KR100284546B1 - 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법 - Google Patents

전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법에 관한 것으로, 외부로부터의 상용교류전압이 릴레이부를 통해 고전압트랜스의 제1차코일에 공급되어 상기 고전압트랜스의 제2차코일에 고전압이 유기되고, 이 고전압이 고전압캐패시터와 고전압다이오드에 의해 배전압정류되어 마그네트론에 공급됨에 따라 발생되는 마이크로파에 의해 조리물을 가열조리하는 전자렌지에 있어서, 상기 고전압트랜스의 제2차코일의 전압을 감지하는 제1전압감지부와, 상기 마그네트론의 전압을 감지하는 제2전압감지부 및, 사용자의 조작에 따라 상기 릴레이부를 온동작시켜 상기 마그네트론을 구동시킨 다음, 상기 제1 및 제2전압감지부를 통해 감지되는 전압과 기설정된 전압을 비교하여 조리완료인 것으로 판단되면 상기 릴레이부를 오프동작시켜 상기 마그네트론의 구동을 정지시키는 제어부로 구성되어, 조리물의 변동에 따른 고전압트랜스와 마그네트론의 전압을 감지하여 상기 조리물의 변동을 판단하고, 그에 따라 상기 마그네트론의 구동을 제어함으로써, 조리물을 최적으로 조리할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 고전압트랜스와 마그네트론의 전압을 감지하는 구조가 간단하여 제조비용을 절감할 수 있도록 한 것이다.

Description

전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법
본 발명은 전자렌지에 관한 것으로, 특히 조리물의 변동에 따른 고전압트랜스와 마그네트론의 감지되는 전압에 따라 상기 마그네트론의 구동을 제어함으로써, 조리물을 최적으로 조리할 수 있도록 한 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자렌지는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 외관을 형성하는 본체(1)의 일측에 조리실(2)을 개폐시키는 도어(3)가 힌지결합되어 있고, 상기 도어(3)의 타측에는 조리코스(예를 들면, 조리기능과 조리시간 및 조리시작/정지 등)를 설정하여 입력하기 위한 키입력부(40)와 이를 표시하는 표시부(4)가 설치되어 있다.
또한, 상기 본체(1)의 내측에는 조리실(2)을 구획하는 격벽(5)이 형성되어 있고, 이 격벽(5)의 일측면에는 도파관(6)이 용접되어 있으며, 이 도파관(6)의 일측면에는 마이크로파를 발생하는 마그네트론(30)이 설치됨과 더불어 이 마그네트론(30)에서 생성된 마이크로파를 조리실(2)로 방사하기 위한 개구부(7)가 형성되어 있다.
한편, 도 3은 상기와 같이 내,외부가 구성된 종래의 전자렌지의 개략적인 구성도로서, 동 도면을 참조하면 알 수 있듯이, 종래의 전자렌지는 릴레이부(8)와, 고전압트랜스(10), 고전압다이오드(20), 고전압캐패시터(25), 마그네트론(30), 키입력부(40), 중량센서(42), 가스센서(44) 및, 제어부(50)로 구성되어 있다.
도 3에서, 릴레이부(8)는 제어부(50)의 제어신호에 의해 온 또는 오프동작되어 입력단자(A,B)를 통해 공급되는 상용교류전압(예를 들면, 220 ~ 240V)을 공급 또는 차단하는 것으로, 릴레이로 이루어져 있고, 고전압트랜스(10)는 상용교류전압을 공급받아 고전압(상세하게는, 약 2,200V) 및 저전압(상세하게는, 약 3.4V)으로 변압하는 것으로, 상용교류전압을 공급받는 제1차코일(12)과, 고전압으로 변압하는 제2차코일(14) 및, 저전압으로 변압하는 필라멘트코일(16)로 이루어져 있다.
그리고, 고전압다이오드(20)는 고전압을 정류하고, 고전압캐패시터(25)는 고전압을 증압하는 것으로, 고전압트랜스(10)와 마그네트론(30)의 사이에 접속되어 있고, 마그네트론(30)은 저전압을 공급받아 히팅됨과 더불어 고전압다이오드(20)와 고전압캐패시터(25)를 통해 고전압의 직류전압을 공급받아 마이크로파를 발생한다.
또한, 키입력부(40)는 사용자가 조리코스(예를 들면, 조리기능과 조리시간 및 조리시작/정지 등)를 설정하여 입력하면 그에 상응하는 키신호를 출력하고, 중량센서(42)는 조리물의 중량을 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 출력한다.
