KR20000076144A - 유도 가열 주방 기구 및 사용 시스템 - Google Patents
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Abstract
유도 가열 기구는 상부에 자기적으로 활성인 부품을 구비하며, 그렇지 않으면 절연성이면서 열 전도성인 재료로 완전히 캡슐화된다. 전기 접속은 플러그에 의해 이루어진다. 이러한 다수의 기구에는 중앙의 전원 컨버터에 이어진 동축의 케이블을 통해 20kHz 내지 100kHz 범위의 전력이 공급될 수도 있다. 유닛은 본질적으로 안전하며 붙박이식으로 또는 독립형으로 형성될 수 있다.
Description
유도 가열 요소는 캐비닛형 레인지를 구성하는 요소 형태로 널리 알려져 있다. 이 유도 가열 요소는 적당한 고정구 내에 설치된 코일과, 선택적으로는 상기 코일 하부에 배치되는 일종의 페라이트 봉(ferrite rods)으로 보통 구성된다. 코일용 접속구는 보통 느슨한 와이어이다. 예를 들어, 식기세척기용 모터와 유사하게, 유도 가열 요소는 소비자가 직접 사용하기에는 익숙치 않고 부적당한 것으로, 우선 어딘가에 적절하게 설치되어야 한다. 이렇게 해서, 소비자가 고압 및 고온을 갖는 부품에 직접 접근하는 것이 방지된다.
음식물 준비를 위해 유도 가열을 사용하는 일이 증가하면서, 유도 가열 요소를 비사용 중에는 주변으로 이동시키거나 찬장에 배치되는 주방 기구의 형태로 형성하여야 할 필요가 증대되고 있다. 그러나, 현재로는 이용 가능한 독립적인 유닛(free-standing unit)은 존재하지 않는데, 그 이유는 주전압을 저주파 에너지(ELF)[즉, 20kHz-100kHz]로 변환시키는 전원 컨버터의 부피가 커 이것을 독립적인 유닛 내측보다는 호브(hob) 내측에 수용하기가 보다 용이하기 때문이다.
본 발명은 주방 용품 등을 가열하는 유도 가열 기구에 관한 것이다.
전기 요리판과 마찬가지의 내열 표면이 덮힐 수도 있는 가스 버너는 널리 알려진 것으로, 캐비닛형 레인지(cooktop)에 직접 배치되는 경우 뿐만 아니라 소형의 원통형 또는 박스형 용기에 단독으로 내장되는 상태에서, 전방의 제어부를 이용하여 또는 단순히 벽의 스위치를 온 오프 시키는 방식으로 또는 플러그를 당김으로써 이용 가능하다.
도 1은 플러그 접속구를 구비한 독립된 유도 가열 유닛을 보여주는 도면.
도 2는 다수의 유도 가열 유닛에 ELF 에너지를 공급하는 분배 시스템.
본 발명에 따르면 독립적인 주방 기구일 뿐만 아니라 독립적인 전열기가 갖고 있는 것으로 알려진 복잡하고 부피가 큰 봉입물(enclosure)을 배제한 유도 가열 장치가 제공된다. 이 유도 가열 장치는 코일을 접시 형상의 코어 구조체 내측에 배치하고, 코일 둘레에 보호용 내열 절연 충전재를 코일 둘레에 주형 성형하여, 기본적으로 접시 형상의 코어 구조체 내의 모든 공간을 채움으로써 얻어진다. 이렇게 해서, 코어와 코일은 중실의 일체형 구조체(solid and integrated structure)를 구성한다. 이러한 유닛은 소비자가 고온 표면이나 위험한 전압에 접근하지 못하도록 한다는 관점에서 소비자를 완벽하게 보호한다. 이것은 또한 이러한 유닛이 소비자 보호 기관에 의한 검사나 인가를 필요로 하지 않고서도 관련 캐비닛형 레인지 내에 설치될 수도 있음을 의미한다. 통상 코어 구조체는 강자성 입자를 함유한 덴시트(densit)[상품명 알보르그 포트랜드(Aalborg Portland)]와 같은 재료 또는 강자성 입자를 함유한 합성 수지로 제조될 수 있다. 유사하게, 절연 충전재를 덴시트로 제조할 수 있으며, 또는 선택적으로 절연 충전재를 전기 전도성은 없고 열 전도성만 있는 입자가 첨가된 합성 수지로 제조할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 고체 전원 컨버터(solid-state power converter)가 보호용 내열 충전재 주형 성형에 의해 코일과 코어 구조체에 일체화되며, 상기 구조체는 하방을 향하는 방열 핀을 구비하고, 상기 전원 컨버터를 메인(main)에 접속시키는 도선은 기구 유형의 메인 소켓에서 종결된다. 이렇게 해서, 전열기와 기능이 유사한 일체 완비형 유닛(self-contained unit)이 얻어진다. 유사하게, 코일과 코어 구조체가 다른 주방 용품에 전압을 가하도록 사용될 수도 있으며, 이에 따라 유도 에너지가 인출되어 주방 기구용 구동 전압으로 변환된다.
