KR100200791B1 - 전자렌지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자렌지에 있어서 교류전압의 주파수를 고주파수로 변조시켜 고압트랜스에 인가함으로써 고압변압기 및 고압컨덴서를 소형경량화시킬 수 있도록 된 전자렌지에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 상용교류전원을 정류 및 평활하여 직류전압을 발생시키는 직류전환부, 상기 직류전압을 고주파수의 교류전압으로 변환시키는 스위칭수단, 상기 고주파수의 교류전압을 승압시켜 고주파발진수단에 인가하는 구동회로부를 구비한 전자렌지에 있어서, 상기 스위칭수단(100)은 모터, 상기 모터의 구동축에 결합되어 회전되는 회전체(120), 상기 회전체(120)의 외주면을 소정 간격으로 구획하여 상호 대향되게 다수개 형성되는 도전부(221), 상기 회전체(120)의 외주면에 일측이 접촉되며 타측은 각각 상기 직류전환부 및 상기 구동회로부에 직렬연결되어 상기 도전부(221)와의 접촉여부에 따라 상호간의 전기적접속이 단속되도록 상기 회전체(120)를 사이에 두고 양쪽에 마주보게 설치되는 한쌍의 브러쉬(131)(132)를 구비한다.

Description

전자렌지

본 발명은 전자렌지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자렌지에 있어서 교류전압의 주파수를 고주파수로 변조시켜 고압트랜스에 인가함으로써 고압변압기 및 고압컨덴서를 소형경량화시킬 수 있도록 된 전자렌지에 관한 것이다.

일반적으로 전자렌지는 대략 2450MHz의 전자파를 이용하여 금속제 케이스속의 식품이 그것 자체의 분자운동에 의해 발열하는 원리를 응용한 조리기이다. 이러한 전자렌지에서는 대략 2450MHz의 전파가 마그네트론에서 발진되어 케이스 속으로 유도되고, 유도된 고주파에 의해 식품을 구성하고 있는 분자가 +와 -로 대전한다. 이때 전파에 의한 전계의 +측에서는 분자의 한쪽이 -로 대전하고, 전계의 -측에서는 분자의 다른 한쪽이 +로 대전한다. 그런데, 전계의 극성은 고주파 전파에 의해 1초에 24억 5천만회 변화하기 때문에 식품분자가 서로 심하게 충돌함으로써 마찰열이 생겨서 식품이 가열되는 것이다.

도 1은 이러한 종래의 전자렌지의 구성을 보인 사시도이다. 이를 참조하면 내부에 조리실(30)을 형성하는 내부케이스(10)와 외부케이스(20)가 소정간격을 두고 상호결합된다. 조리실(30)의 측방의 외부케이스(20)와 내부케이스(10) 사이의 공간에는 조리실(30)과 구획되어 전장품실(200)이 형성된다. 조리실(30)내부의 천정에는 전기히터(도면 미도시)가 설치되고 바닥에는 조리물이 놓이는 트레이(도면 미도시)가 설치된다. 전장품실(200)에는 고주파를 발진시키기 위한 마그네트론(201)과 이 마그네트론(201)에 고전압을 인가하기 위한 고압변압기(202)가 설치된다. 또한, 상기 고압변압기(202)에 의해 승압된 전압을 정류하여 마그네트론(201)에 인가하는 고압컨덴서(204) 및 고압다이오드(203)가 설치되고, 상기 마그네트론(201)의 발진으로 인해 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 마그네트론(201)의 후방에는 냉각팬(206)이 마련된다. 상기 냉각팬(206)은 소정 모터에 의해 상기 마그네트론(201)의 구동과 연동되어 회전함으로써 상기 마그네트론(201)을 방열시키게 된다.

또한, 도 2는 이러한 종래 전자렌지의 회로적 구성을 보인 회로도이다. 이는 도 2에 도시한 바와 같이, 상용교류전원(AC)에 1차측단자가 접속된 고압변압기(HVT : 202)와, 상기 고압변압기(HVT)의 2차측단자에 접속된 고압컨덴서(HVC : 204)와, 상기 고압컨덴서(HVC)와 병렬연결된 고압다이오드(HVD : 203)와, 상기 고압변압기(HVT)의 2차측에 접속되어 승압된 전압을 인가받아 구동되는 마그네트론(201)을 구비한다.

