KR102453586B1 - 고출력 인덕션 제어기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제어박스, 제어박스 내에 배열된 냉각판, 제어 메인보드, 냉각판, 제어 박스의 바닥판 및 제어 박스의 2개 측벽을 포함하여 냉각 공기 덕트를 포함하는 고출력 인덕션 제어기를 개시한다. 공기 흡입구에는 팬이 설치되며 전원 인터페이스 회로 기판, 브릿지 정류기, 필터 캐패시터, IGBT , 공진 캐패시터가 제어 박스에 설치된다. 전원 인터페이스 회로 기판은 브리지 정류기에 연결되며, 브릿지 정류기의 양극및 인덕터의 출력 단자는 필터 캐패시터의 양극에 연결되고,브릿지 정류기의 음극은 제 1구리 시트를 통해 필터 캐패시터 음극에 연결된다. 음극은 제3 구리 시트를 통해 IGBT의 음극 및 공진 캐패시터에 연결되고, 제어 보드는 IGBT에 연결된다. 따라서 냉각 효율이 크게 향상되어 고 출력 인덕션 제어기의 정상적인 작동을 보장하고 수명을 효과적으로 연장할 수 있다.

Description

고출력 인덕션 제어기{HIGH POWER INDUCTION CONTROLLER}

본 발명은 인덕션 제어기, 보다 상세하게는 모듈화된 설계를 채택한 고출력 인덕션 제어기에 관한 것이다.

통상, 음식을 조리할 때 사용하는 렌지의 제어기에는 인덕션 제어기와 전기 제어기의 두 종류가 있는데, 인덕션 제어기는 자기 유도 방식으로 상판은 가열되지 않고 철 성분을 가진 조리 용기만 가열하는 방식이고, 전기 제어기는 발열체에서 열이 나와 조리 용기에 원적외선을 뿜어 가열하는 방식으로 두 방식 모두 널리 사용되고 있으나, 그중에서도 인덕션 제어 방식은 유해 물질을 배출하지 않고 불꽃이 없어 화상의 위험이 적을 뿐 아니라 사용 후 조리 기구가 깨끗하다는 장점이 있다. 또한, 청소가 간단하여 관리가 쉽지만 가격이 비싼 것이 단점으로 인식하고 있으나, 이러한 단점에도 여러가지 이유로 지금 가장 많이 사용되고 있다.

통상 그 중에서도 높은 출력을 요구하는 고출력 인덕션 렌지에는 고출력의 인덕션 제어기가 사용된다. 상기 고출력 인덕션 제어기는 메인 보드, 발열 소자, 인덕터, 필터 캐패시터, 공진회로를 포함하며, 상기 구성 요소 각각은 인쇄 배선 회로 기판(PCB)위에 납땜 되어 형성된다. 여기서 필터 캐패시터, 공진회로의 형성은 여러 개의 캐패시터를 병렬 연결하여 사용하므로 생산 효율이 낮고, 제작 공정이 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 이러한 필터 캐패시터, 공진회로는 발열 소자 각각의 냉각 방식에 공냉식을 사용하므로 통상 사용되는 회로 기판과 구성 요소 표면에는 항상 물기가 존재하고 있어 단락 및 누전의 위험성이 있다. 또한, 작동시 열에 의해 발생되는 유증기로 인해 회로에 단락 및 누출이 생길 수도 있으며, 냉각 효율이 좋지 않으므로, 전체적으로 고출력 제어기의 수명에 심각한 영향을 줄 수 있으며, 따라서 상기 고출력 인덕션 제어기가 고출력으로 정상 작동하지 못해 제어기를 사용하는 사용자에게 큰 불편을 줄 수도 있다.

