KR102294498B1 - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유도 가열 장치의 제어부는 센싱 코일에 전류가 인가될 때 센싱 코일에 발생하는 공진 현상에 따른 공진 신호를 구형파로 변환하고, 변환된 구형파의 파형 수에 기초하여 피가열 물체의 종류를 판별한다. 이에 따라서 종래에 비해 보다 정확한 피가열 물체의 판별이 가능하다.

Description

유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법{INDUCTION HEATING APPARATUS AND POT DETECTION METHOD THEREOF}

본 발명은 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법에 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.

한편, 유도 가열 장치는 사용 가능한 용기가 한정적이라는 제약을 갖는다. 즉 앞서 설명된 바와 같이 유도 가열 장치의 코일에 고주파 전력이 공급될 때 와전류가 발생되는 용기만이 유도 가열 장치에서 사용 가능하다. 이러한 제약에 따라서, 유도 가열 장치 상부에 놓인 피가열 물체가 사용 가능 용기인지 여부를 정확하게 판단하는 것이 중요하다.

이에 따라 종래에는 유도 가열 장치 내부의 워킹 코일에 미리 정해진 시간 동한 미리 정해진 크기의 전력을 공급하여, 피가열 물체에 앞서 설명된 와전류가 발생하는지 여부에 따라서 피가열 물체의 종류, 즉 피가열 물체가 사용 가능 용기인지 여부를 판별한다. 그러나 이러한 방법에 따르면 피가열 물체의 판별을 위하여 지나치게 많은 전력(예컨대, 200W 이상)이 소모되는 문제가 있다.

따라서 보다 적은 전력을 소모하면서도 피가열 물체의 종류를 정확하고 빠르게 판별할 수 있는 새로운 구조의 유도 가열 장치가 요구된다.

본 발명은 종래에 비해 보다 적은 전력을 소모하여 피가열 물체의 종류를 정확하고 빠르게 판별할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 피가열 물체의 온도 측정 및 피가열 물체의 종류 판별을 동시에 수행할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 사용자가 피가열 물체를 유도 가열 장치에 올려놓는 동시에 피가열 물체의 종류가 자동으로 판별함으로써 사용자의 화구 선택을 위한 입력 동작을 줄일 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법을 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.

전술한 바와 같이 종래에 비해 보다 적은 전력을 소모하여 피가열 물체의 종류를 정확하게 판별하기 위하여, 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 피가열 물체의 종류 판별을 위한 새로운 구조의 용기 감지 센서를 구비한다.

본 발명에 따른 새로운 구조의 용기 감지 센서는 외부에 센싱 코일이 감기며 원통 형상을 갖는 몸체를 갖는다. 또한 용기 감지 센서의 몸체 내부에 형성되는 수용 공간에는 온도 센서가 수용된다. 이와 같은 구조를 갖는 용기 감지 센서는 워킹 코일의 중앙 영역에 배치되어 워킹 코일과 대응되는 위치에 놓여지는 피가열 물체의 종류를 판별하는 동시에 피가열 물체의 온도를 측정할 수 있다.

특히 본 발명에 따른 용기 감지 센서에 포함되는 센싱 코일은 워킹 코일에 비해 적은 회전 수 및 총 길이를 가지므로, 종래의 워킹 코일을 이용한 피가열 물체 판별 방법에 비해 보다 적은 전력을 소모하면서 피가열 물체의 종류를 판별할 수 있다.

또한 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 용기 감지 센서의 내부 공간에는 온도 센서가 수용된다. 따라서 종래에 비해 보다 작은 크기 및 부피를 갖는 센서로 온도 측정 및 피가열 물체의 종류 판별 기능을 동시에 수행할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따른 용기 감지 센서의 제어부는 센싱 코일에 전류가 인가될 때 센싱 코일에 발생하는 공진 현상에 따른 공진 신호를 구형파로 변환하고, 변환된 구형파의 파형 수에 기초하여 피가열 물체의 종류를 판별한다. 이에 따라서 종래에 비해 보다 정확한 피가열 물체의 판별이 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 피가열 물체가 안착되는 상판부, 상기 상판부 하부에 배치되며 유도 전류를 이용하여 상기 피가열 물체를 가열하는 워킹 코일, 상기 워킹 코일의 중앙 영역에 배치되며 센싱 코일이 감긴 몸체를 갖는 용기 감지 센서 및 상기 센싱 코일에 전류가 인가될 때 발생하는 공진 신호에 기초하여 상기 피가열 물체의 종류를 판별하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 공진 신호를 구형파로 변환하고, 상기 구형파의 파형 수를 미리 정해진 기준값과 비교하여 상기 피가열 물체의 종류를 판별한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 공진 신호를 구형파로 변환하고, 상기 센싱 코일에 전류가 인가될 때 발생하는 상기 구형파의 파형 수를 미리 정해진 기준값과 비교하여 상기 피가열 물체의 종류를 판별한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 상기 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값 이하이면 상기 피가열 물체를 사용 가능 용기로 판별하고, 상기 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값을 초과하면 상기 피가열 물체를 사용 불가 용기로 판별한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제어부는 미리 정해진 주파수를 갖는 전류의 인가에 따라서 공진 신호를 생성하는 공진 신호 생성부, 상기 공진 신호 생성부에 의해서 발생하는 상기 공진 신호와 기준 신호를 비교하여 구형파를 생성하는 비교부 및 상기 비교부에서 출력되는 상기 구형파의 파형 수를 카운트하여 상기 피가열 물체의 종류를 판별하는 용기 판별부를 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 몸체의 내부에는 제1 수용 공간이 형성되고 상기 몸체의 외부의 일측면에는 센싱 코일을 외부로 인출하기 위한 코일 인출부가 형성된다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 센서는 상기 몸체의 일측면에 배치되며 상기 코일 인출부에 의해서 인출되는 상기 센싱 코일이 감기는 적어도 두 개의 리드핀을 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 센서는 상기 몸체의 일측면에 결합되며 상기 적어도 두 개의 리드핀에 감기는 센싱 코일을 미리 정해진 방향에 따라서 연장하기 위한 기판을 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판은 상기 적어도 두 개의 리드핀이 통과하기 위한 적어도 두 개의 리드홀 및 상기 적어도 두 개의 리드홀 주변에 형성되며, 상기 적어도 두 개의 리드홀을 통과한 상기 적어도 두 개의 리드핀에 감기는 센싱 코일과 전기적으로 연결되는 적어도 두 개의 제1 패드를 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 기판은 상기 적어도 두 개의 제1 패드와 전기적으로 연결되는 적어도 두 개의 제2 패드를 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 센서는 상기 몸체의 내부에 형성되는 제1 수용 공간에 수용되며 내부에 제2 수용 공간이 형성되는 원통 형상을 갖는 자성 코어부를 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 센서는 상기 제2 수용 공간에 수용되는 온도 센서를 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 센싱 코일은 상기 몸체의 외부면에 형성되는 센싱 코일 수용부에 감긴다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 센서는 내부에는 상기 몸체를 수용하기 위한 제3 수용 공간이 형성되고 외부에는 코일 베이스와의 결합을 위한 결합부가 형성되는 가이드부를 더 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 방법은, 센싱 코일에 전류를 인가하는 단계, 상기 센싱 코일에 전류가 인가될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계 및 상기 구형파의 파형 수에 기초하여 피가열 물체의 종류를 판별하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 구형파의 파형 수에 기초하여 피가열 물체의 종류를 판별하는 단계는, 상기 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값 이하이면 상기 피가열 물체를 사용 가능 용기로 판별하는 단계 및 상기 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값을 초과하면 상기 피가열 물체를 사용 불가 용기로 판별하는 단계를 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 센싱 코일에 전류가 인가될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계는 상기 공진 신호를 미리 정해진 기준 신호와 비교하여 상기 구형파를 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법은 종래에 비해 보다 적은 전력을 소모하여 피가열 물체의 종류를 정확하고 빠르게 판별할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 용기 감지 방법은 피가열 물체의 온도 측정 및 피가열 물체의 종류 판별을 동시에 수행할 수 있는 장점을 갖는다.

