KR100230776B1 - 유도 가열 조리기의 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 조리기의 가열장치에 관한 것으로, 종래의 가열코일은 각 소선의 근접효과 때문에 AC 저항이 크게 줄지 않게 되어 가열코일에 열을 발생하게 하여 비자성 용기의 가열시 가열 효율이 떨어지게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해경하기 위하여 창안된 것으로, 가열코일을 세선화하고 1차 리쯔를 한 다음 다시 1차 리쯔된 소선을 1차 리쯔된 방향의 반대 방향으로 다시 2차 리쯔를 함으로써, 주파수를 상승시킴에도 불구하고 가열코일의 AC 저항을 줄일 수 있으므로 전류량을 많이 흘려주어 비자성 용기의 가열 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

유도 가열 조리기의 가열장치

본 발명은 유도 가열 조리기에 관한 것으로, 특히 1차 리쯔된 소선을 근접효과를 줄이기 위해 1차 리쯔된 반대방향으로 다시 2차 리쯔하여 가열코일을 만들어 사용함으로써, 가열 코일의 손실을 최소화하여 비자성 용기를 가열할 수 있도록 한 유도 가열 조리기의 가열장치에 관한 것이다.

종래 유도 가열 조리기의 회로구성은 도1에 도시한 바와 같이, 입력되는 교류전원(AC)에 대하여 정류하여 만들어진 맥동전압을 출력하는 정류부(1)와, 상기 정류부(1)로부터 맥동전압을 입력받아 평활하고 이 평활하여 얻은 직류전압을 출력하는 평활부(2)와, 상기 평활부(2)로 부터의 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭 소자를 도통 및 차단시켜 얻은 공진전압을 출력하는 인버터부(3)와, 상기 인버터부(3)로부터 제공되는 공진접압에 의해 조리용기(7)에 와전류를 유도시켜 가열하는 가열코일(6)과, 상기 가열코일(6) 아래에 착설되어 외부의 노이즈로부터 보호하는 가열코일 베이스 플레이트(8)로 구성된다.

이와 같이 구성되는 종래 기술에 대해 설명하면 다음과 같다.

입력되는 교류전원(AC)을 정류부(1)에서 받아 정류하고 이 정류한 맥동전압을 평활부(2)로 제공하면, 이 평활부(2)는 그 맥동전압을 평활시켜 일정한 직류전압으로 만들어 인버터부(3)로 공급한다.

이때, 유도가열조리기를 사용하고자 하는 사용자가 음식물을 조리용기(7)안에 넣은 후 원하는 기능키를 선택하면, 이를 마이크로 컴퓨터(4)가 인식하고 그 기능키에 대응하는 주파수와 요리시간을 설정하고 그에따른 제어신호를 구동제어부(5)로 출력한다. 이에 상기 구동제어부(5)는 해당주파수에 대응하는 스위칭 제어신호를 인버터부(3)로 출력한다.

그러면, 인버터부(3)의 스위칭 소자로 전류가 흐르게 되고, 가열코일(6)은 인버터부(3)로부터 제공되는 직류전압에 의해 공진상태로 되어짐에 따라 큰 공진전류가 흘러 상기 가열코일(6)에는 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과에 의해 조리용기(7)에 와전류가 유도되어 가열되고, 조리용기(7)가 가열됨에 따라 그 안에 들어있는 음식물이 가열된다.

한편, 상기 가열코일(6) 아래에 착설되어 있는 가열코일 베이스 플레이트(8)는 외부의 노이즈로부터 가열코일(6)을 보호한다.

여기서, 상기 가열코일(6)은 도2에 도시한 바와 같이 여려개의 소선들로 된 리쯔 와이어로 이루어진다.

그런데, 용기에서의 발열전력이고 용기의 저항이며 전류의 침투깊이이다.

이때, ρ는 금속의 고유저항이고 μ는 비투자율이며 ω는 스위칭 주파수이며, 금속의 재질별 특성치는 다음과 같다.

스텐레스 304계열 및 알루미늄과 같은 비자성 용기를 가열하기 위하여 이를 상기 식에 적용해 보면, P_Fe/P_Al＞ 30이다.

즉, 가열코일에 전류를 상승시키거나 주파수를 높여서 발열전력(P)을 30배 이상으로 상승시켜야 한다.

따라서, 가열코일의 표피효과(Skin effect)를 줄이기 위해 세선화하고 AC 저항을 줄이기 위해 리쯔(Litz)함으로써 AC 저항을 줄일 수 있다.

