KR100529925B1 - 유도가열 전기밥솥 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일에 흐르는 전류 및 스위치 구동펄스를 사용하여 부하에 관계없이 정확하게 자성 또는 비자성 재질을 판별할 수 있도록 하는 용기재질 판별부를 포함하여 구성되는 유도가열 전기밥솥 및 그 동작방법에 관한 것으로, 교류전원을 정류 및 필터링하여 유도가열 전기밥솥의 입력전원을 공급하는 전원공급부와 상기 전원공급부로부터 공급되는 입력전원으로 상기 전기밥솥을 가열하는 인버터부와 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스를 이용하여 상기 유도가열 전기밥솥의 초기 동작시 상기 전기밥솥 내솥 용기 재질의 자성/비자성 여부를 판별하여 선택적으로 상기 용기가 가열되도록 하는 용기재질 판별부를 포함하여 구성됨으로써, 상기 용기의 부하에 무관하게 정확한 용기재질의 판별을 구현할 수 있고, 또한 간단한 로직의 구성으로 생산원가가 절감되어 제품의 신뢰성 및 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

유도가열 전기밥솥 및 그 동작방법{ Induction heating rice cooker and its method for the same }

본 발명은 내솥이 안착되는 부분의 코일에 흐르는 전류 및 스위치 구동펄스를 사용하여 부하에 관계없이 정확하게 용기재질을 판별할 수 있도록 용기재질 판별부를 포함하여 구성되는 유도가열 전기밥솥 및 그 동작방법에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 유도가열 전기밥솥의 구성 및 문제점을 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하자면 다음과 같다. 도 1은 일반적인 유도가열 전기밥솥의 구성을 도시한 도이며, 도 2는 종래 기술에 따른 유도가열 전기밥솥의 용기재질 판별방법을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하여 일반적인 유도가열 전기밥솥의 구성을 설명하면, 상기 유도가열 전기밥솥은 본체(1)와, 조리물이 담기고 상기 본체(1) 내측에 안착되는 내솥(2)과, 상기 내솥(2)에 담긴 조리물이 조리되도록 상기 내솥(2)의 하부 또는 본체(1)의 내측에 장착되는 취사히터(3)로 구성되어 있다.

상기와 같은 전기밥솥은 조리물을 상기 내솥(2)에 담아 일정온도 이상으로 가열하여 조리하는 가전제품으로서, 사용자는 쌀 또는 그 외의 첨가 조리물 및 이에 적당한 물의 양을 조절하여 상기 내솥(2)에 넣고, 상기 내솥(2)을 상기 본체(1)에 안착시킨 후 조리방법을 조작할 수 있다.

상기 전기밥솥은 상기 내솥(2)에 조리열을 제공하는 방식에 따라 구분될 수 있으며, 상기 내솥(2)이 안착되는 본체(1) 부분에 일정 간격으로 코일이 형성되어 상기 코일에 전류가 흐름에 따라 발생되는 자기장에 의해 자성체로 형성된 상기 내솥(2)에 와전류가 발생되도록 하여 상기 내솥(2)을 가열하는 방식의 전기밥솥을 유도가열 전기밥솥이라 한다.

상기 유도가열 전기밥솥은 스위치 소자를 스위칭 구동시킴으로써 생성되는 고출력 전압을 이용하여 상기 내솥 및 내솥에 담긴 조리물을 유도 가열하는 인버터 회로(미도시)를 포함하여 구성되며, 이러한 인버터 회로는 제어신호에 따라 스위칭 동작하여 상기 코일에 전원을 인가하여 열이 공급되도록 한다.

이때, 상기 인버터회로는 통상의 교류전원이 공급되는 교류 전원부와, 상기 교류전원을 정류하는 정류부와, 상기 정류부에서 정류된 전원을 필터링하는 필터부와, 상기 필터부에서 필터링된 전원을 인가받아 스위칭 구동됨에 따라 상기 코일에 고출력의 전원을 인가하는 스위칭부를 포함하여 구성된다.

