KR101390397B1 - 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 종래의 주방 조리기기들이 갖는 안전 우려 및 청소 불편에 대한 소비자들의 불만을 해소하고, 단순한 사후 안전 조치, 또는 최소한의 관여에 그치는 수동적 안전 조치에서 한발 더 나아가 위험 상황이 초래되면 스스로 위험 단계를 판단하여 단계별로 필요한 안전 조치를 취할 수 있도록 한 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법에 관한 것이다.

Description

주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법{Apparatus and method for controlling safety cooking appliance}

본 명세서는 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온 환경에서 동작하는 주방 조리기기에서 사용자 안전을 확보하기 위한 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 가스레인지, 전기레인지, 가스 오븐 등과 같은 주방 조리기기들은, 공통으로 높은 온도에서 동작하기 때문에 사용자들은 항상 안전사고 위험에 노출되어 있다. 따라서, 제조사들은 다양한 안전 기술, 예를 들어 가스 누출 차단, 넘침 자동 소화 기능, 차일드락(child lock) 기능 등 다양한 기술들을 상기 주방 조리기기들에 적용하고 있으며, 일부 제조사는 화재 보험에 가입하여 제품의 안정성을 강조하고 있다.

또한, 대부분의 요리는 물과 함께 재료를 용기에 넣은 후, 일정시간 끓여 조리하게 된다. 이러한 조리 과정에서, 물은 서서히 증발되어 줄어드는데, 물은 증 발 과정에서 급속히 부피가 팽창되기 때문에 사용자가 조금만 방심해도 순식간에 끓어 넘치게 된다. 이와 같이, 음식물이 끓어 넘치거나 타면 청결성을 해치는 것도 문제지만, 용기가 과열되어 화재 사고로 이어지거나, 넘친 국물이 가스 불꽃을 꺼트려 가스 중독 및 가스 폭발을 유발하는 등 심각한 안전상 문제를 초래한다.

따라서, 밀폐된 공간에 설치되는 주방 조리기기에는 끓어 넘치기 전에 가열을 차단하여 사태 발생을 미리 방지하거나, 끓어 넘친 후에 가열을 중단하여 사태 확산을 방지하는 기술이 반드시 필요하다. 그러나 종래의 기술은 음식물이 끓어 넘치면 그 이후에 필요한 안전 조치를 취하는 방식이 대다수이며, 안전 조치 또한 단순히 가스를 차단하는 등 수동적 관여 수준에 불과한 실정이다. 더욱이, 종래의 기술은 음식물이 끓어 넘치면 넘친 국물이 뜨거운 용기 표면이나 화구 주변에서 타면서 눌어붙기 때문에 수시로 청소가 필요하고 청소도 용이하지 않은 문제점이 있었다.

한국 특허 출원 번호 제10-2007-0119602호

본 명세서의 목적은, 주방 조리기기들의 안정성을 제공하고, 청소 불편에 대한 소비자들의 불만을 해소할 수 있는 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법을 제공하는 데 있다.

본 명세서의 다른 목적은, 단순한 사후 안전 조치, 또는 최소한의 관여에 그치는 수동적 안전 조치에서 한발 더 나아가 위험 상황이 초래되면 스스로 위험 단계를 판단하여 단계별로 필요한 안전 조치를 취할 수 있는 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 안전 제어 장치는 레인지에 배치된 하나 이상의 화구에 안착한 용기에 가열량을 제공하는 조리기기 구동부, 상기 레인지의 상판에 배치되어 무게를 감지하는 복수의 로드셀, 상기 복수의 로드셀이 감지한 무게 변화로 상기 조리기기 구동부를 통한 음식 조리시에 상기 용기의 진동을 계산하는 진동 계산부 및 상기 진동 계산부가 계산한 진동의 세기가 지속 감시하여 기 설정한 피크(Peak)에 도달하면 상기 조리기기 구동부의 가열량을 감소시키거나 차단시켜 조리하는 상기 음식이 끓거나 넘치는 것을 방지하는 제어부를 포함한다.

상기 제어부는 상기 진동의 세기에 대한 상기 피크를 1차 피크 및 상기 1차 피크 이후의 2차 피크로 구분하고, 상기 1차 피크 및 2차 피크에 대해 상기 가열량을 감소시키거나 차단하는 것이 바람직하다.

