KR102306561B1 - 유도 가열 방식의 쿡탑 - Google Patents

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손승호
전선호
조주형
지종성
손기영
심부교
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 개시는 유도 가열 방식의 쿡탑에 관한 것으로, 케이스, 케이스의 상단에 결합되고, 상면에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트, 케이스 내부에 구비되는 워킹 코일, 상판부에 코팅되며, 워킹 코일에 의해 유도 가열되는 박막, 및 상판부와 워킹 코일 사이에 구비되는 단열재를 포함하고, 박막은 워킹 코일의 중심 영역을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성될 수 있다.

Description

유도 가열 방식의 쿡탑{INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP}
본 개시는 유도 가열 방식의 쿡탑에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 박막이 코팅된 유도 가열 방식의 쿡탑에 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 물체(예를 들어, 조리 용기)에 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 물체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
최근에는 쿡탑(Cooktop)에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다.
다만, 유도 가열 방식이 적용된 쿡탑의 경우, 자성체만을 가열할 수 있다는 한계가 있다. 즉, 비자성체(예를 들어, 내열유리, 도기류 등)가 쿡탑 위에 배치된 경우, 유도 가열 방식이 적용된 쿡탑은 해당 피가열 물체를 가열하지 못한다는 문제가 있다.
이러한 유도 가열 방식의 쿡탑이 갖는 문제를 개선하기 위해, 본 개시는 박막을 이용하고자 한다. 구체적으로, 본 개시에 따른 쿡탑은 비자성체가 가열되도록 와전류가 인가되는 박막을 포함할 수 있다. 그리고, 이러한 박막은 스킨 뎁스가 두께 보다 두껍게 형성될 수 있고, 이에 따라 워킹 코일에서 발생한 자기장은 박막을 통과하여 자성체에 와전류를 인가함으로써 자성체를 가열할 수도 있다.
한편, 국내 공개특허공보 제10-2005-0033551호는 가열 코일과 피가열물 사이에 배치되는 전기 도체를 개시하고 있으나, 전기 도체는 자기 부력 감소를 목적으로 삽입된 점에서 본 개시에 따른 박막과 상이하다. 게다가, 전기 도체는 두께가 스킨 뎁스 보다 두껍게 설계된 점에서, 본 개시에 기재된 박막과 명백히 상이하다.
한편, 본 개시에 따른 박막에 와전류가 인가됨에 따라 형성되는 폐루프는 워킹 코일에서 발생한 자기장과 결합하므로, 워킹 코일에서 발생한 자기장이 피가열 물체에 도달하는 것을 방해할 수 있다. 이에 따라, 쿡탑 위에 배치된 자성체가 배치된 경우, 가열 효율이 떨어지는 문제가 있다.
본 개시는 자성체 및 비자성체를 모두 가열시킬 수 있는 유도 가열 방식의 쿡탑에 있어서 자성체에 대한 가열 효율이 떨어지는 문제를 최소화하고자 한다.
본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑은 코일 중심을 포함하지 않는 폐루프를 형성하는 박막을 포함함으로써 박막을 지나 자성체에 인가되는 자기장을 증가시킬 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑은 두께 보다 스킨 뎁스가 두꺼운 박막을 포함함으로써 자성체 및 비자성체를 모두 가열할 수 있다.
본 개시에 따르면, 동일한 가열원을 통해 자성체 및 비자성체를 모두 가열 가능할 수 있으며, 박막으로 인한 자성체에 대한 가열 효율의 저하를 최소화함으로써 가열 성능을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다.
도 4 및 도 5는 박막의 두께와 스킨 뎁스(skin depth) 간 관계를 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 피가열 물체의 종류에 따른 박막과 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 비교 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 제1 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
도 11은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
도 12는 본 개시의 제3 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
도 13는 본 개시의 제4 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
도 14는 본 개시의 제5 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 박막에 형성된 페루프와 워킹 코일의 중심 영역이 도시된 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
이하에서는, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다. 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다. 도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 케이스(25), 커버 플레이트(20), 워킹 코일(WC1, WC2; 즉, 제1 및 제2 워킹 코일), 박막(TL1, TL2; 즉, 제1 및 제2 박막)을 포함할 수 있다.
케이스(25)에는 워킹 코일(WC1, WC2)이 설치될 수 있다.
참고로, 케이스(25)에는 워킹 코일(WC1, WC2) 외에 워킹 코일의 구동과 관련된 각종 장치(예를 들어, 교류 전력을 제공하는 전원부, 전원부의 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부, 정류부에 의해 정류된 직류 전력을 스위칭 동작을 통해 공진 전류로 변환하여 워킹 코일에 제공하는 인버터부, 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 내 각종 장치의 동작을 제어하는 제어 모듈, 워킹 코일을 턴온 또는 턴오프하는 릴레이 또는 반도체 스위치 등)가 설치될 수 있으나, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
커버 플레이트(20)는 케이스(25)의 상단에 결합되고, 상면에 피가열 물체(미도시)가 배치되는 상판부(15)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 커버 플레이트(20)는 조리 용기와 같은 피가열 물체를 올려놓기 위한 상판부(15)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상판부(15)는 예를 들어, 유리 소재(예를 들어, 세라믹 글래스(ceramics glass))로 구성될 수 있다.
