KR19980058227A - 유도가열 조리기의 가열제어 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열 조리기의 가열제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 종래의 장치는 비자성 경중량의 용기의 경우는 용기가 탑플레이트(top plate)위를 떠서 이동하여 출력이 불안정해지고 시스템이 파손될 위험이 있다. 따라서 용기적용 범위가 제한되는 문제점이 있었다. 본 발명은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 복수개의 가열코일(L1-L3)과 공진용 콘덴서(C1,C2)로 구성된 직렬공진부와; 제어신호에 따라 스위칭소자를 도통 및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 상기 직렬공진부에 인가하는 인버터와; 공진주파수의 가변이 가능하도록 상기 직렬공진부의 가열코일과 공진용 콘덴서의 연결을 절환할 수 있는 스위칭수단으로 구성한 유도가열 조리기의 가열 제어장치를 창안한 것으로 이와같이 비자성 용기를 가열할 때 용기의 무게를 판별하여 경중량인 경우에는 스위칭 동작에 의해 동작 주파수를 높게 선택하여 가열하도록 함으로써 반발력을 최소화 할 수 있어 가열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

유도가열 조리기의 가열제어 장치 및 방법

제1도는 종래 유도가열 조리기의 회로 구성도.

제2도는 반발력의 원리를 나타내기 위한 설명도.

제3도는 반발력(F)의 수식을 설명하기 위한 도.

제4도는 반발력과 주파수와 관계를 나타낸 그래프.

제5도는 본 발명의 일실시예시도.

제6도는 본 발명의 동작 흐름도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 정류부 20 : 필터부

30 : 인버터 40 : 전압검지부

50 : 제어부 60 : 제어전압설정부

70 : 전압제어발진기 80 : 인버터구동부

본 발명은 유도가열 조리기에 관한 것으로, 특히 비자성 경중량의 용기를 가열할 경우 스위칭 동작에 의해 동작 주파수를 높게하여 가열하도록 함으로써 안정된 상태에서 비자성 경중량의 용기를 가열할 수 있도록 한 유도가열 조리기의 가열제어 장치 및 방법에 관한 것이다.

제1도는 종래 유도가열조리기의 회로 구성도로서, 이에 도시된 바와같이 입력되는 교류전원을 정류하여 직류로 출력하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)의 출력전압을 필터링하는 필터부(20)와; 상기 필터부(20)로부터 제공되는 직류전압을 스위칭제어신호에 따라 스위칭소자를 도통 및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 출력하는 인버터(30)와; 상기 인버터(30)로부터 제공되는 공진전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일(L1,L2)과; 상기 가열코일(L1,L2) 사이의 공통 접속점과 공진콘덴서(C1,C2) 사이의 공통 접속점 사이에 연결하여 자성용기냐 비자성용기냐에 따라 하나의 가열코일(L1) 또는 2개의 가열코일(L1,L2) 모두를 선택하도록 하는 릴레이(RY1)와; 상기 교류전원에서 부하측으로 흐르는 전류를 검출하여 이를 그에 비례하는 전압으로 변환하는 전압검지부(40)와; 상기 전압검지부(40)의 검지전압에 따른 펄스폭변조신호(PWM)를 출력하는 제어부(50)와; 상기 제어부(50)의 펄스폭변조신호(PWM)에 따른 일정전압을 출력하는 제어전압설정부(60)와; 상기 제어전압설정부(60)의 출력전압에 따른 주파수를 발생하는 전압제어발진기(70)와; 상기 전압제어발진기(70)의 주파수에 따른 스위칭제어신호를 상기 인버터(30)에 인가하는 인버터구동부(80)로 구성된다.

이와같이 구성된 종래 회로의 동작을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

교류전원이 입력되면 이는 정류부(10)에 의해 직류로 정류되고, 필터부(20)에 의해 필터링되어 인버터(30)에 인가된다.

이때, 사용자가 조리하고자 하는 음식물을 조리용기에 담아 고내에 넣은 후, 기능키를 선택하면, 제어부(5)는 이를 인식하여 가열을 위한 펄스폭변조신호(PWM)를 출력한다.

이에따라 제어전압설정부(60)는 상기 제어부(50)의 펄스폭변조신호(PWM)를 정류하여 그에따른 일정전압을 출력한다.

상기 일정전압은 전압제어발진기(70)에 인가되어 그에따른 주파수로 출력되고, 이 주파수는 인버터구동부(80)에 인가되어 인버터(30) 구동을 위한 스위칭제어신호로 출력된다.

상기에서 음식물을 담은 조리용기가 자성체인 경우에는 릴레이(RY1)를 온시켜 1개의 가열코일(L1)에 의해 가열이 되도록 한다.

