KR100517623B1 - 인버터 전자레인지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파를 발생하는 마그네트론의 동작효율을 상승시키기 위하여 인버터의 주파수를 입력전원의 크기에 따라 가변시킴으로서 상기 마그네트론의 구동 유지시간을 연장시켜 가열 효율 및 출력을 높일 수 있는 인버터 전자레인지에 관한 것으로써, 인버터 구동전원인 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 직류전압부와 상기 직류전압부에서 인가되는 전압을 마그네트론 구동용 교류전압으로 스위칭하는 인버터부와 저항 및 커패시터의 충방전 시정수 변동에 따라 상기 인버터부로 인가되는 구동주파수가 증감되는 인버터 제어부와 상기 인버터부에서 출력된 교류전압을 고출력의 직류전압으로 변환하여 전자파 발생용 마그네트론으로 전달하는 마그네트론 구동전압부를 포함하여 구성되어, 마그네트론 구동유지 시간을 연장할 수 있으므로, 가열효율 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며 또한 저항 및 커패시터를 사용하여 원가 절감 및 가격 경쟁력이 향상되는 효과가 있다.

Description

인버터 전자레인지 {Inverter Microwave Oven}

본 발명은 인버터 전자레인지에 관한 것으로서, 특히 상기 교류전원의 전압레벨에 따른 저항 및 커패시터의 충방전을 이용하여 상기 인버터부로 인가되는 주파수를 가변시킴으로서 마그네트론으로 항상 일정한 크기의 교류전압이 공급되도록 하는 인버터 전자레인지에 관한 것이다.

첨부된 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 인버터 전자레인지의 구조 및 문제점을 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 인버터 전자레인지의 구성을 도시한 도이며, 도 2는 종래 기술에 따른 인버터 전자레인지의 구성을 상세하게 도시한 블럭도이다.

전자레인지는 음식물을 오븐에 넣고 마이크로 파를 방사함에 따라 상기 음식물에 포함된 수분의 물분자를 진동시켜 가열함으로써 음식을 조리하는 조리기구로, 음식물의 표면에서부터 가열되는 일반적인 가열 조리기구와는 달리 음식물의 내부가 먼저 가열되며, 이를 위해 TV전파보다 1/10정도 짧은 파장의 마이크로파를 사용한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 인버터 전자레인지는 상기 전자레인지에 전원을 공급하는 상용교류전원(3)과, 음식물을 담는 캐비티(1)와, 상기 마이크로파를 생성하는 마그네트론(M)과, 상기 상용교류전원(3)으로부터 전원을 공급받아 상기 마그네트론(M)으로 고출력의 교류전압을 전달하는 인버터(2)를 포함하여 구성된다.

상기 캐비티(1)는 상기 마이크로파가 공진하는 내부 공간으로, 음식물이 골고루 가열되도록 회전하는 턴테이블을 포함하며, 상기 마그네트론(M)은 특수한 2극 진공관으로 구성되어, 출력 안테나를 통해 생성된 마이크로파를 음식물에 집중시켜 가열하도록 한다.

또한, 상기 마그네트론(M)을 동작시키기 위하여 일반 가정으로 공급되는 220V-60Hz의 상용 교류전압(3)은 상기 인버터(2)를 통해 약 3500V이상의 고출력 직류전압으로 변환되어 상기 마그네트론(M)으로 공급된다.

도 2를 참조로 하여 종래 기술에 따른 인버터 전자레인지의 구성을 설명하자면, 상기 상용교류전압(3)을 통해 입력된 교류전원은 직류전압부(4)를 거쳐 정류 및 평활되어, 스위칭부(5)로 입력된다.

상기 스위칭부(5)는 입력모드에 따라 적절한 동작 주파수를 발생하는 주파수 발생부(8)에 의해 복수개의 스위치를 온/오프 함으로써 고출력의 교류전원을 생성하고 이를 마그네트론 구동부(6)로 인가한다.

