KR100239365B1 - 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자성용기 뿐만 아니라 비자성 용기를 모두 가열할 수 있도록 한 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법에 관한 것으로, 종래에는 자성용기에 한하여 주파수변환(20~30KHz)에 의해 유도전류를 가열코일에 공급하여 가열하도록 하였으나 높은주파수에서 낮은주파수로 일정시간 모니터링하여 검지함으로써 검지시간이 길고, 저항율, 투자율, 표면저항이 적은 비자성용기를 가열하지 못하는 문제점이 있다. 따라서 본 발명은 가열개시 키 입력시 임의의 용기를 가열하기 위한 용기판정 주파수를 고정시키는 제1단계와, 상기에서 주파수를 고정시킨 후 릴레이를 구동시켜 두 개의 워킹코일을 병렬로 구성하는 제2단계와, 상기에서 두 개의 워킹코일을 병렬로 구성한 후 그때의 입력검지부를 거쳐 검출한 전압값(Va)과 고주파전류 검출부를 거쳐 검출한 전압값(Vb)을 읽어들이는 제3단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va,Vb)을 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하는 제4단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값(0.6V)이하이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 알루이늄 용기 또는 3중바닥 304 용기로 판정하여 비자성 모드로 가열하는 제5단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값범위(0.7V~1.0V)이고 전압값(Vb)이 β값범위(1.3V~1.8V)이면 430용기 또는 범랑인 자성용기로 판정하여 자성모드로 가열하는 제6단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값(1.2V) 이상이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 순수 304 용기로 판정하여 비자성 용기이지만 자성모드로 가열하는 제7단계로 수행하여, 용기를 재질을 짧은 시간내에 정확히 검지하고, 자성용기와 비자성용기를 모두 이용함으로써 효율을 높일 수 있도록 한 것이다.

Description

유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법

본 발명은 가열하고자 하는 용기가 자성용기인지 비자성 용기인지를 판정하고 그에 따른 모드로 가열하도록 한 유도가열 조리기에 관한 것으로, 특히 짧은 시간내에 주파수를 고정시켜 교류입력 라인에 흐르는 전압값과 스위칭소자의 스위칭에 의한 고주파 전압값을 측정하여 미리 설정된 룩-업 테이블의 전압값과 비교하여 용기의 재질을 판정하고 그 판정된 재질에 따라 각각의 모드로 동작되도록 릴레이를 절환시켜 동작토록 한 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법에 관한 것이다.

종래 유도가열 조리기의 회로 구성은, 도 1에 도시된 바와같이, 입력되는 교류전원(AC)을 정류하여 직류전압으로 변화시키는 정류부(1)와, 역률 개선을 위해 쵸크코일(L1)과 평활콘덴서(C1)로 구성된 필터부(2)와, 상기 필터부(2)에서 출력되는 전압에 공진시키고 그 공진 전압에 의해 발생된 자장에 기인한 전기유도효과로 가열되어질 조리용기(4)에 와전류를 유도시키고 그 조리용기(4)내의 음식을 가열하도록 하는 워킹코일(L)과 공진콘덴서(C)로 구성된 공진탱크와, 상기 필터부(2)에서 출력되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 상기 공진탱크에 공진전압을 제공하는 인버터부(3)와, 상기 교류전원에서 정류부(1)로 흐르는 전류를 전류검출기(C.T)를 이용하여 전압을 검지하는 입력 검지부(5)와, 상기 입력 검지부(5)에서 검출되어지는 양에 따라 부하의 상태를 검지하고 그에 따른 제어신호를 출력하는 제어부(6)와, 상기 제어부(6)에서 출력되는 제어신호에 따라 발진주파수를 출력시키도록 한 발진부(7)와, 상기 발진부(7)에서 발진되어 출력되는 발진 주파수 출력이 상기 인버터부(3)내의 스위칭소자를 제어하도록 하는 인버터 제어부(8)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래기술에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

입력되는 교류전원(AC)을 정류부(1)에서 받아 정류하고, 그 정류하여 만들어진 직류전압을 필터부(2)로 제공한다.

그러면 상기 필터부(2)는 역률 개선을 위하여 필터링하고 그 필터링한 전압을 인버터부(3)로 제공한다.

이때 사용자가 조리용기(4)내에 음식물을 넣고 만들고자 하는 요리에 해당하는 키를 선택하여 요리가 시작되도록 한다.

상기 필터부(2)로 부터 제공되는 전압에 의해 인버터부(3)의 스위칭소자로 흐르는 전류는 인버터 제어부(8)로 부터 출력되는 스위칭 제어신호에 대응하여 구동되므로 공진탱크의 워킹코일(L)과 공진콘덴서(C)가 상기 정류부(1)와 필터부(2)를 거쳐 출력되는 직류전압에 의해 연속적인 공진상태로 되어진다.

