KR102027690B1 - 가스렌지의 과열방지장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 조리용기의 과열상태 및 조리용기의 온도를 감지하는 하이-컷 센서의 단선상태를 감지하는 2개의 비교기의 비교결과에 따라서 가스공급을 차단하도록 하는 가스렌지의 과열방지장치에 관한 것이다. 그리고 본 발명에 따른 과열방지장치는, 가스렌지의 열전대(102)에 위치하여 조리용기의 온도를 감지하는 하이-컷 센서(110)서의 전압값에 따라 가스렌지의 과열상태 및 상기 하이-컷 센서(110)의 단선상태에 대한 신호를 출력하는 비교부(120가 제공된다. 비교부(120)는 가스렌지의 과열상태를 감지하는 제 1 비교기(122)와, 상기 하이-컷 센서(110)의 단선 상태를 감지하는 제 2 비교기(124)를 포함하며, 이러한 제 1 비교기(122)와 제 2 비교기(124)는 상기 조리용기의 온도 값에 대응하는 하이-컷 센서(110)의 전압값을 동시에 입력받고 미리 제공된 각각의 기준전압과 각각 비교한 후 가스공급을 차단하는 신호를 출력한다.

Description

가스렌지의 과열방지장치{Apparatus for preventing over-heating for gas range}
본 발명은 가스렌지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이-컷(Hi-cut) 센서의 전압값을 입력받는 2개의 서로 다른 비교기의 비교결과에 따라 마그네틱 파워 유니트(Magnetic Power Units, MPU)에 전달되는 열전대(TC, Thermo Couple)의 기전력을 선택적으로 차단하여 가스렌지를 안정적으로 사용할 수 있게 한 가스렌지의 과열방지장치에 관한 것이다.
가스렌지에는 버너에 의하여 조리용기의 과열을 방지하기 위하여 화력을 조절 또는 오프시키도록 조리용기의 과열을 방지하기 위한 장치가 설치되는 것이 일반적이고, 예를 들면 대한민국 공개특허 10-1998-067228호도 이러한 과열방지를 위한 장치를 제안하고 있다. 그러나 상기 선행특허는 기계적 스위치를 사용한다는 점에서 동작속도가 느리며 작동에 따른 편차가 커서 조리 중에 가스가 차단되는 문제를 내재하고 있다.
과열방지를 위한 가스렌지의 다른 예로 조리용기의 바닥면과 탄력적으로 접속된 상태에서 조리용기의 온도를 검출하는 하이-컷 센서를 설치하고 그 조리용기의 측정된 온도가 하이-컷 온도에 도달하면 MPU로 보내지는 전류를 차단하여 가스공급을 차단하는 하이-컷 제어를 하는 방식도 있다. 이러한 하이-컷 제어방식은 근래들어 많이 사용되는 방식이라 할 수 있으며, 가스의 공급 또는 차단은 하이-컷 센서의 동작에 전적으로 의존한다.
따라서 하이-컷 센서가 채용된 종래 가스렌지의 과열방지장치는 하이-컷 센서가 항상 정상적으로 작동해야 하기 때문에 그 불량여부를 체크하는 것이 중요한 문제라고 할 수 있을 것이다. 즉, 이러한 가스렌지에서는 하이-컷 센서가 고장으로 작동되지 않을 경우(또는 하이-컷 센서로부터 어떠한 신호를 전달받지 못하는 경우 등 포함) 가스렌지의 과열을 막을 다른 방법이 실질적으로 없음을 의미한다고 할 것이다.
이처럼 종래 가스렌지에는 1차적인 과열 방지를 위한 장치가 설치되고 있지만, 다른 한편으로 하이-컷 센서의 불량으로 조리용기의 온도를 감지하지 못하면 가스 공급을 차단하는 방법이 없다는 점에서 과열로 인한 사고를 방지할 수 없었던 것이다. 따라서 하이-컷 센서가 불량이더라도 과열방지를 할 수 있는 가스렌지의 필요성이 요구된다.