상기 안전 제어 장치는 LED 광원 및 상기 LED 광원에서 상기 레인지의 상판에 의해 반사되는 광을 감지하는 포토 센서를 구비하는 보조 센서부 및 상기 포토 센서의 측정값의 변화를 통해 상기 음식의 끓어 넘침의 가능성을 계산하는 보조 끓음 계산부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 보조 끓음 계산부가 계산한 끓어 넘침의 가능성을 더 고려하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 보조 센서부는 음식 조리시의 음파를 측정하는 음파 감지 센서를 구비하고, 상기 보조 끓음 계산부는 상기 음파 감지 센서가 측정한 음파의 변화량에서 기 설정된 수준 이상의 피크를 추출하며, 이때, 상기 제어부는 상기 보조 끓음 계산부가 추출한 음파의 피크를 더 고려하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 보조 센서부는 상기 용기의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서를 구비하고, 상기 보조 끓음 계산부는 상기 적외선 센서가 측정한 상기 표면 온도를 지속적으로 감시하며, 이때, 상기 제어부는 상기 보조 끓음 계산부가 감시하는 상기 표면 온도가 수평으로 유지되는 지점에서 10% 이상 온도가 급격히 상승하면 이를 위험 상황으로 인지하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어할 수도 있다.

상기 로드셀은 무게 측정의 정확도를 향상시키기 위해, 상기 화구의 배치 위치를 고려하여 상기 화구와의 간섭을 최소화하는 가상의 삼각형의 꼭짓점이나 마름모의 귀퉁이에 분산 배치하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시 예에 따른 안전 제어 장치는 레인지에 배치된 하나 이상의 화구에 안착한 용기에 가열량을 제공하는 조리기기 구동부, 상기 레인지의 상판에 배치되어 무게를 감지하는 복수의 로드셀,상기 복수의 로드셀이 감지한 무게 변화로 상기 조리기기 구동부를 통한 음식 조리시에 상기 용기의 진동을 계산하는 진동 계산부, LED 광원 및 상기 LED 광원에서 상기 레인지의 상판에 의해 반사되는 광을 감지하는 포토 센서, 음식 조리시의 음파를 측정하는 음파 감지 센서, 상기 용기의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서 중 하나 이상을 구비하는 보조 센서부, 상기 포토 센서의 측정값의 변화를 통해 상기 음식의 끓어 넘침의 가능성을 계산하거나 상기 음파 감지 센서가 측정한 음파의 변화량에서 기 설정된 수준 이상의 피크를 추출하거나 상기 적외선 센서가 측정한 상기 표면 온도를 지속적으로 감시하는 것 중 하나 이상을 수행하는 보조 끓음 계산부 및 상기 보조 끓음 계산부가 계산한 끓어 넘침의 가능성, 추출한 음파의 피크, 감시하는 상기 표면 온도가 수평으로 유지되는 지점에서 10% 이상 온도가 급격히 상승하는 것 중 하나 이상을 고려하며 상기 진동 계산부가 계산한 진동의 세기가 지속 감시하여 기 설정한 피크(Peak)에 도달하면, 상기 조리기기 구동부의 가열량을 감소시키거나 차단시켜 조리하는 상기 음식이 끓거나 넘치는 것을 방지하는 제어부를 포함한다.

본 명세서의 실시 예에 따른 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법은, 음식물이 끓어 넘치기 전에 안전을 확보하는 사전 안전기술로써, 음식물이 끓어 넘치는 과정에서 나타나는 공통적인 현상을 감지하여, 끓어 넘침 직전에 화력을 낮추거나 차단함으로써, 사전에 끓어 넘침을 예방하여 청결성을 해치지 않으면서도 사용자 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시 예에 따른 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법은, 음식물이 끓어 넘치지 않더라도 타는 현상이 나타나면 필요한 안전 조치를 취해주고, 이미 끓어 넘친 경우에는 추가 안전 조치를 통해 사용자 안전성을 확보하여, 사전/사후에 이중으로 필요한 안전 조치를 자동으로 취해줌으로써, 신뢰성이 크게 향상되어 제품의 부가가치를 획기적으로 높일 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시 예에 따른 주방 조리기기의 안전 제어 장치 및 안전 제어 방법은, 끓어 넘침 방지 기능, 음식 누름 방지 기능을 통해, 음식 조리시 적정 수준 이상으로 열이 가해지면 화력을 줄이거나 차단하는 방식으로 구현함으로써, 부수적으로 용기 과열을 방지하며, 결과적으로 불필요한 전력 소비를 감소시킬 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 로드셀의 설치 위치를 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 진동 특성을 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 무게 변화를 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 음파 변화를 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 온도 변화를 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 수분 감지를 통해 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 안전 제어 장치를 나타낸 모식도이다.
도 9는 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 시각 변화를 통해 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 안전 제어 장치에서 시각 변화를 통해 위험 단계를 판별하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)의 구성도다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

<제 1 실시 예>

본 명세서의 제1 실시 예는, 아래 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 음식물을 조리하는 조리 과정에서 공통으로 나타나는 자연 현상(Fact)을 관찰하고, 이러한 자연 현상으로 인해 나타나는 구체적인 양상(Aspect)에 주목하여, 이를 응용(Application)하여 구현한다.