또한 본 발명에 따르면 사용자가 피가열 물체를 유도 가열 장치에 올려놓는 동시에 피가열 물체의 종류가 자동으로 판별함으로써 사용자의 화구 선택을 위한 입력 동작을 줄일 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 포함되는 워킹 코일 어셈블리의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리에 포함되는 코일 베이스의 하부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서를 구성하는 각 부품을 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서에 포함되는 몸체의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기 감지 센서에 포함되는 몸체의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서를 구성하는 각 부품이 결합된 상태를 나타내는 종단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체 및 기판이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 회로도이다.
도 10은 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 때 용기 감지 센서의 공진 신호 생성부에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다.
도 11은 용기 감지 센서의 비교부가 도 10에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.
도 12는 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재할 때 공진 신호 생성부에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다.
도 13은 용기 감지 센서의 비교부가 도 12에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 의해서 수행되는 용기 감지 방법의 흐름도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 조작 영역을 나타낸다.

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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(104)를 포함한다.

커버 플레이트(104)는 케이스(102)의 상면과 결합하여 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(104)는 조리 용기와 같은 피가열 물체가 놓일 수 있는 상판부(106)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 재질로 이루어질 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 피가열 물체를 가열하기 위한 워킹 코일 어셈블리(108, 110)가 배치된다. 또한 케이스(102) 내부에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나 워킹 코일 어셈블리(108, 110)의 출력을 조절하게 하는 기능과, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(114)가 구비된다. 인터페이스부(114)는 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 다른 구조의 인터페이스부(114)가 사용될 수도 있다.

또한 상판부(106)에는 인터페이스부(114)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 구비된다. 사용자의 조작을 위하여, 조작 영역(118)에는 문자나 이미지등이 미리 인쇄될 수 있다. 사용자는 미리 인쇄된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 터치함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 또한 인터페이스부(114)에 의해서 출력되는 정보는 상판부(106)를 통해서 표시될 수 있다.

또한 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 워킹 코일 어셈블리(108, 110)나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원부(112)가 배치된다.

참고로 도 1의 실시예에서는 케이스(102) 내부에 두 개의 워킹 코일어셈블리(108, 110)가 도시되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서 케이스(102) 내부에는 하나의 워킹 코일 어셈블리가 배치되거나 두 개 이상의 워킹 코일 어셈블리가 배치될 수도 있다.

워킹 코일 어셈블리(108, 110)는 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 교류 전류를 이용하여 유도 자계를 형성하는 워킹 코일, 그리고 피가열 물체에 의해 발생하는 열로부터 코일을 보호하기 위한 단열 시트(116)를 포함한다. 실시예에 따라서는 단열 시트(116)가 생략될 수도 있다.

또한 도 1에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 제어부(미도시)가 배치될 수 있다. 제어부(미도시)는 인터페이스부(114)를 통해서 사용자의 명령을 입력받고, 사용자의 명령에 따라서 전원부(112)를 제어하여 워킹 코일로의 전력 공급을 제어한다.

이하에서는 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 포함되는 워킹 코일 어셈블리의 구조를 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 포함되는 워킹 코일 어셈블리의 구조를 나타내는 사시도이다. 또한 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리에 포함되는 코일 베이스의 하부를 나타내는 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 워킹 코일 어셈블리는 제1 워킹 코일(202), 제2 워킹 코일(204), 코일 베이스(206)를 포함한다.

제1 워킹 코일(202)은 코일 베이스(206)의 상부에 장착되며 반지름 방향으로 제1 회전 수만큼 감겨진다. 또한 제2 워킹 코일(204)은 코일 베이스(206)의 상부에 장착되고, 제1 워킹 코일(202)과 중심을 공유하며 반지름 방향으로 제2 회전 수만큼 감겨진다.

제1 워킹 코일(202)의 회전 수 및 제2 워킹 코일(204)의 회전 수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 제1 워킹 코일(202)의 회전 수 및 제2 워킹 코일(204)의 회전 수의 합은 코일 베이스(206)의 크기 및 유도 가열 및 무선 전력 전송 장치의 규격에 따라 제한될 수 있다.

제1 워킹 코일(202)의 양단 및 제2 워킹 코일(204)의 양단은 각각 제1 워킹 코일(202)의 양단 및 제2 워킹 코일(204)의 외부로 연장된다. 제1 워킹 코일(202)의 양단에는 커넥터(204a, 204b)가 연결되고, 제2 워킹 코일(204)의 양단에는 커넥터(204c, 204d)가 연결된다. 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)은 커넥터(204a, 204b, 204c, 204d)를 통해 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 실시예에 따라서 커넥터(204a, 204b, 204c, 204d)는 전도성의 연결 단자로 구현될 수도 있다.

