KR19990017237A - 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 기술에서는 자성용기에 한하여 주파수변환(20~30KHz)에 의해 유도전류를 가열코일에 공급하여 자성용기를 가열하였으나 저항율, 투자율, 표면저항이 적은 비자성용기를 가열하지 못하는 문제점이 있고, 부하의 크기에 관계없이 일정한 주파수로 가열하도록 함으로써 불필요한 파워가 손실되는 문제점이 있었다. 따라서 본 발명은 두 개의 워킹코일을 모두 이용하여 주파수를 고정시킨 상태에서 짧은 시간내에 자성 및 비자성용기의 소물부하를 정확하게 측정하여 해당모드로 가열하도록 함으로써 불필요한 파워손실을 방지하고, 최소의 파워로 각각의 가열조건에 맞게 가열할 수 있도록 한 것이다.

Description

전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법

본 발명은 소형용기를 유도 가열하기 위한 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 소형용기의 재질을 판정하고 그 판정된 재질에 따라 해당 모드로 동작되도록 하여 최소의 파워로 각각의 가열조건에 맞게 가열할 수 있도록 한 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 유도 가열 조리기의 회로 구성은, 도 1에 도시된 바와 같이, AC입력전원단과 연결된 필터 콘덴서(1)와 병렬 연결된 브리지 다이오드를 이용하여 입력되는 AC전원을 정류하여 직류전압으로 변환시키는 정류부(2)와, 역률 개선을 목적으로 상기 정류부(2)에서 출력되는 직류전압에 대하여 필터링하는 쵸크코일(3)과 평활콘덴서(4)로 구성된 필터부(5)와, 상기 필터부(5)에서 출력되는 직류전압에 공진시키고 그 공진전압에 의해 발생된 자장에 기인한 전기유도효과로 가열되어질 조리용기(7)에 와전류를 유도시켜 그 조리용기(7)내의 음식을 가열하도록 하는 워킹코일(L)과 공진콘덴서(C)로 구성된 공진탱크와, 상기 필터부(5)에서 공급되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하여 상기 워킹코일(L)과 공진콘덴서(C)에 공진전압을 제공하는 인버터부(6)와, 입력되는 AC전원에서 정류부(2)로 흐르는 전류를 전류검출기(C.T)를 이용하여 전류에 비례하는 전압을 검지하는 입력 검지부(8)와, 상기 입력 검지부(8)에서 검출 되어지는 양에 따라 부하의 상태를 검지하는 제어부(9)와, 상기 제어부(9)의 제어 신호에 따라 발진주파수를 출력시키도록 한 발진부(10)와, 상기 발진부(10)의 발진주파수 출력이 상기 인버터부(6)내의 스위칭소자를 제어하도록 하는 인버터 제어부(11)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 대하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

입력되는 교류전원(AC)을 정류부(2)에서 입력받아 정류하여 만들어진 직류전압을 역률 개선을 위한 쵸크코일(3)과 평활콘덴서(4)로 구성된 필터부(5)를 통해 인버터부(6)로 제공한다.

사용자가 조리용기(7)에 음식물을 넣고 원하는 요리를 위한 해당 키를 선택하면 요리가 시작된다.

이때 상기 인버터부(6)의 스위칭 소자로 흐르는 전류는 인버터 제어부(11)로 부터 출력되는 스위칭 제어신호에 대응하여 구동되므로 워킹코일(L)과 공진콘덴서(C)로 구성된 공진탱크가 상기 정류부(2)에 의해 입력되는 직류전압에 의해 연속적인 공진상태가 된다.

따라서 상기 워킹코일(L)에는 큰 공진전류가 흘러 자장이 발생하고 그 자장에 의한 전자기 유도효과로 인해 가열되어질 조리용기(7)에 와전류가 유도되어 상기 조리용기(7)내의 음식물이 가열된다.

이때 입력전원(AC)의 일측단자에 착설된 전류 검출기(C.T)는 높은 주파수에서 낮은 주파수로 상기 인버터부(6)내의 스위칭소자가 수초간 스위칭하므로 입력교류 전원에 흐르는 전류의 양을 검지하여 입력 검지부(8)로 제공한다.

그러면 상기 입력 검지부(8)는 전류의 양에 비례한 전압으로 변환하여 제어부(9)로 제공한다.

