KR20010055707A - 유도가열조리기의 보온제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열조리기의 보온제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부온도에 따라서 보온목표온도를 가변적으로 제어할 수 있는 보온제어방법에 관한 것이다. 본 발명은 제품의 외부온도를 감지하고, 외부온도로 인한 보온목표온도의 편차 발생을 억제시킨다. 따라서 본 발명은 외부온도를 감지하기 위한 단계와, 상기 감지된 외부온도에 의해서 보온목표온도를 조절할 수 있는 단계를 포함하고 있다.

Description

유도가열조리기의 보온제어방법{Method for control heat in induction heating cooker}

본 발명은 유도가열조리기의 보온제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부온도에 따라서 보온목표온도를 가변적으로 제어할 수 있는 보온제어방법에 관한 것이다.

대부분의 전자기기는 외부에서 입력되는 교류전원을 정류시켜서 시스템에 필요한 동작전원을 만들어서 사용한다. 그래서 전자기기 내에는 외부에서 입력되는 교류전원을 정류시키기 위한 구성 및 정류된 전원을 시스템에 필요한 크기의 직류전원으로 변환시키는 구성 등이 갖추어지게 된다.

유도가열조리기는 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 코일(10)에서 발생하는 자력선(25)이 솥(20)을 통과할 때 와전류(15)가 흘러 솥 자체가 가열되는 방식에 의해서 취반 기능을 수행하고 있다. 상기 유도가열조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 상기 워킹코일(10)에 전류가 인가되면 자성체인 솥(20)은 유도(induction) 가열에 의하여 열이 가해지면서, 솥(20) 내부에서는 취반이 이루어지게 된다.

따라서 상기 유도가열조리기의 경우에는 자력선(25)을 발생시키기 위하여 일정크기의 고주파전압을 워킹코일(10)에 인가해야 하고, 이때 인가되는 고주파전압에 의해서 상기 워킹코일(10)은 약 1300W의 강한 화력을 갖게 된다.

또한, 유도가열조리기는 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 상기워킹코일(10) 외에 '보온'동작시에 가열원으로 이용되는 히터(30,40)를 구비하고 있다. 상기 히터는 솥(20)의 측면에 장착되는 사이드 히터(30)와, 솥(20)의 상부에 장착되는 탑 히터(40)로 구성된다.

즉, 취사공정시 '가열'과정에서는 매우 높은 출력을 요구하므로, 상기 히터(30,40)와 워킹코일(10)이 함께 구동되어지고, '보온'공정이 행해지는 과정에서는 상기 히터(30,40)에 의한 출력으로 솥(20)의 온도를 일정하게 유지시키는 것이다. 상기 보온 공정시 상기 보온목표온도 도달여부를 감지하기 위한 솥(20)의 온도 검출은, 솥 하단에 장착된 바닥센서(35)의 값에 의해서 검출되며, 결과적으로 상기 바닥센서(35)의 검출값에 의해서 상기 히터(30,40)의 출력이 제어된다.

따라서 솥(20) 내부의 밥온도는, 상기 바닥센서(35)의 검출값에 의해서 추정된다. 즉, 바닥센서(35)의 온도가 70도에 도달했을때, 솥(20) 내부의 밥온도는 73도에 도달한다고 추정했을때, 상기 보온공정시의 목표온도를 73도로 설정하게 되면, 상기 바닥센서(35)의 검출온도가 70도에 도달했을때, 솥(20) 내부의 밥온도는 73도에 도달했다고 판단하는 방법이다.

그러나 종래의 유도가열조리기는, 상기 바닥센서(35)의 검출값의 오차를, 제품 개발시 실험을 통해서 검출된 값만을 보상하도록 설정되고 있다. 상기 바닥센서(35)는, 외부온도의 영향, 접촉구조에 따라서 2도 내지 3도의 편차를 갖게 된다. 따라서 제품 개발시에 실험을 통해서 상기 바닥센서(35)의 편차에 따른 온도를 보상하고, 보온목표온도를 설정하게 된다.

이러한 과정으로 보온목표온도를 설정하고, 상기 바닥센서(35)의 검출값에기초해서 솥(20) 내부의 밥의 보온목표온도 도달여부를 검출했을때, 다음의 문제가 발생되었다.