코일 베이스(206)는 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)을 수용하기 위한 구조체로서 비전도성 물질로 이루어진다. 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)이 장착되는 영역의 하단에는 후술하는 자성 시트, 예컨대 페라이트 시트를 수용하기 위한 수용구(212a~212h)가 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 코일 베이스의 하부에는 페라이트 시트(314a~414h)를 수용하기 위한 수용구(312a~312h)가 형성된다. 페라이트 시트는 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)의 반지름 방향으로 배치된다. 참고로 페라이트 시트의 개수, 형상, 위치, 단면적 등은 실시예에 따라 달라질 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 코일 베이스의 상부에는 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)이 장착되고, 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)의 하부에는 자성 시트가 장착된다. 이러한 자성 시트는 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)에 의해서 생성되는 자속이 코일 베이스(206)의 하부 방향으로 향하는 것을 차단함으로써 제1 워킹 코일(202) 및 제2 워킹 코일(204)에 의해서 생성되는 자속의 밀도를 증가시킬 수 있다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 워킹 코일(202)의 중앙 영역에는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서(20)가 배치될 수 있다. 도 2의 실시예에서 용기 감지 센서(20)는 제1 워킹 코일(202)과 중심을 공유하도록 배치되어 있으나, 실시예에 따라서 용기 감지 센서(220)의 위치는 달라질 수 있다.

용기 감지 센서(20)의 내부에 삽입되어 있는 몸체의 외부면에는 미리 정해진 회전 수에 따라서 센싱 코일이 감겨 있다. 센싱 코일의 양단에는 커넥터(62a, 62b)가 연결된다. 센싱 코일은 커넥터(62a, 62b)를 통해서 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(미도시)는 용기 감지 센서(20)의 커넥터(62a, 62b)를 통해 센싱 코일에 전류를 공급하여 피가열 물체의 종류를 판별할 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서(20)의 구성 및 기능에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서를 구성하는 각 부품을 나타내는 사시도이다. 또한 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서에 포함되는 몸체의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용기 감지 센서에 포함되는 몸체의 구성을 나타내는 사시도이다. 또한 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서를 구성하는 각 부품이 결합된 상태를 나타내는 종단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 용기 감지 센서(20)는 온도 센서(402), 자성 코어부(404), 몸체(406), 기판(410), 가이드부(414)를 포함한다.

몸체(406)는 내부가 비어 있는 원통 형상을 갖는다. 몸체(406)의 내부에는 자성 코어부(404)를 수용하기 위한 제1 수용 공간이 형성된다.

자성 코어부(404)는 내부가 비어있는 원통 형상을 갖는다. 자성 코어부(404)는 자성을 갖는 물질, 예컨대 페라이트로 이루어질 수 있다. 자성 코어부(404)는 센싱 코일(44)에 전류가 흐를 때 센싱 코일(44)에 유도되는 자속의 밀도를 증가시키는 역할을 한다.

자성 코어부(404) 내부에 형성되는 공간은 제2 수용 공간으로 정의된다. 자성 코어부(404)의 제2 수용 공간에는 온도 센서(402)가 수용될 수 있다. 온도 센서(402)는 피가열 물체의 온도를 측정하기 위한 센서로서, 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와의 전기적인 연결을 위한 도선(42a, 42b)을 구비한다. 온도 센서(402)의 도선(42a, 42b)은 자성 코어부(404)의 타측, 몸체(406)의 타측, 기판(410)을 통과하여 외부로 노출될 수 있다.

다시 도면을 참조하면, 몸체(406)의 일측에는 몸체(406)가 가이드부(414) 내부로 삽입될 때 몸체(406)를 가이드부(414)의 일측 상에서 지지하기 위한 제1 배리어(406c)가 몸체(406)의 둘레 주변을 따라서 형성된다.

또한 몸체(406)의 타측에는 자성 코어부(404)가 몸체(406)의 제1 수용 공간 내부에 삽입될 때 자성 코어부(404)를 지지하기 위한 제2 배리어(406d)가 몸체(406)의 둘레 주변을 따라서 형성된다.

또한 몸체(406)의 외부면에는 미리 정해진 회전 수에 따라서 센싱 코일(44)이 감겨진다. 몸체(406)의 외부면에는 상대적으로 작은 직경을 갖는 제1 외부면(406a) 및 제1 외부면(406a)보다 큰 직경을 갖는 제2 외부면(406b)이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서 센싱 코일(44)은 제1 외부면(406a)에 감겨진다.

도면에 도시된 바와 같이 몸체(406)가 가이드부(414) 내부에 형성되는 제3 수용 공간에 삽입되었을 때 제2 외부면(406b)은 가이드부(414)의 제3 수용 공간 내부와 접하게 되고, 제1 외부면(406a)은 제2 외부면(406b)에 비해 작은 직경으로 인하여 제3 수용 공간 내부와의 사이에 센싱 코일(44)이 수용될 수 있는 공간을 형성하게 된다. 이에 따라서 몸체(406)가 가이드부(414) 내부로 삽입되거나 가이드부(414) 내부로부터 인출될 때, 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)과 가이드부(414) 내부면과의 접촉이 발생하지 않게 된다.

이와 같이 몸체(406)의 외부면에 형성되는 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)은 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와의 전기적인 연결을 위하여 몸체(406)의 외부로 인출되어야 한다. 이에 따라 본 발명에 따른 몸체(406)의 외부의 일측면에는 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)을 몸체(406) 외부로 인출하기 위한 코일 인출부가 형성된다.

예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 몸체(406)의 제2 외부면(406b)과 접하는 일측면에는 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)을 몸체(406) 외부로 인출하기 위한 구멍 형태의 코일 인출부(430)가 형성될 수 있다. 코일 인출부(430)를 통해서 몸체(406)의 일측으로 인출된 센싱 코일(44)은 곧바로 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 후술하는 기판은 구비될 필요가 없다. 이러한 구조에 따르면 몸체(406)가 가이드부(414) 내부로 삽입된 상태에서 센싱 코일(44)이 가이드부(414) 내부와의 접촉 없이 몸체(406) 외부로 용이하게 인출될 수 있다.

다른 실시예에서, 몸체(406)의 일측으로 인출된 센싱 코일(44)은 몸체(406)의 일측면에 형성되는 리드핀 연결부(432)에 연결되는 리드핀(미도시)에 감겨진 후, 후술하는 기판을 통해서 미리 정해진 방향으로 연장될 수도 있다.