이에 따라 상기 제어부(9)는 일정 시간동안 높은 주파수에서 낮은 주파수로 스위칭하는 동안의 전압값을 받아들여 부하의 상태를 인식하고, 그 인식한 부하의 상태에 따른 제어신호를 발진부(10)로 출력하여 인버터 제어부(11)에 주파수가 인가되도록 한다.

이에 상기 인버터 제어부(11)는 발진부(10)에서 제공되는 주파수에 따라 인버터부(6)의 스위칭소자를 제어한다.

이와같은 방법으로 인버터부(6)의 스위칭 소자를 도통 또는 차단시켜 워킹코일(L)을 효과적으로 구동하여 조리용기(7)내의 음식물을 가열하면서 원하는 요리가 되도록 수행한다.

그러나, 상기에서와 같은 종래기술에서는 자성용기에 한하여 주파수변환(20~30KHz)에 의해 유도전류를 가열코일에 공급하여 자성용기를 가열하였으나 저항율, 투자율, 표면저항이 적은 비자성용기를 가열하지 못하는 문제점이 있고, 부하의 크기에 관계없이 일정한 주파수로 가열하도록 함으로써 불필요한 파워가 손실되는 문제점이 있었다.

따라서 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 짧은 시간내에 주파수를 고정시킨 후 교류입력라인에 흐르는 전압과 스위칭소자의 스위칭에 의한 고주파 전압을 측정하여 미리 설정된 룩-업 테이블의 기준값과 비교하여 소형용기의 재질을 판정하고 그 판정된 재질에 따라 해당 모드로 동작되도록 한 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 최소의 파워로 재질에 따른 소형용기의 가열조건에 맞게 동작시켜 불필요한 파워 손실을 방지하도록 한 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 및 방법을 제공함에 있다.

도 1은 종래 전자 유도 가열 조리기의 회로 구성도.

도 2는 본 발명 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치에 대한 회로 구성도.

도 3은 도 2에서, 가열모드에 따른 릴레이, 인덕턴스, 캐패시턴스 및 주파수의 동작 설명도.

도 4a는 도 2에서, 알루미늄 소형용기로 된 비자성용기일 경우 입력 검지부와 고주파 검지부의 측정전압을 보여주는 도표.

도 4b는 도 2에서, 스텐레스 순수 304계열의 소형용기로 된 비자성용기일 경우 입력 검지부와 고주파 검지부의 측정전압을 보여주는 도표.

도 4c는 도 2에서, 스텐레스 430계열의 소형용기로 된 자성용기일 경우 입력 검지부와 고주파 검지부의 측정전압을 보여주는 도표.

도 5는 본 발명 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정방법에 대한 동작 과정도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 필터 콘덴서 22 : 정류부

