KR101975543B1

KR101975543B1 - 스팀 컨벡션 오븐

Info

Publication number: KR101975543B1
Application number: KR1020160077509A
Authority: KR
Inventors: 김성현
Original assignee: 주식회사프라임
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2019-05-07
Also published as: KR20170143359A

Abstract

본 발명은 스팀 컨벡션 오븐에 관한 것으로, 보다 구체적으로 내부에 가이드판을 경계로 공간이 나눠져 있고, 상기 나뉜 공간 중 일 측 공간에 대류팬(fan) 및 발열부가 수용되어 있는 조리실; 및 상기 조리실의 내부에 스팀을 공급하는 스팀발생부를 포함하는 스팀 컨벡션 오븐에 있어서, 상기 대류팬에 결합되고, 대류팬이 정역회전변환으로 구동하도록 하는 BLDC(Brushless direct current) 모터; 및 상기 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어하는 모터 제어부;를 포함한다. 본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐에 의하면, 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 현저히 높일 수 있으며, 스팀 컨벡션 오븐의 수명을 현저히 늘리고, 조리시 발생하는 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

스팀 컨벡션 오븐{Steam Convection Oven}

본 발명은 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 개선한 스팀 컨벡션 오븐에 관한 것이다.

일반적으로 스팀 컨벡션 오븐은, 고온의 스팀을 이용해 조리실 내부인 고내로 스팀을 분사하고, 스팀 량에 의해 습도를 조절하는 기능을 갖춘 이른바 콤비형 오븐으로 제공되어 음식물이 건조되는 현상을 막아주고, 대량의 다단계 조리를 할 수 있을 뿐만 아니라 맛과 향의 증발을 차단하여 요리의 맛과 향을 유지시켜주는 복합적인 기능의 오븐 구성을 갖고 있다.

이와 같은, 스팀 컨벡션 오븐의 구성은 크게 증기를 발생시키는 스팀 발생기가 조리실의 외측에 설치되고, 상기 스팀 발생기는 직수 관로를 통해 스팀발생기 내부로 물을 공급한 후 스팀발생기 내의 물을 가열하여 증기를 발생시켜, 조리실과 연통된 스팀 배출관을 통해 고내로 공급하여 음식을 조리하게 된다.

또한, 스팀 컨벡션 오븐의 조리실에는 별도의 히터와 컨벡션 대류팬이 설치되어 스팀 발생기로부터 공급된 증기를 한층 더 가열하거나, 직수 관로의 물을 히터에 분사해 발생되는 수증기를 오븐 내부로 공급되게 하여 고내가 최적의 습도 상태에서 강제 순환하는 방식을 갖고 있다.

뿐만 아니라, 상기 오븐 내부의 조리실에는 음식물을 조리하는 공간과 컨벡션 대류팬이 위치된 공간을 구획하는 블로어 가이드판이 구비되어, 조리실에서 요리하는 음식물의 찌꺼기가 컨벡션 대류팬을 오염시키는 것을 방지하고 있다.

또한, 상기 스팀발생기가 위치되는 스팀 컨벡션 오븐의 다른 일측에는 급수탱크와 히터, 전원부, 기판 등의 전장 부품이 설치되며, 외면으로 조리실 내 온도 및 습도 등을 제어하는 조작부가 설치된 전장부를 구비하고 있다.

이와 같은 구성을 갖는 종래 대부분의 스팀 컨벡션 오븐은 조리실 내부의 공기 대류를 위한 대류팬(fan)의 구동이 한쪽 방향으로 회전하는 방식을 적용하고 있어, 조리실 내부의 공기 흐름이 균일하지 못하고 조리실 내 특정 부위에 공기의 흐름이 집중 되는 현상이 발생하여 조리 성능의 저하를 초래하는 경우가 발생하는 문제가 있다.

또한, 기존의 스팀 컨벡션 오븐은 사용되는 직류모터의 수명이 비교적 짧아 스팀 컨벡션 오븐의 수명을 단축시키거나 고가의 부품 교체비용을 부담해야 하는 문제가 있으며, 조리 시 모터의 작동으로 인해 심한 소음이 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 기존 스팀 컨벡션 오븐에 비해 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 현저히 높일 수 있고, 스팀 컨벡션 오븐의 장기간 수명을 보장할 수 있으며, 조리시 발생하는 소음을 최소화할 수 있는 스팀 컨벡션 오븐을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 스팀 컨벡션 오븐에 관한 것으로, 보다 구체적으로 내부에 가이드판을 경계로 공간이 나눠져 있고, 상기 나뉜 공간 중 일 측 공간에 대류팬(fan) 및 발열부가 수용되어 있는 조리실; 및 상기 조리실의 내부에 스팀을 공급하는 스팀발생부를 포함하는 스팀 컨벡션 오븐에 있어서, 상기 대류팬에 결합되고, 대류팬이 정역회전변환으로 구동하도록 하는 BLDC(Brushless direct current) 모터; 및 상기 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어하는 모터 제어부;를 포함한다.

