KR100218449B1 - 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기 - Google Patents

자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기에 관한 것으로, 종래에는 비자성 부하 구동시 부하 선택릴레이에 수천볼트의 과도한 전압이 걸리고 릴레이 동작으로 인한 스타팅시 시간지연이 커져서 부하 가열시간이 길어지는 문제점이 있다.
상기에서와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 고압이고 고가인 부하 선택릴레이를 사용하지 않고 회로를 구성하여 릴레이 사용시 스타팅으로 인한 시간 지연문제를 해결하도록 하였다.

Description

자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기
제1도는 종래 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기의 회로 구성도.
제2도는 본 발명 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기의 회로 구성도.
제3도는 제2도에서, 자성 및 비자성용기 구동시 스위칭상태 및 전류 파형도.
제4도는 본 발명 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기의 제1실시예.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
Ca1, Ca2: 보조 캐패시터 Cr1, Cr2: 공진 캐패시터
Da1, Da2: 보조 다이오드 Lr1, Lr2: 워킹코일
Ry : 부하 선택릴레이 S1, S2 : 제1, 제2스위치
본 발명은 자성 및 바자성 겸용가열 전자유도가열조리기에 관한 것으로, 특히 기존에 부하에 따른 공진주파수를 변경하기 위한 고압의 릴레이를 제거하면서 스타팅시 시간지연을 줄일 수 있도록 한 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기에 관한 것이다.
종래의 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기의 회로구성은, 제1도에 도시된 바와같이, 입력되는 상용전원(AC)을 브리지 다이오드를 이용하여 적류전압으로 정류시키는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)를 통해 정류된 직류전압을 입력받아 역률개선을 위해 필터링 및 평활하는 LC필터(Lf와 Cf)와; 제어신호에 따라 스위칭하여 공진전압을 제공하는 정전원단자와 부전원단자 사이에 직렬 연결되는 제1, 제2스위치(S1)(S2)와; 두 개로 분할되고 상기 제1, 제2스위치(S1)(S2) 의 공통접속점에 연결되어 정류부(10)로부터 공급되는 공진전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 그 조리용기내의 음식물을 가열하는 워킹호일(Lr1)(Lr2)과; 상기 워킹호일(Lr2)에 연결되어 용기에 따른 주파수를 변화시키는 공진 캐패시터(Cr1)과; 상기 정전원단자와 부전원단자 사이에 직렬연결되어 입력되는 직류전압에 의해 워킹코일(L1)(L2)과 연속적으로 공진상태가 되어지는 공진 캐피시터(Cr21)(Cr22)와; 상기 워킹코일(Lr1)(Lr2)의 접속점과 공진 캐패시터(Cr21)(Cr22)의 접속점 사이에 연결되어 하나의 워킹코일만 동작시키거나 두 개의 워킹코일 모두를 동작시키도록 선택 제어하는 부하 선택릴레이(Ry)로 구성된다.
이와 같이 구성된 종래의 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
기존에는 주로 강자성체인 철계용기만 가열되었으나 최근에는 바자성체인 알루미늄 용기등의 가열까지도 가능한 유도가열조리기에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
일반적으로 비자성체 용기를 가열하려면 철계용기에 비해서 워킹코일의 턴 수를 증가시키고 동작주파수를 증가시키는 것에 대해서는 잘 알려져 있다. 따라서 자성 및 비자성 용기를 모두 가열하려면 각 용기에 따라서 회로정수를 바꿔야 한다.
따라서, 자성부하시 부하 선택릴레이(Ry)를 온시켜 Lr1, Cr21, Cr22가 공진탱크를 형성하여 하프 브릿지로 동작하도록 하고, 비자성 부하시 부하 선택릴레이(Ry)를 오프시켜 Lr1, Cr1, Cr21, Cr22가 공진탱크를 형성하여 또다른 하프 브릿지로 동작하도록 한다.