또한, 상판부(15)에는 사용자로부터 입력을 제공받아 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)로 해당 입력을 전달하는 입력 인터페이스(미도시)가 구비될 수 있다. 물론, 입력 인터페이스는 상판부(15)가 아닌 다른 위치에 구비될 수도 있다.
참고로, 입력 인터페이스는 사용자가 원하는 가열 강도나 유도 가열 방식의 쿡탑(1)의 구동 시간 등을 입력하기 위한 모듈로서, 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. 그리고, 입력 인터페이스는 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)에 사용자로부터 제공받은 입력을 전달하고, 입력 인터페이스용 제어 모듈은 전술한 제어 모듈(즉, 인버터용 제어 모듈)로 상기 입력을 전달할 수 있다. 또한 전술한 제어 모듈은 입력 인터페이스용 제어 모듈로부터 제공받은 입력(즉, 사용자의 입력)을 토대로 각종 장치(예를 들어, 워킹 코일)의 동작을 제어할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하도록 한다.
한편, 상판부(15)에는 워킹 코일(WC1, WC2)의 구동 여부 및 가열 세기(즉, 화력)가 화구 모양으로 시각적으로 표시될 수 있다. 이러한 화구 모양은 케이스(25) 내에 구비된 복수개의 발광 소자(예를 들어, LED)로 구성된 인디케이터(미도시)에 의해 표시될 수 있다.
워킹 코일(WC1, WC2)은 피가열 물체를 가열하기 위해 케이스(25) 내부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 워킹 코일(WC)은 전술한 제어 모듈(미도시)에 의해 구동이 제어될 수 있으며, 피가열 물체가 상판부(15) 위에 배치된 경우, 제어 모듈에 의해 구동될 수 있다.
또한 워킹 코일(WC)은 자성을 띄는 피가열 물체(즉, 자성체)를 직접 가열할 수 있고, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(즉, 비자성체)를 후술하는 박막(TL)을 통해 간접적으로 가열할 수 있다.
그리고, 워킹 코일(WC)은 유도 가열 방식에 의해 피가열 물체를 가열할 수 있고, 박막(TL)과 세로 방향(즉, 수직 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩되도록 구비될 수 있다.
참고로, 도 1에는 2개의 워킹 코일(WC1, WC2)이 케이스(25)에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 1개 또는 3개 이상의 워킹 코일이 케이스(25)에 설치될 수도 있으나, 설명의 편의를 위해 본 개시의 실시예에서는, 2개의 워킹 코일(WC1, WC2)이 케이스(25)에 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
박막(TL)은 피가열 물체 중 비자성체를 가열하기 위해 상판부(15)에 코팅될 수 있다. 박막(TL)은 워킹 코일(WC)에 의해 유도 가열될 수 있다.
박막(TL)은 상판부(15)의 상면 또는 하면에 코팅될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 박막(TL)은 상판부(15)의 상면에 코팅되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 박막(TL)은 상판부(15)의 하면에 코팅될 수 있다.
박막(TL)은 워킹 코일(WC)과 세로 방향(즉, 수직 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩되도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 피가열 물체의 배치 위치 및 종류에 상관없이 해당 피가열 물체에 대한 가열이 가능하다.
또한, 박막(TL)은 자성 및 비자성 중 적어도 하나의 특성(즉, 자성, 비자성, 또는 자성과 비자성 둘다)을 갖출 수 있다.
그리고, 박막(TL)은 예를 들어, 전도성 물질(예를 들어, 알루미늄)으로 이루어질 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 서로 다른 직경의 복수개의 링이 반복되는 형상으로 상판부(15)에 코팅될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 박막(TL)은 전도성 물질이 아닌 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 그리고, 박막(TL)은 서로 다른 직경의 복수개의 링이 반복되는 형상이 아닌 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 박막(TL)의 다양한 형상에 대해서는 도 10 내지 도 15에서 더 자세히 설명하기로 한다.
참고로, 도 2 및 도 3에는 1개의 박막(TL)이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수개의 박막이 코팅될 수도 있으나, 설명의 편의를 위해 1개의 박막(TL)이 코팅되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
박막(TL)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
이어서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 단열재(35), 차폐판(45), 지지부재(50), 냉각팬(55) 중 적어도 일부 또는 전부를 더 포함할 수 있다.
단열재(35)는 상판부(15)와 워킹 코일(WC) 사이에 구비될 수 있다.
구체적으로, 단열재(35)는 상판부(15)의 아래에 장착될 수 있고, 그 아래에는 워킹 코일(WC)이 배치될 수 있다.
이러한 단열재(35)는 워킹 코일(WC)의 구동에 의해 박막(TL) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면서 발생된 열이 워킹 코일(WC)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 워킹 코일(WC)의 전자기 유도에 의해 박막(TL) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면, 박막(TL) 또는 피가열 물체(HO)의 열이 상판부(15)로 전달되고, 상판부(15)의 열이 다시 워킹 코일(WC)로 전달되어 워킹 코일(WC)이 손상될 수 있다.
