KR102052702B1

KR102052702B1 - 코일 어셈블리 및 유도 가열 장치

Info

Publication number: KR102052702B1
Application number: KR1020170080802A
Authority: KR
Inventors: 이희준
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2017-06-26
Publication date: 2019-12-05
Also published as: US10904957B2; US20180376547A1; KR20190001198A; EP3422814A1

Abstract

본 발명은 코일 어셈블리 및 코일 어셈블리를 포함하는 유도 가열 장치에 관한 것이다. 본 발명은 종래의 프리 존 방식의 유도 가열 장치의 단점을 극복하기 위한 새로운 구조를 갖는 유도 가열 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 포함되는 코일 어셈블리는 상판부에 형성되는 화구 영역과 대응되는 형상을 갖는 코일 프레임을 갖는다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리에 포함되는 워킹 코일은 종래 기술에 따른 워킹 코일과 같이 원형으로 배치되는 것이 아니라 제1 방향 및 제2 방향으로 교대로 배치된다.

Description

코일 어셈블리 및 유도 가열 장치{COIL ASSEMBLY AND INDUCTION HEATING APPARATUS INCLUDING THEREOF}

본 발명은 코일 어셈블리 및 코일 어셈블리를 포함하는 유도 가열 장치에 관한 것이다.

가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 방식의 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 가스를 이용하지 않고 전기를 이용하여 피가열 물체, 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.

전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 전기 저항 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 피가열 물체에 전달함으로써 피가열 물체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 워킹 코일에 인가할 때 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.

유도 가열 방식의 원리를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 유도 가열 장치에 전원이 인가됨에 따라 소정 크기의 고주파 전압이 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생하게 된다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 유도 가열 장치 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 피가열 물체의 바닥을 통과하면, 피가열 물체 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 피가열 물체 바닥에 흐르면 피가열 물체 자체가 가열된다.

유도 가열 장치를 사용할 경우, 유도 가열 장치의 상판부는 가열되지 않고 피가열 물체 자체만 가열된다. 따라서 피가열 물체를 유도 가열 장치의 상판부에서 들어올리면 코일 주변의 유도 자계가 소멸되면서 피가열 물체의 발열도 즉시 중단된다. 또한 유도 가열 장치는 워킹 코일이 발열되지 않기 때문에 조리가 이루어지는 동안에도 상판부의 온도가 비교적 낮은 온도로 유지되어 안전하다는 장점을 갖는다.

또한 유도 가열 장치는 유도 가열에 의해 피가열 물체 자체를 가열시키므로 가스 레인지나 저항 가열 방식 장치에 비해 에너지 효율이 높다는 장점이 있다. 이와 같은 유도 가열 장치의 다른 장점은 다른 방식의 가열 장치에 비해 보다 짧은 시간 내에 피가열 물체를 가열할 수 있다는 점이다. 유도 가열 장치의 출력이 높을수록 보다 빠르게 피가열 물체를 가열할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(10)는 케이스(110) 및 케이스(110)를 밀폐하는 커버 플레이트(102)를 포함한다. 그리고 케이스(110) 내부에 형성되는 공간에는 원형의 형상을 갖는 하나 이상의 워킹 코일(114a, 114b)이 배치된다.

케이스(110)와 결합되는 커버 플레이트(102)는 조리 용기와 같은 피가열 물체를 올려놓기 위한 상판부(104)를 포함한다. 상판부(104)에는 커버 플레이트(102)가 케이스(110)와 결합될 때 케이스(110) 내부에 배치되는 워킹 코일(114a, 114b)의 위치와 대응되는 화구(104a, 104b)가 형성된다. 화구(104a, 104b)는 워킹 코일(114a, 114b)의 형상과 대응되는 원형의 형상을 갖는다.

이와 같은 유도 가열 장치(10)의 전원이 인가된 상태에서, 사용자는 화구(104a, 104b)에 조리 용기를 올려놓은 후 상판부(104) 상에 형성되는 조작 인터페이스(미도시)를 통해서 화구를 선택하기 위한 조작 및 화구의 화력을 선택하기 위한 조작을 수행한다. 사용자의 조작 이후 유도 가열 장치(10)의 용기 감지 동작을 통해 화구(104a, 104b) 상에 사용 가능한 용기가 올려진 것으로 확인되면, 제어부(미도시) 및 전원부(미도시)에 의해서 사용자가 선택한 화구에 대응되는 워킹 코일에 전류가 인가되고, 피가열 물체와 워킹 코일 간의 유도 자계가 형성되어 피가열 물체가 가열되기 시작한다.