Fact	Aspect	Application
물이 끓으면 넘치기 직전에 진동과 음파가 최대가 된다.	진동, 음파	넘침 방지 기술
용기에 물이 채워져 있으면 용기 온도가 일정하게 유지된다.	표면 온도	음식 누름 방지 기술 능동 과열 방지 기술 Eco Energy 기술
용기의 무게가 급격히 준다면 곧이어 재료가 타게 된다.	무게 감지	넘침 방지 기술
표면에 물이 있으면 광학적 굴절률이 변화된다.	광학 특성	넘침 이후 안전 기술

또한, 본 명세서의 제1 실시 예는, 아래 [표 2]에 나타낸 바와 같이, 음식물을 조리하는 조리 과정에서 나타나는 다양한 양상별로 가장 적합한 감지 수단을 도입하여 안전 제어 장치를 구현한다.

기술 구분	현상 변화	감지 센서	비고
끓어 넘침 방지 기술	진동 변화 감지	로드셀	1개 이상 기술의 단독 사용 및 2개 이상 기술의 조합 사용이 가능함
	무게 변화 감지	로드셀
	음파 변화 감지	마이크
	수분 감지	Photo 센서
음식 누름 방지 기술	무게 변화 감지	로드셀	1개 이상 기술의 단독 사용 및 2개 이상 기술의 조합 사용이 가능함
	용기 온도 감지	적외선 온도센서
용기 과열 방지 기술	용기 온도 감지	적외선 온도센서	안전 기술에서 확장된 기술
Eco Energy 기술	용기 온도 감지	적외선 온도센서	안전 기술에서 확장된 기술

가. 사전 안전기술

일반적으로 음식물이 끓어 넘치거나, 용기가 과열되어 음식물이 타는 과정에서는 진동, 음파, 무게, 온도 측면에서 공통적인 현상이 나타나고, 이러한 공통적인 현상을 통계적으로 분석하여 안전 조치가 필요한 상황에 대한 단계별 임계치를 찾아내면, 이를 통해 음식물의 끓어 넘침 및 음식 누름 현상(타는 현상)을 미리 예방할 수 있다.

① 진동 특성 & 무게 변화를 이용

음식물을 일정시간 가열하면 보글보글 끓으면서 미세한 진동이 발생하게 되는데, 이러한 진동의 세기는 끓어 넘치기 직전 또는 끓어 넘치는 과정에서 가장 크다. 한편, 음식물이 끓기 시작하면 수분이 증발되므로 무게는 점차 줄어들게 된다. 따라서, 용기에 담긴 음식물의 최대 하중을 측정한 후, 최대 하중에서 50% ~ 70% 이상 무게가 줄었다면, 대부분의 수분이 증발된 것이므로 과열 상태가 임박한 것으로 판단할 수 있다. 상기의 무게 변화는 로드셀을 이용하여 0.01g까지 매우 정밀하게 측정 가능하며, 상기의 진동 특성은 무게 변화를 통해 간접적으로 측정 가능하다.

도 1 및 도 2는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 로드셀(130)의 설치 위치를 나타낸 모식도이다.

로드셀(130)을 3개 사용한 경우에는 도 1과 같은 구성이 바람직하다.

즉, 전기 레인지(100)는 외관상 사각 형태의 상판 유리 및 하부 케이스로 구성되며, 내부 공간에 다수의 화구(110) 및 컨트롤 패널(120)이 배치된다. 이때, 화구(110)의 배열이 정삼각형이 아니기 때문에 화구(110)의 위치를 따라 로드셀(130)을 배치할 수 없는 문제가 있다.

따라서, 화구(110)의 위치 및 상판에 가해지는 힘의 위치, 컨트롤 패널(120)과의 간섭을 피할 수 있는 위치 등을 고려할 때. 도 1과 같이 구성하는 것이, 정삼각형의 세 꼭짓점이 되어 상판에 가해지는 힘을 고루 받을 수 있는데다 화구(110)와의 거리 또한 최소화할 수 있다.

또한, 도 1과 같은 구성은, 내장된 다른 부품의 간섭을 받지 않기 때문에 로드셀(130)의 무게 감지 기능에 영향을 주지 않는다.