다른 바람직한 실시예에서, 코일용 접속구는 코일과 코어 구조체에 끼워진 플러그로 종결된다. 이렇게 해서, 도선이 늘어져 있지 않게 된다.
선행 실시예의 사용에 있어서, 종결 플러그에는 원격 전원 컨버터에 이어진 동축 접속구를 통해 ELF가 공급된다. 이에 따라, 모든 보호 회로가 전원 컨버터 내부에 내장되는 설비를 제공하여, 이에 따라 유도 가열 유닛을 상기 전원 유닛에 연결하는 것은 모두 적당한 플러그가 장착된 동축 케이블이다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 전원 컨버터는 플러그와 동축 케이블을 통해 예정된 수의 유도 가열 유닛에 ELF 에너지를 제공하도록 설계된다. 이것은 가옥 배선계가 통상의 주전류를 운반하는 와이어와, 전화선 및 텔레비젼 신호기를 제공할 뿐만 아니라 유도 가열 유닛과 사용되는 특정 인출구에 유사하게 ELF 전력을 제공할 수도 있음을 의미한다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 각각의 유도 가열 유닛용 제어부가 유닛 자체에 마련되어, 동축 와이어 시스템에 동시에 전송되는 신호에 의해 중앙의 전원 컨버터와 통신한다. 이렇게 해서, 각각의 유도 가열 유닛 사이의 유일한 접속이 동축 케이블을 통해 이루어진다.
또 다른 바람직한 실시예에서, 중앙의 전원 컨버터는 각각의 유도 가열 유닛용의 로드 조건(load condition)을 결정하는 수단과, 발생된 유도 필드(inductive field)가 대형 부유 필드(stray field) 성분을 갖는 것을 지시하는 로드 조건의 경우에 유닛으로부터의 전력을 감소시키거나 제거하는 수단을 포함한다. 이렇게 해서, 유도 가열 유닛의 부적절한 사용이 본질적으로 방지된다.
본 발명은 도면을 참조하여 상당히 상세히 기술된다.
도 1에는 절연 및 내열 재료로 된 셀(shell;2) 내측에 놓여 있는 유도 코일과 코어 구조체(1)를 포함하는 독립된 유도 가열 유닛이 도시되어 있다. 코어 부분은 굵은 선으로 표시되어 있으며, 각각의 코일 권선은 다수의 원으로 도시되어 있다. 주전압과 주파수를 20kHz 내지 100kHz 범위의 ELF 에너지로 변환시키는 컨버터(3)가 코일과 코어 구조체 아래에 마련되어 냉각 핀(fin;4)과 근접한 상태로 배치되어 있으며, 상기 핀은 지지 다리(5) 사이에서 컨버터(3) 아래로 돌출하고 있다. 냉각 핀(4)은 붙박이식(built-in) 컨버터를 냉각시키는 역할을 한다. 표준 주방 기구 소켓(6)이 유닛의 측면에 끼워져, 메인에 접속되는 표준 케이블 단부의 플러그를 수용한다. 소켓은 도선(6')에 의해 컨버터에 접속된다. 제어부(도시 생략)가 컨버터(3)에 접속되어, 강자성 성분을 갖는 로드(load)의 가열을 조절하며, 또한 컨버터에 안전 장치가 접속되어, 로드가 부적당한 경우 ELF 에너지의 추가 발생을 방지한다. 컨버터(3)는 도선(7)에 의해 코일에 접속되며, 상기 도선은 코일과 코어 구조체(1)의 외측 상의 플러그와 소켓 접속구에서 종결될 수도 있다.
지지 다리(5)는 유닛으로부터 분리될 수도 있도록 또는 유닛의 윤곽선을 넘어 연장되지는 않도록 구성된다. 이것은 이러한 유형의 유닛을 사용자가 소망하는 주방 테이블에 붙박이식으로 사용하거나 독립적으로 사용할 수도 있음을 의미한다. 소켓(6)은 유닛이 주방 테이블에 형성된 원형 공동에 끼워지도록 유닛의 하측에 끼워질 수도 있다. 이러한 유닛은 일체 완비형이며, 붙박이식의 안전한 특징부의 경우에는 음식물을 가열하는 열이 유닛 자체에는 전혀 발생하지 않으므로 개인이 사용하기가 본질적으로 보다 더욱 안전해진다. 유닛에는 고압이나 고온이 존재하지 않는다. 이것은 다른 음식물 요리 수단에서는 이루어질 수 없는 상황으로서, 유닛의 이와 같은 특성은 유닛이 어느 상황에나 사용될 수 있도록 한다. 이러한 구성은 유닛이 사용자가 선택한 주방 환경에 맞춰 조립될 수 있는 유닛으로서 구매될 수도 있기 때문에, 개인 사용자의 요구에 매우 적합하다.