단열재(35)는 이와 같이, 워킹 코일(WC)로 전달되는 열을 차단함으로써, 워킹 코일(WC)이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 나아가 워킹 코일(WC)의 가열 성능이 저하되는 것도 방지할 수 있다.
참고로, 필수적인 구성 요소는 아니지만, 스페이서(미도시)가 워킹 코일(WC)과 단열재(35) 사이에 설치될 수도 있다.
구체적으로, 스페이서(미도시)는 워킹 코일(WC)과 단열재(35)가 직접 접촉하지 않도록 워킹 코일(WC)과 단열재(35) 사이에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 스페이서(미도시)는 워킹 코일(WC)의 구동에 의해 박막(TL) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면서 발생된 열이 단열재(35)를 통해 워킹 코일(WC)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 스페이서(미도시)가 단열재(35)의 역할을 일부 분담할 수 있는바, 단열재(35)의 두께를 최소화할 수 있고, 이를 통해 피가열 물체(HO)와 워킹 코일(WC) 사이의 간격을 최소화할 수 있다.
또한 스페이서(미도시)는 복수개가 구비될 수 있고, 복수개의 스페이서는 워킹 코일(WC)과 단열재(35) 사이에 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 냉각팬(55)에 의해 케이스(25) 내부로 흡입된 공기는 스페이서에 의해 워킹 코일(WC)로 안내될 수 있다.
즉, 스페이서는 냉각팬(55)에 의해 케이스(25) 내부로 유입된 공기가 워킹 코일(WC)로 적절하게 전달될 수 있도록 안내함으로써 워킹 코일(WC)의 냉각 효율을 개선할 수 있다.
차폐판(45)은 워킹 코일(WC)의 하면에 장착되어 워킹 코일(WC)의 구동시 하방으로 발생되는 자기장을 차단할 수 있다.
구체적으로, 차폐판(45)은 워킹 코일(WC)의 구동시 하방으로 발생되는 자기장을 차단할 수 있고, 지지부재(50)에 의해 상방으로 지지될 수 있다.
지지부재(50)는 차폐판(45)의 하면과 케이스(25)의 하판 사이에 설치되어 차폐판(45)을 상방으로 지지할 수 있다.
구체적으로, 지지부재(50)는 차폐판(45)을 상방으로 지지함으로써, 단열재(35)와 워킹 코일(WC)을 상방으로 간접적으로 지지할 수 있고, 이를 통해, 단열재(35)가 상판부(15)에 밀착되도록 할 수 있다.
그 결과, 워킹 코일(WC)과 피가열 물체(HO) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
참고로, 지지부재(50)는 예를 들어, 차폐판(45)을 상방으로 지지하기 위한 탄성체(예를 들어, 스프링)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 지지부재(50)는 필수적인 구성요소가 아닌 바, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)에서 생략될 수 있다.
냉각팬(55)은 워킹 코일(WC)을 냉각하기 위해 케이스(25) 내부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 냉각팬(55)은 전술한 제어 모듈에 의해 구동이 제어될 수 있고, 케이스(25)의 측벽에 설치될 수 있다. 물론, 냉각팬(55)은 케이스(25)의 측벽이 아닌 다른 위치에 설치될 수도 있으나, 본 개시의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 냉각팬(55)이 케이스(25)의 측벽에 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한 냉각팬(55)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(25) 외부의 공기를 흡입하여 워킹 코일(WC)로 전달하거나 케이스(25) 내부의 공기(특히, 열기)를 흡입하여 케이스(25) 외부로 배출할 수 있다.
이를 통해, 케이스(25) 내부의 구성 요소들(특히, 워킹 코일(WC))의 효율적인 냉각이 가능하다.
또한 전술한 바와 같이, 냉각팬(55)에 의해 워킹 코일(WC)로 전달된 케이스(25) 외부의 공기는 스페이서에 의해 워킹 코일(WC)로 안내될 수 있다. 이에 따라, 워킹 코일(WC)에 대한 직접적이고 효율적인 냉각이 가능해져 워킹 코일(WC)의 내구성 개선(즉, 열 손상 방지에 따른 내구성 개선)이 가능하다.
이와 같이, 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 전술한 특징 및 구성을 가질 수 있는바, 이하에서는, 도 4 내지 도 7을 참조하여, 전술한 박막의 특징 및 구성을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5는 박막의 두께와 스킨 뎁스(skin depth) 간 관계를 설명하는 도면이다. 도 6 및 도 7은 피가열 물체의 종류에 따른 박막과 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면이다.
박막(TL)은 낮은 비투자율(relative permeability)을 가진 재질로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 박막(TL)의 비투자율이 낮은 바, 박막(TL)의 스킨 뎁스는 깊을 수 있다. 여기에서, 스킨 뎁스는 재질 표면으로부터의 전류 침투 깊이를 의미하고, 비투자율은 스킨 뎁스(skin depth)와 반비례 관계일 수 있다. 이에 따라, 박막(TL)의 비투자율이 낮을수록 박막(TL)의 스킨 뎁스는 깊어지는 것이다.
