KR102165570B1 - 듀얼 코일을 포함하는 워킹 코일 어셈블리 - Google Patents

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Abstract

본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 워킹 코일 어셈블리는, 워킹 코일 어셈블리의 내측 영역에 위치하는 내측 코일, 워킹 코일 어셈블리의 외측 영역에 위치하고, 내측 코일과 일단이 연결되고, 내측 코일의 나머지 일단과 나머지 일단이 스위칭 수단을 통해 연결되는 외측 코일, 내측 영역 및 외측 영역 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하고, 내측 코일 및 외측 코일에서 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군, 및 외측 영역의 적어도 일부에 걸쳐 위치하고, 외측 코일에서 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군을 포함할 수 있다.

Description

듀얼 코일을 포함하는 워킹 코일 어셈블리{WORKING COIL ASSEMBLY COMPRISING DUAL COIL}
본 개시의 기술적 사상은 워킹 코일 어셈블리에 관한 것으로서, 자세하게는 듀얼코일을 포함하는 워킹 코일 어셈블리에 관한 것이다.
가정이나 식당에서 조리 또는 살균을 포함한 다양한 목적을 위해 다양한 방식의 가열 장치들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 온 반면, 최근에는 전기를 이용하여 냄비, 프라이팬, 찜솥 또는 주전자와 같은 피가열체를 가열하는 가열 장치들의 보급이 이루어지고 있다.
전기를 이용한 가열 방식은 크게 저항 가열 방식 및 유도 가열(induction heating) 방식을 포함한다. 저항 가열 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 피가열체에 직접적으로 전달함으로써 물체를 가열하는 방식이다. 한편, 유도 가열 방식은 고주파 전력을 워킹 코일에 인가할 때 워킹 코일 주변에 발생하는 자기장(자속 밀도)의 변화를 이용하여 피가열체에 유도 전류를 발생시켜 피가열체가 가열되도록 하는 방식이다.
피가열체의 크기는 피가열체의 종류에 따라 달라질 수 있는데, 피가열체의 크기는 피가열체의 가열에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 피가열체의 크기가 발열체 또는 워킹 코일보다 작은 경우, 가열 장치가 소모하는 전력에 비해 피가열체에 열로서 전달되는 에너지 효율이 낮을 수 있다. 따라서, 피가열체의 크기에 따라 가열 방식을 달리하는 방법이 요구되고 있다.
본 개시의 기술적 사상은 워킹 코일 어셈블리에 있어서, 내측 코일과 외측 코일의 인덕턴스를 적절한 값으로 제공하고, 균일한 가열 환경을 제공하기 위한 방법 및 기기를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 워킹 코일 어셈블리는, 워킹 코일 어셈블리의 내측 영역에 위치하는 내측 코일, 워킹 코일 어셈블리의 외측 영역에 위치하고, 내측 코일과 일단이 연결되고, 내측 코일의 나머지 일단과 나머지 일단이 스위칭 수단을 통해 연결되는 외측 코일, 내측 영역 및 외측 영역 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하고, 내측 코일 및 외측 코일에서 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군, 및 외측 영역의 적어도 일부에 걸쳐 위치하고, 외측 코일에서 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군을 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리에 의하면, 듀얼 코일을 병렬 연결함으로써 외측 코일에 연결된 스위칭 수단에 흐르는 전류를 감소시킬 수 있고, 외측 코일이 포함된 외측 영역에만 배치되는 제2 자성체군을 포함함으로써 외측 코일의 인덕턴스 값을 제공할 수 있으며, 이들을 통해 워킹 코일 어셈블리가 포함된 가열 장치는 균일한 가열 환경을 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 가열 장치를 나타낸다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리, 코일 구동부 및 제어부를 나타낸다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리를 나타낸다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리를 나타낸다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리의 분해도를 나타낸다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리를 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리를 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 가열 장치(1000)를 나타낸다. 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100), 제2 화구(1200), 제3 화구(1300) 및 사용자 조작부(1400)를 포함할 수 있다. 도 1은 가열 장치(1000)가 3개의 화구들(1100, 1200, 1300)을 포함하는 것을 도시하지만, 화구의 개수가 이에 제한되는 것은 아니며, 더 많은 개수의 화구들을 포함하거나 더 적은 개수의 화구들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 가열 장치(1000)는 하나의 화구 만을 포함할 수도 있다. 또한, 화구들(1100, 1200, 1300)의 배치가 도 1에 개시된 배치에 제한되는 것도 아니다. 예를 들어, 제1 화구(1100), 제2 화구(1200) 및 제3 화구(1300)는 일렬로 배치될 수 있으며, 이외의 임의의 구조로 배치될 수 있다. 또한, 도 1은 제1 화구(1100), 제2 화구(1200) 및 제3 화구(1300)가 동일한 크기를 갖는 것으로 도시하지만, 이에 제한되지 않으며, 제1 화구(1100), 제2 화구(1200) 및 제3 화구(1300) 중 적어도 일부는 다른 크기를 가질 수 있다.