상기 마그네트론 구동부(6)는 상기 스위칭부(5)로부터 출력된 교류전원을 상기 마그네트론(M)의 구동에 적합한 고출력의 직류전압으로 변환하며, 상기 고출력 직류전압이 상기 마그네트론(M)을 구동시킴으로써 상기 마그네트론(M)이 적정 출력값으로 음식물을 가열 및 조리하도록 한다.

그러나, 상기와 같이 구성되는 인버터 전자레인지는 상기 상용교류전압(3)에 따라 직류전압부(4)에서 생성되는 맥류파 형태의 직류전압이 변화하게 되며, 특히 상기 맥류파 형태의 직류전압이 상기 스위칭부(5)를 통해 상기 마그네트론 구동부(6)로 전달됨에 따라 상기 마그네트론(M)으로 항상 일정한 크기의 직류전압이 인가되지 않는 문제점이 있다.

따라서, 상기 마그네트론(M)의 경우 기준 전압레벨 이상의 직류전압이 상기 마그네트론 구동부(6)를 통해 인가되어야만 동작을 하게 되는데, 상기 맥류파의 영향으로 상기 기준 전압레벨에 미치지 못하는 직류전압이 인가되는 경우에는 상기 마그네트론이 동작하지 않으므로 그 효율이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전자파를 발생하는 마그네트론의 동작효율을 상승시키기 위하여 인버터의 주파수를 입력전원의 크기에 따라 가변시킴으로서 상기 마그네트론의 구동 유지시간을 연장시켜 전자레인지의 가열 효율 및 출력을 높일 수 있는 인버터 전자레인지를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인버터 전자레인지는 인버터 구동전원인 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 직류전압부와, 상기 직류전압부에서 인가되는 전압을 마그네트론 구동용 교류전압으로 스위칭하는 인버터부와, 저항 및 커패시터의 충방전 시정수 변동에 따라 상기 인버터부로 인가되는 구동주파수가 증감되는 인버터 제어부와, 상기 인버터부에서 출력된 교류전압을 고출력의 직류전압으로 변환하여 전자파 발생용 마그네트론으로 전달하는 마그네트론 구동전압부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 구성이 도시된 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 스위칭 가변회로부의 구성이 도시된 회로도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 인버터 전자레인지는 60Hz의 상용 교류전압이 인가되는 상용 교류전압부(AC)와, 상기 인버터 전자레인지는 상기 교류전압부(AC)의 교류전압을 정류 및 평활하는 직류전압부(51)와, 상기 직류전압부(51)를 통해 인가된 전압을 스위칭을 통해 일정크기의 교류전압으로 출력하는 인버터부(52)와, 상기 인버터부(52)로부터 인가된 교류전압을 약 4000V의 고출력 직류전압으로 변환하는 마그네트론 구동부(53) 및 상기 마그네트론 구동부(53)로부터 출력되는 직류전압을 이용하여 전자파를 생성하는 마그네트론(M)을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 상용 교류전압부(AC)는 가정내로 공급되는 220V-60Hz의 교류전원을 상기 인버터 전자레인지로 인가하고, 상기 교류전원은 다이오드와 코일 및 커패시터를 통과하여 정류 및 평활된 직류전원을 생성한다.

또한, 상기 마그네트론 구동부(53)는 상기 인버터부(52)의 스위칭 동작에 의해 생성된 교류전원을 고출력으로 출력하는 전압트랜스를 포함하는데, 상기 전압트랜스의 1차측 코일의 권선수(N1) 대비 2차측 코일의 권선수(N2) 배만큼의 스위칭 동작으로 인해 생성된 교류전원이 고배압되며, 고배압의 교류전원이 커패시터 및 다이오드를 통과하여 고출력의 직류전원으로 변환되어 상기 마그네트론(M)을 구동하게 된다.

한편, 상기 인버터 전자레인지는 상기 교류전압부(AC)의 전압레벨에 따라 가변하는 저항 및 커패시터의 충방전 시정수을 이용하여 상기 인버터부로 인가되는 주파수를 가변시키는 인버터 제어부(54)를 포함하여 구성된다.

