KR102060147B1 - 와이어 하니스가 저감된 유도 가열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이어 하니스가 저감된 유도 가열 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 케이스, 케이스의 상단에 결합되고, 피가열 물체가 상면에 배치되는 커버 플레이트, 피가열 물체를 가열하기 위해 케이스의 내부에 설치된 제1 유도 가열 모듈 및 제1 유도 가열 모듈의 하단에 포고 핀이 적용된 제1 커넥터를 통해 결합되고, 제1 방향으로 연장되도록 형성되며, 전원선 및 신호선 중 적어도 하나가 패턴 처리된 제1 배선 기판을 포함한다.

Description

와이어 하니스가 저감된 유도 가열 장치{INDUCTION HEATING DEVICE HAVING REDUCED WIRE HARNESS}
본 발명은 와이어 하니스가 저감된 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 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체(예를 들어, 조리 용기)에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
이 중 유도 가열 방식이 적용된 유도 가열 장치는 복수개의 피가열 물체 각각(예를 들어, 조리 용기)을 가열하기 위해 대응하는 영역에 각각 워킹 코일을 구비하고 있는 것이 일반적이다.
다만, 최근에는 하나의 대상체를 복수개의 워킹 코일로 동시에 가열하는 유도 가열 장치(즉, 존프리(ZONE FREE) 방식의 유도 가열 장치)가 널리 보급되고 있다.
이러한 존프리 방식의 유도 가열 장치의 경우, 복수개의 워킹 코일이 존재하는 영역 내에서는 피가열 물체의 크기 및 위치에 상관 없이 피가열 물체를 유도 가열할 수 있다.
여기에서, 도 1을 참조하면, 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치가 도시되어 있는바, 이를 참조하여, 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치를 살펴보도록 한다.
도 1은 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치를 설명하는 개략도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치(10)에는, 복수개의 워킹 코일(예를 들어, AWC1~AWC6, BWC1~BWC4, CWC1~CWC6)이 고르게 분산 배치되어 있는바, 피가열 물체의 크기 및 위치에 상관 없이 복수개의 워킹 코일을 통해 피가열 물체를 유도 가열할 수 있다.
다만, 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치(10)의 경우, 영역별로 복수개의 워킹 코일이 그룹핑(예를 들어, A 영역(AR), B 영역(BR), C 영역(CR)에 각각 6개(AWC1~AWC6), 4개(BWC1~BWC4), 6개(CWC1~CWC6)의 워킹 코일이 그룹핑되어 있음)되어 있고, 각 영역마다 해당 영역의 워킹 코일들을 공통적으로 제어하는 인버터부가 존재하는바, 각각의 워킹 코일을 독립적으로 제어하기 어렵다는 문제가 있다.
또한 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치(10)에는, 워킹 코일이 복수개 존재하는바, 워킹 코일에 공진 전류를 인가하기 위한 인버터부가 복수개가 필요하고, 워킹 코일의 구동 여부 또는 출력 세기를 표시하는 인디케이터(예를 들어, 발광 소자) 역시 복수개 필요하다.
이에 따라, 해당 부품들을 연결하기 위해 와이어 하니스(wire harness)가 적용되는바, 배선 연결 구조가 복잡해진다는 문제가 있다. 나아가, 보조 전원(예를 들어, SMPS(Switched Mode Power Supply))의 직류 전원선, 입력 인터페이스용 제어 모듈의 신호선 등에도 와이어 하니스가 적용되는바, 배선 연결 구조가 더욱 복잡해진다는 문제가 있다.
그뿐만 아니라 와이어 하니스의 증가로 인해 제조 비용이 증가하고, 작업 효율이 저하된다는 문제도 있다.