이에 대하여 먼저 비자성 부하시 동작을 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저 비자성 부하시 부하 선택릴레이(Ry)는 오프되고, 제2스위치(S2)는 오프되고 제1스위치(S1) 가 온되므로 공진탱크(Lr과 Cr1, Cr21, Cr22)에는 정류부(10)와 LC필터(Lf와 Cf)를 통해 정류 및 필터링된 직류전압(Vd)이 인가되고 이에 따라 공진을 시작하여 워킹호일(Lr)에는 전류가 상승한다.
공진 반주기가 지나기 전에 제1스위치(S1)를 오프시키면 상기 제1스위치(S1)의 보조 캐패시터(Ca1, Ca2)가 공진탱크와 보조공진을 해서 보조 캐패시터(Ca2)의 전압은 Vd전압에서 영까지 떨어지고 그사이 보조 캐패시터(Ca1)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다.
이후에 제2스위치(S2)의 역병렬 다이오드(Da2)가 도통되어 공진탱크(Lr과 Cr1, Cr21, Cr22)에는 영전압이 가해진다.
그러면 공진 캐패시터에 충전된 전압에 의해서 계속 공진이 일어나고 이때 제2스위치(S1)를 영전압의 조건에서 온시킨다.
계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지고 이번에는 반대방향으로 공진에 의해서 공진전류가 증가한다.
공깁 반주기가 지나기 전에 제2스위치(S1)를 오프시키면 보조 캐패시터(Ca1, Ca2)가 공진탱크 (Lr과 Cr1, Cr21, Cr22)와 보조공전을 해서 보조 캐패시터(Ca1)의 전압은 Vd전압에서 영까지 떨어지고 그 사이 보조 캐패시터(Ca2)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다.
이후 제1스위치(S1)의 역병렬 다이오드(Da1)가 도통되어 공진탱크(Lr과 Cr1,Cr21,Cr22)에는 전압 Vd가 가해진다.
그러면 계속 공진이 일어나고 이때 제1스위치(S1)를 영전압의 조건에서 온시킨다.
계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지면 한주기의 동작이 끝나고 같은 동작이 반복된다.
이렇게 유기된 전류에 의해서 부하에 발생한 와전류에 의해서 부하가 가열된다.
그리고, 자성 부하시에는 부하 선택릴레이(Ry)를 온시키고 동작은 상기의 동작과 동일하며 단지 차이점은 공진탱크가 Lr1, Cr21, Cr22로 이루어진다는 것이다.
이상에서와 같이 부하 선택릴레이(Ry)를 온 또는 오프시켜 워킹코일의 턴 수를 달리하여 자성 및 비자성용기를 모두 가열할 수 있도록 한다.
그러나, 상기에서와 같은 종래기술에 있어서, 비자성 부하 구동시 부하 선택릴레이에 수천볼트의 과도한 전압이 걸리고 릴레이 동작으로 인한 스타팅시 시간지연이 커져서 부하 가열시간이 길어지는 문제점이 있다.
상기에서와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 고압이고 고가인 부하 선택릴레이를 사용하지 않고 회로를 구성하여 릴레이 사용시 스타팅으로 인한 시간 지연문제를 해결하도록 한 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기의 회로구성은, 제2도에 도시한 바와 같이, 입력전압의 역률을 향상시키기 위한 필터용 캐시피터(Cf)와; 입력되는 제어신호에 따라 스위칭 동작을 달리하고, 정전원단자와 부전원단자 사이에 직렬연결되는 제1내지 제3스위치(S1-S3)와, 상기 스위치(S1-S3)의 온/오프동작에 따라 상기 필터용 캐패시터(Cf)를 통해 입력되는 전원이 부하에 따라 발열을 달리하는 가열부(100)로 구성한다.