또한, 박막(TL)의 스킨 뎁스는 박막(TL)의 두께 보다 두꺼울 수 있다. 즉, 박막(TL)은 얇은 두께(예를 들어, 0.1um~1,000um 두께)를 가지고, 박막(TL)의 스킨 뎁스는 박막(TL)의 두께보다 깊은 바, 워킹 코일(WC)에 의해 발생된 자기장이 박막(TL)을 통과하여 피가열 물체(HO)까지 전달됨으로써 피가열 물체(HO)에 와전류가 유도될 수 있는 것이다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 박막(TL)의 스킨 뎁스가 박막(TL)의 두께 보다 얕은 경우에는, 워킹 코일(WC)에 의해 발생된 자기장이 피가열 물체(HO)에 도달하기 어려울 수 있다.
그러나, 도 5에 도시된 바와 같이, 박막(TL)의 스킨 뎁스가 박막(TL)의 두께 보다 깊은 경우에는 워킹 코일(WC)에 의해 발생된 자기장이 피가열 물체(HO)에 도달할 수 있다. 즉, 본 개시의 실시 예에서는 박막(TL)의 스킨 뎁스가 박막(TL)의 두께 보다 깊은 바, 워킹 코일(WC)에 의해 발생된 자기장이 박막(TL)을 통과하여 피가열 물체(HO)에 대부분 전달되어 소진되고, 이를 통해, 피가열 물체(HO)가 주로 가열될 수 있다.
한편, 박막(TL)은 전술한 바와 같이 얇은 두께를 가지는 바, 워킹 코일(WC)에 의해 가열될 수 있는 저항값을 가질 수 있다.
구체적으로, 박막(TL)의 두께는 박막(TL)의 저항값(즉, 표면 저항값)과 반비례 관계일 수 있다. 즉, 상판부(15)에 코팅되는 박막(TL)의 두께가 얇을수록 박막(TL)의 저항값(즉, 표면 저항값)이 커지는 바, 박막(TL)은 상판부(15)에 얇게 코팅됨으로써 가열 가능한 부하로 특성 변화될 수 있다.
참고로, 박막(TL)은 예를 들어, 0.1um 내지 1,000um 사이의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 특징을 가지는 박막(TL)은 비자성체를 가열하기 위해 존재하는 바, 박막(TL)과 피가열 물체(HO) 간 임피던스 특성은 상판부(15)에 배치되는 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지에 따라 변화될 수 있다.
먼저, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우를 설명하면 다음과 같다.
자성의 띄는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되고, 워킹 코일(WC)이 구동되는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 자성을 띄는 피가열 물체(HO)의 저항 성분(R1) 및 인덕터 성분(L1)이 박막(TL)의 저항 성분(R2) 및 인덕터 성분(L2)과 등가회로를 형성할 수 있다.
이 경우, 등가회로에서 자성을 띄는 피가열 물체(HO)의 임피던스(impedance)(즉, R1과 L1으로 구성된 임피던스)는 박막(TL)의 임피던스(즉, R2와 L2)로 구성된 임피던스) 보다 작을 수 있다.
이에 따라, 전술한 바와 같은 등가회로가 형성되는 경우, 자성을 띄는 피가열 물체(HO)로 인가된 와전류(I1)의 크기는 박막(TL)으로 인가된 와전류(I2)의 크기 보다 클 수 있다. 이에 따라, 워킹 코일(WC)에 의해 발생한 대부분의 와전류가 피가열 물체(HO)로 인가되어, 피가열 물체(HO)가 가열될 수 있다.
즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우, 전술한 등가회로가 형성되어 대부분의 와전류가 피가열 물체(HO)로 인가되는 바, 워킹 코일(WC)은 피가열 물체(HO)를 직접 가열할 수 있다.
물론, 박막(TL)에도 일부 와전류가 인가되어 박막(TL)이 약간 가열되는 바, 피가열 물체(HO)는 박막(TL)에 의해 간접적으로 약간 가열될 수 있다. 이 경우, 워킹 코일(WC)이 주 가열원이고, 박막(TL)은 부 가열원일 수 있다. 다만, 워킹 코일(WC)에 의해 피가열 물체(HO)가 직접 가열되는 정도와 비교하였을 때, 박막(TL)에 의해 피가열 물체(HO)가 간접적으로 가열되는 정도는 유의미하다고 할 수 없다.
다음으로, 피가열 물체가 비자성체인 경우를 설명하면 다음과 같다.
자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되고, 워킹 코일(WC)이 구동되는 경우, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)에는 임피던스가 존재하지 않고, 박막(TL)에는 임피던스가 존재할 수 있다. 즉, 박막(TL)에만 저항 성분(R) 및 인덕터 성분(L)이 존재할 수 있다.