그런데 도 1과 같은 구성을 갖는 종래의 유도 가열 장치(10)를 사용할 때에는 상판부(104)에 형성된 화구(104a, 104b)와 피가열 물체의 바닥면이 일치하도록 피가열 물체를 화구(104a, 104b)에 올려놓아야 한다. 화구(104a, 104b)와 피가열 물체의 바닥면이 일치하지 않을 경우, 화구(104a, 104b) 하부에 배치된 워킹 코일(114a, 114b)과 피가열 물체 사이의 유도 자계가 약해져 사용자가 설정한 화력에 도달하기가 어려워지고 유도 가열 장치(10)의 전력 효율이 낮아진다. 또한 화구(104a, 104b)와 피가열 물체의 바닥면이 일치하지 않을 경우 워킹 코일(114a, 114b)과 피가열 물체 사이의 유도 자계 형성이 실패하여 피가열 물체의 가열이 이루어지지 못할 가능성도 있다.

또한 도 1과 같은 종래의 유도 가열 장치(10)의 화구(104a, 104b)는 대부분 원형 형상을 갖기 때문에, 사용 가능한 용기의 형상 또한 원형으로 제한되는 문제도 있다.

이와 같은 종래의 유도 가열 장치(10)의 단점을 극복하기 위하여, 최근에는 프리 존(Free Zone) 또는 존 프리(Zone Free) 방식의 유도 가열 장치가 출시되고 있다.

도 2는 종래 기술에 따른 프리 존 방식의 유도 가열 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 종래 기술에 따른 프리 존 방식의 유도 가열 장치(20)는 케이스(210) 및 케이스(210)를 밀폐하는 커버 플레이트(202)를 포함한다. 커버 플레이트(202)는 상판부(204)를 포함하는데, 상판부(204) 상에는 가열을 위한 조리 용기와 같은 피가열 물체를 올려놓기 위한 화구 영역(206)이 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 프리 존 방식의 유도 가열 장치(20)의 화구 영역(206)은 사각형으로 형성되며 상판부(204) 대부분의 영역을 커버한다. 이에 따라서 사용자가 화구 영역(206) 상의 어느 부분에 피가열 물체를 올려놓더라도 피가열 물체의 가열이 가능하다. 따라서 도 1과 같은 종래의 유도 가열 장치(10)과 비교할 때 사용자가 피가열 물체의 바닥면을 화구(104a, 104b)와 일치시킬 필요가 없어 편리성이 증대되며 피가열 물체를 잘못 올려놓음으로써 전력 효율이 낮아지거가 가열에 실패할 가능성이 줄어든다.

한편, 도 2의 종래 기술에 따른 프리 존 방식의 유도 가열 장치(20)의 케이스(210) 내부에는 화구 영역(206)에 대응되도록 배치되는 하나 이상의 워킹 코일(212a, 212b, 212c)이 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이 종래 기술에 따른 프리 존 방식의 유도 가열 장치(20)의 워킹 코일(212a, 212b, 212c)은 장축 및 단축을 갖는 타원 형상을 가지며, 대개 도 1에 도시된 원형의 워킹 코일(114a, 114b)의 일측을 가압, 변형하여 제조된다.

이러한 구성을 갖는 유도 가열 장치(20)의 화구 영역(206) 상의 임의의 위치에 조리 용기를 올려 놓은 후, 사용자는 상판부(204) 상에 형성되는 조작 인터페이스(미도시)를 통해서 화구의 화력을 선택하기 위한 조작을 수행한다. 사용자의 조작 이후 유도 가열 장치(20)의 용기 감지 동작을 통해 화구 영역(206) 상에 사용 가능한 용기가 올려진 것으로 확인되면, 워킹 코일(212a, 212b, 212c) 중 화구 영역(206) 상에 놓여진 피가열 물체의 위치와 대응되는 위치에 있는 워킹 코일에 제어부(미도시) 및 전원부(미도시)에 의해서 전류가 인가되고, 피가열 물체와 워킹 코일 간의 유도 자계가 형성되어 피가열 물체가 가열되기 시작한다.