그리고, 가스센서(44)는 조리물이 가열조리되면서 발생되는 가스의 량을 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 출력하고, 제어부(50)는 키입력부(40)로부터의 키신호에 따라 마그네트론(30)을 구동시키기 위한 제어신호를 출력함과 동시에 조리시간을 계수하고, 중량센서(42)와 가스센서(44)로부터의 감지신호에 따라 조리시간을 설정하여 계수된 조리시간이 설정된 조리시간 이상이면 마그네트론(30)의 구동을 정지시키기 위한 제어신호를 출력한다.
상기와 같이 구성된 종래의 전자렌지는, 사용자가 조리실(2)내에 조리물을 넣고 키입력부(40)를 통해 조리코스를 설정한 후 조리시작을 입력하면, 상기 키입력부(40)로부터 그에 상응하는 키신호가 제어부(50)로 출력되고, 상기 제어부(50)가 상기 키신호에 따라 마그네트론(30)을 구동시키기 위한 제어신호를 릴레이부(8)로 출력함과 동시에 조리시간을 계수한다.
이에 따라, 상기 릴레이부(8)가 상기 제어신호에 의해 온동작되어 입력단자(A,B)를 통해 공급되는 상용교류전압이 고전압트랜스(10)의 제1차코일(12)에 공급됨으로써, 상기 고전압트랜스(10)의 필라멘트코일(16)에 저전압이 유기됨과 동시에 제2차코일(14)에 고전압이 유기된다.
그리고, 상기 저전압이 마그네트론(30)의 필라멘트에 공급되어 상기 필라멘트가 예열되는 한편, 상기 고전압이 고전압캐패시터(25)와 고전압다이오드(20)에 의해 배전압정류되어 고전압의 직류전압으로 변환되고, 상기 고전압의 직류전압이 마그네트론(30)의 양극에 공급되어 상기 마그네트론(30)이 마이크로파를 발생함으로써, 도파관(6)의 개구부(7)를 통해 조리실(2)내로 방사되는 상기 마이크로파에 의해 조리실(2)내의 조리물이 가열조리된다.
이때, 중량센서(42)가 조리물의 중량을 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 제어부(50)로 출력하고, 가스센서(44)가 조리물이 가열조리되면서 발생되는 가스의 량을 감지하여 그에 상응하는 감지신호를 제어부(50)로 출력하고, 상기 제어부(50)가 상기 중량센서(42)와 가스센서(44)로부터 감지신호를 입력받아 감지된 중량 및 가스량과 기설정된 중량 및 가스량을 비교하여 조리시간을 설정한다.
그리고, 상기 제어부(50)는 계수된 조리시간이 설정된 조리시간 이상인가를 판단하여 설정된 조리시간 이상이면, 상기 마그네트론(30)의 구동을 정지시키기 위한 제어신호를 릴레이부(8)로 출력하고, 상기 릴레이부(8)가 상기 제어신호에 의해 오프동작되어 입력단자(A,B)를 통해 고전압트랜스(10)로 공급되는 상용교류전압이 차단됨으로써, 마그네트론(30)의 구동이 정지되어 전자렌지의 전체적인 조리동작이 종료된다.
한편, 상기 마그네트론(30)의 출력(power)을 Pin이라고 하고, 조리실(2) 내부의 특정 위치에 대한 출력을 Pout이라고 하면 Pout는 다음의 수학식 1 내지 수학식 3에 의해 구해진다.
Pin=Es 2
Ey=Essin(x)
Pout=(Ey)2=(Essin(x))2=Es 2sin(x)2
상기 수학식 1 내지 수학식 3에서, Es는 마그네트론(30)에서 생성된 마이크로파에 의해 형성되는 전계 에너지 즉, 입력 전계 에너지이고, Ey는 조리실(2) 내부의 특정 위치에서의 전계 에너지 즉, 출력 전계 에너지이다.
따라서, 마그네트론(30)의 출력은 마그네트론(30)에서 생성되는 마이크로파에 의해 형성되는 전계 세기 Es를 제곱한 값으로 얻어진다.
이때, 상기 마그네트론(30)에서 생성되는 마이크로파는 특정 위상 즉 사인파이므로, 조리실(2) 내부의 특정 위치에서의 전계 에너지 Ey는 상기 마이크로파의 의해 형성된 전계 에너지 Es에 사인항 sin(x)이 곱해진 형태이며, 이 전계 에너지 Ey를 제곱한 값이 조리실(2) 내부의 특정 위치에서의 출력 Pout이다.