따라서, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되고, 워킹 코일(WC)이 구동되는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이, 박막(TL)의 저항 성분(R) 및 인덕터 성분(L)이 등가회로를 형성할 수 있다.
이에 따라, 박막(TL)에만 와전류(I)가 인가되고, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)에는 와전류가 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 워킹 코일(WC)에 의해 발생한 와전류(I)가 박막(TL)에만 인가되어, 박막(TL)이 가열될 수 있다.
즉, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우, 전술한 바와 같이, 와전류(I)가 박막(TL)으로 인가되어 박막(TL)이 가열되는 바, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)는 워킹 코일(WC)에 의해 가열된 박막(TL)에 의해 간접적으로 가열될 수 있다. 이 경우, 박막(TL)은 주 가열원일 수 있다.
정리하자면, 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지 여부와 상관없이 워킹 코일(WC)이라는 하나의 열원에 의해 피가열 물체(HO)가 직간접적으로 가열될 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우, 워킹 코일(WC)이 직접 피가열 물체(HO)를 가열하고, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우, 워킹 코일(WC)에 의해 가열된 박막(TL)이 피가열 물체(HO)를 간접적으로 가열할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 자성체와 비자성체 모두를 가열할 수 있는바, 피가열 물체(HO)의 배치 위치 및 종류에 상관없이 해당 피가열 물체를 가열할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 피가열 물체(HO)가 자성체인지 비자성체인지 여부를 파악할 필요 없이 상판부(15) 상의 임의의 가열 영역에 피가열 물체를 올려놓아도 되는바, 사용 편의성이 개선될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 동일 열원으로 피가열 물체를 직간접적으로 가열할 수 있는바, 별도의 가열판 또는 라디언트 히터를 구비할 필요가 없다. 이에 따라, 가열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 재료비를 절감할 수 있다.
한편, 박막(TL)의 형상, 두께 등에 따라 자성체 및 비자성체에 대한 가열 성능이 달라질 수 있다. 특히, 피가열 물체(HO)가 자성체일 때 워킹 코일(WC)은 피가열 물체(HO)와 박막(TL)을 모두 가열하므로 박막(TL)의 형상, 두께 등에 따라 피가열 물체(HO)와 박막(TL) 각각에서 발열하는 에너지의 양이 달라지게 되고, 이에 따라 피가열 물체(HO)가 가열되는 온도, 시간 등이 달라지게 된다. 예를 들어, 박막(TL)의 형상, 두께 등에 따라 자성체인 피가열 물체(HO)에서 발열하는 에너지의 양 보다 박막(TL)에서 발열하는 에너지의 양이 많아질 수 있고, 이 경우 피가열 물체(HO)를 특정 온도까지 가열하는데 소요되는 시간이 너무 길어지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 박막(TL)이 주 가열원일 경우와 부 가열원인 경우 각각에 대해 가열 성능이 확보되도록 하는 설계가 요구될 수 있다.
도 8은 본 개시의 비교 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
본 개시의 비교 예에 따른 박막(TL)은 링 형상일 수 있다. 이와 같은 링 형상의 박막(TL)에 인가된 와전류(EC, Eddy Current)는 워킹 코일의 중심 영역(CC, center area of working coil)을 포함하는 폐루프를 형성할 수 있다.
워킹 코일의 중심 영역(CC)은 워킹 코일(WC)의 중심과 수직 방향으로 오버랩되는 영역을 의미할 수 있다. 워킹 코일(WC)의 중심은 워킹 코일(WC)의 정 가운데와 워킹 코일(WC)의 정 가운데로부터 소정 거리까지의 영역을 포함할 수 있다.
이와 같이, 폐루프가 워킹 코일 중심 영역(CC)을 포함하도록 형성된 박막(TL)은 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력이 강할 수 있다.
따라서, 상판부(15) 상에 자성체인 피가열 물체(HO)가 놓인 경우, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장 중 박막(TL)에 결합되는 자기장이 많기 때문에 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장은 줄어들게 되고, 이에 따라 피가열 물체(HO)의 가열 성능이 다소 떨어지게 된다.
따라서, 자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능이 개선되도록, 본 개시에 따른 쿡탑(1)은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성된 박막(TL)을 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10은 본 개시의 제1 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
본 개시의 제1 실시 예에 따르면, 박막(TL)은 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)로 이루어질 수 있다. 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)는 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)를 포함할 수 있다.
제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 벗어나도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC) 외의 영역에 배치될 수 있다. 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)느 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 기준으로 대칭되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 내측이 오목하게 파인 반원 형상으로 형성될 수 있다. 제1 박막 파트(TL-1)에 인가된 제1 와전류(EC-1)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성하고, 제2 박막 파트(TL-2)에 인가된 제2 와전류(EC-2)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성할 수 있다. 따라서, 박막(TL)에는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프가 형성될 수 있다. 이 경우 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력은 도 8에 도시된 박막(TL) 대비 약해질 수 있다.
따라서, 자성체인 피가열 물체(HO)가 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 위에 배치된 경우, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 9 또는 도 10에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장은 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 8에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장 보다 많아질 수 있다. 이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 도 9 또는 도 10에 도시된 바와 같은 박막(TL)을 포함할 경우, 자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능이 개선되는 이점이 있다.