본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐에 의하면, 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 현저히 높일 수 있으며, 스팀 컨벡션 오븐의 수명을 현저히 늘리고, 조리시 발생하는 소음을 최소화할 수 있는 효과가 있다. 특히, 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 높이기 위한 대류팬의 정역회전변환시 신속한 구동과 정확한 제어가 가능한 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐의 일예에 대한 측단면도를 개념적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 가이드판의 일예에 대한 평면도를 개념적으로 도시한 것이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

상기 스팀 컨벡션 오븐은 외관을 형성하고 내부에 조리실을 구비하는 본체부, 상기 본체부의 전측부에 제공되어 상기 조리실의 개구된 전면부를 개폐하는 도어부, 상기 본체부의 일측면에 제공되어 조리실의 온도 등을 조절하는 조작부 및 상기 본체부의 조리실의 내부에 열과 증기를 공급하는 스팀발생기를 포함하는 구조로 되어 있다.

상기 스팀발생부는 오븐에서 음식을 조리할 때 고온의 스팀(steam)을 발생시켜 조리실 내부로 열과 스팀을 공급하는 기능을 하는 것으로서, 상기 스팀발생부는 특별히 그 종류가 제한적인 것은 아니며, 일정량의 물로부터 고온의 스팀을 생산할 수 있는 장치 또는 구조라면 공지의 어떠한 스팀발생부라도 적용 가능하다. 예를 들면, 별도로 구비된 스팀발생기로부터 생성된 스팀을 조리실과 연통된 스팀배관을 통해 조리실 내부로 공급하는 구조이거나, 조리실 내부에 구비되어 있는 발열부에 노즐을 통해 물을 분사하여 스팀을 발생시키는 구조 등일 수 있다.

본 발명에서 상기 조리실은 본체부 내에 조리 대상물이 안치되어 조리되는 공간으로 통상적으로 챔버 구조로 되어 있으며, 상기 조리실의 내부는 가이드판을 경계로 공간이 나눠져 있고, 상기 나뉜 공간 중 일 측 공간에는 대류팬(fan) 및 발열부가 수용되어 있다.

본 발명에서 상기 대류팬(fan)은 발열부에 의해서 온도가 상승한 공기를 조리실 내에서 순환시켜 대류를 유도하는 것으로서, 상기 대류팬은 통상적으로 컨벡션 오븐에 사용되는 것이라면 어떠한 것도 가능하며, 일반적으로 중앙을 중심으로 둘레를 따라 일정간격으로 다수의 대류팬 블레이드가 배치되어 있으며, 모터의 회전 샤프트와 결합되어 회전운동을 하게 된다.

본 발명에서 상기 발열부는 챔버 내부를 순환하는 공기의 온도를 상승시키는 역할을 하는 것으로서, 열을 발생시킬 수 있는 장치라면 어떠한 것이라도 가능하며, 예를 들면 열교환기 이용 발열장치, 전기 히터 장치 등이 있다.

본 발명은 스팀 컨벡션 오븐의 수명을 최대로 하고, 조리시 발생하는 소음을 최소화하기 위하여 상기 대류팬과 결합되어 대류팬을 회전시키는 모터로서 BLDC(Brushless direct current) 모터를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 BLDC 모터는 U, V, W 세 개의 권선(코일)과 회전자(rotor)로 구성되어 있으며, 상기 각 권선에 번갈아 하이(H), 로(L), 오픈(O)상의 전압이 인가되며, 그 전압에 의해 코일에 발생된 자기력이 모터의 회전자를 회전시켜 구동된다. 상기 BLDC(Brushless direct current) 모터는 일반 직류 모터와 달리 브러쉬(brush)가 없기 때문에 모터 내부의 마모가 적어 내구성이 우수하고, 소음이 적으며, 장시간 회전에 유리한 특징이 있다. 또한, 상기 BLDC 모터는 자석 기술의 발달과 맞물려 사이즈가 컴팩트화 되었으며, 제어성능 및 효율성이 높아 시스템의 운전비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