그러나 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 프리 존 방식의 유도 가열 장치(20)에 포함되는 워킹 코일(212a, 212b, 212c) 사이, 그리고 워킹 코일(212a, 212b, 212c)과 케이스(210)의 벽면 사이에는 화구 영역(206)과 대응되지만 워킹 코일은 배치되지 않는 잉여 공간(220a 내지 220h)이 존재하게 된다.

이와 같은 잉여 공간(220a 내지 220h)과 대응되는 위치 상에 피가열 물체가 놓여지게 될 경우 워킹 코일(212a, 212b, 212c)과 피가열 물체 사이의 유도 자계가 약해져 전력 효율이 낮아지고 피가열 물체의 가열 시간 및 요리 시간이 증가하는 문제가 있다.

본 발명은 종래의 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 사이, 그리고 워킹 코일과 케이스 벽면 사이의 잉여 공간을 제거함으로써 사용자가 피가열 물체를 올려놓는 위치에 따른 전력 효율의 감소 현상, 그리고 가열 시간 및 요리 시간의 증가 현상을 방지할 수 있는 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명은 종래의 프리 존 방식의 유도 가열 장치의 단점을 극복하기 위한 새로운 구조를 갖는 유도 가열 장치를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 포함되는 코일 어셈블리는 상판부에 형성되는 화구 영역과 대응되는 형상을 갖는 코일 프레임을 갖는다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리에 포함되는 워킹 코일은 종래 기술에 따른 워킹 코일과 같이 원형으로 배치되는 것이 아니라 제1 방향 및 제2 방향으로 교대로 배치된다. 이와 같은 배치에 따라서 워킹 코일의 전체적인 형상은 종래 기술과 같은 원형이나 타원형이 아니라 사각 형상을 갖게 된다.

따라서 본 발명에 따른 코일 어셈블리가 배치되는 프리 존 방식의 유도 가열 장치는 사용자가 화구 영역 상에 피가열 물체를 놓는 위치와 관계없이 일정한 화력을 제공할 수 있다. 이에 따라서 종래 기술에 따른 유도 가열 장치에서 발생하는 사용자가 피가열 물체를 올려놓는 위치에 따른 전력 효율의 감소 현상, 그리고 가열 시간 및 요리 시간의 증가 현상을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리는 상부에 코일 수용부가 형성되는 코일 프레임 및 상기 코일 수용부에 제1 방향 및 제2 방향으로 교대로 배치되는 워킹 코일을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 코일 수용부는 제1 워킹 코일이 배치되는 제1 수용부 및 제2 워킹 코일이 배치되는 제2 수용부를 포함하고, 상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부 사이에는 자속 형성부가 배치된다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 코일 수용부는 상기 워킹 코일이 삽입될 수 있는 코일 삽입용 홈을 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 코일 프레임은 상기 워킹 코일의 삽입 방향을 상기 제1 방향에서 상기 제2 방향으로 전환하기 위한 제1 지지부 및 상기 워킹 코일의 삽입 방향을 상기 제2 방향에서 상기 제1 방향으로 전환하기 위한 제2 지지부를 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 코일 프레임은 상기 코일 수용부와 상기 제1 지지부 사이에 형성되는 제1 교차부 및 상기 코일 수용부와 상기 제2 지지부 사이에 형성되는 제2 교차부를 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 워킹 코일은 사각 형상의 단면을 갖는다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 코일 프레임의 하부면에는 적어도 하나의 자성 코어가 배치된다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 상부에 화구 영역이 형성되는 상판부를 포함하는 커버 플레이트, 상기 상판부 하부에 상기 화구 영역과 대응되도록 배치되는 코일 어셈블리 및 상기 코일 어셈블리를 수용하고 상기 커버 플레이트에 의해서 밀폐되는 케이스를 포함하고, 상기 코일 어셈블리는 상부에 코일 수용부가 형성되는 코일 프레임 및 상기 코일 수용부에 제1 방향 및 제2 방향으로 교대로 배치되는 워킹 코일을 포함한다.