본 발명의 목적은 모듈형 구조를 통해 복수개의 워킹 코일 각각에 대한 독립적 제어가 가능한 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 보드 투 보드 커넥터(board-to-board connector) 연결 방식을 통해 와이어 하니스가 저감된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 보드 투 보드 커넥터(board-to-board connector) 연결시 작업자의 실수 등으로 인한 불량 연결을 방지할 수 있는 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
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 발명에 따른 유도 가열 장치는, 워킹 코일, 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 인버터부, 워킹 코일의 구동 여부 및 출력 세기를 표시하는 인디케이터 및, 인버터부와 인디케이터의 구동을 제어하는 유도 가열 모듈용 제어 모듈로 구성된 유도 가열 모듈을 복수개 포함함으로써 복수개의 워킹 코일 및 인디케이터 각각에 대한 독립적 제어가 가능하다.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치에서는, 유도 가열 모듈의 구동을 제어하는 유도 가열 모듈용 제어 모듈과 전원선 및 신호선 중 적어도 하나가 패턴 처리된 배선 기판이 보드 투 보드 커넥터를 통해 연결됨으로써 와이어 하니스가 저감될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는, 유도 가열 모듈용 제어 모듈과 배선 기판을 포고 핀(Pogo Pin)이 적용된 커넥터를 통해 결합함으로써 보드 투 보드 커넥터 연결시 작업자의 실수 등으로 인한 불량 연결을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 유도 가열 장치는 복수개의 워킹 코일 및 인디케이터 각각에 대한 독립적 제어를 통해 워킹 코일 및 인디케이터의 동작을 세밀하게 제어할 수 있다. 또한 워킹 코일 및 인디케이터의 동작을 세밀하게 제어함으로써 가열 영역 역시 세밀하게 제어할 수 있는바, 사용자 만족도가 개선될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치에서는 보드 투 보드 커넥터 연결 방식을 통해 와이어 하니스를 저감함으로써 배선 연결 구조의 단순화가 가능하다. 또한 이를 통해 제조 비용을 절약하고, 작업 효율도 개선할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 보드 투 보드 커넥터에 포고 핀을 적용함으로써 작업자의 실수 등으로 인한 불량 연결을 방지할 수 있다. 또한 불량 연결 방지를 통해 보드 투 보드 커넥터 손상도 방지함으로써 제품 수명 개선이 가능하다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 종래의 존프리 방식의 유도 가열 장치를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 3 및 도 4는 도 2의 유도 가열 장치의 분해 사시도들이다.
도 5는 도 2의 유도 가열 모듈의 분해 사시도이다.
도 6은 도 2의 유도 가열 모듈의 배선 기판을 설명하는 개략도이다.
도 7은 도 6의 A부분의 확대도이다.
도 8은 도 6의 커넥터를 설명하는 사시도이다.
도 9 내지 도 12는 도 2의 유도 가열 모듈과 배선 기판 간 결합을 설명하는 개략도들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하기 위한 평면도이다. 도 3 및 도 4는 도 2의 유도 가열 장치의 분해 사시도들이다. 도 5는 도 2의 유도 가열 모듈의 분해 사시도이다. 도 6은 도 2의 유도 가열 모듈의 배선 기판을 설명하는 개략도이다. 도 7은 도 6의 A부분의 확대도이다. 도 8은 도 6의 커넥터를 설명하는 사시도이다.
먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 케이스(100), 커버 플레이트(미도시), 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM), 복수개의 히트 파이프(예를 들어, HP), 복수개의 배선 기판(예를 들어, 300), 배기팬(150), 냉각팬(200), 보조 냉각팬(예를 들어, 210), 송풍 가이드(250) 등을 포함할 수 있다.
참고로, 도 2 내지 도 4에 도시된 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM), 히트 파이프(예를 들어, HP), 배선 기판(예를 들어, 300), 배기팬(150), 냉각팬(200), 보조 냉각팬(예를 들어, 210), 송풍 가이드(250) 등의 수는 케이스(100)의 크기 또는 장치 성능 등에 따라 변경될 수 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 도 2 내지 도 4에 도시된 각 부품의 개수를 예로 들어 설명하기로 한다.
케이스(100)에는 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM), 복수개의 히트 파이프(예를 들어, HP), 복수개의 배선 기판(예를 들어, 300), 배기팬(150), 냉각팬(200), 보조 냉각팬(예를 들어, 210), 송풍 가이드(250) 등과 같은 유도 가열 장치(1)를 구성하는 각종 부품이 설치될 수 있다.
또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 케이스(100)의 내부에는 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM), 배기팬(150), 냉각팬(200), 보조 냉각팬(예를 들어, 210) 등의 각종 부품에 전력을 공급(특히, 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)에 교류 전력 공급)하는 전원부(미도시)가 더 설치될 수 있고, 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)에 직류 전력을 공급하는 보조 전원부(미도시; 예를 들어, SMPS(Switched Mode Power Supply))도 더 설치될 수 있다. 그리고 케이스(100)의 상단에는 커버 플레이트(미도시)가 결합될 수 있으며, 각각의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)의 인버터부(예를 들어, 도 5의 310) 하단에는 히트 싱크(예를 들어, 도 5의 315)가 설치될 수 있다.
참고로, 전원부와 보조 전원부는 후술하는 배선 기판(예를 들어, 300)에 연결될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
커버 플레이트는 케이스(100)의 상단에 결합되어 케이스(100)의 내부를 차폐하고, 조리 용기와 같은 피가열 물체(미도시)가 상면에 배치될 수 있다. 또한 커버 플레이트는 피가열 물체를 올려놓기 위한 상판부(미도시)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상판부는 예를 들어, 유리 소재로 구성될 수 있고, 상판부에는 사용자로부터 입력을 제공받아 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)로 해당 입력을 전달하는 입력 인터페이스(미도시)가 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상판부가 아닌 다른 위치에 입력 인터페이스가 구비될 수도 있다.