또 다른 예로, 도 6에 도시된 바와 같이, 몸체(406)의 제2 외부면(406b) 상에는 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)을 몸체(406) 외부로 인출하기 위한 홈 형태의 코일 인출부(432)가 형성될 수 있다. 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)은 도 6과 같은 홈 형태의 코일 인출부(432)를 통과하여 몸체(406) 외부로 인출되고, 곧바로 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 후술하는 기판은 구비될 필요가 없다. 이러한 구조에 따르면 몸체(406)가 가이드부(414) 내부로 삽입된 상태에서 센싱 코일(44)이 가이드부(414) 내부와의 접촉 없이 몸체(406) 외부로 용이하게 인출될 수 있다.

다른 실시예에서, 몸체(406)의 일측으로 인출된 센싱 코일(44)은 몸체(406)의 일측면에 형성되는 리드핀 연결부(436)에 연결되는 리드핀(미도시)에 감겨진 후, 후술하는 기판을 통해서 미리 정해진 방향으로 연장될 수도 있다.

센싱 코일(44)은 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결된다. 본 발명의 일 실시예에서 센싱 코일(44)에는 제어부(미도시)의 제어에 따라서 피가열 용기를 판별하기 위한 전류가 인가될 수 있다.

다시 도면을 참조하면, 몸체(406) 외부의 일측면에는 제1 외부면(406a)에 감겨진 후 코일 인출부(430 또는 432)에 의해서 몸체(406)의 외부로 인출되는 센싱 코일(44)이 감기는 리드핀(408a, 408b, 408c)이 배치된다. 도 4에서 제1 외부면(406a)에 감겨진 센싱 코일(44)의 일단은 제1 리드핀(408a)에 감기고, 센싱 코일(44)의 타단은 제2 리드핀(408b)에 감긴다. 즉, 몸체(406) 외부의 일측면에는 센싱 코일(44)의 일단 및 타단이 감기는 적어도 두 개의 리드핀이 배치될 수 있다. 도 4의 실시예에서는 몸체(406)와 기판(410)의 견고한 결합을 위하여 제3 리드핀(408c)이 추가적으로 배치된다.

몸체(406)의 일측면, 보다 구체적으로는 리드핀(408a, 408b, 408c)이 배치되는 일측면에는 기판(410)이 배치된다. 기판(410)은 리드핀(408a, 408b, 408c)이 통과할 수 있도록 리드핀(408a, 408b, 408c)과 대응되도록 형성되는 리드홀(412a, 412b, 412c)을 구비한다. 몸체(406)의 일측면에 배치되는 리드핀(408a, 408b, 408c)이 기판(410)의 리드홀(412a, 412b, 412c)을 통과함에 따라서 몸체(406)와 기판(410)이 결합된다. 후술하는 바와 같이 기판(410)은 몸체(406)의 일측면에 결합되어 리드핀(408a, 408b)에 감기는 센싱 코일(44)을 미리 정해진 방향에 따라서 연장하는 기능을 한다.

다시 도면을 참조하면, 기판(410)과 결합되며 내부에 자성 코어부(404) 및 온도 센서(402)를 수용하는 몸체(406)는 가이드부(414)의 내부에 형성되는 제3 수용 공간에 수용된다.

가이드부(414)는 몸체(406), 자성 코어부(404), 온도 센서(402)를 도 2에 도시된 바와 같은 코일 베이스(206)의 중앙 영역(230)에 고정하는 역할을 한다. 이를 위해서 가이드부(414)의 외부 면에는 결합부가 형성된다.

보다 구체적으로, 가이드부(414)의 결합부는 가이드부(414)를 코일 베이스(206)와 결합하기 위하여 가이드부(414)가 중앙 영역(230)에 삽입되는 것을 유도하기 위한 경사면과 가이드부(414)가 중앙 영역(230)에 삽입된 이후 가이드부(414)가 중앙 영역(230)으로부터 이탈하는 것을 방지하는 단턱부로 이루어지는 가이드 영역(414a)을 포함한다. 또한 가이드부(414)의 결합부는 코일 베이스(206)의 중앙 영역(230)의 직경과 대응되는 직경을 가지며 가이드부(414)가 중앙 영역(230)에 삽입되었을 때 중앙 영역(230)과의 접촉을 유지하는 결합 영역(414b)을 포함한다. 이러한 구조에 의해서 가이드부(414)는 도 2에 도시된 코일 베이스(206)의 중앙 영역(230) 내부로 삽입 및 결합되어 고정될 수 있다.

또한 도면에 도시된 바와 같이 가이드부(414)의 일측에는 다른 장치나 모듈, 예컨대 제어부(미도시)를 수용할 수 있는 수용 공간(420)이 형성될 수 있다.

도 4 및 도 7를 통해 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 용기 감지 센서는 센싱 코일(44)에 흐르는 전류를 통해서 피가열 물체의 종류를 판별하는 동시에 온도 센서(402)를 통해서 피가열 물체의 온도를 측정하는 기능을 갖는다. 특히 도면에 도시된 바와 같이 온도 센서(402)가 몸체(406) 내부에 수용되는 구조를 갖기 때문에 온도 센서(402)와 용기 감지 센서를 각각 별도로 배치하는 구조에 비해서 유도 가열 장치의 전체적인 크기 및 부피를 줄일 수 있으며, 유도 가열 장치 내부에서의 센서 배치 및 공간 활용이 보다 유연해 진다는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체 및 기판이 결합된 상태를 나타내는 사시도이다.

도 8에는 리드핀(408a, 408b, 408c)이 각각 리드홀(412a, 412b, 412c)을 통과함으로써 몸체(406)와 기판(410)이 결합되었을 때 몸체(406)와 기판(410)이 도시되어 있다. 전술한 바와 같이 몸체(406)의 외부면에 감겨진 센싱 코일(44)의 일측은 제1 리드핀(408a)에 감기고, 센싱 코일(44)의 타단은 제2 리드핀(408b)에 감긴다.

본 발명의 일 실시예에서 기판(410)에 형성된 제1 리드홀(412a) 및 제2 리드홀(412b)의 주변에는 각각 제1 패드(610a, 610b)가 형성된다. 제1 패드(610a, 610b)는 금속과 같은 전도체로 이루어지며, 솔더링과 같은 접합 방법을 통해서 제1 리드핀(408a) 및 제2 리드핀(408b)에 감기는 센싱 코일(44)과 각각 전기적으로 연결된다.