대한민국 공개특허 10-1998-067228호(가스레인지의 가스차단 안전장치)
본 발명의 목적은, 하이-컷 센서가 설치된 가스렌지에서 그 하이-컷 센서가 정상적으로 동작하지 못하는 조건에서도 버너에 의하여 조리용기가 과열되는 것을 방지할 수 있는 가스렌지의 과열방지장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
이와 같은 본 발명의 목적은, 실질적으로는 과열 방지에 대한 신뢰도를 향상시킨다는 것을 의미하는 것은 물론이고, 이러한 점은 안전성의 측면에서 더욱 향상된 가스렌지를 제공한다는 것과 같은 의미를 가진다고 할 수 있을 것이다.
상기한 목적을 위한 본 발명에서는, 가스렌지 사용에 따른 가스연소 열을 기전력으로 변화시켜 주는 열전대와; 상기 열전대에 위치하며 조리용기의 온도를 감지하는 하이-컷 센서; 상기 하이-컷 센서의 전압값에 따라 가스렌지의 과열상태 및 상기 하이-컷 센서의 단선상태에 대한 신호를 출력하는 비교부; 상기 비교부가 출력하는 신호에 의하여 온/오프 동작하는 반도체 스위치; 그리고 상기 반도체 스위치의 동작에 따라서 상기 열전대의 기전력에 의해 동작하는 마그네틱 밸브를 작동시켜 가스공급로를 개폐하는 마그네틱 파워 유니트를 포함하는 가스렌지의 과열방지장치를 제공한다.
여기서 상기 비교부는, 상기 가스렌지의 과열상태를 감지하는 제 1 비교기와, 상기 하이-컷 센서의 단선 상태를 감지하는 제 2 비교기를 포함하며, 상기 제 1 비교기와 제 2 비교기는 상기 조리용기의 온도 값에 대응하는 하이-컷 센서 전압값을 동시에 입력받고 미리 제공된 각각의 기준전압과 각각 비교한다.
그리고 본 발명에서는 상기 제 1 비교기와 제 2 비교기의 어느 하나의 출력신호에 의하여 상기 반도체 스위치는 구동되어 가스 공급을 차단할 수가 있다.
또한 본 발명은 상기 열전대, 마그네틱 파워 유니트 및 반도체 스위치는 직렬로 연결되고 폐루프를 구성하고 있다.
본 발명인 가스렌지의 과열방지장치에 의하면, 가스렌지의 과열 방지를 감지하는 비교수단과 조리용기의 온도를 감지하는 하이-컷 센서의 이상유무를 감지하는 비교수단을 함께 구성하고 있다. 그리고 이러한 비교수단에 의해 가스렌지의 과열을 직접 감지하여 가스 공급을 차단하는 것 이외에 비교수단이 하이-컷 센서로부터 출력신호를 정상적으로 전달받지 못하는 경우에도 가스 공급을 신속하게 차단시키고 있다. 따라서, 종래에 하이-컷 센서가 불량인 상태로 가스렌지의 과열상태를 인지하지 못하여 발생하는 사고를 효과적으로 방지할 수 있는 기대가 있다.
이처럼 본 발명은 하이-컷 센서의 출력신호를 받는 비교기 및 반도체 스위치만으로 가스 공급을 제어하고 있기 때문에, 종래 가스렌지의 메인 MCU(Micro Cotroller Unit)를 이용하여 가스 공급을 제어하는 것에 비해 구성을 간단하게 할 수 있다.
그리고 본 발명은 열전대와 마그네틱 파워 유니트를 직렬로 연결하는 반도체 스위치를 사용한다는 점에서 마그네틱 파워 유니트의 동작을 열전대의 기전력을 이용할 수 있어 기존 제품에 비해 수명 향상을 기대할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가스렌지의 과열방지장치의 블록 구성도
도 2는 도 1의 비교부의 구성도
다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 도 1에 도시한 바와 같이 가스가 연소되는 연소부(100) 주변에 설치되어 인가된 열에 의해 열기전력을 발생하는 열전대(TC)(102), 상기 열전대(102)에서 생성된 전류에 의해 자력을 발생시켜 상기 연소부(100)로의 가스 공급을 제어하는 마그네틱 파워 유니트(MPU)(104)가 구비된다. 상기 가스 공급은 열전대(102)의 출력단자가 상기 MPU(104)의 전원공급단자와 연결된 상태이고, 따라서 열전대(102)에서 발생하는 열기전력에 의해 상기 MPU(104)에 구비된 마그네틱 밸브(105)가 선택적으로 구동되어서 가스를 공급 또는 차단하는 방식이다.