본 발명에 따른 코일 어셈블리 및 이를 포함하는 유도 가열 장치는 종래의 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 사이, 그리고 워킹 코일과 케이스 벽면 사이의 잉여 공간을 갖지 않으므로, 사용자가 피가열 물체를 올려놓는 위치에 따른 전력 효율의 감소 현상, 그리고 가열 시간 및 요리 시간의 증가 현상을 방지할 수 있는 장점을 갖는다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 프리 존 방식의 유도 가열 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리에 포함되는 코일 프레임의 상부면을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리에 포함되는 코일 프레임의 하부면을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임 상부에 형성되는 코일 수용부의 구조를 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임 상부에 형성되는 지지부의 구조를 나타내는 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 워킹 코일이 배치될 때 지지부에 의한 워킹 코일의 방향 전환을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 삽입되는 워킹 코일의 일 예시를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 워킹 코일이 제1 방향으로 삽입된 상태를 나타낸다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 워킹 코일의 삽입 방향이 제1 방향에서 제2 방향으로 전환된 상태를 나타낸다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임의 제1 수용부 및 제2 수용부에 각각 서로 다른 워킹 코일이 삽입된 상태를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 프레임의 제1 수용부 및 제2 수용부에 단일한 워킹 코일이 삽입된 상태를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리를 포함하는 유도 가열 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리에 포함되는 코일 프레임의 상부면을 나타내는 사시도이다. 또한 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리에 포함되는 코일 프레임의 하부면을 나타내는 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리(30)는 워킹 코일을 지지하기 위한 코일 프레임(302)을 포함한다. 도면에 도시된 코일 프레임(302)은 사각 형상을 가지며, 이러한 형상은 후술하는 유도 가열 장치의 상판부에 형성되는 화구 영역과 대응되는 것이다. 그러나 코일 프레임(302)의 형상은 실시예에 따라서 달라질 수 있다.

코일 프레임(302) 상에는 워킹 코일이 수용되는 코일 수용부, 즉 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)가 형성된다. 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)에는 각각 코일을 수용하기 위한 하나 이상의 코일 삽입용 홈이 형성되어 있다.

후술하는 바와 같이, 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)의 코일 삽입용 홈에는 워킹 코일이 제1 방향(X1→X2) 및 제2 방향(X2→X1)으로 교대로 삽입된다. 이와 같이 워킹 코일이 삽입됨에 따라서, 제1 수용부(304a)에 배치된 워킹 코일 및 제2 수용부(304b)에 배치된 워킹 코일은 각각 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)의 형상과 동일한 사각 형상을 갖게 된다. 그러나 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)의 형상 및 그에 따른 워킹 코일의 형상은 달라질 수 있다.

또한 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)의 사이에는 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)에 수용되는 워킹 코일에 전류가 인가될 때 자속이 형성되는 공간인 자속 형성부(306)가 배치된다. 도면에 도시된 바와 같이 자속 형성부(306)에는 코일 삽입용 홈이 형성되지 않으며 그에 따라서 워킹 코일 또한 배치되지 않는다. 코일 프레임(302) 상에서 자속 형성부(306)가 차지하는 넓이는 유도 가열 장치의 스펙에 따른 요구 전력량 그리고 그에 따른 워킹 코일의 길이와 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)의 넓이에 따라서 달라질 수 있다.

제1 수용부(304a), 제2 수용부(304b), 자속 형성부(306)의 양 측면에는 지지부, 즉 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b)가 배치된다. 도면에 도시된 바와 같이 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b)는 워킹 코일의 삽입 방향, 즉 제1 방향(X1→X2) 또는 제2 방향(X2→X1)과 교차하는 방향(Y1↔Y2)으로 배치된다. 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b)는 후술하는 바와 같이 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)에 워킹 코일이 삽입될 때, 워킹 코일의 방향을 제1 방향(X1→X2)에서 제2 방향(X2→X1)으로 전환하거나, 제2 방향(X2→X1)에서 제1 방향(X1→X2)으로 전환하는데 사용된다.

제1 수용부(304a), 제2 수용부(304b), 자속 형성부(306)와 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b) 사이에는 교차부, 즉 제1 교차부(310a) 및 제2 교차부(310b)가 각각 형성된다. 제1 교차부(310a)는 코일 수용부(304a, 304b)와 제1 지지부(308a) 사이에 형성되는 공간으로서, 코일 수용부(304a, 304b)에서 제1 지지부(308a) 방향으로 삽입되는 워킹 코일을 수용한다. 마찬가지로 제2 교차부(310b)는 코일 수용부(304a, 304b)와 제2 지지부(308b) 사이에 형성되는 공간으로서, 코일 수용부(304a, 304b)에서 제2 지지부(308b) 방향으로 삽입되는 워킹 코일을 수용한다.