한편, 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)에 형성된 오목한 영역의 크기는 다양할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 도시된 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)에 형성된 오목한 영역의 크기는 제1 크기이고, 도 10에 도시된 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)에 형성된 오목한 영역의 크기는 제2 크기일 때, 제2 크기는 제1 크기 보다 클 수 있다. 오목한 영역의 크기가 클수록 박막(TL)과 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력이 약해질 수 있다. 오목한 영역의 크기는 박막(TL)의 재질, 두께 등에 따라 달라질 수 있다.
도 11은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
본 개시의 제2 실시 예에 따르면, 박막(TL)은 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)로 이루어질 수 있다. 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)는 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)를 포함할 수 있다.
제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 벗어나도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC) 외의 영역에 배치될 수 있다. 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)느 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 기준으로 대칭되도록 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 내측이 오목하게 파인 반원 형상이되, 오목한 영역에는 적어도 하나의 돌기(B)가 형성될 수 있다. 돌기(B)는 박막 파트(TL-1)(TL-2)의 내측에서 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 향해 돌출 형성될 수 있다. 돌기(B)는 와전류(EC-1)(EC-2)가 흐르지 않는 크기로 형성될 수 있다. 즉, 돌기(B)에는 와전류(EC-1)(EC-2)가 흐르지 않을 수 있다. 이와 같은 돌기(B)에는 와전류(EC-1)(EC-2)가 흐르지 않아 자기장과 결합하지 않을 수 있다.
그리고, 돌기(B)는 박막(TL-1)(TL-2)에서 발생한 열을 워킹 코일의 중심 영역(CC)으로 확산시킬 수 있다. 따라서, 박막(TL-1)(TL-2)의 과열을 최소화하고, 박막(TL-1)(TL-2)에서 발생한 열을 균일하게 확산시킬 수 있는 이점이 있다.
제1 박막 파트(TL-1)에 인가된 제1 와전류(EC-1)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성하고, 제2 박막 파트(TL-2)에 인가된 제2 와전류(EC-2)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성할 수 있다. 따라서, 박막(TL)에는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프가 형성될 수 있다. 이 경우 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력은 도 8에 도시된 박막(TL) 대비 약해질 수 있다.
따라서, 자성체인 피가열 물체(HO)가 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 위에 배치된 경우, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 11에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장은 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 8에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장 보다 많아질 수 있다. 이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 도 11에 도시된 바와 같은 박막(TL)을 포함할 경우, 자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능이 개선되는 이점이 있다.
도 12는 본 개시의 제3 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
본 개시의 제3 실시 예에 따르면, 박막(TL)은 말발굽 형상일 수 있다. 박막(TL)은 도넛에서 일 영역(S)이 개방된 형상일 수 있다. 이에 따라, 박막(TL)에 인가된 와전류(EC)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성할 수 있다. 따라서, 박막(TL)에는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프가 형성될 수 있다. 이 경우 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력은 도 8에 도시된 박막(TL) 대비 약해질 수 있다.
따라서, 자성체인 피가열 물체(HO)가 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 위에 배치된 경우, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 12에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장은 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 8에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장 보다 많아질 수 있다. 이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 도 12에 도시된 바와 같은 박막(TL)을 포함할 경우, 자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능이 개선되는 이점이 있다.
도 13는 본 개시의 제4 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
본 개시의 제4 실시 예에 따르면, 박막(TL)은 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4)로 이루어질 수 있다. 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4)는 제1 박막 파트(TL-1), 제2 박막 파트(TL-2), 제3 박막 파트(TL-3) 및 제4 박막 파트(TL-4)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 벗어나도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC) 외의 영역에 배치될 수 있다. 제1 내지 제4 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 기준으로 대칭되도록 배치될 수 있다.
제1 내지 제4 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4) 각각은 원 형상, 타원 형상일 수 있으나, 이는 예시 적인 것에 불과하다. 즉, 제1 내지 제4 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4) 각각은 삼각형, 사각형 등의 형상으로 형성될 수도 있다.
제1 내지 제4 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)(TL-4) 각각에는 와전류(EC)가 형성될 수 있고, 이러한 와전류(EC) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성할 수 있다. 따라서, 박막(TL)에는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프가 형성될 수 있다. 이 경우 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력은 도 8에 도시된 박막(TL) 대비 약해질 수 있다.
따라서, 자성체인 피가열 물체(HO)가 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 위에 배치된 경우, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 13에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장은 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 8에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장 보다 많아질 수 있다. 이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 도 13에 도시된 바와 같은 박막(TL)을 포함할 경우, 자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능이 개선되는 이점이 있다.
도 14는 본 개시의 제5 실시 예에 따른 박막의 형상이 도시된 예시 도면이다.