23 : 쵸크코일 24 : 평활 콘덴서

25 : 필터부 26 : 하프브릿지 인버터부

27 : 조리용기 28 ; 입력 검지부

29 : 제어부 30 : 발진부

31 : 인버터 구동부 32 : 고주파 검지부

33 : 릴레이 구동부 34 : 고주파전류 검출기

C1,C2,C3 : 공진콘덴서 C.T : 전류 검출기

L1,L2 : 인덕턴스 RY1,RY2,RY3 : 릴레이

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 가열시작 후 소물판정 구동주파수를 고정 발생시켜 릴레이를 제어하는 제1단계와, 입력 교류 전원라인에 흐르는 전류에 비례하는 전압을 검지하는 제2단계와, 스위칭소자의 스위칭에 의한 고주파 전압을 검지하는 제3단계와, 상기 제2단계와 제3단계에서 각각 검지한 전압과 미리 설정된 룩-업 테이블을 비교하여 용기의 재질을 판정하고 그에따른 가열모드로 가열하도록 하는 제4단계를 수행하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은 입력되는 교류AC전원을 정류하여 직류전압으로 변환시키는 정류부와, 상기 정류부에서 출력되는 전압을 공진시키고 그 공진전압에 의해 발생된 자장에 기인한 전자기 유도효과로 가열되어질 조리용기에 와전류를 유도시켜 상기 조리용기내의 음식물을 가열하도록 하는 두 개로 분리 구성된 워킹코일과 이 두 개의 워킹코일이 선택 동작하도록 선택하는 릴레이로 이루어진 가열부, 상기 두 개의 워킹코일과 정류부 사이에 상기 정류부에서 공급되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하는 두 개의 스위칭소자가 직렬구성된 인버터부와, 상기 인버터부의 스위칭소자를 제어하고자 제어부의 신호에 의해 발진부를 구동시켜 상기 스위칭소자를 교번 동작시키도록 하는 인버터 구동부와, 상기 두 개의 워킹코일 위에 놓여진 용기에 따라 각각 스위칭 주파수를 상기 제어부의 제어에 따라 선택하는 릴레이 구동부와, 입력전원으로 부터 상기 정류부로 흐르는 전류의 양을 검출하는 전류 검출기로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압을 검지하도록 하는 입력검지부와, 상기 워킹코일과 직렬 연결되어 스위칭소자의 스위칭에 따라 상기 스위칭소자에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류 검출기로 부터 전달받은 전류량에 비례하는 전압을 검지하도록 하는 고주파 검지부와, 상기 입력 검지부와 고주파 검지부로 부터 입력받은 전압을 미리 설정한 룩-업 테이블과 비교하여 소물부하의 용기재질을 판정하고 그 판정에 따른 해당모드로 용기를 가열하도록 하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면에 의거하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치 구성도로서, 이에 도시한 바와 같이, 교류AC전원을 정류하여 직류전압으로 변환시키는 정류부(22)와, 상기 정류부(22)에서 출력되는 전압을 공진시키고 그 공진전압에 의해 발생된 자장에 기인한 전자기 유도효과로 가열되어질 조리용기에 와전류를 유도시켜 상기 조리용기(27)내의 음식물을 가열하도록 하는 두 개로 분리 구성된 워킹코일(L1,L2)과 공진콘덴서C1,C2,C3)의 연결을 절환할 수 있도록 한 릴레이(RY1,RY2,RY3)로 이루어진 가열부(35)와, 상기 가열부(35)의 릴레이의 동작을 제어하여 두 개의 워킹코일이 선택 동작하도록 선택하는 릴레이 구동부(33)와, 상기 가열부(35)와 정류부(22) 사이에 설치하고 상기 정류부(22)에서 공급되는 직류전압을 스위칭 제어신호에 따라 스위칭하는 두 개의 스위칭소자(S1,S2)가 직렬구성된 인버터부(26)와, 상기 인버터부(26)의 스위칭소자를 제어하고자 제어부의 신호에 의해 발진부(30)를 구동시켜 상기 스위칭소자(S1,S2)를 교번 동작시키도록 하는 인버터 구동부(31)와, 입력전원으로 부터 상기 정류부(22)로 흐르는 전류의 양을 검출하는 전류 검출기(C.T)로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압을 검지하도록 하는 입력검지부(28)와, 상기 워킹코일(L1,L2)과 직렬 연결되어 스위칭소자(S1,S2)의 스위칭에 따라 상기 스위칭소자에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류 검출기(34)와, 상기 고주파 전류 검출기(34)로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압을 검지하는 고주파 검지부(32)와, 상기 입력 검지부(28)와 고주파 검지부(32)의 출력전압을 입력받아 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하여 조리용기의 재질을 판정하고 그 판정 결과에 따라 해당모드로 가열하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부(29)로 구성한다.

또한, 본 발명 전자 유도 가열 조리기의 용기재질 판정 방법은, 도 5에 도시한 바와같이, 가열시작 후 소물판정 구동주파수를 고정 발생시켜 릴레이를 제어하는 제1단계와, 입력 교류 전원라인에 흐르는 전류에 비례하는 전압을 검지하는 제2단계와, 스위칭소자의 스위칭에 의한 고주파 전압을 검지하는 제3단계와, 상기 제2단계와 제3단계에서 각각 검지한 전압과 미리 설정된 룩-업 테이블을 비교하여 용기의 재질을 판정하고 그에따른 가열모드로 가열하도록 하는 제4단계로 이루어진다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용 효과에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

입력되는 교류전원(AC)을 정류부(22)에서 입력받아 정류하여 만들어진 직류전압을 역률 개선을 위한 쵸크코일(23)과 평활콘덴서(24)로 구성된 필터부(25)를 통해 인버터부(26)로 제공한다.