상기에서 가열부(100)은 중간단자를 낸 하나의 워킹코일(Lr)로 스위치의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 동작하여 자성부하를 가열하는 워킹코일(Lr1)과 공진 캐피시터(Cr1)로 구성된 제1가열부와; 상기 스위치의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 동작하여 비자성 부하를 가열하는 워킹코일(Lr1, Lr2)과 공진 캐패시터(Cr1, Cr2)로 구성된 제2가열부로 구성한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
가열하고자 하는 용기가 자성 부하인 경우에는 두가지의 동작모드가 존재하는데, 하나는 제3a도에서와 같이 제2스위치(S2)가 항상 온되어있고 나머지의 제1스위치(S1), 제3스위치(S3)와 공진탱크(Lr1과Cr1)가 하프 브릿지를 구성하고, 3b도에서와 같이 제1스위치(S1)가 항상 온되어 있고 나머지 제2스위치(S2), 제3스위치(S3)와 공진탱크(Lr2와 Cr2)가 또다른 하프 브릿지를 구성한다.
그리고, 가열하고자 하는 용기가 비자성 부하인 경우에는 제3c도에서와 같이 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)는 동시에 온 또는 오프를 하고 제3스위치(S3)는 반대의 스위칭 상태를 갖는다.
여기서 비자성 부하일 경우의 동작을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제3c도에서와 같이, 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)가 오프되고 제3스위치(S3)가 온되면 공진탱크(Lr1과 Cr1, Cr2)에는 필터용 캐패시터(Cf)를 통한 직류전압(Vd)이 인가되고 이와 동시에 공진을 시작하여 워킹코일(Lr)의 전류가 상승한다.
공진 반주기가 지나기 전에 제3스위치(S3)를 오프시키면, 보조 캐패시터(Ca1, Ca2, Ca3)가 공진탱크(Lr과 Cr1, Cr2)와 보조공진을 해서 제1, 제2스위치(S1,S2)의 보조 캐패시터(Ca1, Ca2)의 전압은 Vd에서 영까지 떨어지고, 그사이 제3스위치(S3)의 보조 캐패시터(Ca3)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다.
이후에 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 역병렬 다이오드(Da1, Da2)가 도통되어 공진탱크 (Lr과 Cr1, Cr2)에는 영전압이 가해진다.
그러면 공진 캐피시터에 충전된 전압에 의해서 계속 공진이 일어나고 이때 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 영전압의 조건에서 온시킨다.
계속된 공전에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지고 이번에는 반대방향으로 공진에 의해서 공진전류가 증가한다.
공진 반주기가 지나기 전에 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)를 오프시키면, 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 보조 캐패시터(Ca1, Ca2, Ca3)가 공진탱크(Lr과 Cr1, Cr2)와 보조공진을 해서 보조 캐패시터(Ca3)의 전압은 Vd에서 영까지 떨어지고 그 사이에 보조 캐패시터(Ca1, Ca2)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다.
이후에 제3스위치(S3)의 역병렬 다이오드(Da3)가 도통되어 공진탱크(Lr과 Cr1, Cr2)에는 전압 Vd가 가해진다.
그러면 계속 공진이 일어나고 이때 제3스위치(S3)를 영전압의 조건에서 온시킨다.
계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지면 한주기의 동작이 끝나고 같은 동작이 반복된다.
이렇게 유기된 전류에 의해서 부하에 발생한 와전류에 의해서 부하가 가열된다.
그리고, 가열하고자 하는 용기가 자성 부하일 경우 두가지의 동작모드중에서 제3도의 (a)에서와 같이 제2스위치(S2)가 항상 온되어 있고 두 스위치(S1,S3)와 공진탱크(Lr1과Cr1)가 하프 브릿지를 구성하는 경우에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
제1스위치(S1)는 오프이고 제3스위치(S3)가 온되면, 공진탱크(Lr1과Cr1)에는 필터용 캐피시터(Cf)에 의한 입력전압(Vd)이 인가되고 공진을 시작하여 Lr1의 전류가 상승한다.
공진 반주기가 지나기 전에 제3스위치(S3)를 오프시키면, 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 보조 캐패시터(Ca1, Ca2, Ca3)가 공진탱크와 보조공진을 해서 보조 캐패시터(Ca1)의 전압은 Vd에서 영까지 떨어지고 그사이 보조 캐패시터(Ca3)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다.
이후 제1스위치(S1)의 역병렬 다이오드(Da1)가 도통되어 공진전압에는 영전압이 가해진다.