그러나, 이상과 같은 구성을 갖는 종래의 전자렌지에 있어서, 마그네트론(201)에 소정의 크기를 갖는 전압을 인가하도록 마련된 고압트랜스(HVT)는 상용교류전원(110V/220V)을 인가받게 되는 데 이때 상용교류전원의 주파수가 대략 50Hz/60Hz로 일정하기 때문에 약 4KV의 전압을 마그네트론(201)에 인가하기 위해서는 그 권선수가 커지게 되며 이에 따라 크기 및 무게가 증가하게 되고, 또한 고압컨덴서의 크기도 커지게 되었다. 따라서, 전자렌지에서 전장품실의 점유면적이 커지게 되어 전자렌지가 대형화되는 문제점이 있었다.

또한, 상기한 구성과는 달리 마그네트론에 구동전원을 인가하는 타실시예에 따른 전자렌지는 상용교류전원을 직류로 변환시킨 뒤 이 직류전원을 소정의 스위칭소자를 사용하여 고주파스위칭함으로써 고압의 교류전원을 마그네트론에 인가하도록 한다. 그러나, 이러한 전자렌지에 있어서 직류전원을 높은 주파수를 갖는 교류전원으로 스위칭하는 스위칭소자는 높은 신뢰성을 요구하게 되며 따라서, 일반적으로 고가의 반도체소자가 사용되었다. 상기 반도체소자는 마이크로프로세서내에 미리 설정된 소정의 프로그램에 의해 일정한 온오프주기로 온 및 오프되는 파워트랜지스터모듈이 일반적으로 사용되게 된다. 따라서, 이와 같은 종래의 타실시예에 따른 전자렌지에서는 상기한 바와 같은 고가의 반도체스위칭소자등을 추가적으로 사용하므로 전자렌지의 원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 목적은 소형경량 및 저가격의 전자렌지를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 전자렌지의 개략적인 구성을 보인 사시도,

도 2는 종래 전자렌지의 개략적인 구성을 보인 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 전자렌지의 개략적인 구성을 보인 회로도,

도 4는 도 3에 도시된 스위칭수단의 상세 단면도,

도 5는 도 4에 도시된 스위칭수단의 일부확대측면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 스위칭수단, 110 : 모터,

120 : 회전체, 131, 132 : 브러쉬,

133, 134 : 도선, 135, 136 : 스프링,

221 : 도전체, 222 : 비도전체,

320 : 절연홈.

상기한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 전자렌지는 상용교류전원을 정류 및 평활하여 직류전압을 발생시키는 직류전환부, 상기 직류전압을 고주파수의 교류전압으로 변환시키는 스위칭수단, 상기 고주파수의 교류전압을 승압시켜 고주파발진수단에 인가하는 구동회로부를 구비한 전자렌지에 있어서, 상기 스위칭수단은 모터, 상기 모터의 구동축에 결합되어 회전되는 회전체, 상기 회전체의 외주면을 소정 간격으로 구획하여 상호 대향되게 다수개 형성되는 도전부, 상기 회전체의 외주면에 일측이 접촉되며 타측은 각각 상기 직류전환부 및 상기 구동회로부에 직렬연결되어 상기 도전부와의 접촉여부에 따라 상호간의 전기적접속이 단속되도록 상기 회전체를 사이에 두고 양쪽에 마주보게 설치되는 한쌍의 브러쉬를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전자렌지의 회로적구성을 보인 회로도이고, 도 4는 도 3의 스위칭수단의 사시도이다. 먼저, 도 3에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 전자렌지는 상용교류전원(AC)과, 상기 상용교류전원(AC)을 전파정류하여 소정의 직류전압을 발생하는 브릿지다이오드(BD)와, 상기 직류전압을 소정의 주기로 스위칭하여 고주파수를 갖는 교류전압을 발생시키는 스위칭수단(100)과, 상기 스위칭에 의해 발생된 교류전압을 소정의 고전압으로 승압시키는 고압변압기(HVT)와, 상기 승압된 교류전압을 정류 및 평활하여 마그네트론(201)에 인가하는 컨덴서(C2) 및 다이오드(D1)로 구성된다.