따라서 상기 워킹코일(L)에는 큰 공진전류가 흘러 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과로 인해 가열되어질 조리용기(4)에 와전류가 유도되어, 상기 조리용기(4)내의 음식물이 가열된다.

교류전원(AC)의 일측단자에 착설된 전류검출기(C.T)는 높은 주파수에서 낮은 주파수로 상기 인버터부(3)내의 스위칭소자가 수초간 스위칭하므로 입력교류전원에 흐르는 전류의 양을 검지하여 입력 검지부(5)로 제공한다.

그러면 상기 입력 검지부(5)는 전류검출기(C.T)로 부터 제공되는 전류의 양에 비례한 전압으로 변환하고, 그 변환한 전압을 제어부(6)로 제공한다.

이에 따라 상기 제어부(6)는 일정 시간동안 높은 주파수에서 낮은 주파수로 스캔된 전압값을 모니터링하여 부하의 상태를 인식하고, 그 인식한 부하 상태에 따른 제어신호를 발진부(7)로 출력한다.

이에 상기 발진부(7)가 제어신호에 따라 발진하여 인버터 제어부(8)에 주파수를 인가하면, 상기 인버터 제어부(8)는 주파수에 따라 인버터부(3)의 스위칭소자를 제어하도록 한다.

그러면 상기 인버터부(3)의 스위칭소자는 도통 또는 차단되어 워킹코일(L)을 효과적으로 구동하여 조리용기(4)내의 음식물을 가열하면서 원하는 요리가 되도록 수행한다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서 자성용기에 한해서 주파수변환(20~30KHz)에 의해 유도전류를 워킹코일에 공급하여 자성용기에 주울열을 발생시키는 것으로 높은주파수에서 낮은주파수로 일정시간 모니터일하여 검지함으로써 검지시간 길고, 저항율, 투자율, 표면저항이 적은 비자성용기는 가열하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 주파수를 고정시킨 상태에서 짧은 시간내에 가열용기가 자성용기인지 비자성용기인지를 정확히 검지할 수 있도록 한 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 검지된 용기가 자성용기이면 두 개의 워킹코일을 병렬로 동작시키고, 비자성용기이면 두 개의 워킹코일을 직렬로 동작시켜 모두 가열할 수 있도록 한 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 자성용기와 비자성용기를 모두 가열할 수 있도록 하여 효율을 높이도록 한 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 일반적인 유도가열 조리기의 회로 구성도.

도 2는 본 발명을 수행하기 위한 유도가열 조리기의 조리용기 재질판정 장치에 대한 회로 구성도.

도 3은 도2에서, 가열모드에 따른 릴레이, 인덕턴스, 콘덴서 및 주파수의 동작 설명도.

도 4는 주파수를 60KHz로 고정한 상태에서 용기재질과 용기크기에 따라 다르게 나타나는 입력 검지부를 통해 검출한 전압(Va)과 고주파전류 검출부를 통해 검출한 전압(Vb)을 보여주는 도표.

도 5는 본 발명 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법에 대한 동작 과정도.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

11 : 정류부 12 : 필터부

13 : 하프 브릿지 인버터 14 : 조리용기

15 : 가열부 16 : 릴레이 구동부

17 : 입력 검지부 18 : 고주파전류 검지부

19 : 제어부 20 : 발진부

21 : 인버터 구동부 RY1,RY2,RY3 : 릴레이

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가열개시 키 입력시 임의의 용기를 가열하기 위한 용기판정 주파수를 고정시키는 제1단계와, 상기에서 주파수를 고정시킨 후 릴레이를 구동시켜 두 개의 워킹코일을 병렬로 구성하는 제2단계와, 상기에서 두 개의 워킹코일을 병렬로 구성한 후 그때의 입력검지부를 거쳐 검출한 전압값(Va)과 고주파전류 검출부를 거쳐 검출한 전압값(Vb)을 읽어들이는 제3단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va,Vb)을 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하는 제4단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값(0.6V)이하이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 알루이늄 용기 또는 3중바닥 304 용기로 판정하여 비자성 모드로 가열하는 제5단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값범위(0.7V~1.0V)이고 전압값(Vb)이 β값범위(1.3V~1.8V)이면 430용기 또는 범랑인 자성용기로 판정하여 자성모드로 가열하는 제6단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값(1.2V) 이상이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 순수 304 용기로 판정하여 비자성 용기이지만 자성모드로 가열하는 제7단계를 수행하도록 한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 본 발명 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법에 대한 동작 과정도로서, 이에 도시한 바와같이, 가열개시 키 입력시 임의의 용기를 가열하기 위한 용기판정 주파수를 고정시키는 제1단계와, 상기 제1단계에서 주파수를 고정시킨 후 제3릴레이(RY3)는 오프시키고 제1릴레이(RY1)를 온시켜 두 개의 워킹코일(L1,L2)을 병렬로 구성하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 두 개의 워킹코일(L1,L2)을 병렬로 구성한 후 그때의 입력검지부(17)를 거쳐 검출한 전압값(Va)과 고주파전류 검출부(18)를 거쳐 검출한 전압값(Vb)을 읽어들이는 제3단계와, 상기 제3단계에서 읽어들인 전압값(Va,Vb)을 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하는 제4단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va)이 0.6V 이하이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 알루이늄 용기 또는 3중바닥 304 용기로 판정하여 비자성 모드로 가열하는 제5단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 0.7V~1.0V이고 전압값(Vb)이 β값범위(1.3V~1.8V)이면 430용기 또는 범랑인 자성용기로 판정하여 자성모드로 가열하는 제6단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 1.2V 이상이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 순수 304 용기로 판정하여 비자성 용기이지만 자성모드로 가열하는 제7단계로 이루어진다.

