KR101908478B1 - Shielding material for ir sensor with high stability under high temperature heating - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유도 가열식 전기밥솥에 사용되는 IR 센서용 차폐재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온 가열 조건에서도 안정성이 우수하여 IR 센서가 정밀하게 온도 제어를 할 수 있도록 하는 IR 센서용 차폐재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차폐재는 Fe2O3 60 내지 70 중량%, ZnO 10 내지 25 중량%, NiO 5 내지 15 중량%, CuO 1 내지 10 중량%를 포함하는 페라이트일 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a shielding material for an IR sensor used in an induction heating type electromagnetic cooker, and more particularly, to a shielding material for an IR sensor, which is excellent in stability even under high- The shielding material according to the present invention may be a ferrite including 60 to 70 wt% of Fe 2 O 3 , 10 to 25 wt% of ZnO, 5 to 15 wt% of NiO, and 1 to 10 wt% of CuO.
Description
본 발명은 유도 가열식 전기밥솥에 사용되는 IR 센서용 차폐재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고온 가열 조건에서도 안정성이 우수하여 IR 센서가 정밀하게 온도 제어를 할 수 있도록 하는 IR 센서용 차폐재에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a shielding material for an IR sensor used in an induction heating type electromagnetic cooker, and more particularly, to a shielding material for an IR sensor, which is excellent in stability even under high-
일반적으로 전기밥솥은 전기보온밥솥과 전기압력밥솥으로 구분할 수 있고, 상기 두 종류의 밥솥은 모두 전기 에너지를 열 에너지로 변환하여 밥솥 내부에서 음식물이 조리되도록 한다. 최근에는 열판식 전기밥솥 이외에 유도가열의 원리를 이용한 전기밥솥이 등장하고 있다. 이러한 유도 가열식 전기밥솥은 하단분에 전류의 인가에 의해 유도가열을 수행하는 가열 코일이 설치된다. 일반적으로 유도 가열 즉, IH(Induction Heating)은 가열 코일에 인가되는 상용 직류 전압을 스위칭하고, 상기 직류 전압이 턴-오프되었을 경우 발생하는 역기전력이 상기 가열 코일에 강력한 고주파 자계를 형성함으로써, 상기 가열 코일 상에 안착된 자성체 용기를 가열시켜 음식물을 조리한다. 이러한 유도 가열은 제어 수단에 의해 조절되는데, 제어 수단은 감지되는 온도 신호에 따라 가열 코일에 공급하는 전력을 조정하여 조리되는 음식물의 온도를 제어한다. Generally, an electric rice cooker can be divided into an electric thermostatted rice cooker and an electric pressure cooker, and the two types of rice cookers convert electric energy into heat energy so that food is cooked inside the cooker. In recent years, electromagnetic cookers using the principle of induction heating have appeared in addition to a hot plate type electromagnetic cooker. The induction heating type electromagnetic rice cooker is provided with a heating coil for performing induction heating by application of current to the lower end portion. Generally, induction heating, that is, induction heating (IH), switches a commercial DC voltage applied to a heating coil, and a counter electromotive force generated when the DC voltage is turned off forms a strong high frequency magnetic field in the heating coil, The magnetic substance container placed on the coil is heated to cook the food. The induction heating is controlled by the control means, which controls the temperature of the food to be cooked by adjusting the electric power supplied to the heating coil in accordance with the sensed temperature signal.
IR 센서(Infrared sensor)는 밥솥의 하부에 위치하고 조리 용기(내솥 등) 아래에 위치하여 조리 용기의 저면에서 방사되는 적외선을 감지하여 신호를 출력하고, 이에 따라 온도를 산출한다. 이 온도에 근거하어 제어 수단은 가열 코일에 대한 전력공급을 제어한다.An infrared sensor is located at the bottom of the rice cooker and is located below the cooking pot (inner pot), detects infrared rays radiated from the bottom of the cooking pot, outputs a signal, and calculates the temperature accordingly. Based on this temperature, the control means controls the power supply to the heating coil.