대한민국 특허 제128851호는 고냉각 기능을 가지며 고효율로 작동하는 고주파 유도 가열을 이용한 인덕션 제어기를 기술하고 있다. 대한민국 특허 2021332호는 발열 모듈을 포함하는 인덕션 제어기를 기술하고 있다. 그러나 상기 특허들은 작동시 열에 의해 회로의 단락 및 누출이 생길 위험성이 있어 고출력으로 작동하지 못했다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 극복하기 위해 모듈화된 설계를 채택하여 제조 공정이 간단하고, 냉각 효율을 개선한 고출력의 인덕션 제어기를 보장하며, 전체적인 사용 수명을 증가할 수 있는 고출력 인덕션 제어기를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은 인덕션 제어기의 케이스, 상기 케이스 내부에 설치된 냉각판, 제어 메인 보드, 상기 냉각판과 재어 케이스 하부판과 제어 케이스 양측 벽에 설치된 냉각 공기 덕트와, 상기 냉각판의 통풍로의 공기 입구에는 팬이 설치되고, 전원 인터페이스 회로 기판, 브릿지 정류기, 인덕턴스, 필터 캐패시터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 공진회로를 포함하며, 상기 전원 인터페이스 회로판과 브릿지 정류기가 연결되고, 상기 브릿지 정류기의 양극과 인덕턴스가 연결되어 있고, 상기 인덕턴스의 출력과 필터 캐패시터의 양극이 연결되고, 상기 브릿지 정류기의 음극이 제 1구리판을 통해 필터 캐패시터의 양극과 연결되어 있고, 상기 필터 캐패시터의 양극은 제 2구리판을 통해 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 공진회로의 양극과 연결되며, 상기 필터 캐패시터의 음극은 제3 구리판을 통해 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 공진회로의 음극과 연결되며 제어 메인보드가 절연 게이트 양극성 트랜지스터와 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어 박스에 설치된 변압기를 포함하며, 상기 변압기의 입력 단부와 상기 전원 인터페이스 회로 기판이 연결되고 변압기 출력부는 제어 메인보드 에 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각판의 상부와 수용 가능한 제어 박스, 상기 냉각판의 상부에는 제어 박스 내에 수용되는 칸막이가 설치되고 제어 메인 보드, 전원 연결 회로가 칸막이에 고정되며, 브릿지 정류기, 인덕터, 필터 캐패시터, IGBT, 공진회로의 하단과 냉각판이 고정되며 상기 브리지 정류기, 인덕터, 필터 캐패시터. IGBT, 공진 회로의 상단부가 칸막이의 상부의 구멍에 돌출되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터 캐패시터, 공진회로는 각각 알루미늄 케이스에 밀봉되어 있으며, 알루미늄 케이스와 냉각판 사이의 접착부에 열전도 써멀 구리스가 도포되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각 덕트에는 간격을 두고 복수의 냉각판이 제공되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어 박스는 몸체 박스와 상부 커버로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 형성된 회로의 과전류 능력을 증가시킬 수 있고, 생산 효율을 개선하여 생산 단가를 저렴하게 할 수 있다. 따라서 높은 품질과 사용 수명을 연장하는 고출력 인덕션 제어기를 생산할 수 있다.

제 1도는 본 발명에 따른 고출력 인덕션 제어기의 정면도이다.
제 2도는 제1도의 단면도이다.
제 3도는 본 발명에 따른 고출력 인덕션 제어기의 상부 커버를 제거한 상태에서 위에서 본 도면이다.

본 발명은 제어 케이스, 상기 제어 케이스 내부에 설치된 냉각판, 제어 메인 보드, 상기 냉각판과 상기 제어 케이스의 하부 및 양측에 냉각 공기 덕트를 포함하며, 상기 공기 덕트 상부의 공기 유입구에는 냉각팬이 설치되어 있다. 또한, 인덕션 제어기 케이스 내부에는 전원 인터페이스 회로 기판, 브릿지 정류기, 인덕터, 필터 캐패시터, 절연 게이트, 양극성 트랜지스터(IGBT), 공진 회로를 포함한다. 상기 전원 인터페이스 회로기판에 브릿지 정류기가 연결되는데, 상기 브릿지 정류기의 음극은 인덕터에 연결되고, 상기 인덕터의 출력은 필터 캐패시터의 양극이 연결되고, 상기 브릿지 정류기의 음극이 또한, 제 1 구리판을 통하여 필터 캐패시터의 음극과 연결되어 있다. 상기 필터 캐패시터의 양극은 제 2 구리판을 통하여 상기 양극성 트랜지스터(IGBT)의 양극과 공진회로에 각각 연결되어 있다. 상기 필터 캐패시터의 음극은 제 3 구리판을 통하여 상기 IGBT의 음극과 공진회로에 연결되며, 상기 메인 보드는 IGBT와 연결되어 있으며, 여기서 제 1, 2, 3 구리판 들과 구성 소자는 메인 보드에 나사로 고정되어 있다.

