1단게와; 상기 제1단계에서 해동이외의 요리선택시 가열시의 온도를 측정하는 제2단계와; 상ㄱ 제2단계에서 측정한 온도(T)가 50℃에서 70℃사이의 범위에 있을때의 단위시간당 온도증가율(S1)과 70℃에서 90℃사이의 범위에 있을때의 단위시간당 온도증가율을 산출하는 산출하는 제3단계와; 상기 제3단계에서 온도증가율 S1과 S2가 비슷한 값이면 무부하로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키고, 비슷한 값이 아니면 요리 알고리즘을 수행하는 제4단계로 이루어짐을 특징으로 하는 전자레인지의 무부하 판단방법.
4. 제3항에 있어서, 제1단게에서 임의의 온도(TO)는 10℃인 것을 특징으로 하는 전자레인지의 무부하 판단방법.
5. 제3항에 있어서, 제4단계에서 무부하로 판정이 안되면 90℃에서110℃사이의 범위에 있을때의 단위시간당 온도증가율(S3)을 산출하여 온도증가율 S2와 S3가 비슷한 값이면 무부하로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키는 제5단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전자레인지의 무부하 판단방법.
6. 제5항에 있어서, 제5단계에서 무부하로 판단이 안되면 측정온도가 120℃가 넘으면 무부하 또는 가열실 내부의 화재로 판단하여 가열수단의 동작을 종료시키는 제6단계를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 전자레인지의 무부하 판단방법.