상기한 구성을 갖는 전자렌지는 상용교류전원(AC)을 브릿지다이오드(BD)에 의해 정류한 뒤 상기 브릿지다이오드(BD)에 병렬연결된 컨덴서(C1)에 의해 평활하고, 또한 상기 컨덴서(C1)의 후단에 접속된 스위칭수단(100)에 의해 소정의 온오프주기로 스위칭하여 고주파수의 교류전압을 발생시키게 된다. 이때 스위칭수단(100)은 모터의 회전수에 의거하여 온오프주기가 결정되며, 이는 후술하여 상세하게 설명한다. 또한, 상기 스위칭수단(100)의 스위칭에 의해 발생된 교류전압은 고압변압기(HVT)에 의해 예를 들면 약 2KV로 승압되고, 이는 다시 고압변압기(HVT)의 2차측에 접속된 다이오드(D1) 및 컨덴서(C2)에 의해 정류 및 4KV로 승압되어 마그네트론(201)에 인가되게 된다. 따라서, 마그네트론(201)은 상기 정류된 고전압을 인가받아 발진되므로 고주파를 조리실(30)내로 분산시켜 내부에 마련된 조리물을 가열시키게 된다.

이하에는 도 3 및 도 4를 참조하여 스위칭수단(100)을 상세하게 설명한다.

먼저, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스위칭수단(100)은 자석(113), 회전자(111) 및 상기 회전자(111)에 전류를 공급하는 모터브러쉬(112)로 이루어지는 모터(110)와, 상기 모터(110)의 구동축(114)에 결합되어 상기 회전자(11)의 회전과 연동되어 회전하는 회전체(120)를 구비한다.

상기 회전체(120)는 상기 모터(110)에 의해 동일한 회전수로 회전되며 그 외주면이 다수개의 마디(220)로 구획되고, 상기 이웃하는 각 마디(220)는 소정 간격을 갖는 절연홈(320)에 의해 이격되며, 상기 절연홈(320)에는 각 마디(220)를 전기적으로 절연시키기 위하여 절연체가 삽입되어 있다.

이렇게 회전체(120)의 외주면에 형성된 마디(220) 중 일부는 도 5에 도시한 바와 같이 도선(140)을 통해 상호대향된 각 마디(221a)(221b)가 전기적으로 연결되게 되며, 이렇게 전기적으로 연결되어 하나의 쌍을 이루게 되는 각 마디를 도전체(221)라고 칭한다. 반면, 상기 도전체와 교번하여 회전체(120)의 외주면에 형성된 마디(222a)(222b)는 도선에 의해 연결되지 않아 전기적인 접속이 없도록 하며 이를 비도전체(222)라고 칭하기로 한다. 이때 상기 도전체(221)의 개수는 직류전원을 1초당 스위칭하고자 하는 회수에 비례하여 형성시키게 되며, 이는 예를 들어 회전체(120)와 축결합된 모터(110)가 2500[rpm]으로 구동되는 경우 회전체의 외주면에 도전체(221)가 N개 형성되어 있다면 이때 초당 온오프되는 스위칭수는 (2500[rpm]/60[sec]) * N에 의해 산출할 수 있다. 따라서 스위칭수는 도전체의 갯수인 N에 비례하게 된다.

반면, 상기 회전체(120)의 외주면에는 상기 도전체(221) 및 비도전체(222)와 면접촉되도록 상호 대향되게 형성된 제 1 브러쉬(131) 및 제 2 브러쉬(132)가 마련되는 데, 상기 제 1 브러쉬(131) 및 제 2 브러쉬(132)의 타측면에는 각각 도선(133)(134)이 연결되어 상기 각 브러쉬(131)(132)를 직류전원의 입력단 및 출력단에 연결시킨다. 또한, 상기 제 1 브러쉬(131) 및 제 2 브러쉬(132)를 탄성지지하여 각각 회전체(120)의 외주면에 밀착시키도록 스프링(135)(136)이 마련된다.