따라서, 조리실(2) 내부의 특정 위치에서의 출력 Pout는 마그네트론(30)의 출력 Pin에 사인항 sin(x)이 곱해진 형태가 되는데, 이 사인항 sin(x)은 조리하고자 하는 조리물(부하)의 변동(량, 종류, 상태)에 따라 그 값 즉, 위상이 달라지므로, 조리실(2) 내부의 특정 위치에서의 출력 Pout역시 조리물의 변동에 따라 변동된다.
이와 같은, 조리물의 변동에 따른 도파관(6)의 임피던스 특성은 도 4에 도시된 극성도(polar chart)와 같이, 마이크로파의 주파수 범위가 2.44∼2.47GHz인 상태에서 부하가 2000cc의 물인 경우에는 정재파비(VSWR : Voltage Standing Wave Ratio) 즉, 도파관(6)의 임피던스가 적게 되어 마그네트론(30)의 출력이 크게 되는 반면에, 부하가 100cc의 물인 경우에는 정재파비(VSWR) 즉, 도파관(6)의 임피던스가 크게 되어 마그네트론(30)의 출력이 작게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 전자렌지는 조리물의 변동에 따른 마그네트론의 출력 변동에 적절하게 대응하지 못하고, 단순히 중량센서나 가스센서 등의 고가의 센서들을 통해 조리물의 변동을 판단하여 상기 마그네트론의 구동을 제어함으로써, 최적의 조리가 되지 않을 뿐만 아니라, 고가의 센서들로 인해 제조비용이 상승하는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 조리물의 변동에 따른 고전압트랜스와 마그네트론의 전압을 감지하여 상기 조리물의 변동을 판단하고, 그에 따라 상기 마그네트론의 구동을 제어함으로써, 조리물을 최적으로 조리할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 고전압트랜스와 마그네트론의 전압을 감지하는 구조가 간단하여 제조비용을 절감할 수 있는 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치는, 외부로부터의 상용교류전압이 릴레이부를 통해 고전압트랜스의 제1차코일에 공급되어 상기 고전압트랜스의 제2차코일에 고전압이 유기되고, 이 고전압이 고전압캐패시터와 고전압다이오드에 의해 배전압정류되어 마그네트론에 공급됨에 따라 발생되는 마이크로파에 의해 조리물을 가열조리하는 전자렌지에 있어서, 상기 고전압트랜스의 제2차코일의 전압을 감지하는 제1전압감지부와, 상기 마그네트론의 전압을 감지하는 제2전압감지부 및, 사용자의 조작에 따라 상기 릴레이부를 온동작시켜 상기 마그네트론을 구동시킨 다음, 상기 제1 및 제2전압감지부를 통해 감지되는 전압과 기설정된 전압을 비교하여 조리완료인 것으로 판단되면 상기 릴레이부를 오프동작시켜 상기 마그네트론의 구동을 정지시키는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어방법은, 외부로부터의 상용교류전압이 고전압트랜스에 의해 고전압으로 변압되고, 변압된 고전압이 마그네트론에 공급되어 발생되는 마이크로파에 의해 조리물을 가열조리하는 전자렌지에 있어서, 사용자의 조작에 따라 상기 마그네트론을 구동하는 마그네트론구동스텝과, 상기 마그네트론구동스텝에서 구동된 마그네트론으로부터 발생된 마이크로파에 의해 상기 조리물을 가열조리하면서 상기 고전압트랜스와 상기 마그네트론의 전압을 감지하고, 감지된 전압과 기설정된 전압을 비교하여 조리완료인가를 판단하는 조리완료판단스텝 및, 상기 조리완료판단스텝에서 조리완료인 것으로 판단되면 상기 마그네트론의 구동을 정지시키는 마그네트론정지스텝으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
도 1은 일반적인 전자렌지의 개략적인 사시도,
도 2는 일반적인 전자렌지의 개략적인 단면도,
도 3은 종래의 전자렌지의 개략적인 구성도,
도 4는 조리물의 변동에 따른 도파관의 임피던스 특성을 도시한 극성도,
도 5는 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치의 개략적인 구성도,
도 6은 도 5의 제1 및 제2감지부의 출력전압을 개략적으로 도시한 도면,
도 7은 조리물의 변동에 따른 시간에 대한 제1 및 제2감지부의 출력전압을 개략적으로 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어방법의 동작순서를 도시한 플로우챠트.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
8 : 릴레이부 10 : 고전압트랜스
14 : 제2차코일 30 : 마그네트론
60 : 키입력부 62 : 제1전압감지부
64 : 제2전압감지부 70 : 제어부
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 한편, 종래의 구성과 동일한 부분에 대해서는 같은 명칭을 부여하고, 중복된 기재를 피하기 위해 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5는 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치의 개략적인 구성도로서, 동 도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치는 릴레이부(8)와, 고전압트랜스(10), 고전압다이오드(20), 고전압캐패시터(25), 마그네트론(30), 키입력부(60), 제1전압감지부(62), 제2전압감지부(64) 및, 제어부(70)로 구성되어 있다.
