KR100546911B1 - 유도 가열 장치 - Google Patents

Abstract

유도 가열 장치에 있어서, 유도 가열 코일에 흐르는 전류와 피가열물 유도된 전류의 상호 작용에 의한 반발력으로 피가열물의 어긋나, 탑재면으로부터의 부유가 일어나는 것을 방지한다. 그 가열 장치는 유도 가열 코일과 인버터 회로를 갖는 고주파 인버터의 전원 전류를 검지하는 전원 전류 검지 회로와, 전원 전류의 크기의 시간적 변화를 측정하여 조리냄비의 어긋남 또는 부유를 검출하는 전원 전류 변화 검지 회로와, 변화 판별 회로를 갖는다. 변화 판별 회로의 검출 결과에 따라 제어 회로가 고주파 인버터의 출력을 제어함으로써, 가열 개시 시나 가열 중에 사용자가 접촉하지 않아도 조리냄비가 떠오르거나 이동하거나 하는 것을 방지할 수 있는 염가로 안전한 유도 가열 장치를 얻을 수 있다.

Description

유도 가열 장치{INDUCTION HEATING DEVICE}

본 발명은 일반 가정이나 사무실, 레스토랑, 공장 등에서 사용되는 유도 가열 조리기, 유도 가열을 이용한 주전자, 가온 장치 등의 유도 가열 장치에 관한 것이다.

유도 가열 장치의 예로서 유도 가열 조리기에 대하여 설명한다. 유도 가열 조리기에서는 유도 가열 코일로부터 고주파 자계가 발생하여, 유도 가열 코일 근방에 위치한 금속제의 냄비(3) 등의 피가열물에, 전자유도에 의해 과전류가 발생하여 피가열물이 가열된다.

종래의 유도 가열 조리기를 도 10에 근거하여 설명한다. 도 10에서 조리기는 2개의 스위칭 소자(도시하지 않음)를 갖는 고주파 인버터(1)와, 고주파 인버터(1)에 접속된 유도 가열 코일(2)을 구비한다.

고주파 인버터(1)에 의해 공급된 고주파 전류에 의해서 유도 가열 코일(2)로부터는 고주파 자계가 발생하여, 전자유도에 의한 과전류 때문에 조리냄비(3)가 가열된다. 입력 전력의 가변 및 안정화를 위해, 고주파 인버터(1)의 전원 전류를 커 런트트랜스(도시하지 않음)에 의해 검지한다. 그 검지 결과에 따라 고주파 인버터(1)의 2개의 스위칭 소자(도시하지 않음)의 구동 주파수를 변화시키거나, 또는 구동 주파수를 일정하게 하여 그 도통비를 변화시켜, 고주파 인버터(1)의 출력이 제어된다. 또한 유도 가열 코일(2)에 흐르는 전류를 커런트트랜스(도시하지 않음)에 의해 검지하여, 그 검지 결과에 따라 인버터(1)의 출력을 제어한다. 예컨대 조리냄비(3)가 비자성 스테인레스제일 때에 상기 스위칭 소자의 책무 저감을 목적으로서 출력을 억제하는 제어를 하고 있다.

종래의 유도 가열 조리기에서는, 특히 조리냄비(3)가 알루미늄이나 동과 같은 비자성 금속으로 만들어져 있었던 경우에는, 반발자계에 의해 조리냄비(3)에 부력이 작용하여, 조리냄비(3) 및 조리냄비(3) 중에 수납된 조리물의 중량이 가벼워지면, 또는 가열 출력이 커지면 부력에 의해 가로 방향으로 어긋나거나, 탑 플레이트(4)의 탑재면으로부터 냄비(3)가 뜰 우려가 있다. 도 11에 비자성 금속으로 만들어진 조리냄비(3)를 가열할 때의 입력 전력과 부력의 상관의 일례를 나타낸다. 도 11에서 가로축은 고주파 인버터(1)로의 입력 전력을 나타내고, 세로축은 냄비에 작용하는 부력을 나타내고 있다. 이 도면으로부터 알 수 있듯이, 입력 전력의 증가에 따라 부력도 증가하기 때문에, 이 부력이 조리냄비 중량을 넘으면 상기의 어긋남, 부유 등의 이동이 발생하는 것으로 된다.