구체적으로, 입력 인터페이스는 사용자가 원하는 가열 강도나 유도 가열 장치(1)의 구동 시간 등을 입력하기 위한 모듈로서, 입력 인터페이스용 제어 모듈에 의해 구동이 제어되고, 물리적인 버튼이나 터치 패널 등으로 다양하게 구현될 수 있다. 또한 입력 인터페이스에는 예를 들어, 전원 버튼, 잠금 버튼, 파워 레벨 조절 버튼(+, -), 타이머 조절 버튼(+, -), 충전 모드 버튼 등이 구비될 수 있다.
참고로, 입력 인터페이스는 입력 인터페이스용 제어 모듈에 사용자로부터 제공받은 입력을 전달하고, 입력 인터페이스용 제어 모듈은 유도 가열 모듈용 제어 모듈(예를 들어, 도 5의 340)로 상기 입력을 전달할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하도록 한다.
또한 유도 가열 모듈(IHM)에서 발생된 열은 상판부를 통해 피가열 물체로 전달될 수 있다. 그리고, 케이스(100)는 유도 가열 모듈(IHM)에 의해 발생된 열이 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 단열 처리될 수 있다.
배기팬(150)은 케이스(100)의 내부 가장자리 일측에 설치되어 케이스(100)의 내부 공기를 케이스(100)의 외부로 배출할 수 있고, 냉각팬(200)은 배기팬(150)과 마주보는 케이스(100)의 내부 가장자리 타측에 설치되어 배기팬(150)으로 송풍할 수 있다. 또한 보조 냉각팬(210)은 배기팬(150)과 냉각팬(200) 사이의 케이스(100)의 하면에 설치되어 상방으로 송풍할 수 있다.
구체적으로, 배기팬(150)은 냉각팬(200)으로부터 토출된 공기(또는 바람)을 흡입하여 케이스(100)의 외부로 배출할 수 있다.
여기에서, 냉각팬(200)으로부터 토출된 공기는 송풍 가이드(250)에 의해 안내되어 배기팬(150)으로 전달될 수 있고, 송풍 가이드(250)에 의해 안내되는 공기는 히트 파이프(HP)의 열을 냉각시키면서 이동할 수 있다. 또한 보조 냉각팬(210)으로부터 상방으로 토출된 공기는 송풍 가이드(250)에 의해 안내되는 열기를 냉각시킬 수 있다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 유도 가열 모듈(IHM) 외부로 돌출된 히트 파이프(HP)의 일단이 냉각팬(200)과 배기팬(150) 사이의 송풍 유로 상에 배치되는바, 송풍 가이드(250)에 의해 안내되는 공기가 히트 파이프(HP)의 열을 냉각시키면서 이동할 수 있는 것이다. 또한 보조 냉각팬(200)이 송풍 가이드(250)에 의해 안내되는 열기를 냉각시키는바, 냉각 작업 효율이 개선될 수 있다.
여기에서, 송풍 가이드(250)는 배기팬(150)과 냉각팬(200) 사이에 제1 방향(즉, X축 방향(X))과 직교하는 제2 방향(즉, Y축 방향(Y))으로 연장되도록 설치되어 송풍 유로를 형성할 수 있다. 또한 송풍 가이드(250)는 제2 방향(Y)으로 연장되도록 형성되는 복수개의 플레이트를 포함할 수 있고, 복수개의 플레이트의 개수는 변경 가능하다.
그리고 냉각팬(200)과 배기팬(150)이 케이스(100)의 내부 가장자리에 각각 설치될 뿐 복수개의 유도 가열 모듈마다 별개의 냉각팬 또는 배기팬이 설치되지는 않는바, 냉각팬 및 배기팬의 개수 저감이 가능하다. 물론, 보조 냉각팬(200) 역시 송풍 가이드(250) 하측에 설치될 뿐 복수개의 유도 가열마다 별개의 보조 냉각팬이 설치되지는 않는바, 보조 냉각팬의 개수 저감도 가능하다.
나아가, 케이스(100)의 내부 가장자리에만 냉각팬(200)과 배기팬(150)이 설치되고, 송풍 가이드(250)의 하측에만 보조 냉각팬(200)이 설치되는바, 케이스(100) 내부의 공간 확보가 용이하다.