그러나 IR 센서는 유도 가열 코일 근처에 설치되어 조리 중에 발생하는 코일의 유도 자계의 영향을 받고 조리 용기에서 발생하는 열에도 영향을 받게 되어, IR 센서 자체가 발열하여 안정적인 센싱이 이루어지지 않는 문제가 있다. However, since the IR sensor is installed near the induction heating coil, it is affected by the induction field of the coil generated during cooking and is also affected by the heat generated in the cooking container, and the IR sensor itself is heated, .
이러한 문제를 해결하기 위하여, 다양한 방법이 도모되고 있는데, 한국등록특허 제10-1027405호에서는 제어 기판의 일부를 자기 차폐 부재의 측부로 덮어서 제어 기판이 누설 자속의 영향을 받지 않게 하는 유도 가열 장치를 개시하고 있다. 상기 특허에서는 또한 유도 가열 코일과 적외선 센서 사이에 페라이트를 원 상으로 설치하여 적외선 센서가 유도 가열 코일에서 발생하는 유도 자계의 영향을 덜 받게 하는 구성도 개시하고 있다.In order to solve such a problem, various methods have been proposed. In Korean Patent No. 10-1027405, an induction heating apparatus for covering a part of a control board with a side portion of a magnetic shield member to prevent a control board from being affected by a leakage magnetic flux Lt; / RTI > The patent also discloses a configuration in which ferrite is installed between the induction heating coil and the infrared sensor so that the infrared sensor is less affected by the induction magnetic field generated in the induction heating coil.
하지만, 종래 사용되고 있는 페라이트는 포화온도(퀴리온도)가 낮아 조리 중 발생하는 고온에 의해 변형되어 차폐 성능이 현저히 저하되는 문제가 있다. However, conventionally used ferrite has a problem in that the saturation temperature (Curie temperature) is low and is deformed by the high temperature generated during cooking, thereby remarkably lowering the shielding performance.
본 발명은 조리 중 유도 가열 코일이나 조리 용기에서 발생하는 고온에 의해 변형되지 않아 고온 가열 조건에서도 IR 센서가 보다 정밀하게 온도 제어를 할 수 있는 안정성이 우수한 IR 센서용 차폐재를 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a shielding material for an IR sensor which is not deformed by a high temperature generated in an induction heating coil or a cooking vessel during cooking and has excellent stability in which the IR sensor can control the temperature more accurately even under high- .
상기한 과제는, Fe2O3 60 내지 70 중량%, ZnO 10 내지 25 중량%, NiO 5 내지 15 중량%, CuO 1 내지 10 중량%를 포함하는 페라이트인, 유도가열식 전기밥솥의 IR 센서용 차폐재에 의해 달성된다.The above problem is solved by a shielding material for an IR sensor of an induction heating type electromagnetic cooker wherein 60 to 70 wt% of Fe 2 O 3 , 10 to 25 wt% of ZnO, 5 to 15 wt% of NiO, and 1 to 10 wt% Lt; / RTI >
바람직하게는, 상기 차폐재는 퀴리온도가 190℃ 이상인 것을 특징으로 한다.Preferably, the shielding material has a Curie temperature of 190 ° C or higher.
또한 바람직하게는, 상기 차폐재는 IR 센서를 둘러싸고 있고 유도 가열 장치 및 내솥에서 발생하는 열을 차단하여 IR 센서의 정확한 센싱을 가능하게 한다.Further, preferably, the shielding material surrounds the IR sensor and blocks heat generated in the induction heating device and the inner pot, thereby enabling accurate sensing of the IR sensor.