상기 인버터 제어부(54)는 상기 인버터부(52)의 스위칭 주파수인 펄스 신호를 발생시키는 주파수 발생부(60)와, 상기 인버터부(52)에서 출력되는 전압이 일정크기를 유지하도록 상기 교류전원의 전압레벨에 따라 상기 인버터부(52)로 인가되는 스위칭 주파수를 가변시키는 스위칭 제어부(70)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 인버터 제어부(54)는 상기 스위칭 제어부(70)로부터 출력되는 스위칭 주파수를 상기 인버터부(52)로 출력하여 상기 인버터부(52)가 구동되도록 하는 인버터 구동부(80)를 더 포함하여 구성된다.

이때, 상기 주파수 발생부(60)는 펄스폭 변조(PWM)방식을 사용하여 변조신호의 크기에 따라 펄스 폭을 변화시켜 변조하고, 상기 변조된 구동펄스를 아날로그 신호로 변환시켜 상기 스위칭 제어부(70)로 전달하는 D/A 변환부(61)를 포함하여 구성된다.

상기 스위칭 제어부(70)는 상기 교류전압의 크기를 검출하는 맥류파 검출부(71)와, 상기 맥류파 검출부(71)의 전류레벨과 연동하여 상기 인버터부(52)로 인가되는 스위칭 주파수를 제어하는 스위칭 가변회로부(72)와, 상기 마그네트론(M)에 현재 흐르고 있는 전류의 크기를 검출하는 마그네트론 전류검출부(73)와, 상기 마그네트론 전류검출부(73)의 검출전류 크기에 따라 상기 주파수 발생부(60)로부터 출력된 펄스신호의 주파수를 가변시키는 출력제어부(74)를 포함하여 구성된다.

상기 맥류파 검출부(71)는 상기 상용 교류전압부(AC)로 인가되는 교류전원은 지역 또는 시간대에 따라 그 전압/전류 레벨이 가변되며, 이에 따라 소자의 파손 및 상기 마그네트론(M)의 출력값이 변동되므로 이를 방지하기 위한 것으로써, 상기 교류전압부(AC)의 입력전압과 연동되는 상기 맥류파 검출부(71)의 검출전류와 설정전압을 비교하여 상기 스위칭 가변회로부(72)에서 상기 펄스신호의 주파수를 가변하게 된다.

또한, 상기 스위칭 가변회로부(72)는 상기 맥류파 검출부(71)에서 출력되는 파형전압의 크기에 따라 가변되는 주파수를 생성하고 상기 인버터 구동부(80)로 출력하는 집적회로(IC)와, 베이스가 상기 맥류파 검출부(71)와 연결되는 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)의 콜렉터 및 상기 집적회로(IC)와 연결되는 저항(Rt) 및 커패시터(Ct)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 스위칭 가변회로부(72)는 상기 저항(Rt) 및 커패시터(Ct)의 충방전에 따른 시정수 변동에 따라, 제 1 및 제2 설정전압을 기준으로 하여 상기 맥류파 검출부(71)에서 검출된 파형과 연동되는 입력전압이 상기 제 1설정전압보다 낮은 경우에는 상기 스위칭 주파수를 가장 낮은 주파수로 가변시키고, 상기 제 1설정전압보다는 크고, 상기 제 2설정전압보다는 작은 경우에는 중간 크기의 주파수로 가변시키고, 상기 제 2설정전압보다 큰 경우에는 가장 큰 주파수로 가변시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

상용 교류전압이 상기 인버터 전자레인지에 인가되면, 인가된 상기 교류전압은 직류전압부를 통해 맥류파 직류전압으로 평활되며, 이때 주파수 발생부에서 인버터부 구동을 위한 펄스신호를 생성한다.

맥류파 검출부에서 검출된 전류와 설정전류를 비교하여, 비교결과에 따라 상기 검출전류가 상기 설정전류보다 큰 경우에는 상기 인버터부에 인가되는 스위칭 펄스신호의 주파수를 증가시키고, 상기 설정전류보다 작은 경우에는 펄스 신호의 주파수를 감소시킨다.

상기의 과정에서 가변되는 주파수에 따라 상기 인버터부의 스위치가 구동하고, 상기 스위치가 구동됨에 따라 고출력의 교류전압이 마그네트론 구동전압부로 인가된다.