참고로, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 유도 가열 장치(1)가 추가 냉각팬 및 추가 배기팬을 더 포함하는 경우, 추가 냉각팬 및 추가 배기팬은 각각 케이스(100)의 내부 가장자리 중 도 2에 도시된 냉각팬(200) 및 배기팬(150)의 반대편 가장자리에 설치될 수 있다.
한편, 복수개의 히트 싱크(예를 들어, 도 5의 315)는 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)의 하측에 각각 설치되어 해당 유도 가열 모듈(IHM)의 열을 방출할 수 있다.
복수개의 히트 파이프(예를 들어, HP)는 각각 제1 방향(X)으로 연장되도록 형성되고, 서로 제2 방향(Y)으로 이격되어 설치될 수 있다. 또한 각각의 히트 파이프(HP)는 동일한 행에 설치된 히트 싱크들을 관통하여 제1 방향(X)으로 연장되도록 형성됨으로써 관통된 히트 싱크에서 방출된 열을 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM) 외부로 배출할 수 있다.
복수개의 배선 기판(예를 들어, 300)은 각각 제1 방향(X)으로 연장되도록 형성되고, 서로 제2 방향(Y)으로 이격되어 설치될 수 있다. 또한 각각의 배선 기판(예를 들어, 300)은 동일한 행에 설치된 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)의 하단에 후술하는 포고 핀이 적용된 커넥터(도 6의 500)를 통해 결합되고, 전원선 및 신호선 중 적어도 하나가 패턴 처리되는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)은 독립적으로 구동되는 단독형(즉, 독립형) 모듈일 수 있다.
구체적으로, 유도 가열 모듈은 복수개일 수 있고, 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)은 존프리 방식의 유도 가열 장치를 구현하기 위해 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 배열될 수 있다.
참고로, 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM) 각각이 독립적으로 구동 가능한바, 그 내부에 구비된 워킹 코일 각각에 대해서도 독립적 제어가 가능하다.
또한 각각의 유도 가열 모듈(IHM) 마다 내부에 구비된 워킹 코일의 구동 여부 및 가열 세기를 표시하는 인디케이터(Indicator)가 설치될 수 있고, 인디케이터 역시 독립적 제어가 가능하다.
그리고, 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)에는 다양한 부품이 구비될 수 있는바, 이하에서는, 도 5를 참조하여, 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 도 2의 유도 가열 모듈의 분해 사시도이다.
도 5를 참조하면, 유도 가열 모듈(IHM)은 워킹 코일(305), 인버터부(310), 페라이트 코어(345), 단열재(346), 모듈 케이스(325), 발광 소자(335), 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340), 도광체(330)를 포함할 수 있다.
참고로, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 유도 가열 모듈(IHM)은 워킹 코일(305)의 구동과 관련된 장치(예를 들어, 전원부의 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부, 정류부에 의해 정류된 직류 전력의 리플(Ripple)을 저감하는 직류 링크 커패시터, 워킹 코일(305)을 턴온 또는 턴오프하는 릴레이 또는 반도체 스위치 등)를 더 포함할 수 있으나, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
먼저, 워킹 코일(305)은 환형으로 다수회 감긴 도선으로 이루어질 수 있고, 교류 자계를 발생시킬 수 있다. 또한 워킹 코일(305)의 하측에는 페라이트 코어(345)가 배치될 수 있다.
인버터부(310)는 스위칭 동작을 통해 워킹 코일(305)에 공진 전류를 인가할 수 있다.
구체적으로, 인버터부(310)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 의해 구동(즉, 스위칭 동작)이 제어되고, 스위칭 동작을 수행하는 제1 및 제2 스위칭 소자(미도시)를 통해 워킹 코일(305)에 공진 전류를 인가할 수 있다.
참고로, 제1 및 제2 스위칭 소자는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor)를 포함할 수 있고, 히트 싱크(315)는 인버터부(310)의 하측, 즉, 제1 및 제2 스위칭 소자의 하측에 설치될 수 있다. 또한 인버터부(310)는 제어 모듈(340)에 연결되도록 설치될 수 있다.
페라이트 코어(345)는 워킹 코일(305)의 하측에 설치되고, 워킹 코일(305)에서 발생되는 교류 자계를 확산시키는 역할을 할 수 있다. 또한 페라이트 코어(345)에 의해 워킹 코일(305)에서 발생된 교류 자계의 방향이 상방(즉, 제1 및 제2 방향(X, Y)에 직교하는 제3 방향(Z))을 향하게 될 수 있다.
단열재(346)는 페라이트 코어(345)와 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340) 사이에 배치될 수 있다.