본 발명에 따른 IR 센서용 차폐재는 150℃ 이상의 고온에서도 변형되지 않으며, 이를 적용한 IR 센서는 종래의 차폐재를 사용한 IR 센서와 거의 동일하면서도 정밀한 센싱 능력을 갖는다. The shielding material for an IR sensor according to the present invention is not deformed even at a high temperature of 150 DEG C or more, and the IR sensor to which the shielding material is applied is almost the same as an IR sensor using a conventional shielding material, but has a precise sensing ability.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 차폐재를 적용한 IR 센서를 포함하는 유도 가열 방식의 전기밥솥에서의 실제 취사과정의 센싱 결과를 도시한 것이다. 도 1a는 수 취사 과정의 IR 센서(BS)의 센싱 결과와 상부 센서(TS)의 센싱 결과이고, 도 1b는 찰진밥 2인 취사 과정의 IR 센서(BS)의 센싱 결과와 상부 센서(TS)의 센싱 결과이고, 도 1c는 찰진밥 8일 취사 과정의 취사 과정의 IR 센서(BS)의 센싱 결과와 상부 센서(TS)의 센싱 결과이다. FIGS. 1A to 1C show sensing results of an actual cooking process in an induction heating type electromagnetic cooker including an IR sensor to which a shielding material according to the present invention is applied. 1B shows a result of the sensing of the IR sensor BS in the cooked rice cooking process 2 and the result of sensing of the upper sensor TS in the cooked rice cooking process. 1C is a result of the sensing of the IR sensor BS and the sensing of the upper sensor TS in the cooking process of the cooked rice 8-day cooking process.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.Unless defined otherwise, all technical terms used in the present invention have the following definitions and are consistent with the meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains. Also, preferred methods or samples are described in this specification, but similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications referred to herein are incorporated herein by reference. The term " drug " is used in reference to a reference amount, level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, amount, weight, or length of 30, 25, 20, 25, 10, 9, 8, 7, 6, Level, value, number, frequency, percentage, dimension, size, quantity, weight or length of a sample,
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.Throughout this specification, the words " comprising " and " comprising ", unless the context clearly requires otherwise, include the steps or components, or groups of steps or elements, And that they are not excluded.
본 발명에 따른 IR 센서용 차폐재는 페라이트며, 바람직하게는 차폐재 총 중량을 기준으로 Fe2O3 60 내지 70 중량%, ZnO 10 내지 25 중량%, NiO 5 내지 15 중량%, 및 CuO 1 내지 10 중량%를 포함하는 페라이트이다. The shielding material for an IR sensor according to the present invention is a ferrite, and preferably 60 to 70 wt% of Fe 2 O 3 , 10 to 25 wt% of ZnO, 5 to 15 wt% of NiO, and 1 to 10 wt% of NiO, % ≪ / RTI >
일반적으로, 페라이트는 원료 분말을 성형 및 소성하여 제조하는 자성 세라믹을 가리킨다. 페라이트는 동일한 조성이라도 소성온도 및 소성시간, 소성분위기(소성로내의 기체의 종류, 농도) 등에 의해 자성 특성 및 기계적 강도 등이 변한다. 일반적으로 소성 온도가 높을수록 결정입자 사이즈가 커지고 결정이 천천히 성장하는 만큼 결정입자끼리의 경계인 입계층이 두터워진다. 본 발명의 페라이트는 Fe2O3, ZnO, NiO, CuO 분말을 상기 조성 비율로 혼합하고 이들을 800~1,000℃의 온도로 1~2 시간 동안 공기 중에서 가소하는 단계, 상기 가소된 혼합물을 습식 분쇄하고 건조시킨 후 결합제를 첨가하고 가압소성하여 페라이트 차폐재를 제조할 수 있다. Generally, ferrite refers to magnetic ceramics produced by molding and firing raw material powders. Ferrite has magnetic properties and mechanical strengths varying depending on the firing temperature and firing time, firing atmosphere (kind and concentration of gas in the firing furnace), and the like even in the same composition. Generally, the higher the firing temperature, the larger the crystal grain size and the larger the grain boundary, which is the boundary between the crystal grains, as the crystal grows slowly. The ferrite of the present invention is produced by mixing Fe 2 O 3 , ZnO, NiO and CuO powders at the above composition ratios and preheating them in air at a temperature of 800 to 1,000 ° C. for 1 to 2 hours, After drying, a binder is added and pressure-baked to produce a ferrite shielding material.