화구들(1100, 1200, 1300)에 대한 설명의 편의를 위해, 대표되는 제1 화구(1100)에 대해 설명한다. 제1 화구(1100)는 전기 에너지를 에너지원으로 하여 제1 화구(1100)에 놓여지는 피가열체를 가열할 수 있다. 이를 위해, 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100) 하부에 전기적 원리를 이용해 물체를 가열하는 가열부를 포함할 수 있다. 가열부는 자성체에 의한 유도작용을 통해 전용 용기에 열을 내는 워킹 코일, 직접 발열하여 피가열체를 가열하는 금속판 또는 열선이 분포된 세라믹 판을 포함할 수 있으며 이외에 전기를 이용해 열을 내는 다양한 발열체들 중 하나를 포함할 수 있다. 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100), 제2 화구(1200) 및 제3 화구(1300) 하부에 모두 같은 유형의 가열부를 포함할 수 있으며, 적어도 일부는 다른 종류의 가열부를 포함하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100) 및 제2 화구(1200) 하부에 워킹 코일을 포함하고, 제3 화구(1300) 하부에 발열체를 포함하는 하이브리드 가열 장치일 수 있다.
사용자 조작부(1400)는 가열 장치(1000)를 제어하기 위해 사용자가 조작하는 모든 부분을 나타낼 수 있다. 사용자 조작부(1400)는 경우에 따라 디스플레이 기능과 조작 기능을 모두 지원할 수 있다. 사용자 조작부(1400)는 터치 패널, 회전 버튼, 푸시 버튼, 트랙볼, 포인트 스틱 및 스캐너와 같은 다양한 입력 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 다른 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100), 제2 화구(1200) 및 제3 화구(1300) 중 적어도 하나의 하부에 워킹 코일을 포함할 수 있다. 설명의 편의상, 가열 장치(1000)가 제1 화구(1100) 하부에 워킹 코일을 포함하는 것으로 가정한다. 이 때, 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100) 하부에 워킹 코일 및 워킹 코일에 의해 형성되는 자화 밀도를 높여주는 자성체들을 포함하는 워킹 코일 어셈블리를 포함할 수 있다. 워킹 코일 어셈블리에 대해서는 이하의 도면들을 통해 더욱 자세히 설명된다.
가열 장치(1000)의 제1 화구(1100)에는 피가열체가 놓여질 수 있다. 피가열체는 그 종류에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 피가열체의 크기가 제1 화구(1100)의 크기에 따라 제1 화구(1100)에서 가열 효율이 달라질 수 있다. 따라서, 가열 장치(1000)는 피가열체의 크기가 작은 경우에는 그 크기를 고려하여 피가열체의 크기가 큰 경우와는 다르게 가열 동작을 수행할 필요가 있다. 이를 위해, 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100) 하부에 내측 코일 및 외측 코일을 포함하는 듀얼 코일을 포함하는 워킹 코일 어셈블리를 포함할 수 있다. 가열 장치(1000)는 제1 화구(1100) 상에 놓여진 피가열체의 크기를 감지할 수 있고, 감지된 피가열체의 크기에 따라 내측 코일 및 외측 코일을 구동할 수 있다. 예를 들어, 피가열체의 크기가 임계 크기보다 작은 경우, 가열 장치(1000)는 내측 코일만을 구동할 수 있다. 또한 예를 들어, 피가열체의 크기가 임계 크기보다 큰 경우, 가열 장치(1000)는 내측 코일 및 외측 코일 모두를 구동할 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리에 의하면, 내측 코일과 외측 코일은 병렬적으로 연결될 수 있다. 내측 코일과 외측 코일이 병렬적으로 연결됨으로써 외측 코일의 구동을 선택적으로 제어하는 스위칭 수단에 흐르는 전류의 양은 감소할 수 있다. 또한, 내측 코일의 인덕턴스 값은 외측 코일의 인덕턴스 값 보다 큰 값을 가질 수 있다. 내측 코일의 인덕턴스 값이 외측 코일의 인덕턴스 값 보다 큰 값을 가짐에 따라 내측 코일에는 외측 코일 보다 작은 전류가 흐를 수 있고, 이에 따라 내측 코일 부근에 발생하는 국부 가열의 문제가 해소될 수 있다. 또한, 외측 코일이 위치하는 외측 영역에만 걸쳐 위치하는 제2 자성체를 포함함으로써 외측 코일의 권선수가 작음에도 불구하고 적절한 인덕턴스 값을 형성할 수 있다.