상기 BLDC 모터는 센서가 있는 시스템이나 없는 시스템에 모두 적용가능하나, 본 발명에서는 무센서 BLDC 모터를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 무센서 BLDC 모터를 사용함으로써, 홀 효과(hall-effect) 센서, 광 센서 등과 같은 센서 부품을 생략할 수 있으므로 제품의 단가를 낮출 수 있으며, 열이 가해지는 상황 등 센서에게 취약한 환경에 노출되어 발생할 수 있는 센서의 오 작동으로 인한 제품 결함을 방지할 수 있는 이점이 있기 때문이다.

본 발명의 스팀 컨벡션 오븐은 조리되는 음식을 고르게 익히도록 하기 위해 조리실 내부의 공기 흐름을 균일하게 유지하는 것이 중요하며, 이에 본 발명은 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 높이기 위하여 상기 BLDC 모터를 이용하여 대류팬의 회전운동을 정역회전변환으로 구동하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 모터 제어부는 대류팬의 신속 정확한 정역회전변환을 구현하기 위하여 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어하는 것으로서, 센서 기반 시스템일 경우에는 홀 효과(hall-effect) 센서, 광 센서 등 센서를 이용하여 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어할 수 있다.

하지만, 상기 BLDC 모터가 무센서 BLDC 모터인 경우에는 상기 모터 제어부는 역기전력 제로-크로싱(zero-crossing) 지점을 감지하여 무센서 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어하는 것이 바람직하다. 상기 무센서 BLDC 모터의 3개의 권선에서 발생하는 역기전력의 파형은 위치와 속도의 함수로 나타나며, 이러한 모터의 역기전력 특성은 저항분배 회로나 OP AMP(Operational Amplifier)를 이용하여 측정이 가능하다. 상기 역기전력 제로-크로싱(zero-crossing) 지점은 전압 비인가 상(phase)의 역기전력이 '0'이 되는 순간을 의미한다.

상기 무센서 BLDC 모터 및 그 구동회로에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다. 상기 구동회로 상의 전원부는 SMPS(Switching Mode Power Supply) 등으로 구성되어 상용전원인 교류전압을 직류전압으로 변환시키며, 스위칭소자구동부는 전원부에서 변환된 직류전압을 인가받아 스위칭제어신호를 발생시킨다. 스위칭소자는 스위칭제어신호에 따라 전원부에서 인가받는 직류전압을 3상 전압으로 변환시켜 모터에 인가한다. 상기 3상 전압에 의해 모터의 권선은 자기장을 발생시켜 모터의 회전자가 회전하게 되며, 모터의 회전자가 회전함으로써 상기 대류팬이 구동된다.

상기 모터 회전자의 회전에 따라 권선에는 역기전력이 출력되는데, 역기전력 검지부는 이러한 역기전력을 검출하여 마이콤으로 구성된 모터 제어부로 인가한다. 상기 역기전력의 검출에 따라 모터 제어부는 모터가 정확하게 동작되도록 스위칭소자구동부를 제어한다. 또한, 상기 모터 제어부은 스위칭소자로부터 전류를 검지하는 과전류검지부로부터 모터에 인가되는 전류값을 인가받고, 전원부의 전압을 검지하는 전압검지부로부터 모터 제어부에 인가되는 전압을 검지하여 지나치게 높은 전압 혹은 전류가 모터에 인가되면, 전원부의 전원을 차단시킴으로써, 모터의 안정적인 동작을 도모한다.