따라서, 상기 제 1 브러쉬(131)에 유입된 전류는 제 1 브러쉬(131)와 접촉된 도전체(221b)와 도선에 의해 전기적으로 연결된 도전체(221a)로 흐르게 되고, 상기 도전체(221a)에 흐르게 되는 전류는 다시 상기 도전체(221a)와 면접촉된 제 2 브러쉬(132)로 흐르게 되어 브릿지다이오드(BD)와 고압변압기(HVT)의 1차측을 접속시키게 된다. 반면, 모터(110)의 회전에 의해 제 1 브러쉬(131)가 비도전체(222b)와 접촉되게 되면, 이때 제 2 브러쉬(132)도 상기 비도전체(222b)와 대향되게 형성된 비도전체(222a)와 접촉되게 되므로 상기 제 1 브러쉬(131) 및 제 2 브러쉬(132)는 전기적으로 단락되어 제 1 브러쉬(131)에 인가되는 전류가 제 2 브러쉬(132)로 흐르지 못하게 된다.

한편, 상기한 구성을 갖는 모터(110), 회전체(120) 및 제 1 브러쉬(131)와 제 2 브러쉬(132)는 각각 하나의 하우징(115)내에 일체로 구성되어진다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 전자렌지의 동작을 설명하면 다음과 같다. 먼저, 사용자로부터 조리시작명령이 입력되면 상용교류전원을 입력받게 되며, 인가된 상용교류전원은 브릿지다이오드(BD)에 의해 1차 정류되고 캐패시터(C1)에 의해 평활되어 직류전원으로 변환되게 된다. 이때 회전체(121)를 구동시키는 모터는 상용교류전원이 인가됨과 동시에 회전하게 되고, 동시에 상기 모터축(114)에 연결된 회전체(121)도 회전하게 된다. 따라서, 상기 회전체(120)의 외주면에 형성된 도전체(221)와 비도전체(222)가 회전됨에 따라 제 1 브러쉬(131) 및 제 2 브러쉬(132)는 도전체(221) 및 비도전체(222)와의 접촉이 반복적으로 절환되게 되어 직류전원을 온오프시키게 된다.

이렇게 상기 모터(110)의 구동으로 고속 스위칭되는 스위칭수단(100)에 의해 직류전원을 고주파의 교류전원으로 변환시켜 고압변압기(HVT)의 1차측단자에 인가하게 된다. 고압변압기(HVT)는 1차측에 인가된 고주파의 교류전압을 수 KV로 승압시키게 된다. 또한, 고압변압기(HVT)의 2차측에 유기되는 수 KV의 고주파 교류전압은 병렬연결된 다이오드(D1) 및 컨덴서(C2)에 의하여 정류 및 승압되어 마그네트론(201)에 인가되게 된다. 따라서, 마그네트론(201)은 대략 4KV의 고전압을 인가받아 발진하여 조리실 내부로 고주파를 분산시켜 음식물을 가열시켜 조리하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스위칭수단은 전자렌지에 적용되어 고압트랜스의 1차측에 인가되는 전압을 상용교류전압으로부터 고주파수의 전압으로 변환시킴으로써 고압컨덴서 및 고압다이오드의 크기를 감소시킬 수 있도록 구성되었으며, 전술한 바에서 알수 있는 바와 같이 상기 스위칭수단은 전자렌지에 국한되지 않고 입력되는 전압의 주파수를 소정의 온오프주기로 스위칭하여 출력되는 전압의 주파수를 변조시킬 수 있으므로 주파수 변조를 위한 목적의 스위칭장치로 사용되어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자렌지의 스위칭수단에 의하여 교류전압을 정류한 뒤 고속스위칭하여 높은 주파수를 갖는 교류전압을 발생시켜 이를 마그네트론의 구동전원으로 인가함으로써 고압변압기 및 고압컨덴서의 크기를 소형화시키고 그 중량을 감소시킬 수 있으며, 또한 스위칭속도를 가변시킴으로써 마그네트론의 출력전압을 변경시킬 수 있다. 따라서, 소형경량 및 저가격의 전자렌지를 제공할 수 있는 이점이 있다.