상기 과제를 해결하기 위해서 종래, 예컨대 일본 특허 공개 소화 제61-128492호 공보나 일본 특허 공개 소화 제62-276787호 공보에는, 중량 센서를 이용하여 조리냄비의 이동을 검출하는 기술이 개시되어 있다. 일본 특허 공개 소화 제61-71582호 공보에는, 자기 센서를 이용하여 이동을 검출하는 것, 또한 일본 특허 공개 소화 제61-230289호 공보에는 공진 주파수 검출 수단을 이용하여 검출하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 상기 간행물에 나타내고 있는 바와 같이, 중량 센서, 자기 센서 등의 센서, 또는 주파수 변화를 검지하기 위한 주파수 검출 수단 등, 조리냄비의 이동 검출을 위해 새로운 검출 수단을 조리기에 부가하는 것이 필요하여, 비용의 상승, 부품점수의 증가를 초래한다.

본 발명의 유도 가열 장치는, 고주파 인버터 제어를 위해 마련되는 전원 전류 검지 수단이나 가열 코일 전류 또는 전압 등의 고주파 인버터의 출력 전력의 크기에 대한 정보를 입력하는 출력 검출 수단의 검출 결과를 이용하여, 유도 가열 코일이 발생시키는 자계에 기인하는 조리냄비 등 피가열물의 어긋남, 부유 등의 이동을 억제할 수 있다. 또는 그 가열 장치는 부품을 부가해도 간소한 구성으로서 염가이다. 또는 그 가열 장치는 부품점수가 적고 신뢰성이 높다.

그 유도 가열 장치는 고주파 자계를 발생하여 피가열물을 가열하는 유도 가열 코일과, 유도 가열 코일에 고주파 전류를 공급하는 인버터와, 인버터의 출력 크기를 검출하는 출력 검출 수단과, 출력 검출 수단이 검지한 인버터의 출력 크기의 시간적 변화를 측정하여 피가열물의 이동을 검출하는 이동 검출 수단과, 이동 검출 수단의 검출 결과에 따라 고주파 인버터의 출력을 제어하는 제어 회로를 구비한다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 개략 구성도,

도 2는 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 회로 블록도,

도 3은 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 각부의 동작 파형을 나타내는 도면,

도 4(a)는 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 입력 전력의 시간 변화를 나타내는 도면,

도 4(b)는 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 전원 전류의 시간 변화를 나타내는 도면,

도 5(a)는 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 피가열물의 어긋남, 부유 검출시의 제어를 입력 전력의 시간 변화에 의해 설명하는 도면,

도 5(b)는 실시예 1에서의 유도 가열 장치의 피가열물의 어긋남, 부유 검출시의 제어를 전원 전류의 시간 변화에 의해 설명하는 도면,

도 6은 본 발명의 실시예 2에서의 유도 가열 장치의 개략 구성도,

도 7은 실시예 2에서의 유도 가열 장치의 회로 블록도,

도 8(a)는 실시예 2에서의 유도 가열 장치의 피가열물의 어긋남, 부유 검출시의 제어를 입력 전력의 시간 변화에 의해 설명하는 도면,

도 8(b)는 실시예 2에서의 유도 가열 장치의 피가열물의 어긋남, 부유 검출시의 제어를 유도 가열 코일 전류의 시간 변화에 의해 설명하기 위한 입력 전력과 코일 전류의 시간 변화를 나타내는 도면,

도 9는 본 발명의 실시예 3에서의 유도 가열 장치의 회로 블록도,

도 10은 종래의 유도 가열 조리기의 개략 구성도,

도 11은 종래의 유도 가열 조리기에 있어서의 입력 전력과 부력의 상관을 나타낸 도면이다.

(실시예 1)

도 1은 실시예 1의 유도 가열 조리기의 개략 단면 구성도이며, 도 2는 유도 가열 조리기의 회로 블록도를 나타낸다. 도 1 및 도 2에서, 하우징(12)의 상부에 세라믹제의 탑 플레이트(10)가 배치되고, 탑 플레이트(10) 상부에 피가열물인 조리냄비(9)가 탑재된다. 전원 플러그(19)는 상용 전원(11)에 접속된다. 하우징(12) 내부에서 상용 전원(11)은 정류 평활부(13)에 입력된다. 정류 평활부(13)에는 브리지다이오드로 구성되는 전파 정류기(13a)와 그 직류 출력단 사이에 제 1 평활 콘덴서(13b)가 접속된다.