상기 각 단계로 이루어진 방법을 수행하기 위한 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법은, 도 2에 도시한 바와 같이, 교류AC전원을 정류하여 직류전압으로 변화시키는 정류부(11)와, 상기 정류부(11)에서 출력되는 전압을 역률 개선을 위해 필터링하는 워킹코일(L3)과 공진콘덴서(C4)로 구성된 필터부(12)와, 상기 필터부(12)에서 공급되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 조리용기(14)에 공급할 공진전압을 만들어 출력하는 하프 브릿지 인버터(13)와, 상기 하프 브릿지 인버터(13)에서 공급하는 공진전압에 의해 와전류를 유도하여 조리용기(14)내의 음식물을 가열하도록 하는 두 개로 분리 구성된 워킹코일(L1,L2)과 공진콘덴서C1,C2,C3)의 연결을 절환할 수 있도록 한 릴레이(RY1,RY2,RY3)로 이루어진 가열부(15)와, 상기 가열부(15)의 릴레이의 동작을 제어하여 두 개의 워킹코일이 선택 동작하도록 선택하는 릴레이 구동부(16)와, 입력전원으로 부터 상기 정류부(11)로 흐르는 전류의 양을 검출하는 전류검출기(C.T)로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압을 검지하도록 하는 입력 검지부(17)와, 상기 워킹코일(L,L2)과 직렬 연결되어 스위칭소자의 스위칭에 따라 스위칭소자에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압을 검지하는 고주파 검지부(18)와, 상기 입력 검지부(17)와 고주파 검지부(18)에서 출력되는 검지전압을 각각 입력받아 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하여 조리용기의 재질을 판정하고 그 판정 결과에 따라 해당모드로 가열하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(19)와, 상기 제어부(19)에서 출력되는 제어신호에 따른 발진주파수를 출력하는 발진부(20)와, 상기 발진부(20)에서 출력되는 발진주파수에 따라 하프 브릿지 인버터(13)의 스위칭소자를 교번동작시키는 인버터 구동부(21)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 도 2 및 도 5에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

사용자가 만들고자 하는 요리의 음식물을 임의의 조리용기(14)에 넣고 시작 키를 온하게 되면, 이를 제어부(19)에서 인식하고 용기의 재질을 판정하기 위한 용기판정 주파수를 선택한다.(S1)

상기 용기판정 주파수를 선택한다음 제3릴레이(RY3)를 먼저 오프시킨 후 제1릴레이(RY1)와 제2릴레이(RY2)를 온시키기 위하여 제어부(19)에서 제어신호를 릴레이 구동부(16)를 출력하면, 상기 릴레이 구동부(16)가 제1,제2릴레이(RY1,RY2)만 온시킨다.(S2)

이에 따라 두 개의 워킹코일(L1,L2)이 병렬 연결된다.

이때 제어부(19)는 발진부(20)를 제어하여 용기를 판정하기 위한 60KHz 주파수를 발진하도록 한다.

따라서 상기 발진부(20)가 발진하여 60KHz 발진주파수를 인버터 구동부(21)로 출력하면, 상기 인버터 구동부(21)는 발진주파수에 따라 스위칭소자(S1,S2)를 교번동작시킨다.

상기 스위칭소자(S1,S2)가 교번동작함에 따라 가열부(15)에서는 공진탱크가 형성되어 연속적인 공진상태가 되어 조리용기(14)에는 와전류가 유되어 가열되어 진다.