본 발명에서는 산화니켈(NiO)을 5 내지 15 중량%로 포함하는 것을 특징으로 한다. 종래의 차폐재는 산화마그네슘(MgO)을 사용하였으나, 이 경우 퀴리온도가 130℃ 미만이 되어, 취사 중 유도 가열 코일이나 조리 용기에서 발생하는 고온에 의해 페라이트가 상자성체로 전이되어 차폐 능력이 현저히 저하되는 문제가 있다. 본 발명은 종래의 차폐재의 문제를 해결하기 위하여 산화마그네슘(MgO) 대신에 산화니켈(NiO)을 사용하였다. In the present invention, nickel oxide (NiO) is contained in an amount of 5 to 15% by weight. The conventional shielding material used magnesium oxide (MgO). In this case, the Curie temperature is lower than 130 占 폚, and the ferrite is transferred to the paramagnetic material due to the high temperature generated in the induction heating coil and the cooking vessel during cooking, there is a problem. The present invention uses nickel oxide (NiO) instead of magnesium oxide (MgO) to solve the problem of the conventional shielding material.
본 발명에 따른 차폐재는 퀴리온도가 190℃ 이상이기 때문에, 밥솥의 작동 중에 발생하는 고온의 환경 하에서도 IR 센서가 손상되지 않고 정밀하게 온도 센싱을 할 수 있게 한다. 또한, 상기 차폐재는 초기 투과율(initial permeability)이 800±20%이고, 저항이 2.0 MΩ·m을 초과하는 것을 특징으로 한다. Since the Curie temperature of the shield material according to the present invention is 190 ° C or higher, the IR sensor can be accurately sensed without being damaged even in a high temperature environment generated during operation of the rice cooker. Further, the shielding material is characterized in that the initial permeability is 800 ± 20% and the resistance is more than 2.0 MΩ · m.
상기 결합제는 분쇄된 페라이트 재료에 성형체의 강도를 부여하기 위하여 첨가하는데, 일반적으로 PVA(poly vinyl alcohol), 또는 PEG(poly ehtylene glycol)를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 결합체는 페라이트 총 중량 대비 0.5 내지 1.5 중량%로 포함될 수 있다.The binder is added to the pulverized ferrite material in order to impart the strength of the molded body. Generally, polyvinyl alcohol (PVA) or poly (ethylene glycol) (PEG) may be used alone or in combination. The combination may include 0.5 to 1.5% by weight based on the total weight of the ferrite.
상기 페라이트 차폐재는 IR 센서의 둘레를 감싸는 형태로 위치하기 때문에, 가운데가 비어있는 도너츠 형태 또는 코어 형태로 제조될 수 있으며, 차폐재의 두께는 10~15mm인 것이 바람직하다. 차폐재의 두께가 10 mm 미만인 경우에는 차폐 효과가 미미하고 15 mm 초과인 경우에는 제품 규격이 지나치게 커지게 된다. Since the ferrite shielding material surrounds the IR sensor, the ferrite shielding material may be manufactured in a donut shape or a core shape with an empty center, and the thickness of the shielding material is preferably 10 to 15 mm. If the thickness of the shielding material is less than 10 mm, the shielding effect is insignificant, and if the thickness is more than 15 mm, the product standard becomes too large.
이하에서는 실시예를 들어서 본 발명을 상세하게 설명하지만 이들에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1 One
분말 형태의 Fe2O3 66.5mg, ZnO 18.5mg, NiO 10.8mg, CuO 4.2mg을 혼합한 후 900℃ 공기 중에서 1시간 동안 소성하였다. 소송된 혼합물을 습식분쇄하고 건조시킨 후 PVA를 1g 첨가하여 분말이 과립 형태가 되도록 하였다. 이후 이들을 가압하고 1300℃ 온도에서 3시간 동안 소성하여 두께 10mm의 페라이트 코어를 제조하였다. 이를 이용하여 유도 가열 방식의 전기밥솥 하부의 IR 센서 주변에 배치하고 밥솥을 수취사, 찰진밥 2인, 찰진밥 8인으로 각각 작동시켜 IR 센서의 온도 센싱 변화를 측정하였다. 그 결과를 도 1a(수취사), 도 1b(찰진밥 2인), 도 1c(찰진밥 8인)에 각각 나타내었다. 도 1a 내지 도 1c에서 파란색으로 나타낸 그래프가 실시예 1의 페라이트 차폐재를 사용한 경우의 IR 센서의 온도센싱을 나타낸 것이다. 66.5 mg of Fe 2 O 3 in powder form, 18.5 mg of ZnO, 10.8 mg of NiO and 4.2 mg of CuO were mixed and fired in air at 900 ° C. for 1 hour. The filed mixture was wet pulverized and dried, and then 1 g of PVA was added so that the powder became a granular form. Thereafter, they were pressed and fired at 1300 ° C for 3 hours to prepare a ferrite core having a thickness of 10 mm. Using this, the IR sensor was placed around the IR sensor in the lower part of the induction heating type rice cooker, and the temperature sensor change of the IR sensor was measured by operating the rice cooker with water cooker, 2 cooked rice cooks and 8 cooked rice cookers. The results are shown in Fig. 1A (watercress), Fig. 1B (two people in charge), and Fig. 1C (person in charge eight). 1A to 1C show the temperature sensing of the IR sensor when the ferrite shielding material of Example 1 is used.