그러면 공진 캐패시터에 충전된 전압에 의해서 계속 공진이 일어나고 이때 제1스위치(S1)의 영전압 조건에서 온시킨다.
계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지고 이번에는 반대방향으로 공진에 의해서 공진전류가 증가한다.
공진 반주기가 지나기 전에 제1스위치(S1)를 오프시키면, 상기 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 보조 캐패시터(Ca1, Ca2, Ca3)가 공진탱크와 보조공진을 해서 보조 캐패시터(Ca3)의 전압은 Vd에서 영까지 떨어지고 그 사잉에 보조 캐패시터(Ca1)의 전압은 영에서 Vd까지 상승한다.
이후에 제3스위치(S3)의 역병렬 다이오드(Da3)가 도통되어 공진탱크에는 전압 Vd가 가해진다.
그러면 계속 공진이 일어나고 이때 제3스위치(S3)를 영전압의 조건에서 온시킨다.
계속된 공진에 의해서 공진전류가 영으로 떨어지면 한주기의 동작이 끝나고 같은 동작이 반복된다.
이렇게 유기된 전류에 의해서 부하에 발생한 와전류에 의해서 부하가 가열된다.
마찬가지로 제3b도에서와 같이 제1스위치(S1)를 항상 온시키고, 나머지 두 스위치(S2,S3)와 공진탱크(Lr2와 Cr2)가 하프 브릿지를 구성하는 자성 부하인 경우에도 상기에서와 같은 동작을 행하여 부하를 가열한다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로 제4도에서와 같이 공진탱크의 위치가 제1스위치(S1)와 제2스위치(S2)의 병렬에서 제2스위치(S2)와 제3스위치(S3)의 병렬로 변경되고 각 스위치의 역할이 변경된 것이다.
즉, 제2도에서 제1스위치(S1)의 역할을 제4도에서는 제2스위치(S2)가 대신하고, 제2도에서 제2스위치(S2)의 역할을 제4도에서는 제3스위치(S3)가 대신하고, 제2도의 제3스위치(S3)의 역할을 제4도에서의 제1스위치(S1)가 대신하며, 동작설명은 이미 앞에서 설명한 것과 동일한 동작을 행한다.
이상에서와 같이 본 발명은 고압이고 고가인 부하 선택릴레이를 사용하지 않고 부하를 가열하도록 함으로써 릴레이 사용에 의한 스타팅시 시간지연 문제를 해결하도록 한 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 입력전압의 역률을 향상시키기 위한 필터용 캐패시터(Cf)와; 입력되는 제어신호에 따라 스위칭 동작을 달리하고, 정전원단자와 부전원단자 사이에 직렬연결되는 제1내지 제3스위치(S1-S3)와, 상기 스위치(S1-S3)의 온/오프동작에 따라 상기 필터용 캐패시터(Cf)를 통해 입력되는 전원이 부하에 따라 발열을 달리하도록 하는 가열부(100)로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 및 비자성 겸용가 전자유도가열조리기.
  2. 제1항에 있어서, 가열부(100)는 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 동작하여 자성부하를 가열하는 중간단자를 낸 워킹코일(Lr1, Lr2)중 하나의 워킹코일(Lr1)과 공진 캐피시터(Cr1)로 구성된 제1가열부와; 상기 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 동작하여 비자성 부하를 가열하는 중간단자를 낸 워킹코일(Lr1, Lr2)과 공진 캐패시터(Cr1과 Cr2)로 구성된 제2가열부로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기.
  3. 제1항에 있어서, 가열부(100)는 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 동작하여 자성부하를 가열하는 중간단자를 낸 워킹코일(Lr1, Lr2)중 하나의 워킹코일(Lr2)과 공진 캐패시터(Cr2)로 구성된 제1가열부와; 상기 제1내지 제3스위치(S1-S3)의 스위칭 동작에 따라 입력되는 전원으로 동작하여 비자성 부하를 가열하는 중간단자를 낸 워킹코일(Lr1, Lr2)과 공진 캐패시터(Cr1과 Cr2)로 구성된 제2가열부로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 및 비자성 겸용가열 전자유도가열조리기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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