또한 제1 패드(610a, 610b)는 각각 기판(410) 상에 형성되는 제2 패드(612a, 612b)와 전기적으로 연결된다. 제2 패드(612a, 612b)는 제1 패드(610a, 610b)와 마찬가지로 금속과 같은 전도체로 이루어진다. 기판(410) 상에서 제2 패드(612a, 612b)의 위치는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

제2 패드(612a, 612b)에는 금속과 같은 전도체로 이루어지는 도선(60a, 60b)이 각각 연결된다. 그리고 도선(60a, 60b)의 일단에는 각각 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와의 연결을 위한 커넥터(62a, 62b)가 연결된다.

도 8에 도시된 실시예에 따르면, 몸체(406)의 외부면에 감겨진 센싱 코일(44)은 제1 패드(610a, 610b), 제2 패드(612a, 612b), 도선(60a, 60b), 커넥터(62a, 62b)를 통해서 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시)와 전기적으로 연결될 수 있다. 결과적으로 몸체(406)의 외부면에 감겨진 센싱 코일(44)은 기판(410)에 의해서 미리 정해진 방향으로 연장될 수 있다.

앞서 도 4 및 도 7를 통해 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 몸체(406)는 센싱 코일(44)이 감겨진 상태에서 가이드부(414)의 제3 수용 공간으로 삽입된다. 본 발명에 따른 리드핀(408a, 408b)은 이와 같이 몸체(406)가 가이드부(414) 내부로 삽입된 상태에서 센싱 코일(44)의 양단을 몸체(406) 및 가이드부(414) 외부로 인출하는 역할을 한다.

한편, 리드핀(408a, 408b)에 센싱 코일(44)을 감아서 센싱 코일(44)을 몸체(406) 및 가이드부(414) 외부로 인출한 후 센싱 코일(44)의 양단을 제어부(미도시)나 전원부(미도시)에 직접 연결할 경우, 용기 감지 센서를 조립 또는 수리하거나 진동 등으로 인해서 센싱 코일(44)에 힘이 가해질 수 있다. 이와 같이 센싱 코일(44)의 양단을 제어부(미도시)나 전원부(미도시)에 직접 연결된 상태에서 센싱 코일(44)에 힘이 가해지면 센싱 코일(44)이 리드핀(408a, 408b)으로부터 풀리는 현상이 발생하거나 센싱 코일(44)이 끊어질 수 있다.

그러나 도 8에 도시된 바와 같이 리드핀(408a, 408b)에 연결된 센싱 코일(44)을 제1 패드(610a, 610b) 및 제2 패드(612a, 612b)와 전기적으로 연결하고, 제2 패드(612a, 612b)와 연결되는 도선(60a, 60b)을 제어부(미도시)나 전원부(미도시)와 연결하면 외부에서 힘이 가해지더라도 센싱 코일(44)이 리드핀(408a, 408b)으로부터 풀리거나 센싱 코일(44)이 끊어지는 현상을 방지할 수 있다.

또한 리드핀(408a, 408b)에 감겨진 센싱 코일(44)을 제어부(미도시)나 전원부(미도시)에 직접 연결할 경우 센싱 코일(44)의 연결 방향이 제한적이며, 이에 따른 제어부(미도시)나 전원부(미도시)의 배치 위치 또한 제한적이다.

그러나 도 8에 도시된 바와 같이 리드핀(408a, 408b)에 연결된 센싱 코일(44)을 제1 패드(610a, 610b) 및 제2 패드(612a, 612b)와 전기적으로 연결하고, 제2 패드(612a, 612b)와 연결되는 도선(60a, 60b)을 제어부(미도시)나 전원부(미도시)와 연결할 경우, 제2 패드(612a, 612b)의 위치에 따라서 도선(60a, 60b)의 연결 방향이 자유롭게 설정될 수 있다. 이에 따라서 제어부(미도시)나 전원부(미도시)의 배치 위치 또한 자유롭게 설정될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서는 기판(410) 상에 제2 패드(612a, 612b)가 배치되지 않고, 도선(60a, 60b)이 제1 패드(610a, 610b)와 직접 전기적으로 연결될 수도 있다. 이와 같은 실시예에서는 도선(60a, 60b)과 제1 패드(610a, 610b)의 연결 지점을 조절함으로써 도선(60a, 60b)과 제어부(미도시) 또는 전원부(미도시) 간의 연결 방향이 자유롭게 설정될 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부의 회로도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(70)는 공진 신호 생성부(702), 비교부(704), 용기 판별부(706)를 포함한다.

공진 신호 생성부(702)는 센싱 코일(44)과 병렬로 연결되는 캐패시터(C1)를 포함한다. 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)는 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)에 전류를 공급하기 위한 제1 전원(V1)과 접지 단자 사이에 연결된다.

또한 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)와 접지 단자 사이에는 스위칭 소자(S1)가 연결된다. 제어부(70)에 의해서 용기 감지 동작이 시작되면, 스위칭 소자(S1)는 미리 정해진 진폭 및 위상을 갖는 전류가 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)를 통해 흐르게 하기 위하여 스위칭 동작, 즉 턴 온 및 턴 오프 동작을 반복적으로 수행할 수 있다. 이와 같은 스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작을 위하여 미리 정해진 주기를 갖는 스위칭 신호(PS)가 스위칭 소자(S1)의 일단에 입력될 수 있다.

스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작에 따라서 제1 전원(V1)으로부터 공급되는 전력에 의해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)에 전류가 흐르면, 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)는 공진 현상(LC 공진)을 일으킨다. 이러한 공진 현상에 따라서 시간에 따라 감쇠하는 공진 신호가 발생하며, 발생된 공진 신호는 비교부(704)에 포함된 비교기(CP)에 입력된다.

비교부(704)는 공진 신호 생성부(702)에 의해서 발생하는 공진 신호와 기준 신호를 비교하여 구형파를 생성한다. 비교부(704)는 공진 신호 생성부(702)에 의해서 발생하는 공진 신호 및 제2 전원(V2)에 의해서 발생되는 기준 신호를 비교하고, 비교 결과를 출력하는 비교기(CP)를 포함한다.

보다 구체적으로, 비교기(CP)는 제2 전원(V2)에 의해서 발생되는 기준 신호의 전압 크기와 공진 신호 생성부(702)에 의해서 발생하는 공진 신호의 전압 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라서 서로 다른 레벨의 전압 크기를 갖는 출력 신호를 출력한다. 이와 같이 출력되는 출력 신호는 구형파의 파형을 나타내게 된다. 예를 들어 공진 신호 생성부(702)에 의해서 발생하는 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 이상이면 비교기(CP)는 제1 레벨(예컨대, 5V)의 전압 크기를 갖는 신호를 출력하고, 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 미만이면 비교기(CP)는 제2 레벨(예컨대, 0V)의 전압 크기를 갖는 신호를 출력할 수 있다.