또한 도면을 참조하면, 코일 프레임(302)의 하부면에는 워킹 코일에 전류가 인가되어 피가열 물체와의 사이에 유도 자계가 형성될 때 자속 밀도를 높이기 위한 하나 이상의 자성 코어(320a 내지 320h)가 배치된다. 보다 구체적으로, 코일 프레임(302)의 하부면에서 제1 수용부(304a)와 대응되는 영역(314a), 그리고 제2 수용부(304b)와 대응되는 영역(314b)에 각각 자성 코어(320a 내지 320h)가 배치될 수 있다.

도면에서는 각각의 영역마다 4개의 자성 코어가 배치되어 있으나, 각각의 영영마다 배치되는 자성 코어의 크기 및 수, 그리고 배치 형태는 실시예에 따라서 달라질 수 있다. 또한 도면에는 코일 프레임(302)의 자속 형성부(306)와 대응되는 영역(316)에는 자성 코어가 배치되어 있지 않지만, 실시예에 따라서는 영역(316)에도 자성 코어가 배치될 수 있다. 자성 코어는 페라이트와 같은 자성 물질로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 자성 코어를 구성하는 물질은 달라질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임 상부에 형성되는 코일 수용부의 구조를 나타내는 단면도이다. 참고로 도 5는 도 3에 도시된 코일 프레임(302)의 제1 수용부(304a), 제2 수용부(304b), 자속 형성부(306)를 Y1↔Y2 방향으로 절단한 종단면도이다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 코일 프레임(302)의 상부에 형성되는 코일 수용부(304a, 304b)에는 전술한 바와 같이 하나 이상의 코일 삽입용 홈이 형성된다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 각각의 코일 수용부(304a, 304b)에 배치되는 두 개의 격벽(42a, 42b) 사이의 공간(44)이 코일 삽입용 홈으로 정의된다. 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)는 각각 다수의 격벽 및 다수의 격벽이 이루는 공간인 코일 삽입용 홈을 포함한다.

이와 같은 코일 삽입용 홈의 너비, 즉 격벽(42a, 42b) 사이의 거리는 코일 수용부(304a, 304b)에 삽입되는 코일의 너비 이상으로 설정될 수 있다. 또한 코일 삽입용 홈의 깊이, 즉 격벽(42a, 42b)의 높이는 코일의 높이 이상으로 설정될 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임 상부에 형성되는 지지부의 구조를 나타내는 측면도이다. 참고로 도 6에는 두 개의 지지부(308a, 308b) 중 제2 지지부(308b)의 구조가 나타나 있으나 제1 지지부(308a) 또한 도 6과 동일한 구조를 가질 수 있다.

도 3 및 도 6을 참조하면, 제2 지지부(308b)는 코일 프레임(302)의 상부면에서 미리 정해진 높이만큼 이격되도록 배치된다. 도 6에 도시된 바와 같이 제2 지지부(308b)는 두 개의 지지부재(52a, 52b)에 의해서 지지되어 코일 프레임(302)과 이격되도록 배치된다. 이에 따라서 제2 지지부(308b)와 코일 프레임(302) 사이에는 워킹 코일이 통과할 수 있는 공간(54)이 형성된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 워킹 코일이 배치될 때 지지부에 의한 워킹 코일의 방향 전환을 설명하기 위한 도면이다. 참고로 도 7에는 제2 수용부(304b)에 수용되는 워킹 코일(60)의 삽입 방향이 제2 지지부(308b)에 의해서 전환되는 실시예가 도시되어 있으나, 제1 수용부(304a) 및 제1 지지부(308a)에 의해서도 워킹 코일(60)의 삽입 및 방향 전환이 동일하게 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 제2 수용부(304b)에 제1 방향(X1→X2)으로 삽입된 워킹 코일(60)은 제2 교차부(310b)를 통과하여 제2 지지부(308b)의 하부를 통과한다. 워킹 코일(60)은 제2 지지부(308b)의 하부에서 측면을 거쳐서 상부 쪽으로 꺾임으로써 다시 제2 방향(X2→X1)으로 제2 수용부(304b)에 삽입된다.