도 2는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(100), 코일 구동부(400) 및 제어부(500)를 나타낸다.
워킹 코일 어셈블리(100)는 듀얼 코일을 포함할 수 있다. 워킹 코일 어셈블리(100)는 내측 영역(120)에 위치하는 내측 코일 및 외측 영역(140)에 위치하는 외측 코일을 포함할 수 있다. 내측 영역(120) 및 외측 영역(140)은 제1 점(C)을 공통의 중심으로 하는 도넛형 영역일 수 있다. 도넛형 영역이란, 동심원 형태의 두 원 사이의 영역을 나타낼 수 있고, 동심원 형태의 두 원 중 작은 원이 없는 경우 도넛형 영역은 원형 영역을 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 내측 영역(120)과 외측 영역(140) 사이에는 간극(130)을 포함할 수 있다. 하지만 워킹 코일 어셈블리(100)의 영역이 이에 제한되는 것은 아니며, 내측 영역(120)과 외측 영역(140) 사이에는 간극(130)이 존재하지 않을 수도 있다.
내측 코일과 외측 코일은 병렬적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 내측 코일의 제1 노드(Nd1)는 외측 코일의 제3 노드(Nd1)와 연결될 수 있고, 내측 코일의 제2 노드(Nd2)는 외측 코일의 제4 노드(Nd4)와 제1 스위칭 수단(SW1)을 통해 연결될 수 있다. 내측 코일과 외측 코일이 병렬적으로 연결됨으로써 외측 코일의 구동을 선택적으로 제어하는 제1 스위칭 수단(SW1)에 흐르는 전류의 양은 감소할 수 있다.
코일 구동부(400)는 내측 코일 및/또는 외측 코일에 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 코일 구동부(400)는 제어부(500)로부터 수신되는 제2 제어 신호(CTRL_2)에 기초해 내측 코일 및/또는 외측 코일에 교류 전력을 공급할 수 있다. 코일 구동부(400)는 가열 장치 외부로부터 입력되는 상용 전원을 직류 전원으로 변환한 뒤, 제2 제어 신호(CTRL_2)에 기초해 변환된 직류 전원을 고주파 교류 전원으로 변환하여 내측 코일 및/또는 외측 코일에 제공할 수 있다.
제어부(500)는 가열 장치 내의 다양한 구성들의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(500)는 CPU(Central Processing Unit), 프로세서, 마이크로 프로세서, 어플리케이션 프로세서(Application Processor; AP), MCU(Micro Controller Unit), 마이컴(microcomputer), 또는 미니 컴퓨터 등과 같은 다양한 형태로 구현될 수 있다. 제어부(500)는 제1 제어 신호(CTRL_1)를 통해 제1 스위칭 수단(SW1)을 턴-온 또는 턴-오프 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(500)는 화구에 올려진 피가열체의 크기를 감지할 수 있고, 감지된 피가열체의 크기가 임계 크기보다 크다고 판단한 경우, 제1 제어 신호(CTRL_1)를 통해 제1 스위칭 수단(SW1)을 턴-온 시킴으로써 외측 코일의 제4 노드(Nd4)를 코일 구동부(400)에 연결시킬 수 있다. 또한 예를 들어, 제어부(500)는 감지된 피가열체의 크기가 임계 크기보다 작다고 판단한 경우, 제1 제어 신호(CTRL_1)를 통해 제1 스위칭 수단(SW1)을 턴-온 시킴으로써 외측 코일의 제4 노드(Nd4)를 코일 구동부(400)로부터 연결 해제시킬 수 있다.