도 5에서, 제1전압감지부(62)는 고전압트랜스(10)의 제2차코일(14)의 전압을 감지하는 것으로, 일측단이 상기 제2차코일(14)의 일측단에 접속됨과 더불어 타측단이 접지단에 접속된 저항(R1a)과 저항(R1b)이 병렬로 접속된 저항(R1)으로 이루어져 있다.
또한, 제2전압감지부(64)는 마그네트론(30)의 전압을 감지하는 것으로, 일측단이 필라멘트코일(16)의 일측단과, 고전압다이오드(20)의 양극, 고전압캐패시터(25)의 일측단 및, 마그네트론(30)의 양극의 접점과 직렬로 접속되는 저항(R2a)과 저항(R2b)이 직렬로 접속된 저항(R2)과, 일측단이 상기 저항(R2)의 타측단과 접속됨과 더불어 타측단이 접지단과 접속된 저항(R3a)과 저항(R3b)이 병렬로 접속된 저항(R3)으로 이루어져 있다.
그리고, 제어부(70)는 키입력부(60)로부터의 키신호에 따라 마그네트론(30)을 구동시키기 위한 제어신호를 출력하는 한편, 제1전압감지부(62)와 제2전압감지부(64)를 통해 감지된 고전압트랜스(10)와 마그네트론(30)의 전압(상세하게는, 도 6에 도시된 C부분의 평균출력전압)과 기설정된 전압(상세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 조리물의 변동에 따른 시간에 대한 제1 및 제2전압감지부의 평균출력전압)을 비교하여 조리완료(상세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 소정시간동안 전압변동이 없는 D부분)인가를 판단하고, 조리완료인 것으로 판단되면, 상기 마그네트론(30)의 구동을 정지시키기 위한 제어신호를 출력한다.
여기서, 상기 저항(R1)과 저항(R3)은 상기 저항(R1)과 저항(R3)의 개방시에, 인가되는 고전압에 의해 제어부(70)가 파손되거나 전자렌지를 만지는 사용자가 안전사고를 일으키는 것을 미연에 방지하기 위하여 복수개의 병렬저항으로 이루어져 있다.
즉, 상기 저항(R1)은 저항(R1a)과 저항(R1b)의 병렬로 이루어져 있고, 상기 저항(R3)은 저항(R3a)과 저항(R3b)의 병렬로 이루어져 있다.
또한, 상기 저항(R2)과 저항(R3)은 고전압(약 4,400V)이 저전압(약 4V)으로 제어부(70)에 입력되도록 상기 저항(R2)과 저항(R3)의 저항비는 1000 : 1로 이루어져 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치 및 방법에 대하여 도 5 및 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 사용자가 조리실내에 조리물을 넣고 키입력부(60)를 통해 조리코스를 설정한 후 조리시작을 입력하면, 상기 키입력부(60)로부터 그에 상응하는 키신호가 제어부(70)로 출력되고(S10), 상기 제어부(70)가 상기 키신호를 입력받아 조리시작인가를 판단하여 조리시작이 아닌 것으로 판단되면, 조리시작인가의 판단을 반복 수행하는 한편, 조리시작인 것으로 판단되면, 마그네트론(30)을 구동시키기 위한 제어신호를 릴레이부(8)로 출력한다(S20).
이에 따라, 상기 릴레이부(8)가 상기 제어신호에 의해 온동작되어 입력단자(A,B)를 통해 공급되는 상용교류전압이 고전압트랜스(10)의 제1차코일(12)에 공급됨으로써, 상기 고전압트랜스(10)의 필라멘트코일(16)에 저전압이 유기됨과 동시에 제2차코일(14)에 고전압이 유기된다.
그리고, 상기 저전압이 마그네트론(30)의 필라멘트에 공급되어 상기 필라멘트가 예열되는 한편, 상기 고전압이 고전압캐패시터(25)와 고전압다이오드(20)에 의해 배전압정류되어 고전압의 직류전압으로 변환되고, 상기 고전압의 직류전압이 마그네트론(30)의 양극에 공급되어 상기 마그네트론(30)이 마이크로파를 발생함으로써, 상기 마이크로파에 의해 조리실(2)내의 조리물이 가열조리된다(S30).