본 개시의 제5 실시 예에 따르면, 박막(TL)은 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)로 이루어질 수 있다. 복수개의 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3)는 제1 박막 파트(TL-1), 제2 박막 파트(TL-2) 및 제3 박막 파트(TL-3)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 벗어나도록 배치될 수 있다. 즉, 제1 내지 제3 박막 파트(TL-1)(TL-2)(TL-3) 각각은 워킹 코일의 중심 영역(CC) 외의 영역에 배치될 수 있다.
예를 들어, 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2) 각각은 내측이 오목하게 파인 반원 형상으로 형성될 수 있다. 제1 박막 파트(TL-1)에 인가된 제1 와전류(EC-1)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성하고, 제2 박막 파트(TL-2)에 인가된 제2 와전류(EC-2)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 지나지 않는 폐루프를 형성할 수 있다.
그리고, 제3 박막 파트(TL-3)는 도넛 형상일 수 있다. 제3 박막 파트(TL-3)는 워킹 코일의 중심 영역(CC)이 개방된 형상일 수 있다.
제3 박막 파트(TL-3)는 도 14에 도시된 바와 같이 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)의 내측에 배치될 수 있다. 혹은, 제3 박막 파트(TL-3)는 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)의 외측에 배치될 수도 있다.
제3 박막 파트(TL-3)는 하나 이상일 수 있다. 제3 박막 파트(TL-3)가 복수개인 경우, 복수개의 제3 박막 파트(TL-3) 각각은 제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)의 내측 또는 외측에 배치될 수 있다.
제1 박막 파트(TL-1)와 제2 박막 파트(TL-2)에 의해 박막(TL)에는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프가 형성될 수 있다. 따라서, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력은 도 8에 도시된 박막(TL) 대비 약해질 수 있다.
따라서, 자성체인 피가열 물체(HO)가 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 위에 배치된 경우, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 14에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장은 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장이 도 8에 도시된 박막(TL)을 지나 피가열 물체(HO)에 도달하는 자기장 보다 많아질 수 있다. 이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 도 14에 도시된 바와 같은 박막(TL)을 포함할 경우, 자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능이 개선되는 이점이 있다.
한편, 도 9 내지 도 14에서 도시된 박막(TL)의 형상들은 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않는다. 즉, 본 개시의 실시 예에 따른 박막(TL)은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성된 모든 형상을 포함할 수 있다.
도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 박막에 형성된 페루프와 워킹 코일의 중심 영역이 도시된 도면이다.
도 15에서는 박막(TL)의 형상이 도 9에 도시된 경우로 예를 들었으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로 이에 제한되지 않는다.
도 15를 참조하면, 박막(TL)에는 제1 와전류(EC-1)에 의한 폐루프와 제2 와전류(EC-2)에 의한 폐루프가 형성될 수 있다. 이 때, 제1 와전류(EC-1)에 의한 폐루프와 제2 와전류(EC-2)에 의한 폐루프 중 적어도 하나는 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않을 수 있다.
워킹 코일의 중심 영역(CC)은 워킹 코일(WC)의 중심(C)과 수직 방향으로 오버랩되는 영역을 의미할 수 있다.
즉, 박막(TL)에 형성된 적어도 하나의 폐루프는 상측에서 바라볼 때 워킹 코일의 중심 영역(CC)과 오버랩되지 않게 형성될 수 있다.
이와 같이 박막(TL)에 형성된 폐루프가 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않으면, 박막(TL)에 인가된 와전류의 면적이 크지 않기 때문에 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장과의 결합력이 약해지고, 이에 따라 자성체인 피가열 물체(HO)와의 결합하는 자기장이 증가할 수 있다. 따라서, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)에 자성체인 피가열 물체(HO)가 배치된 경우 가열 성능이 향상되는 이점이 있다.
다만, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)에 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성된 박막(TL)을 포함할 경우 비자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능은, 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하는 폐루프만을 갖도록 형성된 박막(TL)을 포함할 경우 비자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 가열 성능 보다 떨어질 수 있다.
아래 표 1 내지 표 3은 피가열 물체가 비자성체(예를 들어, 유리 부하), 자성체(예를 들어, 클레드 부하)인 경우 각각에 대한 주파수, 등가 저항, 증가 인덕턴스, 피크 전류, 출력 파워, 출력 파워 중 박막에서 소비되는 파워의 비율 및 출력 파워 중 피가열 물체에서 소비되는 파워의 비율이 도시된 표이다. 특히, 표 1은 박막(TL)이 은 재질의 도 9에 도시된 바와 같은 형상일 때, 표 2는 박막(TL)이 은 재질의 도 10에 도시된 바와 같은 형상일 때, 표 3은 박막(TL)이 은 재질의 도 11에 도시된 바와 같은 형상일 때의 측정 값들을 나타낼 수 있다.