본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(100), 코일 구동부(400) 및 제어부(500)에 따르면, 감지된 피가열체의 크기에 따라 외측 코일을 코일 구동부(400)에 선택적으로 연결시킴으로써 가열 효율을 증가시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(100a, 100b)를 나타낸다. 특히, 도 3a 및 도 3b는 워킹 코일 어셈블리(100a, 100b)를 상면 또는 하면에서 바라본 단면을 나타낸다. 워킹 코일 어셈블리(100a, 100b)에 관한 입체적인 구성은 도 5를 참조하여 설명된다.
도 3a를 참조하면, 워킹 코일 어셈블리(100a)는 내측 영역(120a)에 위치하는 내측 코일, 외측 영역(140a)에 위치하는 외측 코일, 내측 영역(120a) 및 외측 영역(140a) 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군(160a) 및 외측 영역(140a)의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군(180a)을 포함할 수 있다.
내측 영역(120a) 및 외측 영역(140a)은 제1 점(C)을 공통의 중심으로 하는 도넛형 영역일 수 있다. 이에 따라, 내측 코일 및 외측 코일은 원형으로 감긴 형태를 가질 수 있다. 내측 영역(120a) 및 외측 영역(140a) 사이에는 간극(130a)이 존재할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 3a와 달리 간극(130a)은 존재하지 않을 수 있다. 내측 영역(120a)의 면적은 외측 영역(140a)의 면적보다 클 수 있다.
제1 자성체군(160a)은 내측 영역(120a) 및 외측 영역(140a) 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하고, 내측 코일 및 외측 코일에 의해 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제1 자성체는 페리 자성체 또는 강자성체로서 투자율(magnetic permeability)이 큰 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자성체는 Si-Fe, Co-Fe, Ni-Fe 및 페라이트(ferrite) 등과 같은 고투자율 물질들 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제1 자성체군(160a)은 내측 코일 및 외측 코일에 의해 발생하는 자속 밀도를 강화할 수 있다. 제1 자성체군(160a)에 포함된 적어도 하나의 제1 자성체는 제1 점(C)을 중심으로 하여 방사형으로 배치될 수 있다.
제2 자성체군(180a)은 외측 영역(140a)의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2 자성체는 페리 자성체 또는 강자성체로서 투자율이 큰 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제2 자성체는 Si-Fe, Co-Fe, Ni-Fe 및 페라이트 등과 같은 고투자율 물질들 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제2 자성체군(180a)은 외측 코일에 의해 발생하는 자속 밀도를 강화함으로써 외측 코일의 등가 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 제2 자성체군(180a)에 포함된 적어도 하나의 제2 자성체는 제1 점(C)을 중심으로 하여 방사형으로 배치될 수 있으며, 외측 영역(140a)의 내측 원주로부터 외측 원주까지 방사형으로 배치될 수 있다. 외측 영역(140a)은 내측 영역(120a)과 비교할 때 외측 영역이기 때문에, 외측 영역(140a)에 위치하는 외측 코일에는 충분한 권선수가 확보되기 어려울 수 있다. 외측 코일의 작은 권선수에도 불구하고, 제2 자성체군(180a)이 외측 영역(140a)에 배치됨으로써 외측 코일의 등가 인덕턴스 값은 적절한 값을 가질 수 있다. 또한, 내측 코일의 등가 인덕턴스는 외측 코일의 등가 인덕턴스보다 클 수 있다.
도 3b를 참조하면, 워킹 코일 어셈블리(100b)는 내측 영역(120b)에 위치하는 내측 코일, 외측 영역(140b)에 위치하는 외측 코일, 내측 영역(120b) 및 외측 영역(140b) 각각의 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군(160b) 및 외측 영역(140b)의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군(180b)을 포함할 수 있다.
도 3a와 달리, 제1 자성체군(160b)에 포함된 적어도 하나의 제1 자성체는 내측 영역(120b)의 일부 및 외측 영역(140b)의 일부에 걸쳐 위치할 수 있으며, 제2 자성체군(180b)에 포함된 적어도 하나의 제2 자성체는 외측 영역(140b)의 일부에 걸쳐 위치할 수 있다.
도 4는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(100)를 나타낸다.
워킹 코일 어셈블리(100)는 내측 영역에 위치하는 내측 코일, 외측 영역(140)에 위치하는 외측 코일, 내측 영역 및 외측 영역(140) 각각의 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군(160) 및 외측 영역(140)의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군(180)을 포함할 수 있다. 도 4에 관한 도 3a와 중복되는 설명은 생략한다.