상기 마그네트론 구동전압부는 인가된 고출력의 교류전원을 직류전압으로 변환하여 마그네트론에 전달하고, 상기 마그네트론은 상기 고출력 직류전압에 의해 캐비티 내의 음식물을 조리하는 전자파를 발생하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 인버터 전자레인지는 종래 기술에 따른 인버터 전자레인지에서 사용되던 고정주파수 방식과는 달리, 입력전원에 따른 가변주파수 방식을 이용하여, 마그네트론 구동유지 시간을 길게 유지할 수 있으며, 상기 가변주파수 방식을 위한 회로로서 저항 및 커패시터를 사용하여 비용이 절감될 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의한 인버터 전자레인지를 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 기술사상이 보호되는 범위 이내에서 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 인버터 전자레인지는 저항 및 커패시터를 사용하여 입력전원의 변동에 따라 주파수를 가변하는 인버터 제어부를 포함하여 구성됨으로써, 마그네트론 구동유지 시간을 연장할 수 있으므로, 가열효율 및 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 또한 저항 및 커패시터를 사용하여 원가 절감 및 가격 경쟁력이 향상되는 효과가 있다.

도 1 은 일반적인 인버터 전자레인지의 구성이 도시된 도,

도 2 는 종래 기술에 따른 인버터 전자레인지의 구성이 도시된 블록도,

도 3 은 본 발명에 따른 인버터 전자레인지의 구성이 도시된 블록도,

도 4 는 본 발명에 따른 스위칭 가변회로부의 구성이 도시된 회로도,

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

M: 마그네트론 52: 인버터부

54: 인버터 제어부 70: 스위칭 제어부

75: 스위칭 가변회로부 77: 주파수 가변회로부

Claims (4)

1. 인버터 구동전원인 상용교류전원을 직류전압으로 정류 및 평활하는 직류전압부와; 상기 직류전압부에서 인가되는 전압을 마그네트론 구동용 교류전압으로 스위칭하는 인버터부와; 저항 및 커패시터의 충방전 시정수 변동에 따라 상기 인버터부로 인가되는 구동주파수가 증감되는 인버터 제어부와; 상기 인버터부의 교류전압을 고출력의 직류전압으로 변환하여 전자파 발생용 마그네트론으로 전달하는 마그네트론 구동전압부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 인버터 제어부는 상기 인버터부의 스위칭 주파수인 펄스 신호를 발생시키는 주파수 발생부와; 상기 인버터부에서 출력되는 전압이 일정크기를 유지하도록 상기 교류전원의 전압레벨에 따라 상기 인버터부로 인가되는 스위칭 주파수를 가변시키는 스위칭 제어부와; 상기 스위칭 제어부로부터 출력되는 스위칭 주파수를 상기 인버터부로 출력하여 상기 인버터부가 구동되도록 하는 인버터 구동부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 스위칭 제어부는 상기 직류전압부로 인가되는 교류전압의 전류의 크기를 검출하여 상기 스위칭 가변회로부로 전달하는 맥류파 검출부와; 상기 맥류파 검출부에서 검출된 전류의 크기에 따라 상기 인버터부의 스위치를 구동시키는 주파수를 연동하여 가변시키는 스위칭 가변회로부와; 상기 마그네트론에 흐르는 전류의 크기를 검출하는 마그네트론 전류검출부와; 상기 마그네트론 전류검출부로부터 출력된 검출전류의 크기에 따라 상기 주파수 발생부로부터 출력된 스위칭 펄스 신호의 주파수를 가변시키는 출력제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 스위칭 가변회로부는 저항이 연결되는 베이스를 갖는 트랜지스터와; 주파수를 발생시키는 주파수 IC와; 상기 트랜지스터의 에미터 및 주파수 IC와 연결되는 저항 및 커패시터로 구성되어, 상기 맥류파 검출부로부터 검출된 전류가 설정전압보다 낮은 경우에는 낮은 주파수로 상기 검출전류가 설정전압보다 높은 경우에는 높은 주파수로 상기 스위칭 주파수를 가변하도록 하는 것을 특징으로 하는 인버터 전자레인지.