도 2와 같이 로드셀(130)을 4개 사용한 경우에는 3개에 비해 더 안정적인 무게 배분이 가능하기 때문에 더 정밀한 무게 측정이 가능할 수 있다.

기기(100)의 네 귀퉁이에 로드셀(130)을 배치하는 것은 컨트롤 패널(120)의 위치 때문에 불가능하므로, 기기의 사각형 안에 마름모를 그리고, 그 귀퉁이에 로드셀(130)을 하나씩 배치하는 방안을 고려할 수 있다.

도 2와 같은 구성을 통해, 로드셀(130)의 위치가 정확히 각 변의 중앙이 아니라 약간 비스듬한 마름모 귀퉁이에 위치하여 화구와의 간섭을 최소화하면서 무게 분산이 더 잘 되며, 또한 무게 측정점이 하나가 더 늘어나기 때문에 더 정확하게 무게를 측정할 수 있다.

도 3은 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 진동 특성을 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.

도 3을 참조하면, 일반적으로 음식물을 가열하면 수분이 끓기 시작하면서 진동 세기도 서서히 커지고, 1차 넘침 시점에 최대 피크(1: Peak)를 기록한 후, 이후 줄었다가 2차 넘침 시점에 최대 피크에 근접하는 수준(2)까지 커진다.

이때, 안전 제어 장치(100: 또는, 제어부 또는 컨트롤 보드)를 통해, 1차 피크점(1)의 세기에서 가열을 중지하면 초반 넘침을 미리 방지할 수 있고, 보다 신뢰성을 높이기 위해서는 1차 피크(1) 이후 2차 피크(2)에서 가열을 중지하는 방안을 적용할 수 있다.

도 4는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 무게 변화를 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.

도 4를 참조하면, 전체 하중은 용기(10), 재료(20), 물(30)의 합으로 구성되는데, 용기(10) 안에 담긴 내용물의 수분(30)이 90% 이상 증발되면 용기(10)가 과열되면서 재료가 탄다.

자체적으로 가장 많이 사용되는 용기 10종과 가장 빈도가 높은 요리 10종에 대해 수차례 반복 실험한 결과, 통계적으로 전체 하중의 70% 정도가 감소하면 용기가 과열되면서 위험 상황이 초래되었고, 전체 하중의 90% 이상이 감소하면 화재 발생 우려가 있음을 확인하였다.

따라서, 전체 하중의 70% 감소하면 이때부터 단계별로 안전 조치가 필요하며, 안전 제어 장치(100: 또는, 제어부 또는 컨트롤 보드)를 통해, 구체적으로 아래 [표 3]에 나타낸 바와 같은 안전 조치를 수행한다.

무게 변화	상태	해석	안전 조치
100%	초기 상태	정상 단계
30% 감소	끓는 상태	정상 단계
50% 감소	조림 상태	정상 단계
70% 감소	과열 상태	예방 조치 1단계	화력 축소
80% 감소	위험 상황	예방 조치 2단계	화력 차단
90% 감소	한계 상황	예방 조치 3단계	가스 차단, 전원 차단

② 음파 특성

음식물이 끓어 넘치는 이유는 음식물에 함유된 수분(30:또는, 물 : H₂O)이 급팽창하면서 순간적으로 용기(10)의 수용 용량을 넘어서기 때문이므로, 물(30)이 끓는 과정에서 발생하는 특유의 음파를 분석하면 대략 끓어 넘치기 직전 상태를 감지할 수 있다.

이때, 물(30)의 음파 특성은 용기의 크기, 재질에 따라 조금씩 차이가 발생할 수 있기 때문에 시중에서 주로 사용되는 용기의 크기별, 재질별 음파 특성에 대한 통계적 해석이 필요하다.

도 5는 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 음파 변화를 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 안전 제어 장치(100: 또는, 제어부 또는 컨트롤 보드)를 통해, 물이 끓어 넘치는 초기 과정에서 1차 피크(3), 물이 재차 끓어 넘치는 후속 과정에서 2차 피크(4) 형태가 나오기 때문에 각각의 피크(3,4)에서 필요한 안전 조치를 취할 수 있다.

다만, 실제 요리 과정에서는 다양한 용기가 사용되고, 요리에 사용되는 재료 또한, 천차만별이기 때문에 실제 기술 적용은 다양한 실험 조건을 설정하여 측정된 결과값에 대한 세밀한 통계 처리가 필요하다.

③ 온도 변화

도 6은 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 온도 변화를 감지하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.