본 발명은 브릿지 정류기, 인덕터, 필터 캐패시터, IGBT, 공진회로에 대해 정형화된 모듈 설계 채택을 통해 브릿지 정류기의 양극과 인덕터를 연결하고 인덕터의 출력과 필터 캐패시터의 양극을 연결한다. 또한, 상기 브릿지 정류기의 음극이 제 1 구리판을 통하여 필터 캐패시터의 음극에 연결되어 있다. 상기 필터 캐패시터의 양극은 제 2 구리판을 통하여 IGBT 및 공진 회로의 양극과 연결되어 있으며, 필터 캐패시터의 음극은 제 3 구리판을 통하여 IGBT 및 공진 회로의 음극과 연결되어 있고 제어 메인 보드의 음극이 IGBT와 연결되어 있다. 여기서 브릿지 정류기, 인덕터, 필터 캐패시터, IGBT, 공진 회로는 제어 메인 보드에 용접하지 않고 직접 냉각판과 접촉하여 있으므로 작동시 발생된 열이 직접 냉각판 위로 전달되게 하여 냉각 효율을 개선하고, 이에 따라 고출력 인덕션 제어기가 작동하는 것을 보증한다. 따라서 고출력 인덕션 제어기의 사용 수명을 증가 된다.

상기 칸막이는 오일과 연기로 인해 전자 소자가 부식되는 것을 방지한다. 또한, 제어 케이스 내에 설치되는 대전류 소자인 브릿지 정류기, 필터 캐패시터, IGBT, 공진회로는 구리판 연결을 채택하였고, 나머지 소전류 소자는 제어 메인 보드 상부에 장착된다.

이하에서는 본 발명에 따른 고출력 인덕션 제어기의 최적 실시예를 개시하며, 여기에 한정되지 않는다.

이하 도면을 참조로 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

제 1도 내지 제 3도를 참고하면 본 발명의 인덕션 제어기 케이스(1)는 상부 덮개와 측벽을 가진 몸체로 이루어지고 상기 몸체에 근접하여 별개로 연결된 팬(5)으로 구성된다.

도 2를 참고하면 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 인덕션 제어기는 케이스 (1), 상기 케이스 내부의 중간 부분에 케이스 측벽을 따라 수평 방향으로 유사한 크기로 설치된 냉각판(2), 상기 냉각판 위에 설치된 메인 보드 (3), 냉각판 (2)과 바로 아래에 설치된 냉각 공기 덕트(4)와 케이스 (1)의 하부 바닥판으로 이루어진 고출력 인덕션 제어기를 도시한다.

제 2도 내지 제 3도를 참고하면, 상기 인덕션 제어기의 케이스( 1)의 양 측벽에 수평 방향으로 냉각 공기 덕트(4)가 연결되고, 냉각 공기 덕트(4)의 공기 유입구 내부에는 공기를 토출하는 냉각 팬(5)이 몸체와 인접하여 별개로 연결되어 있다. 상기 케이스(1)은 바닥판, 케이스 몸체 측벽(18)와 상부 덮개(19)로 구성되어 제어기 전체를 형성한다. 상기 제어 케이스(1)의 내부에는 메인 보드에 설치된 전원 연결 회로판(6)을 포함하여 브릿지 정류기(7), 인덕턴스(8), 필터 캐패시터 (9), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(IGBT)(10), 공진회로(11)를 포함하는데, 상기 전원 연결 회로판(6)에는 브릿지 정류기(7)를 연결하고, 상기 브릿지 정류기(7)의 양극과 인덕턴스(8)를 연결한다. 상기 인덕턴스(8)의 출력부에는 필터 캐패시터 (9)의 양극을 연결하고, 브릿지 정류기(7)의 음극이 제1 구리판(12)을 통하여 필터 캐패시터(9)의 음극과 연결되어 있다. 상기 필터 캐패시터(9)의 양극은 제 2구리판 (13)을 통하여 절연 게이트 양극성 트랜지스터(10)와 공진 회로(11)의 양극과 연결 되어 있다. 또한, 필터 캐패시터(9)의 음극은 제 3구리판(14)을 통하여 절연 게이트 양극성 트랜지스터(10), 공진회로(11)의 음극과 연결되며, 또한, 제어 메인 보드(3)는 절연 게이트 양극성 트랜지스터(10)와 연결되어 있다. 제어 케이스(1) 내부에는 변압기(15)도 포함된다. 이 변압기(15)의 입력부는 전원 연결 회로판(6)에 연결되고, 상기 변압기의 출력부는 제어 메인보드(3)에 연결되어 있다.