상기 연소부(100)에는 조리용기의 바닥면과 탄력적으로 접속된 상태에서 조리용기의 온도를 검출하는 하이-컷 센서(110)가 설치된다. 이처럼 본 실시 예는 하이-컷 센서(110)가 설치된 가스렌지를 대상으로 하는 것이며, 이에 따라서 본 발명은 이러한 하이-컷 센서(110)가 설치되고 정해진 온도에 도달하면 가스공급을 차단하는 하이-컷 제어를 수행하는 다양한 조리기기에 적용할 수 있음은 당연하다고 할 것이다.
상기 열전대(102)와 마그네틱 파워 유니트(104) 사이에는 후술하는 비교부(120)의 출력값에 따라 온/오프 동작하는 반도체 스위치(130)가 직렬로 연결된다. 그리고 도면에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 스위치(130)는 열전대(102)와 MPU(104)를 상호 연결시키고 있으며, 열전대(102)와 MPU(104)는 반도체 스위치(130)를 통해 폐루프를 형성하고 있다. 본 발명에서는 이처럼 반도체 스위치(130)를 사용하기 때문에, 종래 사용되었던 기계식 릴레이 소자에 비해 진동이나 소음을 발생시키지 않으면서 스위칭 속도를 빠르게 처리할 수 있다는 점에서 가스렌지의 과열이나 이상 발생시 가스공급을 신속하게 차단시킬 수 있을 것이다.
본 발명에는 하이-컷 센서(110)의 전압 값을 입력받고 반도체 스위치(130)를 온/오프 동작시키는 비교부(120)가 구비된다. 여기서 상기 하이-컷 센서(110)의 전압 값은 조리용기의 온도 값에 대한 전압 값을 의미하는 것으로서 가스렌지의 과열 방지 및 하이-컷 센서(110)의 단선 등의 이상유무를 감지하는데 함께 사용되는 값이다.
그리고 도 2에 도시한 바와 같이 상기 비교부(120)는 하이-컷 센서(110)와 반도체 스위치(130) 사이에서 제 1 비교기(122)와 제 2 비교기(124)가 병렬로 구성되는 구조이다. 제 1 비교기(122)는 가스렌지의 과열방지용 비교기이고 제 2 비교기(124)는 센서감지용 비교기로서, 과열상태 또는 센서의 이상상태를 감지하게 될 경우 하이-컷 제어를 수행하기 위한 신호를 출력한다. 따라서 본 발명은 과열 상태 또는 센서의 이상상태 중 하나라도 발생하면 가스 공급이 차단할 수 있는 것이고, 이러한 점은 종래 하이-컷 센서가 고장으로 작동되지 않은 조건에서 가스렌지의 과열을 방지하지 못하는 문제를 해결할 수 있음을 의미한다고 할 것이다.
상기 하이-컷 센서 전압값과의 비교를 위해 상기 제 1 비교기(122)에는 과열감지 기준 전압값이 제공되고, 상기 제 2 비교기(124)에는 센서감지 기준 전압값이 제공된다. 상기 과열감지 기준 전압값은 하이-컷 센서 전압값과 비교를 통해 가스렌지의 과열상태를 판단하는 값이고, 상기 센서감지 기준 전압값은 하이-컷 센서의 이상유무 예를 들면 단선 등의 상태를 판단하는 값이다. 이처럼 본 발명은 하이-컷 센서의 전압값을 가지고 과열여부 및 센서의 이상상태를 모두 판단할 수가 있다.
이와 같은 본 발명의 가스렌지의 과열방지장치의 동작을 살펴보기로 한다. 먼저 제100단계(S100)와 같이 사용자가 가스렌지의 손잡이를 조작하면 연소부(100)에서 불꽃이 점화하고, 조리를 할 수 있도록 열전대(102)의 열기전력에 의하여 마그네틱 밸브(105)는 개방된 상태가 된다. 그리고 조리초기에는 불꽃이 점화되었다 하더라도 조리용기를 가열하는데 어느정도의 시간이 필요하기 때문에, 가스가 계속 공급되도록 마그네틱 밸브(105)는 소정 시간 동안 계속 개방된 상태를 유지한다.