제 1 평활 콘덴서(13b)의 양단에는 인버터 회로(7)가 접속되고, 인버터 회로(7)에 유도 가열 코일(8)이 접속된다. 인버터 회로(7)와 유도 가열 코일(8)은 고주파 인버터를 구성한다. 인버터 회로(7)에는, 제 1 스위칭 소자(7c)(본 실시예에서는 IGBT)와, 제 2 스위칭 소자(7d)(본 실시예에서는 IGBT)의 직렬 접속체가 마련된다. 제 1 다이오드(7e)가 제 1 스위칭 소자(7c)에 역병렬로 접속되고, 제 2 다이오드(7f)가 제 2 스위칭 소자(7d)에 역병렬로 접속되어 있다. IGBT(7c)와 IGBT(7d)의 직렬 접속체의 양단에는 제 2 평활 콘덴서(7b)가 접속된다. 상기 직렬 접속체의 접속점과 전파 정류기(13a)의 정극단 사이에는 초크코일(7a)이 접속된다. 상기 직렬 접속체의 저전위 단자는 전파 정류기(13a)의 부극 단자에 접속된다. 상기 직렬 접속체의 양 스위칭 소자의 접속점과 전파 정류기(13a)의 부극 단자 사이에는 유도 가열 코일(8)과 공진 콘덴서(7g)의 직렬 접속체가 접속된다.

커런트트랜스(14)는 인버터 회로(7)의 상용 전원(11)으로부터 입력되는 전원 전류를 검지하여, 전원 전류 검지 회로(15)에 검지 신호를 출력한다. 전원 전류 검지 회로(15)는 전원 전류의 크기에 비례한 검지 신호를 제어 회로(18)와 전원 전류 변화 검지 회로(16)에 출력한다.

전원 전류 변화 검지 회로(16)는 변화 판별 회로(17)에 검지 신호를 출력하고, 변화 판별 회로(17)는 판별 신호를 제어 회로(18)에 출력한다. 전원 전류 변화 검지 회로(16)와 변화 판별 회로(17)는 이동 검출 수단을 구성한다. 제어 회로(18)는 인버터 회로(7)에 있는 제 1 스위칭 소자(7c)와 제 2 스위칭 소자(7d)를 구동한다.

이상과 같이 구성된 유도 가열 조리기의 동작을 설명한다. 상용 전원(11)은 전파 정류기(13a)에 의해 정류되고, 제 1 평활 콘덴서(13b)는 인버터 회로(7)와 유도 가열 코일(8)을 갖는 고주파 인버터에 전원을 공급한다.

도 3은 실시예 1에서의 각부 파형을 나타낸다. 파형 (a)는 제 2 스위칭 소자(7d) 및 제 2 다이오드(7f)에 흐르는 전류 파형 Ic2를 나타낸다. 파형 (b)는 제 1 스위칭 소자(7c) 및 제 1 다이오드(7e)에 흐르는 전류 파형 Ic1을 나타낸다. 파 형 (c)는 제 2 스위칭 소자(7d)의 콜렉터와 에미터 사이에 발생하는 전압 Vce2를 나타낸다. 파형 (d)는 제 1 스위칭 소자(7c)의 콜렉터와 에미터 사이에 발생하는 전압 Vce1을 나타낸다. 파형 (e)는 유도 가열 코일(8)에 흐르는 전류 IL을 나타내고 있다.

제 2 스위칭 소자(7d)가 온 상태로 되어 있는 경우에는, 제 2 스위칭 소자(7d)(또는 제 2 다이오드(7f))와 유도 가열 코일(8)과 공진 콘덴서(7g)의 폐회로에 공진 전류가 발생하고, 또한, 초크코일(7a)에 에너지가 축적된다. 축적된 에너지는 제 2 스위칭 소자(7d)가 오프 상태로 되면, 제 1 다이오드(7e)를 거쳐서 제 2 평활 콘덴서(7b)에 방출된다.

제 2 스위칭 소자(7d)가 오프 상태로 된 이후는, 제 1 스위칭 소자(7c)가 온 상태로 되기 때문에, 제 1 다이오드(7e)에 전류가 흐른 후, 제 1 스위칭 소자(7c)(또는 제 1 다이오드(7e))와, 유도 가열 코일(8)과, 공진 콘덴서(7g)와, 제 2 평활 콘덴서(7b)를 포함하는 폐회로에 공진 전류가 흐른다.