이때, 상기 조리물(부하)의 변동(량, 종류, 상태)에 따라 상기 마그네트론(30)의 출력이 변동되고, 그에 따른 전압 변동 즉, 제1전압감지부(62)를 통해 고전압트랜스(10)의 제2차코일(14)의 전압이 감지되어 제어부(70)로 출력됨과 동시에, 제2전압감지부(64)를 통해 마그네트론(30)의 전압이 감지되어 제어부(70)로 출력된다(S40).
이에 따라, 상기 제어부(70)는 상기 제1 및 제2전압감지부(62,64)를 통해 감지된 전압(상세하게는, 도 6에 도시된 C부분의 평균출력전압)과 기설정된 전압(상세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 조리물의 변동에 따른 시간에 대한 제 1 및 제2전압감지부의 평균출력전압)을 비교하여 조리완료(상세하게는, 도 7에 도시된 바와 같이, 소정시간동안 전압변동이 없는 D부분)인가를 판단한다(S50).
그리고, 상기 제어부(70)는 상기 스텝(S50)의 판단결과, 조리완료가 아닌 것으로 판단되면, 마그네트론(30)을 구동하면서 고전압트랜스(10)와 마그네트론(30)의 전압을 감지하여 조리완료인가의 판단을 반복 수행하는 한편, 조리완료인 것으로 판단되면, 마그네트론(30)의 구동을 정지시키기 위한 제어신호를 릴레이부(8)로 출력한다.
이에 따라, 상기 릴레이부(8)가 상기 제어신호에 의해 오프동작되어 입력단자(A,B)를 통해 공급되는 상용교류전압이 차단됨으로써, 마그네트론(30)의 구동이 정지되어 전자렌지의 전체적인 조리동작이 종료된다(S60).
따라서, 본 발명을 이용하면, 조리물의 변동에 따른 고전압트랜스와 마그네트론의 감지되는 전압에 따라 상기 마그네트론의 구동을 제어함으로써, 조리물을 최적으로 조리할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 고전압트랜스와 마그네트론의 전압을 감지하는 구조가 간단하여 제조비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 외부로부터의 상용교류전압이 릴레이부를 통해 고전압트랜스의 제1차코일에 공급되어 상기 고전압트랜스의 제2차코일에 고전압이 유기되고, 이 고전압이 고전압캐패시터와 고전압다이오드에 의해 배전압정류되어 마그네트론에 공급됨에 따라 발생되는 마이크로파에 의해 조리물을 가열조리하는 전자렌지에 있어서,
    상기 고전압트랜스의 제2차코일의 전압을 감지하는 제1전압감지부와;
    상기 마그네트론의 전압을 감지하는 제2전압감지부 및;
    사용자의 조작에 따라 상기 릴레이부를 온동작시켜 상기 마그네트론을 구동시킨 다음, 상기 제1 및 제2전압감지부를 통해 감지되는 전압과 기설정된 전압을 비교하여 조리완료인 것으로 판단되면 상기 릴레이부를 오프동작시켜 상기 마그네트론의 구동을 정지시키는 제어부로 구성되는 것을 특징으로 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1전압감지부는, 상기 고전압트랜스의 제2차코일의 일측단에 직렬로 접속된 복수개의 병렬저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제2전압감지부는, 상기 마그네트론의 양극에 직렬로 접속된 복수개의 직렬저항과, 이 직렬저항의 타측단과 직렬로 접속된 복수개의 병렬저항으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자렌지의 마그네트론 구동제어장치.
  4. 외부로부터의 상용교류전압이 고전압트랜스에 의해 고전압으로 변압되고, 변압된 고전압이 마그네트론에 공급되어 발생되는 마이크로파에 의해 조리물을 가열조리하는 전자렌지에 있어서,
    사용자의 조작에 따라 상기 마그네트론을 구동하는 마그네트론구동스텝과;
    상기 마그네트론구동스텝에서 구동된 마그네트론으로부터 발생된 마이크로파에 의해 상기 조리물을 가열조리하면서 상기 고전압트랜스와 상기 마그네트론의 전압을 감지하고, 감지된 전압과 기설정된 전압을 비교하여 조리완료인가를 판단하는 조리완료판단스텝 및;
    상기 조리완료판단스텝에서 조리완료인 것으로 판단되면 상기 마그네트론의 구동을 정지시키는 마그네트론정지스텝으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자렌지의 마그네트론 구동제어방법.
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