구체적으로, 단열재(346)는 페라이트 코어(345)의 하측(즉, 페라이트 코어(345)와 모듈 케이스(325) 사이)에 배치되고, 워킹 코일(305)의 구동에 의해 피가열 물체가 가열되면서 발생된 열이 하방(즉, 상방의 반대 방향을 의미하며, 발광 소자(335) 또는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)이 설치된 방향)으로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
물론, 유도 가열 모듈(IHM)에 단열재(346)가 포함되지 않을 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는, 유도 가열 모듈(IHM)에 단열재(346)가 포함되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
참고로, 워킹 코일(305), 페라이트 코어(345) 및 단열재(346)는 모듈 케이스(325)의 수납 공간(329)에 적층되도록 설치될 수 있다.
모듈 케이스(325)는 워킹 코일(305), 페라이트 코어(345) 및 단열재(346)가 적층 설치되는 수납 공간(329)이 구비되고, 수납 공간(329)의 둘레를 따라 후술하는 도광체(330)가 삽입 고정되는 삽입 홈(327; 예를 들어, 4개)이 형성될 수 있다.
또한 모듈 케이스(325)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)의 상측에 배치되는바, 모듈 케이스(325)의 크기는 워킹 코일(305), 페라이트 코어(345), 단열재(346)의 크기, 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)의 크기 등을 토대로 결정될 수 있다.
발광 소자(335)는 후술하는 도광체(330)의 하측에 배치되어 도광체(330)로 광을 발산할 수 있다.
구체적으로, 발광 소자(335)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 의해 구동이 제어될 수 있고, 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 설치될 수 있다. 즉, 발광 소자(335)는 별도의 발광 소자 구동용 제어 모듈에 의해 구동되는 것이 아니라 인버터부(310)의 구동을 제어하는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 의해 구동이 제어될 수 있다. 또한 발광 소자(335)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 일체형으로 결합되어 설치될 수 있다.
참고로, 발광 소자(335)는 예를 들어, LED(Light Emitting Diode)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 발광 소자(335)는 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개가 존재할 수 있고, 각 발광 소자는 서로 일정 간격 이격되어 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 설치될 수 있다.
유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)은 유도 가열 모듈(IHM)의 구동(즉, 인버터부(310) 및 발광 소자(335)의 구동)을 제어할 수 있다.
구체적으로, 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)은 예를 들어, PCB(Printed Circuit Board) 형태로 이루어질 수 있고, 발광 소자(335) 및 인버터부(310)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 설치될 수 있다.
참고로, 발광 소자(335)는 예를 들어, 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 일체형으로 설치될 수 있고, 인버터부(310)는 예를 들어, 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)에 연결되도록 설치될 수 있다.
또한 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)은 후술하는 커넥터(도 6의 500)를 통해 배선 기판(도 6의 300)과 연결될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
도광체(330)는 워킹 코일(305)의 주변에 설치되어 워킹 코일(305)의 구동 여부 및 출력 세기를 상단의 발광면(331')을 통해 표시할 수 있다.
구체적으로, 도광체(330)의 하측에는 발광 소자(335)가 설치되고, 도광체(330)는 발광 소자(335)에서 발산된 광이 발광면(331')을 통해 외부로 확산되도록 할 수 있다.
또한 도광체(330)는 복수개(예를 들어, 4개)가 구비될 수 있고, 복수개의 도광체(예를 들어, 330)는 각각 모듈 케이스(325)에 형성된 삽입 홈(327)에 삽입되어 고정될 수 있다.
그리고 도면에 도시되어 있지는 않지만, 도광체(330)의 경우, 상부는 공기층으로 이루어지고, 하부는 아크릴층으로 이루어질 수 있고, 발광면(331')은 공기층의 상단에 형성될 수 있다.
즉, 도광체(330)의 상부가 공기층으로 이루어짐으로써 피가열 물체가 가열되면서 발생된 열이 도광체(330)에 미치는 영향을 최소화할 수 있다.
또한 공기층의 세로 방향 길이(즉, 제3 방향(Z) 길이)는 예를 들어, 아크릴층의 세로 방향 길이와 동일하게 설정될 수 있다. 이 경우, 도광체(330)의 도광 효과가 최적화됨으로써 적은 개수의 발광 소자로도 사용자가 식별하기에 충분한 밝기가 균일하게 유지될 수 있다.
참고로, 도광체(330)의 하부는 아크릴층이 아닌 폴리카보네이트, 폴리아미드, 폴리이미드 등의 합성수지 또는 유리 등의 투명한 재료로 이루어질 수도 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는, 도광체(330)의 하부가 아크릴층으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전술한 구성 및 특징을 토대로 무선 전력 전송 기능도 가질 수 있다.