제 1 스위칭 소자(7c)와 제 2 스위칭 소자(7d)의 구동 주파수는 대략 25㎑ 근방에서 가변되고, 구동 시간 비율은 도 3에 도시하는 바와 같이 대략 1/2 근방에서 가변된다. 유도 가열 코일(8)과 공진 콘덴서(7g)의 임피던스는, 조리냄비(9)가 지정된 재질(예컨대 알루미늄 등의 고 도전율, 비자성체)이고, 표준적인 냄비(유도 가열 코일의 직경 이상의 냄비)가, 탑 플레이트(10)의 지정의 장소(예컨대 가열 부분으로서 표시되어 있는 장소)에 탑재되었을 때, 발생하는 공진 주파수가 구동 주파수의 대략 3배가 되도록 설정되어 있다. 따라서 이 경우 공진 주파수는 대략 75 ㎑가 되도록 설정된다.

유도 가열 코일(8)은 속에 대략 75㎑의 고주파 전류가 발생하기 때문에, 조리냄비(9)가 알루미늄제이더라도 효율적으로 가열할 수 있다. 실시예 1의 고주파 인버터는, 제 1 다이오드(7e), 제 2 다이오드(7f)에 흐르는 회생 전류가 제 1 평활 콘덴서(13b)에 흐르지 않고, 제 2 평활 콘덴서(7b)에 공급되기 때문에 가열 효율이 높다. 또한, 제 2 평활 콘덴서(7b)에 의해, 유도 가열 코일(8)에 공급되는 고주파 전류의 포락선(엔벨로프)이 종래의 조리기보다 평활화되기 때문에, 가열시에 냄비 등으로부터 발생하는 진동음의 상용 주파수 성분이 저감된다.

또한, 본 실시예의 고주파 인버터는, 조리냄비(9)와 유도 가열 코일(8)의 자기 결합이 저하한 경우, 동일한 구동 조건(주파수, 구동 시간비 등)으로 동작시키면 입력 전력이 저하하는 특성을 갖는다.

제어 회로(18)는 전원 전류 검지 회로(15)로부터 전원 전류의 크기에 비례한 출력 신호를 입력시키기 때문에, 제 1 스위칭 소자(7c)와 제 2 스위칭 소자(7d)를 입력 전력(고주파 인버터의 출력값)을 소정의 값으로 제어하도록, 구동 주파수를 가변 또는 양 스위칭 소자의 구동 시간비를 가변하여 제어한다.

기동시, 제어 회로(18)는, 도 4(a)의 실선 및 파선의 선 A1로 도시하는 바와 같이 고주파 인버터의 출력을 저 출력으로부터 설정 전력에까지, 서서히 구동 주파수 또는 구동 시간비를 바꿔 증가시킨다. 이 때, 도 4(b)의 선 A2에 도시하는 바와 같이 전원 전류가 상기 설정 전력에 대응하는 설정 전류에 도달할 때까지 마찬가지로 증가한다.

조리냄비(9)가 알루미늄 등의 고 도전율, 비자성체제의 것인 경우에는, 유도 가열 코일(8)에 흐르는 전류가 증대하기 때문에 조리냄비(9)에 유도되는 전류도 증대하여, 서로 작용하는 반발력에 의해 떠오르거나 어긋나거나 할 가능성이 있다.

기동시, 저입력 전력으로부터 설정 전력에 도달할 때까지 이러한, 피가열냄비(9)의 부유나 어긋남 등의 이동이 발생하면, 도 4(a)의 선 B1에 도시하는 바와 같이 입력 전력의 증가율이 감소하고, 마찬가지로 도 4(b)의 선 B2에 도시하는 바와 같이 전원 전류의 증가율도 감소한다.

전원 전류 변화 검지 회로(16)는 전원 전류 검지 회로(15)로부터 출력되는 신호로부터 전원 전류값의 변화율을 측정하여, 변화 판별 수단(17)에 출력한다. 변화 판별 수단(17)은 전원 전류값의 변화율이 제 1 소정 범위 내에 있고, 또한 소정 시간 이상 계속하면 조리냄비(9)가 반발력에 의해 이동했다고 판단하여, 그 취지의 신호를 제어 회로(18)에 출력한다. 제어 회로(18)는 이 신호를 입력하면, 인버터 회로(7)의 동작을 정지하거나, 또는 조리냄비(9)의 이동이 발생하지 않도록 인버터 회로(7)의 출력을 제어한다.

도 5에 이 제어의 예를 나타낸다. 도 5는 도 4와 마찬가지로, 가열 개시 시에 있어서의 입력 전력 및 입력 전류의 시간 변화를 나타낸다. 도 5에 도시하는 바와 같이 조리냄비(9)의 반발력에 의한 부유나 어긋남 등의 이동의 발생에 의해 발생한 입력 전류의 경사 변화를 변화가 발생하고 나서 대략 0.1초에서 검지한 후, 당초의 설정 전류보다 낮은 값으로 유지된다.