이 때 제2 전원(V2)에 의해서 생성되는 기준 신호의 전압 크기는 분압 저항(R2, R3)의 크기를 조절함으로써 다르게 설정될 수 있다.

용기 판별부(706)는 비교부(704)로부터 출력되는 구형파의 파형 수를 카운트하고, 카운트된 구형파의 파형 수를 미리 정해진 기준값과 비교하여 피가열 물체의 종류를 판별한다. 본 발명의 일 실시예에서, 용기 판별부(706)는 카운트된 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값 이하이면 피가열 물체를 사용 가능 용기로 판별하고, 카운트된 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값을 초과하면 피가열 물체를 사용 불가 용기로 판별할 수 있다.

이하에서는 도 10 내지 도 13을 참조하여 본 발명에 따른 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 때와 존재할 때 공진 신호 생성부(702)에 의해서 발생하는 공진 신호 및 비교부(704)에 의해서 출력되는 구형파, 그리고 용기 판별부(706)에 의한 용기 판별 과정을 설명한다.

도 10은 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 때 용기 감지 센서의 공진 신호 생성부에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다. 또한 도 11은 용기 감지 센서의 비교부가 도 10에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않는 상태에서 제어부(70)에 의한 용기 감지 동작이 시작되면, 전술한 스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작에 의해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 전류가 공급된다. 이러한 전류 공급에 의해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)는 LC 공진 현상을 나타낸다. 이에 따라서 공진 신호 생성부(702)는 도 10에 도시된 바와 같이 시간(t)에 따라서 감쇠하는 공진 신호를 출력한다.

본 발명에 따른 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 경우에는 사용 가능 용기가 존재하는 경우에 비해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1) 회로의 임피던스가 상대적으로 낮게 유지된다. 따라서 도 10에 도시된 바와 같이 공진 신호 생성부(702)에 의해서 출력되는 공진 신호는 상대적으로 긴 시간 동안 감쇠되다가 시간(t1)에 이르러 소멸된다.

도 10과 같은 공진 신호를 입력받은 비교부(704)의 비교기(CP)는 입력된 공진 신호의 전압 크기를 기준 신호의 전압 크기(예컨대, 5V)와 비교한다. 이에 따라서 비교기(CP)는 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 이상일 경우에만 제1 레벨(예컨대, 5V)의 신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 제2 레벨(예컨대, 0V)의 신호를 출력한다. 이와 같은 비교기(CP)의 출력 신호 출력에 따른 파형은 도 11과 같은 구형파로 나타나게 된다.

전술한 바와 같이 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 경우에는 공진 신호 생성부(702)에 의해서 출력되는 공진 신호는 상대적으로 긴 시간 동안 감쇠되다가 시간(t1)에 이르러 소멸된다. 이에 따라서 도 11과 같이 시간(t1)에 이를 때까지 총 16개의 구형파가 생성된다.

도 12는 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재할 때 공진 신호 생성부에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다. 또한 도 13은 용기 감지 센서의 비교부가 도 12에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하는 상태에서 제어부(70)에 의한 용기 감지 동작이 시작되면, 전술한 스위칭 소자(S1)의 스위칭 동작에 의해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 전류가 공급된다. 이러한 전류 공급에 의해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)는 LC 공진 현상을 나타낸다. 이에 따라서 공진 신호 생성부(702)는 도 12에 도시된 바와 같이 시간(t)에 따라서 감쇠하는 공진 신호를 출력한다.

본 발명에 따른 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재할 경우에는 사용 가능 용기가 존재하지 않는 경우에 비해서 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1) 회로의 임피던스가 상대적으로 높게 나타난다. 따라서 도 12에 도시된 바와 같이 공진 신호 생성부(702)에 의해서 출력되는 공진 신호는 상대적으로 짧은 시간 동안 감쇠되다가 시간(t2)에 이르러 소멸된다.

도 12와 같은 공진 신호를 입력받은 비교부(704)의 비교기(CP)는 입력된 공진 신호의 전압 크기를 기준 신호의 전압 크기(예컨대, 5V)와 비교한다. 이에 따라서 비교기(CP)는 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 이상일 경우에만 제1 레벨(예컨대, 5V)의 신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 제2 레벨(예컨대, 0V)의 신호를 출력한다. 이와 같은 비교기(CP)의 출력 신호 출력에 따른 파형은 도 13과 같은 구형파로 나타나게 된다.

전술한 바와 같이 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재할 경우에는 공진 신호 생성부(702)에 의해서 출력되는 공진 신호는 상대적으로 짧은 시간 동안 감쇠되다가 시간(t2)에 이르러 소멸된다. 이에 따라서 도 13과 같이 시간(t2)에 이를 때까지 총 7개의 구형파가 생성된다.

결국 도 10 내지 도 13을 통해 설명된 바와 같이, 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 경우에 비교부(704)에 의해서 출력되는 구형파의 파형 수는 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재할 경우에 비교부(704)에 의해서 출력되는 구형파의 파형 수보다 크게 나타난다. 따라서 본 발명에 따른 용기 판별부(706)는 비교부(704)에 의해서 출력되는 구형파의 파형 수를 카운트하고, 카운트된 구형파의 파형 수를 미리 정해진 기준값과 비교함으로써 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기가 존재하는지 여부를 정확하게 판별할 수 있다. 예컨대 용기 판별부(706)는 카운트된 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값 이하이면 피가열 물체를 사용 가능 용기로 판별하고, 카운트된 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값을 초과하면 피가열 물체를 사용 불가 용기로 판별할 수 있다.

이 때 용기 판별부(706)에 의해서 참조되는 기준값은 용기 감지 센서 주변에 사용 가능 용기 및 사용 불가 용기를 배치한 후 용기 감지 동작을 수행하여 획득되는 구형파의 파형 수에 기초하여 실험적으로 결정될 수 있다. 또한 설정된 기준값은 용기 감지 센서 주변의 환경 요인(예컨대, 온도)에 따라서 보정될 수 있다.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 의해서 수행되는 용기 감지 방법의 흐름도이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치에 포함되는 제어부(70)는 먼저 센싱 코일(44)에 전류를 인가한다(1202). 제어부(70)는 스위칭 신호(PS)를 스위칭 소자(S1)에 인가하여 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 전류를 센싱 코일(44) 및 센싱 코일(44)과 병렬로 연결되는 캐패시터(C1)에 인가한다. 이와 같은 전류 인가는 미리 정해진 주기(예컨대, 1초 또는 5초)에 따라서 수행될 수 있다.