도 7을 참조하여 본 발명의 다른 실시예를 설명하면, 제2 수용부(304b)에 제2 방향(X2→X1)으로 삽입된 워킹 코일(60)은 제2 교차부(310b)를 통과하여 제2 지지부(308b)의 상부를 통과한다. 워킹 코일(60)은 제2 지지부(308b)의 상부에서 측면을 따라서 하부 쪽으로 꺾임으로써 다시 제1 방향(X1→X2)으로 제2 수용부(304b)에 삽입된다.

이와 같이 본 발명에 따른 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b)는 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)에 워킹 코일이 삽입될 때, 워킹 코일의 방향을 제1 방향(X1→X2)에서 제2 방향(X2→X1)으로 전환하거나, 제2 방향(X2→X1)에서 제1 방향(X1→X2)으로 전환하는데 사용된다. 실시예에 따라서 워킹 코일은 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b)의 하부로 삽입되어 상부 쪽로 꺾일 수도 있고, 제1 지지부(308a) 및 제2 지지부(308b)의 상부로 삽입되어 하부 쪽으로 꺾일 수도 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 삽입되는 워킹 코일의 일 예시를 나타낸다.

앞서 도 3 및 도 5를 통해 설명된 코일 수용부(304a, 304b)에 형성되는 하나 이상의 코일 삽입용 홈에는 미리 정해진 길이 및 두께를 갖는 워킹 코일이 삽입될 수 있다. 이 때 도 8에 도시된 바와 같이 코일 삽입용 홈에 삽입되는 워킹 코일(60)의 단면은 사각 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 사각 형상의 단면을 갖는 워킹 코일(60)을 사용하면 워킹 코일(60)이 코일 수용부(304a, 304b)에 삽입되었을 때 워킹 코일(60)의 상부면이 평탄한 형상을 갖게 되므로 워킹 코일(60)에 전류가 인가되어 피가열 물체와의 유도 자계를 형성할 때 자속 밀도가 증대되는 효과를 기대할 수 있다.

그러나 본 발명에 따른 코일 프레임에 삽입되는 워킹 코일의 단면은 사각 형상에 한정되지 않으며, 원형 형상 등 다른 형상의 단면을 갖는 워킹 코일 또한 사용될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 워킹 코일이 제1 방향으로 삽입된 상태를 나타낸다. 또한 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임에 워킹 코일의 삽입 방향이 제1 방향에서 제2 방향으로 전환된 상태를 나타낸다.

먼저 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임의 제1 수용부(304a)의 첫 번째 코일 삽입용 홈에 워킹 코일(60)이 제1 방향(X1→X2)으로 삽입된다. 이 때 워킹 코일(60)은 제1 지지부(308a)의 하부를 통과하여 제1 수용부(304a) 상에 형성된 첫 번째 코일 삽입용 홈에 삽입된다. 실시예에 따라서는 워킹 코일(60)이 제1 지지부(308a)의 상부를 통과하여 첫 번째 코일 삽입용 홈에 삽입될 수도 있다.

첫 번째 코일 삽입용 홈에 삽입된 워킹 코일(60)은 제2 지지부(308b)의 하부를 통과한다. 실시예에 따라서는 첫 번째 코일 삽입용 홈에 삽입된 워킹 코일(60)이 제2 지지부(308b)의 상부를 통과할 수도 있다.

다음으로 도 10을 참조하면, 도 9에서 제2 지지부(308b)의 하부를 통과한 워킹 코일(60)은 제2 지지부(308b)의 측면을 거쳐서 제2 지지부(308b)의 상부 쪽으로 꺾이게 된다. 이에 따라서 워킹 코일(60)의 삽입 방향은 제1 방향(X1→X2)에서 제2 방향(X2→X1)으로 전환된다. 제2 방향(X2→X1)으로 삽입 방향이 전환된 워킹 코일(60)은 제1 수용부(304a)의 두 번째 코일 삽입용 홈에 삽입된 후 제1 지지부(308a)의 하부를 통과하게 된다.

이후 제1 지지부(308a)의 하부를 통과한 워킹 코일(60)은 제1 지지부(308a)의 측면을 거쳐서 제1 지지부(308a)의 상부 쪽으로 꺾이게 된다. 이에 따라서 워킹 코일(60)의 삽입 방향은 다시 제2 방향(X2→X1)에서 제1 방향(X1→X2)으로 전환된다.