가스 공급에 따라서 조리가 되는 동안에 하이-컷 센서(100)는 조리용기의 온도를 감지하는 과정을 수행한다. 그리고 이러한 온도 감지과정에 의하여 감지된 조리용기의 온도 값에 대한 전압값이 제 1 비교기(122)와 제 2 비교기(124)로 전달되는데, 이때 하이-컷 센서 전압값은 2개의 비교기(122, 124)에 동시에 전달된다.
이후 제 1 비교기(122)와 제 2 비교기(124)는 입력된 하이-컷 센서 전압값과 각각의 자신의 기준 전압값을 비교하게 되는데, 이러한 상기 2개의 비교기의 동작을 각각 살펴보기로 한다.
상기 제 1 비교기(122)는 하이-컷 센서로부터 입력된 하이-컷 센서 전압값과 미리 제공된 과열감지 기준 전압값을 비교한다. 그리고 비교 결과에 따라 상기 하이-컷 센서 전압값이 상기 과열감지 기준 전압값보다 높으면, 현재 가스렌지가 과열되었다고 판단하여 제 1 비교기(122)는 반도체 스위치(130)를 오프시키기 위한 신호를 출력한다. 이러한 신호에 의해 반도체 스위치(130)는 닫힌상태가 되고 따라서 열전대(102)의 기전력이 MPU(104)로 전달되는 것이 차단되어 가스 공급이 차단된다. 이처럼 가스렌지 사용 중에 과열상태가 되면 제 1 비교기(122)가 출력하는 신호에 의해 반도체 스위치(130)는 신속하게 동작하고 공급되는 가스를 차단할 수 있다.
여기서 상기 과열감지 기준 전압값을 소정 범위내로 셋팅하는 것도 가능할 것이다. 이 경우, 상기 하이-컷 센서 전압값이 범위 내에 있는 경우 정상 상태로 판단하고, 범위의 상한치 또는 하한치를 벗어난 경우에는 과열 상태로 판단하여 가스 공급을 차단시킨다.
상기 제 2 비교기(124)도 상기 제 1 비교기(122)가 하이-컷 센서 전압값을 입력받을 때 동일한 값을 입력받고, 이를 미리 제공된 센서감지 기준 전압값과 비교한다. 그리고 상기 비교결과에 따라 하이-컷 센서 전압값이 상기 센서감지 기준 전압값보다 큰 경우, 하이-컷 센서가 정상상태가 아닌 것으로 판단한다. 이러한 비정상 상태의 예로, 하이-컷 센서를 연결하는 라인이 단선된 상태로서 제 2 비교기(124)가 하이-컷 센서 전압값을 전달받지 못하는 경우가 해당될 수 있다.
따라서 제 2 비교기(124)는 하이-컷 센서 전압값이 상기 센서감지 기준 전압값보다 작은 경우에는 현재 하이-컷 센서(110)가 정상적으로 작동하고 있다고 판단하여 가스가 계속 공급될 수 있도록 한다. 그러나 이와 반대인 경우, 제 2 비교기(124)가 하이-컷 센서(110)로부터 어떠한 신호도 전달받지 못하는 상태로서 하이-컷 센서의 기능을 정상적으로 판단할 수 없는 상태를 인지하면, 반도체 스위치(130)를 오프시키기 위한 신호를 출력한다.
여기서 상기 센서감지 기준 전압값도 소정 범위를 가지도록 셋팅하고, 그 범위를 벗어난 경우에만 하이-컷 센서가 정상상태가 아닌 것으로 할 수 있다.
그리고 이렇게 출력된 신호에 따라 반도체 스위치(130)는 닫힌 상태가 되며, 열전대(102)의 기전력은 MPU(104)로 전달되지 못하고 이에 연소부(100)로의 가스 공급이 차단된다.