인버터 회로(7)의 전력 제어의 응답 속도가 빠른 경우, 제어 회로(18)가 상 기 결합 변화에 바로 추종하여 구동 조건을 입력 전력이 증가하는 방향으로 변경하기 때문에, 상기한 바와 같은 냄비 어긋남, 부유에 따른 전원 전류 변화를 검지할 수 없게 될 가능성이 있다. 따라서 본 실시예에서는, 제어 회로(18)가 전력 제어를 실행할 때의 단위 시간당 증가율을 전원 전류의 변화가 검출 가능해지는 값 근방 또는 그 이하로 설정하고 있다.

또한 본 실시예에서 냄비 어긋남, 부유 검지에 필요한 시간을 대략 0.1초 이하로 할 수 있는 것을 실험에 의해 확인하고 있다. 부유 검지에 필요한 시간을 대략 0.1초 이하라고 하면 조리냄비(9)의 어긋남이나 부유의 시인을 거의 불가능하게 할 수 있어, 사용자에게 불안을 주지 않게 할 수 있다. 발명자 등의 실험에 따르면, 이 검지 시간을 1초 정도까지 느리게 하면, 조리냄비(9)의 이동이 시인 가능해지는 경우가 있어, 이 의미에서는 1초를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하고, 또한 바람직하게는 0.1초 이하로 하면 위화감이 거의 발생하지 않게 할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 따른 유도 가열 조리기에 있어서는, 유도 가열 코일(8)과 인버터 회로(7)를 갖는 고주파 인버터의 전원 전류를 검지하는 전원 전류 검지 회로(15)와, 전원 전류의 크기의 시간적 변화를 측정하여 조리냄비(9)의 어긋남 또는 부유를 검출하는 전원 전류 변화 검지 회로(16)와 변화 판별 회로(17)가 마련된다. 변화 판별 회로(17)의 검출 결과에 따라 제어 회로(18)가 고주파 인버터의 출력을 제어한다. 따라서 입력 전력을 설정하기 위한 전원 전류 검지 회로(15)의 출력을 이용하여, 염가이고 부품점수가 적은 구성으로, 가열 개시 시에 사용자가 접촉하지 않아도 조리냄비(9)가 떠오르거나 이동하거나 하는 것을 방지할 수 있는 유도 가열 조리기를 얻을 수 있다.

본 실시예에 따르면, 출력 검출 수단이, 고주파 인버터의 전원 전류를 검출함으로써, 이동 검출 수단이 그 검출 결과로부터 고주파 인버터의 출력 크기의 시간적 변화를 용이하게 검출할 수 있다. 또한 전원 전류 검출 수단은, 통상, 고주파 인버터의 출력 설정을 위해 사용되고 있고, 그 출력을 이용하여 고주파 인버터의 출력 크기의 시간적 변화를 검출하는 것도 가능하다. 따라서 저비용화할 수 있고, 또는 부품점수의 증가를 억제할 수 있는 유도 가열 장치를 얻을 수 있다.

또, 본 실시예에서는 인버터 회로(7)는 2석식의 인버터 구성으로 했지만, 예컨대 1석식의 전압 공진형 인버터 등 부하(피가열물)와의 자기 결합 변화에 의해 입력 전류가 변화하는 것이면 어떠한 구성 또는 제어 방식의 인버터라도 좋다. 단, 본 실시예의 인버터(7)는 알루미늄 등의 고 도전율과 저 투자율을 갖는 재질의 조리냄비(9)를 가열할 수 있다. 이와 같은 냄비를 가열하는 경우에는, 유도 가열 코일(8)과 공진 콘덴서(7g)와 조리냄비(9)로 형성되는 공진 회로의 Q(공진의 예리함)가 높고, 그 때문에 동일 구동 조건 하에서는 가열코일(8)과 냄비(9)의 자기 결합의 변화에 대한 인버터(7)와 코일(8)의 출력의 변화가 크다. 따라서 냄비(9)가 떠오르거나 어긋나거나 하여 이동한 것을 감도 좋게(응답성이 좋게) 검지할 수 있다. (이하의 실시예에서도 마찬가지임)

또한, 본 실시예에서는, 전력 가변을 인버터 회로(7)의 구동 주파수를 변경하거나 또는, 2석의 스위칭 소자의 도통비율을 변화시켜 인버터의 출력을 바꾸지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.(이하의 실시예에서도 마찬가지임)