결국 이와 같은 과정이 반복됨에 따라서 워킹 코일(60)은 제1 방향(X1→X2) 및 제2 방향(X2→X1)으로 교대로 제1 수용부(304a)에 형성된 모든 코일 삽입용 홈에 삽입될 수 있다. 또한 마찬가지 방식으로, 워킹 코일(60)은 제2 수용부(304b)에 형성된 모든 코일 삽입용 홈에도 제1 방향(X1→X2) 및 제2 방향(X2→X1)으로 교대로 삽입될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 프레임의 제1 수용부 및 제2 수용부에 각각 서로 다른 워킹 코일이 삽입된 상태를 나타낸다.

도 11은 앞서 도 9 및 도 10을 통해 설명된 방법에 따라서 제1 수용부(304a)에 제1 워킹 코일(60)이 삽입되고, 제2 수용부(304b)에는 제2 워킹 코일(62)이 삽입된 상태를 나타낸다. 제1 워킹 코일(60)의 양단에는 제1 워킹 코일(60)을 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(60a, 60b)가 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제2 워킹 코일(62)의 양단에는 제2 워킹 코일(62)을 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(62a, 62b)가 연결될 수 있다.

이와 같이 제1 수용부(304a) 및 제2 수용부(304b)에 각각 서로 다른 워킹 코일(60, 62)이 배치될 경우, 제어부(미도시)의 제어에 따라서 각 워킹 코일(60, 62)에 인가되는 전류의 진폭, 크기 및 인가 타이밍을 제어함으로써 피가열 물체에 대한 가열 동작이 수행될 수 있다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 코일 프레임의 제1 수용부 및 제2 수용부에 단일한 워킹 코일이 삽입된 상태를 나타낸다.

도 12에는 앞서 도 9 및 도 10을 통해 설명된 방법에 따라서 단일한 워킹 코일(60)이 제1 수용부(304a)를 거쳐서 제2 수용부(304b)에 삽입된 상태를 나타낸다. 도 12에 도시된 바와 같이 제1 수용부(304a)에 삽입된 워킹 코일(60)은 제1 지지부(308a)의 하단을 따라서 제2 수용부(304b) 방향으로 연장된다. 실시예에 따라서는 제1 수용부(304a)에 삽입된 워킹 코일(60)이 제2 지지부(308b)의 하단을 따라서 제2 수용부(304b) 방향으로 연장될 수도 있다. 워킹 코일(60)의 양단에는 워킹 코일(60)을 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결하기 위한 커넥터(60a, 60b)가 연결될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 코일 어셈블리를 포함하는 유도 가열 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.

도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리 존 방식의 유도 가열 장치(50)는 본 발명에 따른 코일 어셈블리(30)를 수용하는 케이스(510)와, 케이스(510)를 밀폐하는 커버 플레이트(502)를 포함한다. 또한 커버 플레이트(502)에 포함되는 상판부(504) 상에는 사용자가 조리 용기와 같은 피가열 물체를 자유롭게 올려놓을 수 있는 사각형 형상의 화구 영역(506)이 형성된다.

한편, 도 13에 도시된 실시예에서는 케이스(510) 내부에 하나의 코일 어셈블리(30) 만이 배치되어 있으나, 실시예에 따라서는 하나 이상의 코일 어셈블리가 케이스(510) 내부에 배치될 수도 있다.

앞서 도 3 내지 도 12를 통해 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 코일 어셈블리(30)의 코일 프레임은 사각형의 형상을 가진다. 또한 이와 같은 코일 프레임의 코일 수용부에 제1 방향(X1→X2) 및 제2 방향(X2→X1)으로 교대로 삽입, 배치되는 워킹 코일은 전체적으로 사각형의 형상을 갖게 된다.

결국 도 13에 도시된 바와 같은 사각형 형상의 화구 영역(506)을 갖는 유도 가열 장치에 본 발명에 따른 코일 어셈블리(30)를 적용할 경우, 앞서 도 2에 도시된 종래의 프리 존 방식의 유도 가열 장치(20)에 포함되는 워킹 코일(212a, 212b, 212c) 사이, 그리고 워킹 코일(212a, 212b, 212c)과 케이스(210)의 벽면 사이에 존재하는 잉여 공간(220a 내지 220h)이 제거된다.