내측 영역은 제1 내측 영역(122) 및 제2 내측 영역(124)을 포함할 수 있다. 내측 코일은 제1 내측 영역(122)에 위치하는 제1 내측 코일 및 제2 내측 영역(124)에 위치하는 제2 내측 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어, 내측 코일은 제1 내측 영역(122)에 위치하는 제1 내측 코일 및 제2 내측 영역(124)에 위치하는 제2 내측 코일이 직렬로 연결된 형태일 수 있다. 이와 같이 내측 영역 및 내측 코일이 2단으로 설계됨에 따라 내측 코일 부근에서 국부 가열이 일어나는 것을 방지할 수 있고, 내측 코일 및 외측 코일의 등가 인덕턴스 값을 적절하게 형성할 수 있다.
도 5는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(100)의 분해도를 나타낸다.
워킹 코일 어셈블리(100)은 워킹 코일 어셈블리(100)의 내측 영역에 위치하는 내측 코일(Coil_in), 워킹 코일 어셈블리(100)의 외측 영역에 위치하는 외측 코일(Coil_out), 제1 자성체군(160), 제2 자성체군(180), 차폐 부재(150) 및 적어도 하나의 접착 부재(170)를 포함할 수 있다.
내측 코일(Coil_in) 및 외측 코일(Coil_out)은 접착 부재(170)를 이용하여 차폐 부재(150)의 상면에 부착되어 고정될 수 있고, 제1 자성체군(160) 및 제2 자성체군(180)은 차폐 부재(150)의 하면에 부착되어 고정될 수 있다.
차폐 부재(150)는 내측 코일(Coil_in) 및/또는 외측 코일(Coil_out)로부터 발생되는 열이 하측으로 유동되는 것을 차폐할 수 있다. 차폐 부재(150)는 마이카 시트(Mica Sheet) 등과 같은 다양한 차폐 물질들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
접착 부재(170)는 접착제, 테이프 등과 같은 다양한 접착 물질들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 6은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(200)를 나타낸다.
워킹 코일 어셈블리(200)는 내측 영역(220)에 위치하는 내측 코일, 외측 영역(240)에 위치하는 외측 코일, 내측 영역(220) 및 외측 영역(240) 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군(260) 및 외측 영역(240)의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군(280)을 포함할 수 있다.
내측 영역(220) 및 외측 영역(240)은 제1 점(C)을 공통의 중심으로 하는 다각형 영역일 수 있다. 이에 따라, 내측 코일 및 외측 코일은 다각형의 형태로 감긴 형태를 가질 수 있다. 설명의 편의상, 내측 영역(220) 및 외측 영역(240) 모두 제1 점(C)을 공통의 중심으로 하는 사각형 영역인 것으로 설명하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 내측 영역(220) 및 외측 영역(240) 모두 제1 점(C)을 공통의 중심으로 하는 육각형 영역일 수도 있으며, 내측 영역(220)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 사각형이고, 외측 영역(240)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 육각형일 수도 있다. 내측 영역(220) 및 외측 영역(240) 사이에는 간극(230)이 존재할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 도 6과 달리 간극(230)은 존재하지 않을 수 있다.
제1 자성체군(260)은 내측 영역(220) 및 외측 영역(240) 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제1 자성체는 페리 자성체 또는 강자성체로서 투자율(magnetic permeability)이 큰 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제1 자성체는 Si-Fe, Co-Fe, Ni-Fe 및 페라이트(ferrite) 등과 같은 고투자율 물질들 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제1 자성체군(260)은 내측 코일 및 외측 코일에 의해 발생하는 자속 밀도를 강화할 수 있다. 제1 자성체군(260)에 포함된 적어도 하나의 제1 자성체는 제1 점(C)을 중심으로 하여 방사형으로 배치될 수 있다.