또한, 본 실시예에서의 전원 전류 변화 검지 회로(16), 변화 판별 회로(17), 제어 회로(18)의 기능의 일부 또는 전부를 마이크로컴퓨터에 의해 실현함으로써, 소형이고, 또한 사용하기 좋은 냄비 부유 또는, 냄비 어긋남을 방지할 수 있는 유도 가열 장치를 얻을 수 있다. 또한, 본 실시예는 이들 기능을 실현하기 위한 회로 구성 또는, 마이크로컴퓨터로 실현할 때에 내장하는 프로그램 내용을 한정할 만한 것이 아니다.(이하의 실시예에서도 마찬가지임)

또한, 본 실시예에서는, 가열 개시시에 있어서의 피가열물의 어긋남, 부유의 검지예를 나타내었지만, 가열 중에 어긋남, 부유가 발생하는 경우(예컨대 조리냄비 내의 조리물이 가열에 의해서 증발하여 없어져, 가벼워지는 경우 등)에도 이것을 검출하는 것은 가능하다. 이 경우는 입력 전류값이 거의 일정한 상태로부터, 하강 상태로 천이하는 것을 검지한다.(이하의 실시예에서도 마찬가지임)

실시예 1에서는, 출력 검출 수단은 고주파 인버터의 출력 크기(피크값, 평균값 등)를 검출한다. 따라서 유도 가열 장치는 소정의 구동 조건 하에서의 유도 가열 코일과 피가열물의 자기 결합의 변화를 검출할 수 있다. 즉, 양자의 자기 결합이 작게 되면, 고주파 인버터의 출력을 제어하는 스위칭 소자의 구동 조건이 동일하면, 고주파 인버터의 출력값은 감소하고, 반대로 양자의 자기 결합이 커지면 출력값은 증가한다.

따라서, 이동 검출 수단은, 우선, 출력 검출 수단이 검지한 고주파 인버터의 출력 크기의 변화로부터, 양자의 자기 결합의 변화를 측정하여, 피가열냄비와 유도 가열 코일간의 거리나 상대적 위치 관계의 변화가 발생한 것을 식별할 수 있다.

이동 검출 수단은, 또한, 고주파 인버터의 출력 크기의 변화를 검출하고, 또한, 그 시간적 변화를 검출함으로써, 기동시의 저 출력으로부터 설정 출력에까지 서서히 출력을 증가시키는 이른바 소프트스타트 동작시에, 출력값의 증가율 변화를 검지하여, 피가열냄비가 유도 가열 코일에 흐르는 전류와 피가열냄비에 흐르는 전류의 상호 작용에 의한 반발력으로 생기는 피가열냄비의 이동을 식별할 수 있다. 또는, 사용자가 피가열냄비를 들어 올리거나 이동하거나 함으로써 발생하는 자기 결합의 변화와, 피가열냄비가 유도 가열 코일에 흐르는 전류와 피가열냄비에 흐르는 전류의 상호 작용에 의한 반발력으로 생기는 피가열냄비의 이동을 식별할 수도 있다.

그리고, 이동 검출 수단의 검출 결과에 따라 고주파 인버터의 출력이 제어되기 때문에, 피가열물의 어긋남 또는 부유를 검출한 경우에는, 예컨대 출력을 일시적으로 또는 계속적으로 정지 또는 저감시키고, 그동안 사용자에게 경보를 발생하는 등, 고주파 인버터의 출력을 제어하여 불안전한 상황이 생기는 것을 방지하거나 또는 적당한 출력을 제어하여 조리를 계속할 수 있다.

본 실시예에서는, 이동 검출 수단은, 가열 개시 시, 고주파 인버터가 저 출력으로부터 출력 안정 상태에 도달하기까지의 상기 고주파 인버터의 출력 크기의 시간 변화에 근거하여 피가열물의 어긋남 또는 부유를 검출한다. 이에 따라 가열 개시시에, 출력이 설정 출력에 도달하는 도중에 피가열물이 돌연히 떠오르는 것을 방지할 수 있다.

본 실시예에서는, 이동 검출 수단은, 출력 안정 상태에서의 고주파 인버터의 출력값의 시간 변화에 근거하여 피가열물의 어긋남 또는 부유를 검출한다. 이에 따라, 유도 가열 장치는 가열 중, 비등 중인 얼음이 증발하여 없어지거나, 피가열물의 냄비로부터 수납물이 제거되는 등 하여 피가열물이 가벼워져 떠오르는 것을 방지할 수 있다.