따라서, 본 발명에 따른 코일 어셈블리(30)가 배치되는 프리 존 방식의 유도 가열 장치(50)는 사용자가 화구 영역(506) 상에 피가열 물체를 놓는 위치와 관계없이 일정한 화력을 제공할 수 있다. 이에 따라서 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(20)에서 발생하는 사용자가 피가열 물체를 올려놓는 위치에 따른 전력 효율의 감소 현상, 그리고 가열 시간 및 요리 시간의 증가 현상을 방지할 수 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims

상부에 코일 수용부가 형성되는 평판 형상의 코일 프레임; 및
상기 코일 수용부에 제1 방향 및 제2 방향으로 교대로 배치되는 워킹 코일을 포함하고,
상기 코일 프레임은
상기 코일 프레임의 일단에 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 방향으로 배치되며 상기 워킹 코일의 삽입 방향을 상기 제1 방향에서 상기 제2 방향으로 전환하기 위한 제1 지지부; 및
상기 코일 프레임의 타단에 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 방향으로 배치되며 상기 워킹 코일의 삽입 방향을 상기 제2 방향에서 상기 제1 방향으로 전환하기 위한 제2 지지부를 포함하는
코일 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 코일 수용부는
제1 워킹 코일이 배치되는 제1 수용부; 및
제2 워킹 코일이 배치되는 제2 수용부를 포함하고
상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부 사이에는 자속 형성부가 배치되는
코일 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 코일 수용부는
상기 워킹 코일이 삽입될 수 있는 코일 삽입용 홈을 포함하는
코일 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서,
상기 코일 프레임은
상기 코일 수용부와 상기 제1 지지부 사이에 형성되는 제1 교차부; 및
상기 코일 수용부와 상기 제2 지지부 사이에 형성되는 제2 교차부를 더 포함하는
코일 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 워킹 코일은 사각 형상의 단면을 갖는
코일 어셈블리.
제1항에 있어서,
상기 코일 프레임의 하부면에는 적어도 하나의 자성 코어가 배치되는
코일 어셈블리.
상부에 화구 영역이 형성되는 상판부를 포함하는 커버 플레이트;
상기 상판부 하부에 상기 화구 영역과 대응되도록 배치되는 코일 어셈블리; 및
상기 코일 어셈블리를 수용하고 상기 커버 플레이트에 의해서 밀폐되는 케이스를 포함하고,
상기 코일 어셈블리는
상부에 코일 수용부가 형성되는 평판 형상의 코일 프레임; 및
상기 코일 수용부에 제1 방향 및 제2 방향으로 교대로 배치되는 워킹 코일을 포함하고,
상기 코일 프레임은
상기 코일 프레임의 일단에 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 방향으로 배치되며 상기 워킹 코일의 삽입 방향을 상기 제1 방향에서 상기 제2 방향으로 전환하기 위한 제1 지지부; 및
상기 코일 프레임의 타단에 상기 제1 방향 및 상기 제2 방향과 교차하는 방향으로 배치되며 상기 워킹 코일의 삽입 방향을 상기 제2 방향에서 상기 제1 방향으로 전환하기 위한 제2 지지부를 포함하는
유도 가열 장치.
제8항에 있어서,
상기 코일 수용부는
제1 워킹 코일이 배치되는 제1 수용부; 및
제2 워킹 코일이 배치되는 제2 수용부를 포함하고
상기 제1 수용부와 상기 제2 수용부 사이에는 자속 형성부가 배치되는
유도 가열 장치.
제8항에 있어서,
상기 코일 수용부는
상기 워킹 코일이 삽입될 수 있는 코일 삽입용 홈을 포함하는
유도 가열 장치.
삭제
제8항에 있어서,
상기 코일 프레임은
상기 코일 수용부와 상기 제1 지지부 사이에 형성되는 제1 교차부; 및
상기 코일 수용부와 상기 제2 지지부 사이에 형성되는 제2 교차부를 더 포함하는
유도 가열 장치.
제8항에 있어서,
상기 워킹 코일은 사각 형상의 단면을 갖는
유도 가열 장치.
제8항에 있어서,
상기 코일 프레임의 하부면에는 적어도 하나의 자성 코어가 배치되는
유도 가열 장치.