한편, 상기 유도가열 전기밥솥은 상기 내솥(2)이 안착되는 부분에 자성체로 형성되지 않은 용기가 안착되는 경우에도 상기 코일에 의해 용기가 가열되고 따라서 제품이 손상되는 문제점이 발생할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 방지하기 위한 종래 기술에 따른 유도가열 전기밥솥의 용기재질 판별부를 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면, 상기 용기재질 판별부는 상기 인버터회로의 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부(5)와, 상기 전류검출부에서 출력된 직류전압과 두 개의 저항으로 분압된 기준전압을 비교하는 검출전류 비교부(6)로 구성되어 있다.

상기 전류검출부(5)는 전류검출기(미도시)와, 다이오드 및 커패시터로 구성되어 상기 전류검출기로 입력된 상기 인버터회로의 코일에 흐르는 정현파 전류를 검출하고, 상기 검출된 전류는 상기 다이오드 및 커패시터에 의해 정류 및 평활시켜 직류전압이 출력되도록 한다.

또한, 상기 전류검출부(5)에서 출력된 직류전압은 상기 검출전류 비교부(6)로 입력되고, 자성 또는 비자성을 판별할 수 있도록 일정수준의 전압인 기준전압과 비교되어, 상기 직류전압이 상기 기준전압보다 작으면 자성부하로 판단하고, 상기 기준전압보다 크면 비자성부하로 판단하여 판별신호를 발생한다.

상기 검출전류 비교부(6)에서 출력된 신호는 상기 마이컴(7)에서 판독하여 자성부하이면 상기 인버터를 동작시켜 상기 용기를 가열시키고, 비자성부하이면 상기 인버터를 동작시키지 않도록 함으로써 상기 전기밥솥이 적절히 동작되도록 한다.

그러나, 종래 기술에 따른 용기재질 검출부는 상기 전류검출부(5)에서 검출된 전류의 값이 상기 기준전압의 경계 또는 그 주변에 있게 되면 용기 재질을 판별하는 검출전류 비교부가 오작동되는 경우가 발생하며, 이에 따라 상기 전기밥솥이 오작동하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

또한, 상기 인버터부에서 발생하는 고주파의 코일 전류를 검출하기 위해서는 페라이트(ferrite)재질을 사용한 고가의 전류검출기를 사용해야 하므로 생산원가가 증가하게 되는 문제점이 발생하게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 코일에 흐르는 전류 및 스위치 구동펄스를 사용하여 부하에 관계없이 정확하게 자성 또는 비자성 재질을 판별할 수 있도록 하는 용기재질 판별부를 포함하여 구성되는 유도가열 전기밥솥 및 그 동작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥은 교류전원을 정류 및 필터링하여 유도가열 전기밥솥의 입력전원을 공급하는 전원공급부와, 상기 전원공급부로부터 공급되는 입력전원으로 상기 전기밥솥을 가열하는 인버터부와, 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스를 이용하여 상기 유도가열 전기밥솥의 초기 동작시 상기 전기밥솥 내솥 용기 재질의 자성/비자성 여부를 판별하여 선택적으로 상기 용기가 가열되도록 하는 용기재질 판별부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 유도가열 전기밥솥의 동작방법은 유도가열 전기밥솥의 초기동작시 인버터부를 동작시키는 제 1단계와, 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스를 사용하여 상기 전기밥솥 내솥 용기의 재질에 따라 상이한 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 출력하는 제 2단계와, 상기 제 2단계에서 출력된 펄스신호를 사용하여 상기 용기의 재질을 자성 또는 비자성으로 판단하는 제 3단계와, 상기 제 3단계에서 판단된 결과에 따라 상기 용기의 재질이 자성인 경우에는 상기 인버터부를 동작시켜 상기 용기를 가열하도록 하는 제 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

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

도 3은 본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥의 용기재질 판별부의 구성을 도시한 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 전압검출부에서 출력되는 파형을 도시한 도이고, 도 5는 본 발명에 따른 로직판단부의 동작파형을 차례로 도시한 도이며, 도 6은 본 발명에 따른 용기재질 판별부의 구성을 상세하게 도시한 상세도이다.