도 2를 참조하면 상술한 냉각판(2) 상부에는 제어 케이스 내에 수용되는 칸막이(격벽)(16)이 설치되고, 제어 메인보드(3), 전원연결회로판(6)은 칸막이(16)의 상부, 브릿지 정류기(7), 인덕터(8), 필터 캐패시터(9), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(10), 공진회로(11)에 연결되고, 캐패시터(9)의 하단은 냉각판(2)이 고정되어 연결되며, 브릿지 정류기(7), 인덕턴스(8), 필터 캐패시터(9), 절연 게이트 양극성 트랜지스터(10), 공진회로(11)의 상단부가 칸막이(16)의 상부에 해당하는 구멍을 통과하여 돌출되고 칸막이(16)는 인덕션 제어기 작동시 기름과 연기가 전자소자에 도달하는 것을 방지하여 내부에 설치된 각각의 소자가 부식하는 것을 방지한다.

상술한 캐패시터(9), 공진회로(11)는 각각 알루미늄 케이스로 밀봉되어 있으며 상기 알루미늄 케이스와 냉각판(2) 사이의 접촉 위치에는 열전도 써멀 구리스가 도포되어 있다. 상기 냉각 공기 덕트(4)에는 공기 덕트의 냉각 용량을 개선 시키도록 간격을 두고 복수의 방열핀(17)이 제공 된다.

상술한 실시에는 본 발명의 바람직한 실시예이지만 본 발명의 실시예는 본 발명이 벗어나지 않는 범위에서 대체, 조합될 수 있으며 이는 본 발명의 보호 범위내에 포함된다.

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Claims (5)

1. 인덕션 제어기의 케이스, 상기 케이스 내부 하부에 설치된 냉각판, 상기 냉각판 위에 설치된 메인 보드, 상기 냉각판과 재어 케이스 하부판과 케이스 양측벽에 간격을 두고 복수의 냉각판이 설치된 냉각 공기 덕트와, 상기 냉각판의 통풍로의 공기 입구에 설치된 통풍 팬을 포함하며,
   상기 메인 보드에는 브릿지 정류기, 인덕턴스, 필터 캐패시터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 공진회로의 하단부와 냉각판이 고정되며, 상기 브릿지 정류기, 인덕턴스, 필터 캐패시터, 절연 게이트 양극성 트랜지스터, 공진회로의 상단부가 칸막이 상부의 구멍에 돌출되고,
   여기서, 상기 메인 보드 상에서 전원 인터페이스 회로 기판과 브릿지 정류기가 연결되고, 상기 브릿지 정류기의 양극과 인덕턴스가 연결되어 있고, 상기 인덕턴스의 출력과 필터 캐패시터의 양극이 연결되고, 상기 브릿지 정류기의 음극이 제 1구리판을 통해 필터 캐패시터의 양극과 연결되어 있고, 상기 필터 캐패시터의 양극은 제 2구리판을 통해 절연 게이트 양극성 트랜지스터 및 공진회로의 양극과 연결되며, 상기 필터 캐패시터의 음극은 제3 구리판을 통해 절연 게이트 양극성 트랜지스터 및 공진회로의 음극과 연결되며, 상기 메인 보드가 절연 게이트 양극성 트랜지스터와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 고출력 인덕션 제어기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 케이스 내에 변압기가 설치되며 상기 변압기의 입력부는 상기 전원 인터페이스 회로 기판이 연결되고, 상기 변압기의 출력부는 메인 보드에 연결된 것을 특징으로 하는 고출력 인덕션 제어기.
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4. 제 1항에 있어서,
   상기 필터 캐패시터, 공진회로는 각각 알루미늄 케이스에 밀봉되어 있으며, 상기 알루미늄 케이스와 냉각판 사이의 접착부에 열전도 써멀 구리스가 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 고출력 인덕션 제어기.
   
   
   
   
   
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