제2 자성체군(280)은 외측 영역(240)의 적어도 일부에 걸쳐 위치하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 제2 자성체는 페리 자성체 또는 강자성체로서 투자율이 큰 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 제2 자성체는 Si-Fe, Co-Fe, Ni-Fe 및 페라이트 등과 같은 고투자율 물질들 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 제2 자성체군(180a)은 외측 코일에 의해 발생하는 자속 밀도를 강화함으로써 외측 코일의 등가 인덕턴스 값을 증가시킬 수 있다. 제2 자성체군(280)에 포함된 적어도 하나의 제2 자성체는 제1 점(C)을 중심으로 하여 방사형으로 배치될 수 있으며, 외측 영역(240)의 내측 원주로부터 외측 원주까지 방사형으로 배치될 수 있다. 외측 영역(240)은 내측 영역(220)과 비교할 때 외측 영역이기 때문에, 외측 영역(240)에 위치하는 외측 코일에는 충분한 권선수가 확보되기 어려울 수 있다. 외측 코일의 작은 권선수에도 불구하고, 제2 자성체군(280)이 외측 영역(240)에 배치됨으로써 외측 코일의 등가 인덕턴스 값은 적절한 값을 가질 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 본 개시의 예시적 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리(300a, 300b)를 나타낸다. 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 내측 영역(320a, 320b) 및 외측 영역(340a,340b) 중 하나는 제1 점(C)을 중심으로 하는 다각형 영역일 수 있고, 나머지 하나는 제1 점(C)을 중심으로 하는 도넛형 영역일 수 있다. 도 7a 및 도 7b에 관해 내측 영역 및 외측 영역의 형태에 관한 부분을 제외하고는 도 3a 및 도 3b와 중복되는 설명은 생략한다.
도 7a를 참조하면, 내측 영역(320a)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 도넛형 영역일 수 있고, 외측 영역(340a)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 다각형 영역일 수 있다. 예를 들어, 외측 영역(340a)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 사각형 영역일 수 있다.
도 7b를 참조하면, 내측 영역(320b)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 다각형 영역일 수 있고, 외측 영역(340b)은 제1 점(C)을 중심으로 하는 도넛형 영역일 수 있다. 예를 들어, 내측 영역(320b)은 제1점(C)을 중심으로 하는 사각형 영역일 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 유도 가열 장치로서,
    워킹 코일 어셈블리; 및
    제1 단 및 제2 단 사이에 교류 전압을 생성함으로써, 상기 워킹 코일 어셈블리에 상기 교류 전압을 제공하는 코일 구동부를 포함하고,
    상기 워킹 코일 어셈블리는,
    상기 워킹 코일 어셈블리의 내측 영역에 위치하고, 제1 단이 상기 코일 구동부의 상기 제1 단과 연결되며, 제2 단이 상기 코일 구동부의 상기 제2 단과 연결되는 내측 코일;
    상기 워킹 코일 어셈블리의 외측 영역에 위치하고, 제1 단이 상기 코일 구동부의 상기 제1 단과 연결되며, 제2 단이 상기 내측 코일의 상기 제2 단과 스위칭 수단을 통해 선택적으로 연결되는 외측 코일;
    상기 내측 영역 및 상기 외측 영역 각각의 적어도 일부에 걸쳐 위치하고, 상기 내측 코일 및 상기 외측 코일에서 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제1 자성체를 포함하는 제1 자성체군; 및
    상기 외측 영역의 적어도 일부에 걸쳐 위치하되, 상기 내측 영역에는 걸치지 않게 배치되고, 상기 외측 코일에서 발생하는 자속 밀도를 강화하는 적어도 하나의 제2 자성체를 포함하는 제2 자성체군을 포함하는 유도 가열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내측 영역 및 상기 외측 영역 각각은 제1 점을 공통의 중심으로 하는 도넛형 영역이고,
    상기 내측 코일 및 상기 외측 코일은 원형으로 감긴 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 자성체 및 상기 적어도 하나의 제2 자성체 각각은 상기 제1 점을 중심으로 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 자성체는 상기 외측 영역의 내측 원주에서 외측 원주까지 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내측 코일의 등가 인덕턴스 값은 상기 외측 코일의 등가 인덕턴스 값보다 큰 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 내측 영역은 제1 내측 영역 및 제2 내측 영역을 포함하고,
    상기 내측 코일은,
    상기 제1 내측 영역에 위치하는 제1 내측 코일; 및
    상기 제1 내측 코일에 직렬 연결되고, 상기 제2 내측 영역에 위치하는 제2 내측 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 내측 영역 및 상기 외측 영역 각각은 제1 점을 공통의 중심으로 하는 다각형 영역인 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내측 영역 및 상기 외측 영역 중 하나는 제1 점을 중심으로 하는 도넛형 영역이고, 나머지 하나는 상기 제1 점을 중심으로 하는 다각형 영역인 것을 특징으로 하는 유도 가열 장치.
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