다음으로, 제어부(70)는 센싱 코일(44)에 전류가 인가될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환한다(1204). 전술한 바와 같이 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)에 전류가 인가되면 센싱 코일(44) 및 캐패시터(C1)에 의한 LC 공진 신호가 출력된다. 본 발명의 일 실시예에서, 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계(1204)는 공진 신호를 미리 정해진 기준 신호와 비교하여 구형파를 생성하는 단계를 포함한다.

다음으로, 제어부(70)는 변환된 구형파의 파형 수에 기초하여 피가열 물체의 종류를 판별한다(1206). 전술한 바와 같이 제어부(70)는 변환된 구형파의 파형 수를 미리 정해진 기준값과 비교하고 비교 결과에 따라서 용기 감지 센서 주변에 존재하는 피가열 물체가 사용 가능 용기인지 아니면 사용 불가 용기인지 여부를 판별한다.

본 발명의 일 실시예에서, 변환된 구형파의 파형 수에 기초하여 피가열 물체의 종류를 판별하는 단계(1206)는, 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값 이하이면 피가열 물체를 사용 가능 용기로 판별하는 단계, 그리고 카운트된 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값을 초과하면 피가열 물체를 사용 불가 용기로 판별하는 단계를 포함한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 용기 감지 센서는 센싱 코일에 전류가 인가될 때 나타나는 공진 현상에 따른 공진 신호를 구형파로 변환하고, 구형파의 파형 수를 카운트함으로써 용기 감지를 정확하고 빠르게 수행할 수 있다. 이와 같은 용기 감지 동작을 미리 정해진 주기(예컨대, 1초, 또는 0.5초)에 따라서 반복적으로 수행함에 따라서 종래에 비해 보다 적은 전력을 소모하면서 사용자가 올려놓은 용기의 종류를 정확하고 빠르게 판별할 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 조작 영역을 나타낸다.

도 15는 앞서 설명된 도 1의 상판부(106)에 위치하는 조작 영역(118)의 일 실시예를 나타낸다. 도 15에 도시된 바와 같이 조작 영역(118)에는 유도 가열 장치에 구비된 화구의 위치를 각각 나타내는 화구 선택 버튼(802a, 804a, 806a) 및 각 화구의 화력을 조절하기 위한 화력 선택 버튼(810)이 미리 인쇄되어 있다. 참고로 도 9에는 조작 영역(118)에 3개의 화구에 대한 정보가 표시되나, 유도 가열 장치에 구비되는 화구의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.

또한 화력 표시 영역(802b, 804b, 806b)에는 대응되는 각각의 화구 위치 별 현재 화력이 숫자로 표시된다. 또한 조작 영역(118)에는 특정 화구가 급속하게 가열되는 상태를 나타내는 터보 표시 영역이 존재한다.

종래 기술에 따르면 사용자는 먼저 사용하고자 하는 용기를 3개의 화구 중 어느 하나의 화구, 예컨대 제2 화구에 올려 놓은 후 제2 화구 선택 버튼(804a)을 터치한다. 이어서 사용자는 해당 화구에 올려놓은 용기에 가해질 화력을 화력 선택 버튼(810)을 통해서 입력한다. 그러면 유도 가열 장치는 사용자가 선택한 제2 화구에 놓인 용기가 사용 가능 용기인지 판별한 후, 해당 용기가 사용 가능 용기인 경우에 한해서 해당 화구와 대응되는 워킹 코일에 전류를 인가하여 사용자가 지정한 화력에 도달하기 위한 가열 동작을 수행한다.

이 때 제2 화구에 놓인 용기가 사용 가능 용기이면 제2 화구에 대응되는 화력 표시 영역(804b)에는 사용자가 화력 선택 버튼(810)을 통해 입력한 화력이 숫자로 표시된다. 반대로 제2 화구에 놓인 용기가 사용 가능 용기가 아니면 제2 화구에 대응되는 화력 표시 영역(804b)에는 해당 용기가 사용 불가 용기임을 알리기 위한 숫자 또는 문자(예컨대, u)가 표시될 수 있다.

결국 종래 기술에 따르면 사용자는 임의의 화구에 용기를 올려 놓은 이후 반드시 용기 선택 버튼을 통해서 가열하고자 하는 용기를 지정해야만 한다.

그러나 앞서 설명된 바와 같이 본 발명에서는 미리 정해진 시간 간격(예컨대, 1초 또는 0.5초)에 따라서 반복적으로 용기 감지 센서의 센싱 코일(44)에 전류를 인가하고, 전류 인가에 따른 결과를 바탕으로 피가열 물체의 종류를 판별한다. 이 경우 사용자가 임의의 화구에 용기를 올려 놓으면 미리 정해진 시간 간격 경과 후 유도 가열 장치에 의해서 용기의 종류가 자동으로 판별될 수 있다.

예를 들어 사용자가 제2 화구에 사용 가능 용기를 올려 놓을 경우, 유도 가열 장치는 사용자의 화구 선택 버튼(802a, 804a, 806a) 입력을 기다리지 않고 제2 화구에 대응되는 화력 표시 영역(804b)을 통해서 해당 화구가 사용 가능한 상태임을 알리는 문자 또는 숫자(예컨대, o)를 표시할 수 있다. 이러한 문자 또는 숫자가 표시되면 사용자는 화력 선택 버튼(810)을 통해서 해당 화구에 적용하고자 하는 화력을 입력하고, 입력된 화력은 곧바로 화력 표시 영역(804b)에 표시된다. 이후 유도 가열 장치는 해당 화구의 화력이 사용자가 입력한 화력에 도달하도록 워킹 코일에 전류를 인가하여 가열 동작을 수행한다.

만약 사용자가 제2 화구에 사용 불가 용기를 올려 놓을 경우, 전술한 바와 같은 용기 판별 과정에 따라서 제2 화구에 대응되는 화력 표시 영역(804b)에는 해당 용기가 사용 불가 용기임을 알리기 위한 숫자 또는 문자(예컨대, u)가 표시될 수 있다.