도 6을 참조하면, 일반적으로 용기(10)에 물이 충분히 채워져 있는 상태에서는 물이 증발하면서 열을 빼앗아가기 때문에 용기(10)의 표면 온도는 일정한 수준을 유지한다.

그러나, 조리 과정에서 계속 음식물이 끓으면서 대부분의 수분이 증발되면 용기(10)의 표면 온도도 급격히 올라가는 지점(5)이 나타난다.

따라서, 조리기기(예를 들어, 전기레인지, 가스레인지, 가스 오븐 등 포함)의 일 측에 적외선 센서(140)를 장착하고, 안전 제어 장치(100: 또는, 제어부 또는 컨트롤 보드)를 통해, 상기 적외선 센서(140)를 통해 감지되는 용기(10)의 표면 온도를 모니터링하면서, 온도가 수평으로 유지되는 지점(또는, 구간)에서 10% 이상 온도가 급격히 상승하면, 이를 위험 상황으로 인지하여, 조리기기(예를 들어, 상기 전기레인지, 가스레인지, 가스 오븐 등 포함)의 화력 감소 등의 필요한 안전 조치를 취한다.

나. 사후 안전기술

도 7은 본 명세서의 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 수분 감지를 통해 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.

도 7과 같이, 전기레인지의 본체 내부에 발광용 LED 광원과 수광용 포토(Photo) 센서를 대응되게 설치하면, 일 측의 LED 광원에서 방출된 빛이 유리 상판(101)에 반사되어 일부는 외 측으로 투과되고 일부는 반사(6)되어 타 측의 포토 센서를 통해 감지된다.

이때, 만일 음식물이 끓어 넘치면 유리 상판(101)에 국물(7)이 흐르게 되는데, 이로 인해 굴절률이 변화되기 때문에 포토 센서의 측정값이 급변(8)한다.

따라서, 상기 안전 제어 장치(100: 또는, 조리기기)에 포함된 제어부(125: 또는, 컨트롤 보드)는, 포토 센서의 측정값이 미리 설정된 기준 값에서 급변하면(또는, 포토 센서의 측정값이 상기 기준 값의 미리 설정된 오차 범위를 벗어나면) 음식물이 끊어 넘치는 상황임을 인식하여, 자동으로 조리기기(예를 들어, 상기 전기레인지 등 포함)의 화력을 줄이고, 측정값이 미리 설정된 위험 치에 도달하면 상기 조리기기의 전원을 차단함으로써 사용자 안전을 확보할 수 있다.

이와 같이, 상기 안전 제어 장치(100: 또는, 제어부 또는 컨트롤 보드)는, 음식물 등이 포함된 용기의 진동, 무게, 음파 및, 온도 변화 등을 근거로 위험 상황 등을 감지하고, 상기 위험 상황이 발생한 경우 조리기기의 동작을 제어할 수 있다.

<제 2 실시 예>

전술한 제1 실시 예에 따른 안전 제어 장치는 진동, 무게, 음파, 온도 변화를 이용하여 위험 상황을 감지하는 원리이나, 이외에도 시각적 변화를 통해서도 위험 상황을 감지할 수 있다.

본 명세서의 제2 실시 예는 아래 [표 4]에 나타낸 바와 같이, 음식물을 조리하는 과정에서 공통으로 나타나는 자연 현상(Fact)을 관찰하고, 이러한 자연 현상으로 인해 나타나는 구체적인 양상(Aspect)에 주목하여, 이를 응용(Application)하여 구현한다.

Fact	Aspect	Application
음식이 끓어 넘치면 용기 표면이 음식으로 오염된다.	표면 오염	넘침 방지 기술
음식이 끓어 넘치면 수증기 발생이 최대화 된다.	수증기 발생	넘침 방지 기술
용기가 과열되어 수분이 증발하면 재료가 타면서 연기가 난다.	연기 발생	음식 누름 방지 기술

또한, 본 명세서의 제2 실시 예는 아래 [표 5]에 나타낸 바와 같이, 조리 과정에서 나타나는 다양한 양상별로 가장 적합한 감지 수단을 도입하여 안전 제어 장치를 구현한다.

기술 구분	현상 변화	감지 센서	비고
끓어 넘침 방지 기술	표면 오염	CCD 카메라	CCD 카메라 영상 변화를 분석하면 모두 감지 가능함
	수증기 최대	CCD 카메라
음식 누름 방지 기술	연기 발생	CCD 카메라

도 8은 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)를 나타낸 모식도이다.