(실시예 2)

도 6은 본 발명의 실시예 2에서의 유도 가열 조리기의 개략 단면 구성도이며, 도 7은 그 회로 블록도이다. 도 6 및 도 7에서, 인버터 회로(7), 유도 가열 코일(8), 피가열물인 조리냄비(9), 탑 플레이트(10), 하우징(12), 정류 평활부(13), 및 전원 플러그(19)는 실시예 1의 도 1 및 도 2에서 동일 부호를 부여한 것과 동일한 기능을 갖는 것이며 설명을 생략한다.

실시예 1과 다른 것은 이하의 구성이다. 커런트트랜스(20)는 유도 가열 코일(8)의 전류를 검지한다. 코일 전류 검지 회로(21)는 유도 가열 코일(8)의 전류의 크기를 검지한다. 코일 전류 변화 검지 회로(22)는 유도 가열 코일(8)의 전류 크기의 시간 변화(시간 경과에 대하여 피크값 또는 평균값 등이 어떻게 변화하는지)를 검지한다. 변화 판별 회로(23)는 코일 전류 변화 검지 회로(22)의 검지 결과에 근거하여, 유도 가열 코일(8)의 전류와 조리냄비(9)에 흐르는 전류에 의한 반발력으로 조리냄비(9)의 어긋남 또는 부유 등의 이동이 일어난 것을 검지한다. 제어 회로(24)는 인버터 회로(7)의 출력을 제어한다.

변화 판별 회로(23)는 코일 전류 검지 회로(21)의 출력 신호를 입력시키고, 유도 가열 코일(8)의 전류값의 시간 변화에 근거하여 조리냄비(9)의 어긋남, 부유를 검출한다.

코일 전류 검지 회로(21)의 출력 신호는 제어 회로(24)에 출력되고 있고, 제어 회로(24)는 조리냄비(9)가 비자성 SUS 등 유도 가열 코일(15)의 전류가 커져, 인버터 회로(7)를 구성하는 스위칭 소자(7e, 7f)의 책무가 커지는 경우에 입력 전력을 제한한다. 유도 가열 코일(8)과 조리냄비(9)의 자기 결합이 저하한 경우, 동일한 주파수 및 동일 구동 시간비로 인버터 회로(7)를 구동하고 있으면 유도 가열 코일(8)에 흐르는 전류가 저하한다.

도 8의 그래프에서 도시하는 바와 같이, 기동시의 소프트스타트 기간 동안에 있어서의 조리냄비(9)의 어긋남이나 부유에 의한 조리냄비(9)와 유도 가열 코일(8)간의 자기 결합 변화(자기 결합이 작게 된다)에 기인하는 유도 가열 코일(8)의 전류 변화의 경사(경사가 작게 된다)가 검지되어, 가열 정지, 입력 전력 저하 등의 제어에 의해서, 조리냄비(9)의 어긋남, 부유를 적게 할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 유도 가열 코일(8)의 전류 변화를 검지하고 있기 때문에, 입력 전류의 변화에 의한 검지보다도 보다 인버터의 변화를 응답성 좋게 민첩히 검지할 수 있게 되어 그 결과, 보다 고속으로 조리냄비(9)의 어긋남, 부유를 검지하는 것이 가능해진다.

또한, 출력 검출 수단이, 고주파 인버터에 발생하는 고주파 전류, 예컨대 유도 가열코일, 스위칭 소자 또는 공진 콘덴서에 흐르는 전류를 검출함으로써, 고주파 인버터의 출력 크기의 시간적 변화를 검출할 수 있다. 따라서 출력 검출 수단 은 자기 결합의 변화를 감도 좋게 검지하고, 또한 과전압이나 과전류가 되지 않도록 하는 보호 회로 또는 부하 검지 회로에 사용하는 고주파 전류 검지 수단의 출력을 겸용할 수도 있다.

(실시예 3)

도 9는 본 발명의 실시예 3에서의 유도 가열 조리기의 회로 블록도이다. 도 9에서, 실시예 2에서 설명한 도 7에서 동일 부호를 부여한 것은, 동일한 기능을 갖는 것이며 설명을 생략한다.

제 2 실시예와 다른 것은 이하의 구성이다. 고주파 전압 검지 회로(25)는 인버터 회로(7)를 구성하는 공진 콘덴서(7g)의 전압을 검출한다. 전압 변화 검지 회로(26)는 고주파 전압 검지 회로(25)의 출력 신호를 입력시켜 전류값의 시간 변화를 측정한다. 변화 판별 회로(27)는 전압 변화 검지 회로(26)의 검지 결과에 근거하여 조리냄비(9)의 어긋남, 부유 등의 이동을 검출한다.