이때 전류검출기(C.T)는 교류전원(AC)에서 정류부(11)로 흐르는 전류를 검출하여 입력 검지부(17)로 제공하면, 상기 입력 검지부(17)는 입력전류에 비례하는 전압(Va)으로 변환시켜 제어부(19)로 출력하고, 고주파검출기는 하프 브릿지 인버터(13)의 스위칭소자(S1,S2)에 흐르는 전류의 양을 검출하여 고주파전류 검출부(16)로 제공하면 상기 고주파전류 검출부(16)는 전류에 비례하는 전압(Vb)으로 변환시켜 상기 제어부(19)로 출력한다.

여기서 전류검출기(C.T)에 의해 입력라인에 흐르는 전류의 양을 입력 검지부(17)를 통해 검출한 전압(Va)과 고주파검출기에 의해 스위칭소자에 흐르는 전류의 양을 고주파전류 검출부(16)를 통해 검출한 전압(Vb)이, 도 4에서와 같이, 각각의 용기재질과 용기크기에 따라 다르게 나타남을 알 수 있다.

상기 도 4에서, 순수 304용기(비자성)이면서 검출전압이 높게 나타나는 것은 용기자체의 저항이 순수 304계열로만 되어 있기 때문에 자성에 가까워 높게 나타난다.

그러면 상기 제어부(19)는 입력 검지부(17)와 고주파전류 검출부(18)에서 각각 입력받은 전압값(Va)(Vb)을 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교한다.

비교 결과, 입력 검지부(17)의 전압값(Va)이 0.6V 이하이고 고주파전류 검출부(18)의 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 알루이늄 용기 또는 3중바닥 304 용기로 판정하여 비자성 모드로 가열한다.(S3)

그리고, 상기 입력 검지부(17)의 전압값(Va)이 0.7V~1.0V이고 고주파전류 검출부(18)의 전압값(Vb)이 β값범위(1.3V~1.8V)이면 430용기 또는 범랑인 자성용기로 판정하여 자성모드로 가열한다.(S4)

또한, 상기 입력 검지부(17)의 전압값(Va)이 1.2V 이상이고 고주파전류 검출부(18)의 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 순수 304 용기(전골냄비)로 판정하여 비자성 용기이지만 자성모드로 가열한다.(S5)

왜냐하면, 비자성용기인 순수 304용기(전골냄비)는 언급했듯이 재질의 저항값이 자성에 보다 가까워 자성모드로 가열하면 더 높은 효율을 기대할 수 있기 때문이다.

상기에서 비자성 모드이면, 도 3에서와 같이 제1,제2릴레이(RY1,RY1)는 오프, 제3릴레이(RY3)만 온시켜 워킹코일(L1,L2)을 직렬 구성하여(Lb=L1+L2), 공진콘덴서 합성용량(

)과 결합되므로 주파수를 높게하여 조리용기(14)를 가열하고, 자성모드이면 제1,제2릴레이(RY1,RY2)는 온시키고 제3릴레이(RY3)는 오프시켜 워킹코일(L1,L2)이 병렬 구성되도록 하여(

) 공진콘덴서 합성용량( C_a=C2+C3 )과 결합시켜 비자성 모드일 경우의 주파수보다 훨씬 낮은 주파수로 가열할 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가열하고자 하는 용기가 자성용기인지 비자성용기를 주파수를 고정시킨 상태에서 짧은 시간내에 정확히 검지하여 자성모드이면 두 개의 워킹코일을 병렬로 동작시키고, 비자성 모드이면 두 개의 워킹코일을 직렬로 동작시켜 자성용기 뿐만아니라 비자성용기를 모두 가열할 수 있도록 하여 효율을 높이도록 한 효과가 있다.

Claims (1)

1. 가열개시 키 입력시 임의의 용기를 가열하기 위한 용기판정 주파수를 고정시키는 제1단계와, 상기에서 주파수를 고정시킨 후 릴레이를 구동시켜 두 개의 워킹코일을 병렬로 구성하는 제2단계와, 상기에서 두 개의 워킹코일을 병렬로 구성한 후 그때의 입력검지부를 거쳐 검출한 전압값(Va)과 고주파전류 검출부를 거쳐 검출한 전압값(Vb)을 읽어들이는 제3단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va,Vb)을 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하는 제4단계와, 상기에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값(0.6V)이하이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 알루이늄 용기 또는 3중바닥 304 용기로 판정하여 비자성 모드로 가열하는 제5단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값범위(0.7V~1.0V)이고 전압값(Vb)이 β값범위(1.3V~1.8V)이면 430용기 또는 범랑인 자성용기로 판정하여 자성모드로 가열하는 제6단계와, 상기 제4단계에서 읽어들인 전압값(Va)이 특정값(1.2V) 이상이고 전압값(Vb)이 α값범위(3.0~3.5V)이면 순수 304 용기로 판정하여 비자성 용기이지만 자성모드로 가열하는 제7단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 부하판정 및 가열방법.

Images