그러나 조리용기가 비자성체인 경우에는 릴레이(RY1)를 오프시켜 2개의 가열코일(L1,L2)에 의해 가열이 되도록 한다.

이와같은 동작이 이루어질 때 전압검지부(40)는 교류전원단자로부터 부하로 흐르는 전류를 검출하여 그에따른 전압으로 변환하여 제어부(50)에 인가한다.

이에따라 제어부(50)는 현재의 전력량을 검출하고, 목표의 전력을 얻기 위하여 적절한 펄스폭변조신호(PWM)를 출력한다.

이상에서와 같은 동작을 반복하여 요리를 행하게 된다.

한편, 유도가열의 원리는 제2도에 도시된 바와같이 가열코일에 고주파 전류를 흘려 자속을 발생시키고, 이 자속이 다시 조리용기에 와전류를 유도하여 그 와전류에 의해 용기자체가 발열하여 가열하는 것이다.

그런데 상기 과정에서 용기에 유도된 와전류와 가열코일에 공급되는 전류는 위상이 서로 반대가 되고, 이 경우 가열코일과 용기는 서로 반발하는 힘을 받게 된다.

상기 반발력(F)의 현상을 무한도선을 가정하여 풀어보면 아래식과 같다.

이때, 제3도는 상기 식을 나타내기 위한 도이다.

그리고 종래에는 가열코일과 용기의 갭이 일정하므로 반발력의 주요인자는 가열코일의 전류가 된다.

그런데 상기 전류는 고주파전류로서 I = Im cos wt로 표현되므로 상세하게는 전류량과 전류의 주파수 특성으로 표시할 수 있다.

여기에서 전류량의 특성은 전류량이 증가할 수록 반발력이 증가하지만, 주파수 특성은 제4도에 도시한 바와같이 주파수가 증가할 수록 반발력이 감소하는 것을 알 수 있다.

따라서 종래에는 비자성용기를 가열할 경우 비자성용기의 낮은 투자율로 인해 자속밀도가 증가하고 또한 낮은 비저항으로 인해 많은 전류를 흘려야만 가열출력을 낼 수 있으므로 자성체의 경우에 비해 반발력은 매우 커진다.

따라서 상기 동작설명에서와 같이 자성체와 비자성체를 판별하여 자성체일 경우는 코일의 턴수를 작게하고, 콘덴서 용량을 크게한다.

그러나 비자성체일 경우는 코일의 턴수를 크게하고 콘덴서 용량을 작게하는 2가지 모드로 동작하였다.

그러나 이와같이 동작할 경우 비자성 경중량의 용기의 경우는 용기가 탑플레이트(top plate)위를 떠서 이동하여 출력이 불안정해지고 시스템이 파손될 위험이 있다. 따라서 용기적용 범위가 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 종래의 문제점을 해결하기 위해 비자성 경중량의 용기를 가열하는 경우는 스위칭 동작에 의해 동작 주파수를 높게 선택하여 가열하게 함으로써 안정된 상태에서 비자성 경중량의 용기를 가열할 수 있어 용기적용 범위를 향상시킨 유도가열 조리기의 가열제어 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유도가열 조리기의 가열제어방법은 비자성 용기를 가열하는 경우 릴레이(RY1)를 오프시켜 3개의 가열코일(L1-L3)을 사용하여 목표출력이 되도록 제어함과 동시에 도달시간을 체크하는 제1단계와; 상기 단계의 체크결과 기준시간내에 목표치에 도달하지 못했으면 C/T의 변화를 검출하여 용기의 무게를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계의 판단결과 무게가 무거우면 현재 출력상태로 가열을 진행하고, 경중량이면 릴레이(RY2)를 오프시켜 2개의 가열코일(L1,L2)만을 사용하여 가열을 진행하는 제3단계로 이루어진다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 유도가열 조리기의 가열제어장치는 복수개의 가열코일과 공진용 콘덴서로 구성된 직렬공진부와; 제어신호에 따라 스위칭소자를 도통 및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 상기 직렬공진부에 인가하는 인버터와; 공진주파수의 가변이 가능하도록 상기 직렬공진부의 가열코일과 공진용 콘덴서의 연결을 절환할 수 있는 스위칭수단으로 구성한다.

이하, 본 발명의 작용 및 효과에 관하여 일실시예를 들어 설명한다.