패턴 1
부하 종류 주파수
[kHz]		 Req[Ω] Leq[μH] Ipeak[A] P[kW] P_은박막[%] P_부하[%]
은박막+유리부하 36 0.442 33.5 101 1.1
은박막+Clad부하 41 1.47 25.6 90.6 3.0 1.9 85.4
패턴 2
부하 종류 주파수
[kHz]		 Req[Ω] Leq[μH] Ipeak[A] P[kW] P_은박막[%] P_부하[%]
은박막+유리부하 36 0.153 33.89 98.9 0.37
은박막+Clad부하 40 1.426 26 98 3.4 3.7 92.3
패턴 3
부하 종류 주파수
[kHz]		 Req[Ω] Leq[μH] Ipeak[A] P[kW] P_은박막[%] P_부하[%]
은박막+유리부하 36 0.167 33.9 98 0.4
은박막+Clad부하 40 1.49 26.4 92 3.2 4.4 91.6
이와 같이, 박막(TL)의 형상 등에 따라 출력 파워 중 박막에서 소비되는 파워의 비율과 출력 파워 중 피가열 물체에서 소비되는 파워의 비율이 달라질 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(1)은 비자성체 및 자성체 각각에 대한 목표 출력을 기초로, 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성된 다양한 박막(TL) 중 어느 하나가 포함될 수 있다. 이에 따라, 본 개시는 자성체에 대한 가열 효율의 감소를 최소화하며, 비자성체에 대해 목표 파워까지 가열시킬 수 있는 유도 가열 방식의 쿡탑(1)을 제공할 수 있다.
한편, 본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 비자성체의 피가열 용기(HO)에 대한 가열 성능의 저하를 최소화되도록 워킹 코일(WC)이 재설계될 수 있다. 구체적으로, 본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성된 박막(TL)을 포함하고, 이 때 워킹 코일(WC)은 복수개의 층(layers)으로 형성되거나, 기설정된 개수 이상의 턴수로 형성될 수 있다.
패턴 3 (17 turns, 2 layers)
부하 종류 주파수
[kHz]		 Req[Ω] Leq[μH] Ipeak[A] P[kW] P_은박막[%] P_부하[%]
은박막+유리부하 36 0.53 130.6 82.7 0.9
위 표 4는 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 도 11에 도시된 바와 같은 형상의 은 재질의 박막(TL)을 포함하고, 워킹 코일(WC)이 2층 구조의 기 설정된 개수 이상의 턴수(예를 들어, 17 턴)로 형성된 경우의 주파수, 등가 저항, 증가 인덕턴스, 피크 전류, 출력 파워일 수 있다. 표 3과 대비할 때 출력 파워가 증감함을 확인할 수 있다.
이와 같이, 본 개시의 다른 실시 예에 따르면, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)이 워킹 코일의 중심 영역(CC)을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성된 박막(TL)을 포함하되 복수개의 층(layers)으로 형성되거나, 기설정된 개수 이상의 턴수로 형성됨으로써, 자성체인 피가열 용기(HO)에 대한 가열 성능을 높이고, 비자성체인 피가열 용기(HO)에 대한 가열 성능의 저하를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 개시에 개시된 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1: 유도 가열 방식의 쿡탑
15: 상판부
20: 커버 플레이트
25: 케이스
TL: 박막
WC: 워킹 코일

Claims (10)

  1. 케이스;
    상기 케이스의 상단에 결합되고, 상면에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트;
    상기 케이스 내부에 구비되는 워킹 코일;
    상기 상판부에 코팅되며, 상기 워킹 코일에 의해 유도 가열되는 박막; 및
    상기 상판부와 상기 워킹 코일 사이에 구비되는 단열재를 포함하고,
    상기 박막은 상기 워킹 코일의 중심 영역을 포함하지 않는 폐루프를 적어도 하나 갖도록 형성되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 박막에 형성된 폐루프는 상측에서 바라볼 때 상기 워킹 코일의 중심 영역과 오버랩되지 않게 형성되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 박막의 스킨 뎁스는 상기 박막의 두께 보다 두꺼운
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 박막은 상기 워킹 코일의 중심 영역을 벗어나도록 배치된 적어도 하나의 박막 파트로 이루어진
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 박막 파트는 상기 워킹 코일의 중심 영역을 벗어나도록 배치된 제1 박막 파트와 제2 박막 파트를 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 박막 파트 및 제2 박막 파트 각각에는 와전류가 흐르지 않는 돌기가 적어도 하나 형성되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 돌기는 상기 제1 박막 파트 및 제2 박막 파트 각각의 내측에서 상기 워킹 코일의 중심 영역을 향해 형성된
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 박막은
    상기 워킹 코일의 중심 영역을 포함하지 않는 폐루프를 갖도록 형성된 제1 박막 파트와,
    상기 워킹 코일의 중심 영역을 포함하는 폐루프를 갖도록 형성된 제2 박막 파트를 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 박막 파트는 상기 제1 박막 파트의 내측 또는 외측에 배치되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  10. 제1항에 있어서,
    자성을 띄는 피가열 물체가 상기 상판부의 상면에 배치되는 경우, 상기 자성을 띄는 피가열 물체는 상기 워킹 코일에 의해 직접 가열되고,
    자성을 띄지 않는 피가열 물체가 상기 상판부의 상면에 배치되는 경우, 상기 자성을 띄지 않는 피가열 물체는 상기 워킹 코일에 의해 가열된 상기 박막에 의해 가열되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
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