도 8을 참조하면, 안전 제어 장치(100)는, 조리 과정을 촬영하는 영상 촬영 수단(50)과, 영상 촬영 수단(50)으로부터 획득된 영상 정보(또는, 영상 화면)를 판독하여 변화 양상을 판별하는 영상 분석 수단을 포함한다.

상기 영상 촬영 수단(50)은, CCD 카메라일 수 있으며, 상기 영상 분석 수단(또는, 제어부)은 조리기기(예를 들어, 전기레인지, 가스레인지, 가스 오븐 등 포함)의 세부 동작을 제어하는 컨트롤 보드(125)와 겸용하여 사용될 수 있다.

이때, CCD 카메라(50)는 전기레인지의 상측에서 소정의 높이를 갖도록 설치되어 상판에 올려진 용기(10)의 덮개를 촬영하도록 조정되는 것이 바람직하다.

또한, 하나의 CCD 카메라(50)가 전체 화구 영역을 커버하도록(또는, 촬영할 수 있도록) 설치되는 것이 바람직하다.

도 9는 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 시각 변화를 통해 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.

도 9를 참조하면, 음식물이 끓기 시작하면 수많은 기포가 발생하기 때문에 필연적으로 국물이 용기 밖으로 튀게 된다.

특히, 끓어 넘침 직전에는 상당한 양의 국물이 용기 표면에 묻게 되므로, 이때의 이미지를 요리 시작 전의 이미지와 비교하면 끓어 넘치는 시점을 정확히 알 수 있다.

또한, 용기가 과열되어 재료가 타게 되면 반드시 연기가 발생하기 때문에 CCD 카메라로 촬영된 영상을 분석하면 현재의 위험 단계를 정확히 파악할 수 있다.

특히, 영상 변화를 이용한 안전 제어 장치는 하나의 센서(예를 들어, CCD 카메라)를 통해 음식물의 끓어 넘침과 음식물의 타는 현상을 감지할 수 있고, 가장 확실한 시각적 변화를 이용하기 때문에 신뢰도가 높은 장점이 있다.

도 10은 본 명세서의 제2 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)에서 시각 변화를 통해 위험 단계를 판별하여 안전 제어를 수행하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.

전술한 제1 실시 예에서 설명한 바와 같이, 음식 조리시의 전체 하중은 용기, 재료, 물의 합으로 구성되는데, 용기(10) 안에 담긴 수분의 함량이 줄어듦에 비례하여 위험 정도도 커졌다.

자체 실험 결과, 전체 하중의 70% 이상 감소하면 용기(10)가 과열되면서 위험 상황이 초래되었는데, 이는 무게 변화뿐만 아니라 시각 변화로도 확연히 구분할 수 있다.

즉, 도 10과 같이, 전체 하중의 80% 정도가 감소한 지점에서는 연기(9)가 발생하기 시작하였고, 전체 하중의 90% 감소한 지점에서부터 불꽃이 발생하면서 음식물이 연소하는 현상이 관찰되었다.

따라서, 상기 영상 분석 수단(또는, 제어부)은, 조리 과정을 CCD 카메라(50)로 모니터링하면서, 촬영 영상을 분석(또는, 이전에 촬영된 영상과 최근/현재에 촬영된 영상을 비교 분석)하여, 연기(9)가 감지되면 조리기기(또는, 전기레인지)의 화력을 차단하는 단계, 불꽃이 감지되면 조리기기(또는, 전기레인지)의 화력 및 전원 자체를 차단하는 단계 등 위험 정도에 따라 필요한 안전 조치의 수위를 조절할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)의 구성도다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 안전 제어 장치(100)는 레인지에 배치된 하나 이상의 화구(110)에 안착한 용기에 가열량을 제공하는 조리기기 구동부(105), 상기 레인지의 상판에 배치되어 무게를 감지하는 복수의 로드셀(130), 상기 복수의 로드셀(130)이 감지한 무게 변화로 상기 조리기기 구동부(105)를 통한 음식 조리시에 상기 용기의 진동을 계산하는 진동 계산부(165) 및 상기 진동 계산부(165)가 계산한 진동의 세기가 지속 감시하여 기 설정한 피크(Peak)에 도달하면 상기 조리기기 구동부(105)의 가열량을 감소시키거나 차단시켜 조리하는 상기 음식이 끓거나 넘치는 것을 방지하는 제어부(125)를 포함한다.

상기 제어부(125)는 상기 진동의 세기에 대한 상기 피크를 1차 피크 및 상기 1차 피크 이후의 2차 피크로 구분하고, 상기 1차 피크 및 2차 피크에 대해 상기 가열량을 감소시키거나 차단하는 것이 바람직하다.