비교예Comparative Example 1 One
분말 형태의 Fe2O3 69.5mg, ZnO 18.2mg, MgO 8.3mg, CuO 4.0mg을 혼합한 후 900℃ 공기 중에서 1시간 동안 소성하였다. 소송된 혼합물을 습식분쇄하고 건조시킨 후 PVA를 1g 첨가하여 분말이 과립 형태가 되도록 하였다. 이후 이들을 가압하고 1300℃ 온도에서 3시간 동안 소성하여 두께 10mm의 기존의 페라이트 코어를 제조하였다. 이를 이용하여 유도 가열 방식의 전기밥솥 하부의 IR 센서 주변에 배치하고 밥솥을 수취사, 찰진밥 2인, 찰진밥 8인으로 각각 작동시켜 IR 센서의 온도 센싱 변화를 측정하였다. 그 결과를 도 1a(수취사), 도 1b(찰진밥 2인), 도 1c(찰진밥 8인)에 각각 나타내었다. 도 1a 내지 도 1c에서 오렌지색으로 나타낸 그래프가 비교예 1의 종래 페라이트 차폐재를 사용한 경우의 IR 센서의 온도센싱을 나타낸 것이다. 69.5 mg of Fe 2 O 3 in powder form, 18.2 mg of ZnO, 8.3 mg of MgO and 4.0 mg of CuO were mixed and fired in air at 900 ° C. for 1 hour. The filed mixture was wet pulverized and dried, and then 1 g of PVA was added so that the powder became a granular form. Then, they were pressed and fired at 1300 ° C for 3 hours to prepare a conventional ferrite core having a thickness of 10 mm. Using this, the IR sensor was placed around the IR sensor in the lower part of the induction heating type rice cooker, and the temperature sensor change of the IR sensor was measured by operating the rice cooker with water cooker, 2 cooked rice cooks and 8 cooked rice cookers. The results are shown in Fig. 1A (watercress), Fig. 1B (two people in charge), and Fig. 1C (person in charge eight). The graph shown in orange in FIGS. 1A to 1C shows the temperature sensing of the IR sensor when the conventional ferrite shielding material of Comparative Example 1 is used.
도 1a 내지 도 1c를 보면, 실시예 1의 페라이트 차폐재를 적용한 IR 센서가 비교예 1의 종래 차폐재를 사용한 경우와 대비하여 거의 동일한 온도 센싱 그래프를 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 도 1c를 보면, 이를 종래 차폐재에 비해 실시예 1의 차폐재가 보다 빠르고 정밀하게 온도 센싱을 나타내는 것을 확인할 수 있다.1A to 1C, it can be seen that the IR sensor to which the ferrite shielding material of Example 1 is applied exhibits almost the same temperature sensing graph as compared with the case where the conventional shielding material of Comparative Example 1 is used. Particularly, as shown in FIG. 1C, it can be seen that the shielding material of Example 1 exhibits temperature sensing more quickly and precisely than the conventional shielding material.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the preferred embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
Claims (3)
The shield according to claim 1, wherein the shielding material surrounds the IR sensor and blocks heat generated in the induction heating device and the inner pot.
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2016
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