본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥 및 인버터 회로는 도 1을 참조로 한 종래 발명의 구성과 유사하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 상기 전기밥솥의 내솥 용기의 재질을 판별하기 위한 용기재질 판별부는 도 3에 도시된 바와 같이, 인버터 회로의 코일과 연결되어 상기 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스가 논리회로인 앤드게이트(AND gate)에 입력되는 로직판단부(11)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류를 정류 및 분압하여 상기 로직판단부로 전달하는 전압검출부(10)와, 상기 로직판단부로부터 출력된 펄스신호를 직류전압으로 변환하는 직류전압 평활부(12)와, 기준전압과 상기 직류전압 평활부에서 출력된 직류전압을 비교하여 상기 용기 재질의 자성 또는 비자성을 판단하는 마이컴(13)을 더 포함하여 구성된다.

또한, 상기 전압검출부(10)는 다이오드 및 다수 저항으로 구성되어, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 코일에서 출력되는 전류(Iwc)가 상기 다이오드를 통해 반파 정류되며, 정류된 전압(Vc)을 다시 상기 다수 저항을 이용하여 분압하여 상기 로직판단부(11)로 전달한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로직판단부(11)는 상기 정류전압(V)과 상기 스위치의 구동펄스(VP2)를 논리회로인 앤드게이트(AND gate)로 비교하여, 자성 또는 비자성으로 형성된 상기 용기의 재질에 따라 상이한 펄스폭을 갖는 신호가 출력되도록 하며, 본 발명에서는 상기 용기가 자성재질인 경우에는 상기 스위치 구동펄스 주기의 75%의 펄스폭을 갖는 신호(Sg1)를 출력하며, 비자성재질인 경우에는 상기 주기의 25%의 펄스폭을 갖는 신호(Sg2)를 출력하도록 하였다.

상기 직류전압 평활부(12)는 상기 로직판단부(11)로부터 출력된 신호를 저항 및 커패시터로 구성된 로우패스 필터(low pass filter)를 거쳐 직류전압이 되도록 하며, 상기 마이컴은 상기 직류전압 평활부로부터 출력된 직류전압과 기준전압을 비교하여 상기 직류전압이 상기 기준전압의 25%이상이면 자성재질(Sg3)로 판단하고, 그렇지 않으면 비자성재질(Sg4)로 판단하여 상기 용기의 가열여부를 결정한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 동작을 본 발명에 따른 용기재질 판별부의 구성을 상세하게 도시한 상세도인 도 6 및 본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥의 동작의 흐름을 도시한 순서도인 도 7을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

우선, 교류전원을 정류 및 필터링하여 유도가열 전기밥솥의 입력전원을 공급하는 전원공급부로부터 입력전원을 공급받아 인버터부를 동작시킨다. (S1)

상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류를 검출(10)한 다음, 다이오드를 통해 반파 정류하고 정류된 전압을 다시 다수 저항을 통해 분압한다. (S2)

분압된 전압은 상기 인버터부의 스위치 구동펄스와 함께 로직 판단부(11)의 앤드게이트(AND gate)로 입력되고(S3), 상기 앤드게이트(AND gate)는 상기 용기가 자성재질인 경우에는 상기 스위치 구동펄스 주기의 75%의 펄스폭을 갖는 신호를 출력하며, 비자성재질인 경우에는 상기 주기의 25%의 펄스폭을 갖는 신호를 출력한다.

출력된 상기 펄스신호는 저항 및 커패시터로 구성된 로우패스 필터(12, low pass filter)를 거쳐 직류전압이 되고(S4), 마이컴(13)에서 상기 직류전압과 외부전원인 기준전압을 비교하여(S5) 상기 직류전압이 상기 기준전압의 25%이상이면 자성재질로 판단하고(S6), 그렇지 않으면 비자성재질로 판단한다. (S7)

상기에서 판단된 자성/비자성 재질의 여부에 따라 상기 용기의 재질이 자성이면 상기 인버터가 동작하여 상기 용기를 가열하고, 비자성이면 상기 인버터는 동작하지 않는다.