상기 안전 제어 장치(100)는 LED 광원 및 상기 LED 광원에서 상기 레인지의 상판에 의해 반사되는 광을 감지하는 포토 센서를 구비하는 보조 센서부(150) 및 상기 포토 센서의 측정값의 변화를 통해 상기 음식의 끓어 넘침의 가능성을 계산하는 보조 끓음 계산부(175)를 더 포함하며, 상기 제어부(125)는 상기 보조 끓음 계산부(175)가 계산한 끓어 넘침의 가능성을 더 고려하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 보조 센서부(150)는 음식 조리시의 음파를 측정하는 음파 감지 센서를 구비하고, 상기 보조 끓음 계산부(175)는 상기 음파 감지 센서가 측정한 음파의 변화량에서 기 설정된 수준 이상의 피크를 추출하며, 이때, 상기 제어부(125)는 상기 보조 끓음 계산부(175)가 추출한 음파의 피크를 더 고려하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 보조 센서부(150)는 상기 용기의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서를 구비하고, 상기 보조 끓음 계산부(175)는 상기 적외선 센서가 측정한 상기 표면 온도를 지속적으로 감시하며, 이때, 상기 제어부(125)는 상기 보조 끓음 계산부(175)가 감시하는 상기 표면 온도가 수평으로 유지되는 지점에서 10% 이상 온도가 급격히 상승하면 이를 위험 상황으로 인지하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어할 수도 있다.

한편, 상기 로드셀(130)은 무게 측정의 정확도를 향상시키기 위해, 상기 화구의 배치 위치를 고려하여 상기 화구와의 간섭을 최소화하는 가상의 삼각형의 꼭짓점이나 마름모의 귀퉁이에 분산 배치하는 것이 바람직하다.

본 명세서의 실시 예는 앞서 설명한 바와 같이, 음식물이 끓어 넘치기 전에 안전을 확보하는 사전 안전기술로써, 음식물이 끓어 넘치는 과정에서 나타나는 공통적인 현상을 감지하여, 끓어 넘침 직전에 화력을 낮추거나 차단하여, 사전에 끓어 넘침을 예방하여 청결성을 해치지 않으면서도 사용자 안전성을 확보할 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시 예는 앞서 설명한 바와 같이, 음식물이 끓어 넘치지 않더라도 타는 현상이 나타나면 필요한 안전 조치를 취해주고, 이미 끓어 넘친 경우에는 추가 안전 조치를 통해 사용자 안전성을 확보하여, 사전,사후에 이중으로 필요한 안전 조치를 자동으로 취하여, 신뢰성이 크게 향상되어 제품의 부가가치를 획기적으로 높일 수 있다.

또한, 본 명세서의 실시 예는 앞서 설명한 바와 같이, 끓어 넘침 방지 기능, 음식 누름 방지 기능을 통해, 음식 조리시 적정 수준 이상으로 열이 가해지면 화력을 줄이거나 차단하는 방식으로 구현하여, 부수적으로 용기 과열을 방지하며, 결과적으로 불필요한 전력 소비를 감소시킬 수 있다.

전술한 내용은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

9: 연기 10: 용기
20: 음식 재료 30: 물
50: 카메라 100: 주방 조리기기의 안전 제어 장치
101: 강화유리 105: 조리기기 구동부
110: 화구 120: 컨트롤 패널부
125: 제어부 130: 로드셀
150: 보조 센서부 165: 진동 계산부
175: 보조 끓음 계산부

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 레인지에 배치된 하나 이상의 화구에 안착한 용기에 가열량을 제공하는 조리기기 구동부;
   상기 레인지의 상판에 배치되어 무게를 감지하는 복수의 로드셀;
   상기 복수의 로드셀이 감지한 무게 변화로 상기 조리기기 구동부를 통한 음식 조리시에 상기 용기의 진동을 계산하는 진동 계산부;및
   상기 진동의 세기에 대한 피크를 1차 피크 및 상기 1차 피크 이후의 2차 피크로 구분하고, 상기 진동 계산부가 계산한 진동의 세기를 지속 감시하여 상기 1차 피크 또는 2차 피크에 도달하면 상기 조리기기 구동부의 가열량을 감소시키거나 차단시켜 조리하는 상기 음식이 끓거나 넘치는 것을 방지하는 제어부;를 포함하되,
   LED 광원 및 상기 LED 광원에서 상기 레인지의 상판에 의해 반사되는 광을 감지하는 포토 센서를 구비하는 보조 센서부;및
   상기 포토 센서의 측정값의 변화를 통해 상기 음식의 끓어 넘침의 가능성을 계산하는 보조 끓음 계산부;를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 보조 끓음 계산부가 계산한 끓어 넘침의 가능성을 더 고려하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주방 조리기기의 안전 제어 장치.
   