제5도는 본 발명의 일실시예시도로서, 이에 도시한 바와같이 입력되는 교류전원을 정류하여 직류로 출력하는 정류부(10)와; 상기 정류부(10)의 출력전압을 필터링하는 필터부(20)와; 상기 필터부(20)로부터 제공되는 직류전압을 스위칭제어신호에 따라 스위칭소자를 도통 및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 출력하는 인버터(30)와; 상기 인버터(30)로부터 제공되는 공진전압에 의해 조리용기에 와전류를 유도시켜 가열하도록 하는 가열코일(L1-L3)과; 상기 가열코일(L1,L2) 사이의 공통 접속점과 공진콘덴서(C1,C2) 사이의 공통 접속점 사이에 연결하여 자성용기냐 비자성용기냐에 따라 하나의 가열코일(L1) 또는 2개의 가열코일(L1,L2) 모두를 선택하도록 하는 릴레이(RY1)와; 상기 가열코일(L2,L3) 사이의 공통 접속점과 공진콘덴서(C1,C2) 사이의 공통 접속점 사이에 연결하여 비자성 용기가 무거우냐 가벼우냐에 따라 3개의 가열코일(L1-L3) 또는 2개의 가열코일(L1,L2)을 선택하도록 하는 릴레이(RY2)와; 상기 교류전원에서 부하측으로 흐르는 전류를 검출하여 이를 그에 비례하는 전압으로 변환하는 전압검지부(40)와; 상기 전압검지부(40)의 검지전압에 따른 펄스폭변조(PWM) 신호를 출력하는 제어부(50)와; 상기 제어부(50)의 펄스폭변조신호(PWM)에 따른 일정전압을 출력하는 제어전압설정부(60)와; 상기 제어전압설정부(60)의 출력전압에 따른 주파수를 발생하는 전압제어발진기(70)와; 상기 전압제어발진기(70)의 주파수에 따른 스위칭제어신호를 상기 인버터(30)에 인가하는 인버터구동부(80)로 구성된다.

이와같이 구성한 본 발명의 일실시예의 동작은 다음과 같다.

먼저, 일반적인 동작은 종래와 동일하다.

따라서 비자성용기를 가열하는 경우에는 릴레이(RY1)는 오프시킨 상태에서 목표출력이 되도록 제어함과 동시에 도달시간을 체크한다.

상기 체크결과 기 설정된 기준시간에 목표치에 도달하면 현재의 출력으로 계속가열을 진행하고, 기준시간에 목표치에 도달하지 못했으면 이상이 있는 것이므로 용기의 무게를 판별한다.

상기 용기의 무게는 C/T의 변화로 감지할 수 있는데, C/T의 변화가 적으면 무거운 용기이고, C/T의 변화가 크면 경중량의 용기이다.

이와같이 용기의 무게를 판단하여 C/T의 변화가 적으면 무거운 용기가 편심되어 있는 경우이므로 현재 출력으로 가열을 진행한다. 다시말하면 가열코일(L1-L3)를 모두 사용하여 가열한다.

그러나 C/T의 변화가 큰 경우 즉, 경중량의 용기인 경우에는 반발력을 최소화하기 위해 릴레이(RY2)를 온시킨 상태로 가열을 진행한다. 즉, 가열코일(L1,L2)만을 사용하여 가열을 한다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 비자성 용기를 가열할때 용기의 무게를 판별하여 경중량인 경우에는 스위칭 동작에 의해 동작 주파수를 높게 선택하여 가열하도록 함으로써 반발력을 최소화 할 수 있어 가열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 비자성 용기를 가열하는 경우 릴레이(RY1)를 오프시켜 3개의 가열코일(L1-L3)을 사용하여 목표출력이 되도록 제어함과 동시에 도달시간을 체크하는 제1단계와; 상기 단계의 체크결과 기준시간내에 목표치에 도달하지 못했으면 C/T의 변화를 검출하여 용기의 무게를 판단하는 제2단계와; 상기 제2단계의 판단결과 무게가 무거우면 현재 출력상태로 가열을 진행하고, 경중량이면 릴레이(RY2)를 오프시켜 2개의 가열코일(L1,L2)만을 사용하여 가열을 진행하는 제3단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 가열제어방법.
2. 복수개의 가열코일(L1-L3)과 공진용 콘덴서(C1,C2)로 구성된 직렬공진부와; 제어신호에 따라 스위칭소자를 도통 및 차단시켜 얻어지는 공진전압을 상기 직렬공진부에 인가하는 인버터와; 공진주파수의 가변이 가능하도록 상기 직렬공진부의 가열코일과 공진용 콘덴서의 연결을 절환할 수 있는 스위칭수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 가열제어장치.
3. 제1항에 있어서, 스위칭수단은 비자성 용기의 무게가 무거울 때는 직렬공진부에서 L1-L3,C1,C2로 상기 직렬공진부를 형성하도록 하고, 비자성용기의 무게가 경중량일 때는 L1,L2,C1,C2로 상기 직렬공진부를 형성하도록 스위칭함을 특징으로 하는 유도가열 조리기의 가열제어장치.