이상과 같이 본 발명에 의한 유도가열 전기밥솥 및 그 동작방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않고, 논리회로를 이용하여 용기재질을 판별하는 기술사상은 보호되는 범위 이내에서 당업자에 의해 응용될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥은 앤드게이트(AND gate)를 이용하여, 상기 전기밥솥의 내솥으로 사용되는 용기의 재질을 자성 또는 비자성으로 판별하는 용기재질 판별부를 포함하여 구성되어, 상기 용기의 부하에 무관하게 정확한 용기재질의 판별을 구현할 수 있고, 또한 간단한 로직의 구성으로 생산원가가 절감되어 제품의 신뢰성 및 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 일반적인 유도가열 전기밥솥의 구성을 도시한 도,

도 2 는 종래 기술에 따른 유도가열 전기밥솥의 용기재질 판별부의 구성을 도시한 블록도,

도 3 은 본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥의 용기재질 판별부의 구성을 도시한 블록도,

도 4 는 본 발명에 따른 전압검출부에서 출력되는 파형을 도시한 도,

도 5 는 본 발명에 따른 로직판단부의 동작파형을 차례로 도시한 도,

도 6 은 본 발명에 따른 용기재질 판별부의 구성을 상세하게 도시한 상세도,

도 7 은 본 발명에 따른 유도가열 전기밥솥의 동작의 흐름을 도시한 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10: 전압검출부 11: 로직판단부

12: 직류전압 평활부 13: 마이컴

Claims (7)

1. 교류전원을 정류 및 필터링하여 유도가열 전기밥솥의 입력전원을 공급하는 전원공급부와; 상기 전원공급부로부터 공급되는 입력전원으로 상기 전기밥솥을 가열하는 인버터부와; 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스를 이용하여 상기 유도가열 전기밥솥의 초기 동작시 상기 전기밥솥 내솥 용기 재질의 자성/비자성 여부를 판별하여 선택적으로 상기 용기가 가열되도록 하는 용기재질 판별부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 용기재질 판별부는 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스를 앤드게이트(AND gate)로 입력하여, 자성 또는 비자성으로 형성된 상기 용기의 재질에 따라 상이한 펄스폭을 갖는 신호가 출력되는 로직판단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 용기재질 판별부는 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류를 정류 및 분압하여 상기 로직판단부로 전달하는 전압검출부와, 상기 로직판단부로부터 출력된 펄스신호를 직류전압으로 변환하는 직류전압 평활부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 용기재질 판별부는 기준전압과 상기 직류전압 평활부에서 출력된 직류전압을 비교하여 상기 직류전압이 상기 기준전압의 25%이상의 값을 가지면 자성재질로 판단하고, 그렇지 않으면 비자성재질로 판단한 다음 자성재질인 경우 상기 인버터부를 동작시켜 용기를 가열시키는 마이컴을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥.
5. 유도가열 전기밥솥의 초기동작시 인버터부를 동작시키는 제 1단계와; 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류와 상기 인버터부의 스위치 구동펄스를 사용하여 상기 전기밥솥 내솥 용기의 재질에 따라 상이한 펄스폭을 갖는 펄스 신호를 출력하는 제 2단계와; 상기 제 2단계에서 출력된 펄스신호를 사용하여 상기 용기의 재질을 자성 또는 비자성으로 판단하는 제 3단계와; 상기 제 3단계에서 판단된 결과에 따라 상기 용기의 재질이 자성인 경우에는 상기 인버터부를 동작시켜 상기 용기를 가열하도록 하는 제 4단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥의 동작방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 제 2단계는 상기 인버터부의 코일에 흐르는 전류를 검출하고 반파정류 및 분압하여 상기 앤드게이트(AND gate)로 전달하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥의 동작방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 제 3단계는 상기 제 2단계에서 출력된 펄스신호를 커패시터를 사용하여 직류전압으로 변환하는 제 1과정과, 상기 직류전압이 기준전압과 비교하여 상기 기준전압의 25%이상의 값을 가지면 자성재질로 판단하고, 그렇지 않는 경우 비자성재질로 판단하는 제 2과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 유도가열 전기밥솥의 동작방법.