그 밖의 구성 및 동작은 실시예 2와 마찬가지이다. 공진 콘덴서(7g)의 전압과 유도 가열 코일(8)의 전류는 거의 비례 관계에 있기 때문에, 실시예 2의 구성과 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한 본 실시예에서는 공진 콘덴서(7g)의 전압을 저항 분할에 의해서 검지하고 있기 때문에, 실시예 2에 나타내는 커런트트랜스에 의한 전류 검지 방식에 비해서 염가이고 소형인 유도 가열 장치를 얻을 수 있다. 또한 전압 억제를 위해 사용하는 전압 보호 장치의 검출 전압을 이용하면 더 염가에 본 실시예의 효과를 얻을 수 있다.

또, 상기 실시예에서는, 유도 가열 조리기에 의해 설명했지만, 조리기가 아니더라도, 업무용 금속용기에 수납된 액체가열이나 금속가열 장치 등, 유도 가열에 의해, 피가열물과 유도 가열 코일의 상호 위치 관계가 어긋날 우려가 있는 유도 가열 장치이면 동일한 작용·효과를 얻을 수 있다.

또한, 출력 검출 수단이, 고주파 인버터에 발생하는 고주파 전압, 예컨대 유도 가열 코일, 공진 콘덴서 또는 스위칭 소자 등에 인가하는 전압을 측정함으로써, 고주파 인버터의 출력 크기의 시간적 변화를 감도 좋게 검출할 수 있어 용이하게 측정할 수 있다. 또한, 전압 검지는 전류 검지 수단에 비하여 소형이고 염가로 할 수 있다.

또 상기 실시예에서, 출력 검출 수단은, 인버터의 전원 전류의 크기의 시간적 변화와, 인버터가 발생하는 고주파 전류의 크기의 시간적 변화와, 인버터가 발생시키는 고주파 전압의 크기의 시간적 변화 중의 복수를 검지하여, 그 복수의 검지 결과를 이동 검출 수단에 출력해도 좋다.

본 발명에 의하면, 유도 가열 코일이 발생시키는 자계에 기인하는 조리냄비 등 피가열물의 어긋남, 부유를 억제하는 할 수 있는 유도 가열 장치를 얻을 수 있다. 또는 그 가열 장치는 부품을 부가해도 간소한 구성으로서 염가이다. 또는 그 가열 장치는 부품점수가 적고 신뢰성이 높다.

Claims (4)

1. 고주파 자계를 발생하여 피가열물을 가열하는 유도 가열 코일과,

   상기 유도 가열 코일에 고주파 전류를 공급하는 인버터와,

   상기 인버터의 입력 전력 또는 전원 전류를 검출함으로써 상기 인버터의 출력 크기를 검출하는 출력 검출 수단과,

   상기 출력 검출 수단이 검지한 상기 인버터의 출력 크기의 시간 경과에 대한 변화를 측정하고, 또한, 상기 변화에 근거하여 상기 피가열물의 이동을 검출하는 이동 검출 수단과,

   상기 이동 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 인버터의 출력을 제어하는 제어 회로

   를 구비한 유도 가열 장치.
2. 고주파 자계를 발생하여 피가열물을 가열하는 유도 가열 코일과,

   상기 유도 가열 코일에 고주파 전류를 공급하는 인버터와,

   상기 인버터가 발생시키는 고주파 전류 또는 고주파 전압의 피크값 또는 평균값을 검출하여 상기 인버터의 출력 크기를 검출하는 출력 검출 수단과,

   상기 인버터의 출력 크기의 시간 경과에 대한 변화를 측정하고, 또한, 상기 변화에 근거하여 상기 피가열물의 이동을 검출하는 이동 검출 수단과,

   상기 이동 검출 수단의 검출 결과에 따라 상기 인버터의 출력을 제어하는 제어 회로

   를 구비한 유도 가열 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 이동 검출 수단은, 상기 피가열물의 가열 개시시에 상기 인버터가 저 출력으로부터 출력 안정 상태에 도달하기까지의 상기 인버터의 출력 크기의 시간 경과에 대한 변화에 근거하여 상기 피가열물의 상기 이동을 검출하는 유도 가열 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 이동 검출 수단은, 출력 안정 상태에서의 상기 인버터의 출력 크기의 시간 경과에 대한 변화에 근거하여 상기 피가열물의 상기 이동을 검출하는 유도 가열 장치.

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