이러한 개념의 다른 실시예가 도 2에 도시되어 있는데, 도 2에서 중앙의 전원 컨버터(8)는 메인으로부터 50 또는 60 Hz의 에너지를 받아 ELF 에너지로 변환시킨다. 컨버터는 절환형(swithcing type)으로서, 충분히 많은 소비자에게 ELF 에너지를 공급할 수 있다. 에너지는 지선(branch;9a, 9b, 9c)을 구비한 동축 케이블(9)을 통해 공급되므로 에너지가 완전히 보존된다. 이러한 기구는 ELF 송신기용 안테나 피드(antenna feed)와 매우 유사하지만, 거리가 보통 너무 짧아 완전한 파장이 케이블에 실현되지는 않는다. 복잡한 로드 임피던스(전력의 전송을 위해 사용되는 주파수 이외의 다른 주파수에서 발생할 수도 있는) 측정에 영향을 주는 로드 모니터 및 통신 장치(10)가 컨버터(8)에 접속되어 제어 신호(11)를 컨버터에 귀환시킨다. 이것은 로드 조건이 허용 가능한 범위를 벗어난 것을 보여주는 임피던스 측정의 경우에 스위치 오프되는 안전 특징부이다.
도 2에는 동축 플러그(13)를 통해 접속되어 있는 3개의 유도 가열 유닛(12a, 12b, 12c)이 도시되어 있으며, 동축 케이블(9)의 연장부는 도면 부호 12x로 도시되어 있다. 동축 플러그(13)와 각각의 유도 가열 유닛 사이에는 통신기 및 제어 박스(14)가 도시되어 있다. 이것은 에너지 제공 주파수와 상이한 주파수에서 신호에 의해 전원 컨버터(8)와 동축 케이블(9) 및 지선을 통해 통신하는 가열 유닛의 소비자측 제어부이다. 통신은 전원 컨버터에 이어진 케이블(11')을 통해 그리고 통신 장치(10)에 의해 수신된다[양방향(two-way)으로 전송된다]. 이러한 통신은 전력 요동 제어를 가능하게 하며, 가열 유닛의 동시 적용에 의한 잠재적인 총로드가 전원 컨버터 또는 주공급원의 출력을 초과하는 경우의 가열 유닛 사이의 전력 분배를 가능하게 한다. 따라서, 특정 가열 유닛의 필요를 감시할 수 있으며, 가열 유닛(12a, 12b, 12c)에 접속된 통신기(14)와, 장치(10)를 통해 접속된 전원 컨버터(8) 사이의 양방향 신호 전송에 의해 국부적으로 그 내에서 또는 그 외부에서(즉, ELF 에너지의 국부적인 계전기 접속 또는 해제) 가열 유닛을 절환시킬 수 있다.
예를 들어, 세척 목적으로 동축 플러그를 해제함으로써 가열 유닛을 제거하면 이것이 임피던스 측정에 의해 비정상적인 로딩 조건으로서 바로 감지되어, 임시로 제공되는 더미 동축 커넥터(dummy coaxial connector)가 끼워질 수 있으며 또는 전원 컨버터가 다시 전력을 공급할 수 있기 전에는 다른 재접속이 이루어져야 한다.
중앙의 컨버터를 구비한 분배 시스템이 본질적으로 안전함에 따라, 이것은 사용자가 선택한 주방 환경에 맞춰 조립될 수 있는 키트(kit)로서 구매될 수도 있기 때문에, 개인 사용자의 요구에 매우 적합하다.
Claims (7)
- 주방 용품 등을 가열하는 유도 가열 기구로서,상기 기구의 코일은 접시 형상의 코어 구조체 내측에 배치되고, 보호용 내열 절연 충전재가 코일 둘레에 주형 성형되어, 기본적으로 접시 형상의 코어 구조체 내의 모든 공간을 채우는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구.
- 제1항에 있어서, 고체 전원 컨버터(solid-state power converter)가 보호용 내열 충전재의 주형 성형에 의해 코일과 코어 구조체에 합체되며, 상기 구조체는 하방을 향하는 방열 핀(fin)을 구비하고, 전원 컨버터를 메인에 접속시키는 도선이 기구 유형의 메인 소켓에서 종결되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구.
- 제1항에 있어서, 코일용 접속구는 코일과 코어 구조체에 끼워진 플러그에서 종결되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구.
- 제3항에 있어서, 종결 플러그에는 원격 전원 컨버터에 접속되는 동축 접속구를 통해 ELF가 공급되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구의 용도.
- 제4항에 있어서, 상기 전원 컨버터는 플러그와 동축 케이블을 통해 예정된 수의 유도 가열 유닛에 ELF 에너지를 공급하도록 설계되는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구의 용도.
- 제1항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 유도 가열 유닛용 제어부가 유닛 자체에 마련되어, 동축 와이어 시스템에 동시에 전송되는 신호에 의해 중앙의 전원 컨버터와 통신하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구.
- 제2항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중앙의 전원 컨버퍼는 각각의 유도 가열 유닛용의 로드 조건(load-condition)을 결정하는 수단과, 발생된 유도 필드가 대형 부유 필드(stray field) 성분을 지시하는 로드 조건의 경우에 유닛으로부터의 전력을 감소 또는 제거하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 기구.
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|---|---|---|---|---|
| KR101064238B1 (ko) * | 2009-11-10 | 2011-09-14 | 한국기계연구원 | 가열영역 가변형 유도가열장치 |
Also Published As
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