또한, 모터, 회전체 및 브러쉬를 각각 하나의 하우징내에 구성함으로써 고장개소의 축소 및 원가절감의 효과를 얻을 수 있다.

Claims (10)

1. 상용교류전원을 정류 및 평활하여 직류전압을 발생시키는 직류전환부, 상기 직류전압을 고주파수의 교류전압으로 변환시키는 스위칭수단, 상기 고주파수의 교류전압을 승압시켜 고주파발진수단에 인가하는 구동회로부를 구비한 전자렌지에 있어서, 상기 스위칭수단(100)은 모터(110), 상기 모터(110)의 구동축(114)에 결합되어 회전되는 회전체(120), 상기 회전체(120)의 외주면을 소정 간격으로 구획하여 상호 대향되게 다수개 형성되는 도전부(221), 상기 회전체(120)의 외주면에 일측이 접촉되며 타측은 각각 상기 직류전환부 및 상기 구동회로부에 직렬연결되어 상기 도전부(221)와의 접촉여부에 따라 상호간의 전기적접속이 단속되도록 상기 회전체(120)를 사이에 두고 양쪽에 마주보게 설치되는 한쌍의 브러쉬(131)(132)를 구비한 것을 특징으로 하는 전자렌지.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도전부(221)는 한쌍을 이루도록 상기 회전체의 외주면에 상호 대향되게 형성되며 상호 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전자렌지.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전체(120)의 외주면에 상호 대향되게 형성된 한 쌍의 도전부(221)를 전기적으로 연결하는 도선(140)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 전자렌지.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 브러쉬(131)(132)는 한 쌍을 이루는 도전부(221)에 각각 그 일면이 접촉되도록 상기 회전체(120)를 사이에 두고 마주보게 형성된 제 1 브러쉬 및 제 2 브러쉬인 것을 특징으로 하는 전자렌지.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전체(120)의 외주면에 상기 도전부(221)와 교번하여 형성되고 상기 도전부(221)와 절연되도록 전기적으로 단락된 비도전부(222)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전자렌지.
6. 모터(110), 상기 모터(110)의 구동축에 결합되어 회전되는 회전체(120), 상기 회전체(120)의 외주면을 소정 간격으로 구획하여 상호 대향되게 다수개 형성되는 도전부(221), 상기 회전체(120)의 외주면에 일측이 접촉되며 타측은 상기 직류전환부 및 상기 구동회로부에 직렬연결되어 상기 도전부(220)와의 접촉여부에 따라 상호간의 전기적접속이 단속되며 상기 회전체(120)를 사이에 두고 서로 마주보게 설치되는 한쌍의 브러쉬(131)(132)를 구비한 것을 특징으로 하는 스위칭장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 도전부(221)는 상기 회전체(120)의 외주면에 상호 대향되게 형성되며 전기적으로 접속되어 한쌍을 이루는 것을 특징으로 하는 스위칭장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 회전체(120)의 외주면에 상호 대향되게 형성된 한 쌍의 도전부(221)를 전기적으로 연결시키는 도선(140)을 구비한 것을 특징으로 하는 스위칭장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 브러쉬(131)(132)는 한 쌍을 이루는 도전부(221)에 각각 그 일면이 접촉되도록 상기 회전체(120)를 사이에 두고 서로 마주보게 형성된 제 1 브러쉬 및 제 2 브러쉬인 것을 특징으로 하는 스위칭장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 회전체(120)의 외주면에 상기 도전부(221)와 교번하여 형성되며 상기 도전부(221)와 절연되도록 전기적으로 단락된 비도전부(222)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스위칭장치.