이처럼 본 발명의 실시 예는 하이-컷 센서(110)가 단선 등으로 인해 비교부(120)로 하이-컷 센서 전압값을 전달하지 못하는 경우가 발생하더라도 가스 공급을 차단할 수 있는 것이다. 따라서 하이-컷 센서(110)의 고장으로 인해 조리용기의 과열 상태를 전달받지 못하여 발생하는 사고를 효과적으로 방지할 수가 있다. 즉, 종래에는 하이-컷 센서(110)가 정상적으로 동작하는 경우에만 과열 여부를 판단하여 가스 공급을 차단할 수가 있었고, 만약 하이-컷 센서(110)가 고장인 경우에는 조리용기가 과열되더라도 가스 공급을 차단하지 못하는 문제가 있었는데, 본 발명은 이를 해결할 수가 있는 것이다.
한편, 본 발명은 제 2 비교기(124)만으로 가스 공급을 차단할 수도 있다. 즉 처음 조리 시작후 제 2 비교기(124)가 하이-컷 센서(110)로부터 어떠한 신호도 전달받지 못한다면, 제 2 비교기(124)는 하이-컷 센서(110)가 단선되었다고 판단한다. 따라서 제 2 비교기(124)는 조리 시작과 함께 가스 공급을 차단할 수가 있을 것이다.
물론 이 경우는 제 1 비교기(122) 역시 하이-컷 센서(110)로부터 하이-컷 센서 전압값을 전달받지 못한 상태로서 과열 상태를 감지할 수는 없을 것이다. 그러나 종래에는 하이-컷 센서(110)가 고장나서 조리용기의 온도를 감지할 수 없는 상태에서도 가스가 정상적으로 공급될 수 있었기 때문에, 과열로 인한 사고 발생이 우려되었던 것이고, 본 발명에서는 이처럼 하이-컷 센서(110)의 전압값이 비교부(120)로 미전달되는 경우 조리 초기라 할지라도 가스 공급을 차단하여 위험을 원천적으로 방지한다는 것에 의미가 있는 것이다.
한편, 본 발명에서는 상기한 실시 예에서 설명하고 있는 바와 같이 조리용기의 과열 또는 하이-컷 센서의 불량으로 인해 가스공급이 차단된 경우, 이를 사용자가 인지할 수 있도록 음성 등의 안내정보를 출력하도록 하는 것이 바람직하다. 만약 가스 공급이 차단된 상황을 사용자가 인지할 수 없다면, 어떠한 이유로 가스공급이 차단되었는지 불안해하고, 아울러 조리하고자 하는 음식물을 조리할 수가 없기 때문이다.
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 연소부
102 : 열전대
104 : 마그네틱 파워 유니트
105 : 마그네틱 밸브
110 : 하이-컷 센서
122 : 제 1 비교기
124 : 제 2 비교기
130 : 반도체 스위치

Claims (4)

  1. 가스렌지 사용에 따른 가스연소 열을 기전력으로 변화시켜 주는 열전대(102)와, 상기 열전대(102)에 위치하며 조리용기의 온도를 감지하는 하이-컷 센서(110), 상기 하이-컷 센서(110)의 전압값에 따라 가스렌지의 과열상태 및 상기 하이-컷 센서(110)의 단선상태에 대한 신호를 출력하는 비교부(120), 상기 비교부(120)가 출력하는 신호에 의하여 온/오프 동작하는 반도체 스위치(130), 상기 반도체 스위치(130)의 동작에 따라서 상기 열전대(102)의 기전력에 의해 동작하는 마그네틱 밸브를 작동시켜 가스공급로를 개폐하는 마그네틱 파워 유니트(104)를 포함하고;
    상기 비교부(120)는, 상기 가스렌지의 과열상태를 감지하는 제 1 비교기(122)와, 상기 하이-컷 센서(110)의 단선 상태를 감지하는 제 2 비교기(124)를 포함하고;
    상기 제 1 비교기(122)와 제 2 비교기(124)는 상기 조리용기의 온도 값에 대응하는 하이-컷 센서(110)의 전압값을 동시에 입력받고 미리 제공된 각각의 기준전압과 각각 비교하는 가스렌지의 과열방지장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비교기(122)와 제 2 비교기(124)의 어느 하나의 출력신호에 의하여 상기 반도체 스위치(130)는 구동되어 가스 공급을 차단하는 가스렌지의 과열방지장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전대(102), 마그네틱 파워 유니트(104) 및 반도체 스위치(130)는 직렬로 연결되고 폐루프를 구성하는 가스렌지의 과열방지장치.
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