상기 무센서 BLDC 모터의 구동에서 회전자의 위치와 속도는 역기전력 검지부에서 검출된 역기전력을 이용하여 검출한다. 상기 역기전력은 회전자의 회전속도에 관련 있는 함수로서, 정지 또는 저속회전 시의 역기전력을 역기전력 검지부가 검출하는 것은 불가능하다. 따라서, 무센서 BLDC 모터의 구동회로는 역기전력 검지부가 역기전력을 안정적으로 검지할 수 있는 수준의 속도에 이르기까지 모터를 임의로 회전시키는 것이 필요하다. 따라서, 본 발명에 따른 모터 제어부는 적어도 역기전력을 발생시킬 수 있는 속도 이상으로 무센서 BLDC 모터의 속도를 제어하는 프로그램이 내장되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기 대류팬의 신속 정확한 정역회전변환을 구현하기 위해서는 모터 부하의 갑작스런 변화로 인해 발생하는 역기전력 파형의 탈조 현상을 방지할 필요가 있으며, 이를 위하여 본 발명에 따른 모터 제어부는 대류팬의 정역회전변환 시 발생하는 역기전력의 파형 탈조를 보정하는 프로그램이 내장되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 가이드판은 조리실 내부의 공기의 흐름을 가이드하고, 조리실 내부에서 음식물로 인한 대류팬, 발열부 등의 오염을 방지하는 것으로서, 통상적으로 소정의 두께를 가지고 있는 판구조로 되어 있으며, 개폐가 가능한 구조로 되어 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 상기 가이드판은 조리실 내부 중 가이드판의 끝단부의 공기 흐름을 원활하게 가이드하여 전체적으로 공기 흐름의 균일성을 향상시키기 위해 적어도 일 측 끝단이 곡면 또는 경사면을 형성하는 구조인 것이 바람직하며, 특히 상기 대류팬 및 발열부가 수용된 공간 쪽으로 곡면 또는 경사면을 형성하는 구조인 것이 보다 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명의 일예에 대한 도면을 통해 설명하도록 한다. 하기 도면에 관한 설명은 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 지나지 않으며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 스팀 컨벡션 오븐의 일예에 대한 측단면도를 개념적으로 도시한 것이다. 도 1에 의하면, 본 발명의 일예에 따른 스팀 컨벡션 오븐은 조리실(100)의 내부에 가이드판(150)이 형성되어 있어 2개의 공간으로 구획되며, 상기 구획된 공간 중 일 측 공간에 대류팬(110)과 발열부(120)가 구비되어 있다. 또한, 조리실(100)의 일 측부에는 배관을 통해 스팀발생기(160)와 연결되어 있다.

도 1에서 상기 대류팬(110)은 무센서 BLDC 모터(130)의 회전 샤프트와 결합되어 있으며, 상기 무센서 BLDC 모터(130)는 인접하는 모터 제어부(140)와 전기적으로 연결되어 있다.

본 발명에서 상기 무센서 BLDC 모터(130)는 조리실(100) 내부의 공기 흐름의 균일성을 높이기 위해 정역회전변환으로 구동되며, 상기 무센서 BLDC 모터(130)의 신속하고 정확한 정역회전변환을 구현하기 위해, 상기 모터 제어부(140)는 역기전력 제로-크로싱(zero-crossing) 지점을 감지하여 무센서 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어한다.

도 2는 본 발명에 따른 가이드판의 일예에 대한 평면도를 개념적으로 도시한 것이다. 도 2에 의하면, 본 발명의 일예에 따른 가이드판(150)은 양측 끝단부가 대류팬(110) 및 발열부(120)를 수용하고 있는 공간 쪽으로 경사면을 형성하는 구조로 되어 있어, 조리실 내부 중 가이드판의 끝단부에 형성되는 모서리 부분의 공기 흐름을 원활하게 가이드하여 조리실 내부의 공기 흐름의 균일성을 향상시킬 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 상기의 상세한 설명보다는 후술할 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 조리실 110 : 대류팬(fan)
120 : 발열부 130 : 무센서 BLDC 모터
140 : 모터 제어부 150 : 가이드판
160 : 스팀발생기

Claims

내부에 가이드판을 경계로 공간이 나눠져 있고, 상기 나뉜 공간 중 일 측 공간에 대류팬 및 발열부가 수용되어 있는 조리실; 및
상기 조리실의 내부에 스팀을 공급하는 스팀발생부를 포함하는 스팀 컨벡션 오븐에 있어서,
상기 대류팬에 결합되고, 대류팬이 정역회전변환으로 구동하도록 하는 무센서 BLDC 모터; 및
역기전력 제로-크로싱(zero-crossing) 지점을 감지하여 무센서 BLDC 모터의 위치 및 속도를 제어하는 모터 제어부;를 더 포함하되,
상기 모터 제어부는 적어도 역기전력을 발생시킬 수 있는 속도 이상으로 무센서 BLDC 모터의 속도를 제어하고, 대류팬의 정역회전변환 시 모터 부하의 갑작스런 변화로 인해 발생하는 역기전력의 파형 탈조를 보정하는 프로그램이 내장되어 있으며,
상기 가이드판은 상기 대류팬 및 발열부가 수용된 공간 쪽으로 양쪽 끝단이 곡면 또는 경사면을 형성하는 구조인 스팀 컨벡션 오븐.
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