그러나, 각 소선의 근접효과 때문에 AC 저항이 크게 줄지 않으므로 가열코일(6)에 열이 발생하게 되어 비자성 용기의 가열시 가열 효율이 떨어지게 되는 문제가 있다. 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해경하기 위하여 창안된 것으로, 가열코일을 세선화하고 1차 리쯔를 한 다음 그 1차 리쯔된 소선을 1차 리쯔된 방향의 반대 방향으로 다시 2차 리쯔를 함으로써, 가열코일의 AC 저항을 줄이고 표피효과를 줄여 비자성 용기의 가열효율을 상승시킬 수 있도록 한 유도 가열 조리기의 가열장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도1은 종래 유도 가열 조리기의 회로구성도.

도2는 도1에 있어서, 워킹 코일을 형성하는 소선들로 이루어진 리쯔 와이어의 단면도.

도3은 근접 효과를 설명하기 위한 소선의 단면도.

도4는 본 발명 두 번의 리쯔가 서로 반대 방향으로 형성된 리쯔 와이어의 단면도.

도5는 종래 및 본 발명의 주파수 증가에 따른 저항의 변화를 비교하여 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 정류부 2 : 평활부

3 : 인버터부 4 : 마이크로 컴퓨터

5 : 구동 제어부 6 : 가열코일

7 : 조리용기 8 : 가열코일 베이스 플레이트

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 유도 가열 조리기의 가열장치는 도1에 도시한 구성과 동일하며, 여기서 가열코일은 1차 리쯔를 하고 그 1차 리쯔된 소선을 1차 리쯔된 방향과 반대 방향으로 다시 2차 리쯔를 하여 형성한다.

이와 같이 구성되는 본 발명의 동작 및 효과에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 비자성 용기의 가열을 위해서 주파수의 상승에 따른 가열코일의 AC 저항 증가를 최소화하고 표피효과를 줄이기 위하여 세선화하고 1차 리쯔를 한 다음, 이렇게 1차 리쯔된 소선들 간의 근접효과를 줄이기 위하여 1차 리쯔 된 반대 방향으로 다시 2차 리쯔를 하여 가열코일의 AC 저항을 줄이고자 한 것이다.

즉, 도4에 도시한 본 발명 가열코일을 형성하는 리쯔 와이어의 단면에서와 같이, 1차 리쯔를 시계 방향으로 15피치 만큼 하고, 1차 리쯔 된 소선을 1차 리쯔 된 반대 방향 즉, 반시계 방향으로 10피치 만큼 2차 리쯔시킨다.

이때, 피치(pitch)는 1회 회전간의 거리로서 ㎜단위이다.

이렇게 하여, 근접효과에 의한 손실이 감소하여 가열코일의 AC 저항을 줄일 수 있다.

그러면, 본 발명에서 줄이고자 하는 근접효과에 대해 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

두 소선이 일직선 상에 근접해 있다고 가정하면, 파워 로스(Ps)는 다음의 식으로 정의 된다.

그리고,이다.

이때, DC 손실항, 근접 팩터 G(a/d)가 근접효과를 좌우하게 된다.

즉, 공간(d)에 의존하며 d가 작을수록 손실이 작아진다.

만약, d→∞이면 G(a/d)=0이 되어 근접효과는 사라지게 된다.

따라서, 본 발명과 같이 1차 리쯔를 재차 반대 방향으로 리쯔하게 되면 근접효과에의 손실이 방지되어 저항을 줄일 수 있게 된다.

도5는 종래 및 본 발명의 주파수 증가에 따른 저항의 변화를 나타낸 것으로, 본 발명에 의해 저항이 감소하였음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가열코일을 세선화하고 1차 리쯔를 한 다음 다시 1차 리쯔된 소선을 1차 리쯔된 방향의 반대 방향으로 다시 2차 리쯔를 함으로써, 주파수를 상승시킴에도 불구하고 가열코일의 AC 저항을 줄일 수 있으므로 전류량을 많이 흘려주어 비자성 용기의 가열 효율을 상승시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 입력교류전원을 정류하는 정류수단과, 조리용기를 가열하기 위한 가열코일과, 상기 가열코일에 공진전압을 제공하는 인버터부와, 상기 인버터부의 스위칭 소자를 제어하기 위한 스위칭 제어신호를 발생하는 구동 제어부로 유도 가열 조리기에 있어서; 상기 가열코일은 1차 리쯔를 하고 그 1차 리쯔된 소선을 1차 리쯔된 방향의 반대 방향으로 다시 2차 리쯔를 하여 구성한 것을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 가열장치.