4. 레인지에 배치된 하나 이상의 화구에 안착한 용기에 가열량을 제공하는 조리기기 구동부;
   상기 레인지의 상판에 배치되어 무게를 감지하는 복수의 로드셀;
   상기 복수의 로드셀이 감지한 무게 변화로 상기 조리기기 구동부를 통한 음식 조리시에 상기 용기의 진동을 계산하는 진동 계산부;및
   상기 진동의 세기에 대한 피크를 1차 피크 및 상기 1차 피크 이후의 2차 피크로 구분하고, 상기 진동 계산부가 계산한 진동의 세기를 지속 감시하여 상기 1차 피크 또는 2차 피크에 도달하면 상기 조리기기 구동부의 가열량을 감소시키거나 차단시켜 조리하는 상기 음식이 끓거나 넘치는 것을 방지하는 제어부;를 포함하되,
   음식 조리시의 음파를 측정하는 음파 감지 센서를 구비하는 보조 센서부;및
   상기 음파 감지 센서가 측정한 음파의 변화량을 감지하여 물이 끓어 넘칠 때의 1차 피크와 물이 재차 끓어 넘칠 때의 2차 피크를 추출하는 보조 끓음 계산부;를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 보조 끓음 계산부가 추출한 음파의 상기 1차 피크 또는 2차 피크를 더 고려하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주방 조리기기의 안전 제어 장치.
   
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
   상기 보조 센서부는 상기 용기의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서를 더 구비하고,
   상기 보조 끓음 계산부는 상기 적외선 센서가 측정한 상기 표면 온도를 지속적으로 감시하며,
   상기 제어부는 상기 보조 끓음 계산부가 감시하는 상기 표면 온도가 수평으로 유지되는 지점에서 10% 이상 온도가 급격히 상승하면 이를 위험 상황으로 인지하여 상기 가열량을 감소시키거나 차단하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 주방 조리기기의 안전 제어 장치.
   
6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 로드셀은
   무게 측정의 정확도를 향상시키기 위해, 상기 화구의 배치 위치를 고려하여 상기 화구와의 간섭을 최소화하는 가상의 삼각형의 꼭짓점이나 마름모의 귀퉁이에 분산 배치하는 것을 특징으로 하는 주방 조리기기의 안전 제어 장치.
   
7. 레인지에 배치된 하나 이상의 화구에 안착한 용기에 가열량을 제공하는 조리기기 구동부;
   상기 레인지의 상판에 배치되어 무게를 감지하는 복수의 로드셀;
   상기 복수의 로드셀이 감지한 무게 변화로 상기 조리기기 구동부를 통한 음식 조리시에 상기 용기의 진동을 계산하는 진동 계산부;
   LED 광원 및 상기 LED 광원에서 상기 레인지의 상판에 의해 반사되는 광을 감지하는 포토 센서, 음식 조리시의 음파를 측정하는 음파 감지 센서, 상기 용기의 표면 온도를 측정하는 적외선 센서 중 하나 이상을 구비하는 보조 센서부;
   상기 포토 센서의 측정값의 변화를 통해 상기 음식의 끓어 넘침의 가능성을 계산하거나 상기 음파 감지 센서가 측정한 음파의 변화량을 감지하여 물이 끓어 넘칠 때의 1차 피크와 물이 재차 끓어 넘칠 때의 2차 피크를 추출하거나 상기 적외선 센서가 측정한 상기 표면 온도를 지속적으로 감시하는 것 중 하나 이상을 수행하는 보조 끓음 계산부;및
   상기 보조 끓음 계산부가 계산한 끓어 넘침의 가능성, 추출한 음파의 피크, 감시하는 상기 표면 온도가 수평으로 유지되는 지점에서 10% 이상 온도가 급격히 상승하는 것 중 하나 이상을 고려하며, 상기 진동의 세기에 대한 피크를 1차 피크 및 상기 1차 피크 이후의 2차 피크로 구분하고, 상기 진동 계산부가 계산한 진동의 세기를 지속 감시하여 상기 1차 피크 또는 2차 피크에 도달하면, 상기 조리기기 구동부의 가열량을 감소시키거나 차단시켜 조리하는 상기 음식이 끓거나 넘치는 것을 방지하는 제어부;를 포함하는 주방 조리기기의 안전 제어 장치.

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