즉, 최근에는 무선으로 전력을 공급하는 기술이 개발되어 많은 전자 장치에 적용되고 있다. 무선 전력 전송 기술이 적용된 전자 장치는 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고 충전 패드에 올려 놓는 것 만으로도 배터리가 충전된다. 이러한 무선 전력 전송이 적용된 전자 장치는 유선 코드나 충전기가 필요하지 않으므로 휴대성이 향상되며 크기와 무게가 종래에 비해 감소한다는 장점이 있다.
이러한 무선 전력 전송 기술은 크게 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진을 이용하는 공진 방식, 그리고 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사 방식 등이 있다. 이 중 전자기 유도 방식은 무선 전력을 송신하는 장치에 구비되는 1차 코일(예를 들어, 워킹 코일)과 무선 전력을 수신하는 장치에 구비되는 2차 코일 간의 전자기 유도를 이용하여 전력을 전송하는 기술이다.
물론 유도 가열 장치(1)의 유도 가열 방식은 전자기 유도에 의하여 피가열 물체를 가열한다는 점에서 전자기 유도에 의한 무선 전력 전송 기술과 원리가 실질적으로 동일하다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)의 경우에도, 유도 가열 기능뿐만 아니라 무선 전력 전송 기능이 탑재될 수 있다. 나아가, 전술한 입력 인터페이스용 제어 모듈에 의해 유도 가열 모드 또는 무선 전력 전송 모드가 제어될 수도 있는바, 필요에 따라 선택적으로 유도 가열 기능 또는 무선 전력 전송 기능의 사용이 가능하다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전술한 특징 및 구성을 가질 수 있다.
이하에서는, 도 6 내지 도 12를 참조하여, 전술한 배선 기판 및 커넥터에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6은 도 2의 유도 가열 모듈의 배선 기판을 설명하는 개략도이다. 도 7은 도 6의 A부분의 확대도이다. 도 8은 도 6의 커넥터를 설명하는 사시도이다. 도 9 내지 도 12는 도 2의 유도 가열 모듈과 배선 기판 간 결합을 설명하는 개략도들이다.
먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 배선 기판(300)은 유도 가열 모듈(예를 들어, 도 4의 IHM)의 하단에 포고 핀이 적용된 커넥터(예를 들어, 500)를 통해 결합되고, 제1 방향(X)으로 연장되도록 형성되며, 전원선(303, 306) 및 신호선(309) 중 적어도 하나가 패턴 처리될 수 있다.
구체적으로, 커넥터(500)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈(도 5의 340)의 하단에 결합된 제1 내지 제3 서브 커넥터(500a, 500b, 500c)를 포함할 수 있다. 물론, 제1 내지 제3 서브 커넥터(500a, 500b, 500c)에는 각각 포고 핀(즉, 실린더 형태의 스프링 핀)이 적용될 수 있다.
또한 배선 기판(300)에 패턴 처리된 전원선(303, 306)은 전원부(미도시) 및 유도 가열 모듈용 제어 모듈(도 5의 340)의 하단에 결합된 제1 서브 커넥터(500a)를 연결하는 제1 전원선(303)과, 보조 전원부(미도시)와 유도 가열 모듈용 제어 모듈(도 5의 340)의 하단에 결합된 제2 서브 커넥터(500b)를 연결하는 제2 전원선(306)을 포함할 수 있다. 그리고 배선 기판(300)에 패턴 처리된 신호선(309)은 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)과 유도 가열 모듈용 제어 모듈(도 5의 340)의 하단에 결합된 제3 서브 커넥터(500c)를 연결하고, 입력 인터페이스용 제어 모듈로부터 제공받은 입력을 유도 가열 모듈용 제어 모듈(도 5의 340)로 전달할 수 있다.
즉, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 서브 커넥터(500a, 500b, 500c)는 배선 기판(300)과 유도 가열 모듈용 제어 모듈(340)을 서로 결합시켜 전기적으로 연결시킬 수 있다.
또한 복수개의 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)이 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 나란히 배열되는바, 커넥터(예를 들어, 500) 역시 각각의 유도 가열 모듈의 위치에 맞추어 배선 기판(300)에 구비될 수 있다.
구체적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3 유도 가열 모듈(IHM1~IHM3)과 제1 및 제2 배선 기판(300, 301)을 예로 들어 설명해보면 다음과 같다.
먼저, 제2 유도 가열 모듈(IHM)은 제1 유도 가열 모듈(IHM)과 제1 방향(X)으로 나란히 케이스(100)의 내부에 설치되고, 제3 유도 가열 모듈(IHM)은 제1 유도 가열 모듈(IHM)과 제1 방향(X)에 직교하는 제2 방향(Y)으로 나란히 케이스(100)의 내부에 설치될 수 있다.