결국 본 발명에 따르면 사용자는 사용 가능 용기를 임의의 화구에 올려 놓은 후 화구 선택 버튼(802a, 804a, 806a)을 누를 필요 없이 곧바로 원하는 화력을 입력하여 가열 동작을 시작할 수 있다. 즉, 종래 기술과 비교할 때 본 발명에 따른 유도 가열 장치를 사용할 경우 사용자의 화구 선택을 위한 입력 동작을 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명에 따르면 사용가자 임의의 화구에 용기를 올려 놓으면 매우 빠른 시간 내에 해당 용기가 사용 가능 용기인지 아니면 사용 불가 용기인지 여부가 각각의 화력 표시 영역을 통해서 표시된다. 따라서 사용자는 자신이 올려 놓은 용기의 종류를 직관적으로 빠르게 확인할 수 있다는 장점이 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 (19)

1. 피가열 물체가 안착되는 상판부;
   상기 상판부 하부에 배치되며 유도 전류를 이용하여 상기 피가열 물체를 가열하는 워킹 코일;
   상기 워킹 코일이 수용되는 코일 베이스;
   상기 워킹 코일의 중앙 영역에 배치되며 센싱 코일이 감긴 몸체를 갖는 용기 감지 센서;
   내부에는 상기 몸체를 수용하기 위한 제3 수용 공간이 형성되고 외부에는 상기 코일 베이스와의 결합을 위한 결합부가 형성되어 상기 용기 감지 센서를 상기 코일 베이스의 중앙 영역에 고정시키는 가이드부; 및
   상기 센싱 코일에 전류가 인가될 때 발생하는 공진 신호에 기초하여 상기 피가열 물체의 종류를 판별하는 제어부를 포함하는
   유도 가열 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 공진 신호를 구형파로 변환하고,
   상기 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값 이하이면 상기 피가열 물체를 사용 가능 용기로 판별하고,
   상기 구형파의 파형 수가 미리 정해진 기준값을 초과하면 상기 피가열 물체를 사용 불가 용기로 판별하는
   유도 가열 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   미리 정해진 주파수를 갖는 전류의 인가에 따라서 상기 공진 신호를 생성하는 공진 신호 생성부;
   상기 공진 신호 생성부에 의해서 발생하는 상기 공진 신호와 기준 신호를 비교하여 구형파를 생성하는 비교부; 및
   상기 비교부에서 출력되는 상기 구형파의 파형 수를 카운트하고, 카운트된 구형파의 파형 수를 미리 정해진 기준값과 비교하여 상기 피가열 물체의 종류를 판별하는 용기 판별부를 포함하는
   유도 가열 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 몸체의 내부에는 제1 수용 공간이 형성되고 상기 몸체의 외부의 일측면에는 센싱 코일을 외부로 인출하기 위한 코일 인출부가 형성되는
   유도 가열 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 몸체의 일측면에 배치되며 상기 코일 인출부에 의해서 인출되는 상기 센싱 코일이 감기는 적어도 두 개의 리드핀을 더 포함하는
   유도 가열 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 몸체의 일측면에 결합되며 상기 적어도 두 개의 리드핀에 감기는 센싱 코일을 미리 정해진 방향에 따라서 연장하기 위한 기판을 더 포함하는
   유도 가열 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 기판은
   상기 적어도 두 개의 리드핀이 통과하기 위한 적어도 두 개의 리드홀; 및
   상기 적어도 두 개의 리드홀 주변에 형성되며, 상기 적어도 두 개의 리드홀을 통과한 상기 적어도 두 개의 리드핀에 감기는 센싱 코일과 전기적으로 연결되는 적어도 두 개의 제1 패드를 포함하는
   유도 가열 장치.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 기판은
   상기 적어도 두 개의 제1 패드와 전기적으로 연결되는 적어도 두 개의 제2 패드를 더 포함하는
   유도 가열 장치.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 몸체의 내부에 형성되는 제1 수용 공간에 수용되며 내부에 제2 수용 공간이 형성되는 원통 형상을 갖는 자성 코어부를 더 포함하는
   유도 가열 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 수용 공간에 수용되는 온도 센서를 더 포함하는
    유도 가열 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 센싱 코일은 상기 몸체의 외부면에 형성되는 센싱 코일 수용부에 감기는
    유도 가열 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 가이드부의 일측에는 다른 장치를 수용할 수 있는 수용 공간이 형성되는
    유도 가열 장치.
    
13. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 일측에는 상기 몸체가 상기 가이드부 내부로 삽입될 때 상기 몸체를 상기 가이드부의 일측 상에서 지지하는 제1 배리어가 형성되는
    유도 가열 장치.
    
14. 제9항에 있어서,
    상기 몸체의 타측에는 상기 자성 코어부가 상기 제1 수용 공간 내부에 삽입될 때 상기 자성 코어부를 지지하는 제2 배리어가 형성되는
    유도 가열 장치.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 외부면에는 제1 외부면 및 상기 제1 외부면보다 큰 직경을 갖는 제2 외부면이 형성되는
    유도 가열 장치.
    
16. 제15항에 있어서,
    상기 센싱 코일은 상기 제1 외부면에 감겨지는
    유도 가열 장치.
    
17. 제15항에 있어서,
    상기 몸체가 상기 제3 수용 공간에 삽입되었을 때 상기 제2 외부면은 상기 제3 수용 공간의 내부와 접하고 상기 제1 외부면은 상기 제3 수용 공간의 내부와 접하지 않는
    유도 가열 장치.
    
18. 제1항에 있어서,
    상기 결합부는
    상기 가이드부가 상기 코일 베이스의 중앙 영역으로 삽입되는 것을 유도하거나 상기 가이드부가 상기 코일 베이스의 중앙 영역에 삽입된 이후 상기 코일 베이스의 중앙 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 가이드 영역; 및
    상기 가이드부가 상기 코일 베이스의 중앙 영역에 삽입되었을 때 상기 가이드부와 상기 코일 베이스의 중앙 영역 간의 접촉을 유지하는 결합 영역을 포함하는
    유도 가열 장치.
    
19. 제18항에 있어서,
    상기 가이드 영역은
    상기 가이드부가 상기 코일 베이스의 중앙 영역으로 삽입되는 것을 유도하는 경사면; 및
    상기 가이드부가 상기 코일 베이스의 중앙 영역에 삽입된 이후 상기 코일 베이스의 중앙 영역으로부터 이탈하는 것을 방지하는 단턱부를 포함하는
    유도 가열 장치.

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