사용자가 행하고자 하는 요리의 음식물을 임의의 조리용기(27)에 넣고 미도시된 키매트릭스의 시작 키를 온하게 되면, 제어부(29)가 시작 키를 인식하고 소물 부하의 여부를 판정하기 위한 소물판정 구동주파수를 선택하고, 릴레이 구동부(33)를 제어하여 가열부(35)의 제3릴레이(RY3)를 먼저 오프시킨 후 제1,제2릴리에(RY1,RY2)를 온시켜 두 개의 워킹코일(L1,L2)이 병렬 연결되도록 한다.

상기 제어부(29)는 릴레이를 제어하여 두 개의 워킹코일(L1,L2)이 병렬 연결되도록 한 후 발진부(30)를 구동시켜 소물부하를 판정하기 위한 주파수(60KHz)를 발생하도록 한다.

상기 발진부(30)에서 60KHz 주파수를 발생시키기 위한 발진동작을 행하여 인버터 구동부(31)로 출력하면, 상기 인버터 구동부(31)는 인버터부(26)의 스위칭소자(S1,S2)를 교번동작시킨다.

따라서, 워킹코일(L1,L2) 및 공진콘덴서(C2,C3)는 정류부(25)에서 입력되는 직류전압에 의해 동작하는 스위칭소자(S1,S2)의 스위칭으로 인하여 공진탱크가 형성되어 연속적인 공진상태가 되어 조리용기(27)에는 와전류가 유도되어 가열 되어진다.

이때 입력 검지부(28)는 워킹코일(L1,L2) 가열 후 짧은시간(1sec이내) 입력 교류단자(AC)로 부터 정류부(22)로 흐르는 전류의 양을 검출하는 전류 검출기(C.T)로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압값(Va)을 제어부(29)로 출력하고, 고주파 검지부(32)는 인버터부(26)의 스위칭소자(S1,S2)의 스위칭에 따라 스위칭소자에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파전류 검출기(34)로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압값(Vb)을 출력한다.

그러면 제어부(29)는 입력 검지부(28)에서 출력되는 전압값(Va)과 고주파 검지부(32)에서 출력되는 전압값(Vb)을 입력받아 조리용기(27)의 재질을 판정하고, 그 재질에 따라 자성모드와 비자성모드로 구별하여 가열하도록 한다.

그리고, 본 발명에서는 조리용기(27)가 소형용기인 경우에 대한 것으로 용기의 직경이 ψ8.5이상인 것은 가열하고 그 이하인 것은 소물부하로 판정하여 가열하지 않도록 한다.

상기 제어부(29)에서 소형용기의 재질판정에 대하여 살펴보면, 입력 검지부(28)에서 출력되는 전압(Va)을 읽어들여 미리 설정된 룩-업테이블에 기억되어 있는 기준값과 비교하여 0.3V이상이면 고주파 검지부(32)에서 출력되는 전압(Vb)을 다시 읽어들여 미리 설정된 룩-업테이블에 기억되어 있는 기준값과 비교한다.

비교 결과, 룩-업테이블에 기억되어 있는 기준값보다 2.0V 이상이면 스텐레스 순수304계열로 된 소형용기로 판정한다.

그리고, 입력 검지부(28)에서 출력되는 전압(Va)이 0.3V 이상이고, 고주파 검지부(32)에서 출력되는 전압(Vb)이 0.2V 이하일 때는 스텐레스 403계열로 이루어진 소형용기로 판정하고, 상기 입력 검지부(28)에서 출력되는 전압(Va)이 0.3V 이하이고, 고주파 검지부(32)에서 출력되는 전압(Vb)이 2.0V 이상일 때는 알루미늄으로 이루어진 소형용기로 판정한다.

이상에서와 같이 입력 검지부(28)에서 검지한 전압(Va)과 고주파 검지부(32)에서 검지한 전압(Vb)에 대하여 알루미늄으로 이루어진 소형용기는 도 4a, 스텐레스 순수 304계열로 이루어진 소형용기는 도 4b, 스텐레스 430계열로 이루어진 소형용기는 도 4c에 도시한 바와 같다.

따라서, 제어부(29)는 도 4a에서와 같이 알루미늄으로 이루어진 소형용기나 도 4b에서와 같이 스텐레스 순수 304계열로 이루어진 소형용기는 비자성모드로 결정하고, 도 4c에서와 같이 스텐레스 430계열로 이루어진 소형용기는 자성모드로 결정한다.