이 때, 제2 배선 기판(301)은 제1 배선 기판(300)과 제2 방향(Y)으로 이격되어 배치되고, 제1 방향(X)으로 연장되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 제1 유도 가열 모듈(IHM)은 포고 핀이 적용된 제1 커넥터(미도시)를 통해 제1 배선 기판(300)에 결합되고, 제2 유도 가열 모듈(IHM)도 포고 핀이 적용된 제2 커넥터(미도시)를 통해 제1 배선 기판(300)에 결합될 수 있다. 또한 제3 유도 가열 모듈(IHM)은 포고 핀이 적용된 제3 커넥터(미도시)를 통해 제2 배선 기판(301)에 결합될 수 있다. 물론, 제1 내지 제3 커넥터(미도시)는 도 12에 도시된 커넥터(500)와 동일하게 구성될 수 있다.
이외에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 방향(X, Y)으로 서로 이격된 각각의 배선 기판(예를 들어, 300) 마다 유도 가열 모듈(예를 들어, IHM)이 커넥터(미도시)를 통해 결합되어 전기적으로 연결될 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 복수개의 워킹 코일 및 인디케이터 각각에 대한 독립적 제어를 통해 워킹 코일 및 인디케이터의 동작을 세밀하게 제어할 수 있다. 또한 워킹 코일 및 인디케이터의 동작을 세밀하게 제어함으로써 가열 영역 역시 세밀하게 제어할 수 있는바, 사용자 만족도가 개선될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)에서는 보드 투 보드 커넥터 연결 방식을 통해 와이어 하니스를 저감함으로써 배선 연결 구조의 단순화가 가능하다. 또한 이를 통해 제조 비용을 절약하고, 작업 효율도 개선할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 보드 투 보드 커넥터(예를 들어, 커넥터(500))에 포고 핀을 적용함으로써 작업자의 실수 등으로 인한 불량 연결을 방지할 수 있다. 또한 불량 연결 방지를 통해 보드 투 보드 커넥터 손상도 방지함으로써 제품 수명 개선이 가능하다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 인디케이터(즉, 발광 소자 + 도광체)의 내열 및 발광 성능을 개선할 수 있는바, 발열로 인한 인디케이터 손상 문제를 최소화할 수 있고, 적은 개수의 발광 소자로도 사용자가 식별하기에 충분한 밝기를 균일하게 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 유도 가열 모듈용 제어 모듈로 인버터부뿐만 아니라 발광 소자의 구동 제어가 가능한바, 인디케이터의 구조를 단순화할 수 있다. 이에 따라, 제품 개수 저감에 따른 제조 비용 및 수율을 개선할 수 있고, 인디케이터가 고장난 경우에도 이를 수리하기 용이하다.
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.
100: 케이스 150: 배기팬
200: 냉각팬 210: 보조 냉각팬
250: 송풍 가이드 300: 배선 기판
315: 히트 싱크 330: 도광체
335: 발광 소자 340: 유도 가열 모듈용 제어 모듈
500: 커넥터 IHM: 유도 가열 모듈
HP: 히트 파이프

Claims (13)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 상단에 결합되고, 피가열 물체가 상면에 배치되는 커버 플레이트;
    상기 피가열 물체를 가열하기 위해 상기 케이스의 내부에 설치된 제1 유도 가열 모듈; 및
    상기 제1 유도 가열 모듈의 하단에 포고 핀이 적용된 제1 커넥터를 통해 결합되고, 제1 방향으로 연장되도록 형성되며, 전원선 및 신호선 중 적어도 하나가 패턴 처리된 제1 배선 기판을 포함하되,
    상기 제1 유도 가열 모듈은 상기 제1 유도 가열 모듈의 구동을 제어하는 유도 가열 모듈용 제어 모듈을 포함하고,
    상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈은 PCB(Printed Circuit Board) 형태로 이루어지며,
    상기 제1 커넥터는 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈의 하단에 결합되는
    유도 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스의 내부에 설치되어 교류 전력을 공급하는 전원부;
    상기 케이스의 내부에 설치되어 직류 전력을 공급하는 보조 전원부;
    상기 커버 플레이트의 상판부에 구비되어 사용자로부터 입력을 제공받는 입력 인터페이스; 및
    상기 입력 인터페이스의 구동을 제어하는 입력 인터페이스용 제어 모듈을 더 포함하는
    유도 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 입력 인터페이스용 제어 모듈은 상기 입력 인터페이스로부터 상기 입력을 제공받아 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈로 전달하고,
    상기 제1 커넥터는 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈의 하단에 결합된 제1 내지 제3 서브 커넥터를 포함하는
    유도 가열 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 배선 기판에 패턴 처리된 상기 전원선은 상기 전원부 및 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈의 하단에 결합된 상기 제1 서브 커넥터를 연결하는 제1 전원선과, 상기 보조 전원부와 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈의 하단에 결합된 상기 제2 서브 커넥터를 연결하는 제2 전원선을 포함하고,
    상기 제1 배선 기판에 패턴 처리된 상기 신호선은 상기 입력 인터페이스용 제어 모듈과 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈의 하단에 결합된 상기 제3 서브 커넥터를 연결하고, 상기 입력 인터페이스용 제어 모듈로부터 제공받은 상기 입력을 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈로 전달하는
    유도 가열 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도 가열 모듈과 상기 제1 방향으로 나란히 상기 케이스의 내부에 설치된 제2 유도 가열 모듈; 및
    상기 제1 유도 가열 모듈과 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 나란히 상기 케이스의 내부에 설치된 제3 유도 가열 모듈을 더 포함하는
    유도 가열 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 배선 기판과 상기 제1 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장되도록 형성된 제2 배선 기판; 및
    상기 제1 배선 기판과 상기 제2 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장되도록 형성된 제3 배선 기판을 더 포함하되,
    상기 제2 유도 가열 모듈은 포고 핀이 적용된 제2 커넥터를 통해 상기 제2 배선 기판에 결합되고,
    상기 제3 유도 가열 모듈은 포고 핀이 적용된 제3 커넥터를 통해 상기 제3 배선 기판에 결합되며,
    상기 제1 내지 제3 커넥터는 서로 다른 커넥터인
    유도 가열 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 배선 기판과 상기 제2 방향으로 이격되어 배치되고, 상기 제1 방향으로 연장되도록 형성된 제2 배선 기판을 더 포함하되,
    상기 제2 유도 가열 모듈은 포고 핀이 적용된 제2 커넥터를 통해 상기 제1 배선 기판에 결합되고,
    상기 제3 유도 가열 모듈은 포고 핀이 적용된 제3 커넥터를 통해 상기 제2 배선 기판에 결합되며,
    상기 제1 내지 제3 커넥터는 서로 다른 커넥터인
    유도 가열 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도 가열 모듈은,
    워킹 코일과,
    스위칭 동작을 통해 상기 워킹 코일에 공진 전류를 인가하는 인버터부와,
    상기 워킹 코일의 주변에 설치되어 상기 워킹 코일의 구동 여부 및 출력 세기를 상단의 발광면을 통해 표시하는 도광체와,
    상기 도광체의 하측에 배치되어 상기 도광체로 광을 발산하는 발광 소자를 더 포함하되,
    상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈은 상기 인버터부 및 상기 발광 소자의 구동을 제어하는
    유도 가열 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 유도 가열 모듈은,
    상기 워킹 코일에서 발생되는 교류 자계를 확산시키기 위해 상기 워킹 코일의 하측에 설치된 페라이트 코어와,
    상기 페라이트 코어와 상기 제어 모듈 사이에 배치되는 단열재를 더 포함하는
    유도 가열 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 유도 가열 모듈은,
    상기 워킹 코일, 상기 페라이트 코어 및 상기 단열재가 적층 설치되는 수납 공간이 구비되고, 상기 수납 공간의 둘레를 따라 상기 도광체가 삽입 고정되는 삽입 홈이 형성된 모듈 케이스를 더 포함하되,
    상기 모듈 케이스는 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈의 상측에 배치되는
    유도 가열 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 발광 소자 및 상기 인버터부는 상기 유도 가열 모듈용 제어 모듈에 설치되는
    유도 가열 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유도 가열 모듈의 하측에 설치되어 상기 제1 유도 가열 모듈의 열을 방출하는 제1 히트 싱크;
    상기 제1 히트 싱크에서 방출된 열을 상기 제1 유도 가열 모듈 외부로 배출하기 위해 상기 제1 히트 싱크를 관통하여 상기 제1 유도 가열 모듈 외부로 연장되도록 형성된 제1 히트 파이프;
    상기 케이스의 내부 가장자리 일측에 설치되어 상기 케이스의 내부 공기를 상기 케이스의 외부로 배출하는 배기팬;
    상기 배기팬과 마주보는 상기 케이스의 내부 가장자리 타측에 설치되어 상기 배기팬으로 송풍하는 냉각팬을 더 포함하되,
    상기 제1 유도 가열 모듈 외부로 돌출된 상기 제1 히트 파이프의 일단은 상기 냉각팬과 상기 배기팬 사이의 송풍 유로 상에 배치되는
    유도 가열 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 배기팬과 상기 냉각팬 사이에 설치되어 상기 송풍 유로를 형성하는 송풍 가이드를 더 포함하는
    유도 가열 장치.
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