가령 비자성모드로 결정하게 되면, 상기 제어부(29)는 릴레이 구동부(33)를 제어하여 제1,제2릴레이(RY1,RY2)를 오프시키고, 제3릴레이(RY3)만 온시켜 워킹코일이 직렬 구성되도록 하여()키고, 아울러 발진부(30)로 높은 주파수(70KHz 이상)를 발생하도록 제어신호를 출력한다.

그러면 상기 발진부(30)의 발진주파수에 의해 인버터 구동부(31)는 인버터부(26)의 스위칭소자(S1,S2)를 교번동작시킨다.

이때 두 개의 워킹코일(L1.L2)은 직렬로 구성()하여 공진콘덴서의 합성용량()과 결합하여 높은주파수(70KHz 이상)에서 스위칭가열을 하도록 한다.

그리고, 자성모드로 결정하게 되면, 상기 제어부(29)는 릴레이 구동부(33)를 제어하여 제1,제2릴레이(RY1,RY2)를 온시키고, 제3릴레이(RY3)만 오프시켜 병렬 구성되도록 하고() 아울러 발진부(30)로 낮 주파수(30KHz 이하)를 발생하도록 제어신호를 출력한다.

그러면 상기 발진부(30)의 발진주파수에 의해 인버터 구동부(31)는 인버터부(26)의 스위칭소자(S1,S2)를 교번동작시킨다.

이때 두 개의 워킹코일(L1.L2)은 직렬로 구성()하여 공진콘덴서의 합성용량()과 결합하여 낮주파수에서 스위칭가열을 하도록 한다.

이와같은 방법으로 인버터부(26)의 스위칭 소자를 도통 또는 차단시켜 워킹코일(L1,L2)을 효과적으로 구동하여 조리용기(27)내의 음식물을 가열하면서 원하는 요리가 되도록 수행한다.

이상에서와 같이 자성모드냐 비자성모드냐에 따른 가열모드 즉, 제1내지 제3릴레이(RY1,RY2,RY3), 인덕턴스, 캐패시턴스 및 주파주는 도 3에 도시한 바와 같다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 두 개의 워킹코일을 모두 이용하여 주파수를 고정시킨 상태에서 짧은 시간내에 자성 및 비자성용기의 소물부하를 정확하게 측정하여 해당모드로 가열하도록 함으로써 불필요한 파워손실을 방지하고, 최소의 파워로 각각의 가열조건에 맞게 가열할 수 있도록 한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 교류AC전원을 정류하는 정류부와, 조리용기를 가열하기 위한 2개로 착설된 워킹코일과, 상기 워킹코일에 공진전압을 제공하는 스위칭소자로 구성된 인버터부로 이루어진 전자 유도 가열 조리기에 있어서, 입력전원으로 부터 상기 정류부로 흐르는 전류의 양을 검출하는 전류 검출기로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압을 검지하도록 하는 입력검지부와, 워킹코일과 직렬 연결되어 스위칭소자의 스위칭에 따라 상기 스위칭소자에 흐르는 전류의 양을 검출하는 고주파 전류검출기로 부터 전달받은 전류량에 비례한 전압를 검지하도록 하는 고주파 검지부와, 상기 입력 검지부와 고주파 검지부를 통해 읽어들인 전압을 미리 설정된 룩-업 테이블과 비교하여 소물부하의 재질을 판정하고 그 판정결과에 따라 해당모드로 가열하도록 하는 제어부와, 상기 제어부의 제어 출력에 따라 공진주파수의 가변이 가능하도록 가열코일, 공진콘덴서 및 릴레이로 이루어진 가열부로 구성된 것을 특징으로 하는 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치.
2. 제1항에 있어서, 가열코일은 소물부하의 재질에 따라 병렬 또는 직렬로 연결되도록 구성한 것을 특징으로 하는 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정장치.
3. 가열시작 후 소물판정 구동주파수를 고정 발생시켜 릴레이를 제어하는 제1단계와, 입력 교류 전원라인에 흐르는 전류에 비례하는 전압을 검지하는 제2단계와, 스위칭소자의 스위칭에 의한 고주파 전압을 검지하는 제3단계와, 상기 제2단계와 제3단계에서 각각 검지한 전압과 미리 설정된 룩-업 테이블을 비교하여 용기의 재질을 판정하고 그에따른 가열모드로 가열하도록 하는 제4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 유도 가열 조리기의 소물부하 판정방법.