출하된 제품이 사용되는 지역, 나라, 계절에 따라서 제품의 외부온도가 다르게 변화된다. 즉, 제품의 외부온도가 낮아지면, 외부온도에 의해서 상기 바닥센서(35)의 온도를 빼앗기게 되므로, 제품 개발시에 기준온도(상온 20도)에서 감지하는 온도보다 낮은 온도를 검출하게 된다. 따라서 기설정된 보온 알고리즘에 의해서 보온목표온도에 도달여부를 감시하는 바닥센서(35)의 검출온도가 기설정된 값에 이르기까지 가열하게 되면, 정격치보다 더 가열하는 결과를 가져오는 것이다.

따라서 도 3에 도시되는 특성도에서 알 수 있는 바와 같이, 외부온도가 12도일때, 바닥센서(35)가 70도에 도달한 상태에서 솥(20) 내부의 밥온도는 75도에 도달하고, 외부온도가 20도일때, 바닥센서(35)가 70도에 도달한 상태에서는 솥(20) 내부의 밥온도는 73도에 도달하며, 외부온도가 32도일때, 바닥센서(35)가 70도에 도달한 상태에서는 솥(20) 내부의 밥온도는 71도에 도달한다.

즉, 종래의 보온공정시, 단지 바닥센서(35)의 검출값에 기초해서 보온목표온도를 설정했을때, 외부온도 변화에 의한 편차가 생기는 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명의 목적은 외부온도 변화에 의해서 보온목표온도를 가변적으로 제어하여, 보온 공정의 최적화를 이룰 수 있는 유도가열조리기의 보온제어방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 보온목표온도 도달을 위한 히터의 출력 듀티비를 입력전압의 크기에 따라서 가변적으로 제어하여, 보온 공정의 최적화를 이룰 수 있는 유도가열조리기의 보온제어방법을 제공함에 있다.

도 1은 유도가열조리기의 가열원리를 설명하기 위한 구성도,

도 2는 유도가열조리기의 사시 단면도,

도 3은 종래 보온공정시, 보온목표온도에 따른 실제 밥온도 특성도,

도 4는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법을 설명하기 위한 구성도,

도 5는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법을 도시하는 흐름도,

도 6은 본 발명의 보온 공정시, 보온목표온도에 따른 실제 밥온도 특성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 워킹코일 20 : 솥

30,40 : 히터 35 : 바닥센서

50 : 마이크로컴퓨터 TH : 써미스터

R : 저항 C : 콘덴서

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법은, 외부온도를 검출하기 위한 외부온도검출단계와; 상기 검출된 외부온도에 기초해서 보온목표온도를 설정하기 위한 보온목표온도설정단계와; 상기 설정된 보온목표온도로 보온공정을 제어하는 보온공정제어단계를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명은 제품 내부로 입력되는 입력전압의 크기를 검출하기 위한 입력전압감지단계를 더 포함하고, 상기 보온공정제어단계는, 상기 입력전압의 크기에 따라서 가열원의 출력을 가변제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 상기 검출된 외부온도의 범위를 고온,저온,상온으로 구분하는 외부온도범위설정단계를 더 포함하고, 상기 보온목표온도설정단계는, 상기 설정된 범위에 따라서 보온목표온도를 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 상기 검출된 입력전압의 범위를, 고전압, 저전압, 정격전압으로 구분하는 입력전압범위설정단계를 더 포함하고, 상기 보온공정제어단계는, 상기 설정된 범위에 따라서 가열원의 출력을 가변제어하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법에 대해서 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법을 설명하기 위한 구성도이다. 그리고 필요한 유도가열조리기의 구성에 대해서는 도 2를 참조해서 설명한다.

본 발명의 유도가열조리기는 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 솥(20)의 바닥면에 자력선을 발생하는 워킹코일(10)이 장착된다. 그리고 솥(20)의 온도 감지를 위한 바닥센서(35)가 솥(20)의 바닥면에 장착되고 있다. 상기 솥(20)의 측면에는 보온 공정시에 이용되는 사이드 히터(30)가 장착되고, 솥(20)의 상부에도 탑 히터(40)가 장착된다.

상기 바닥센서(35)로부터 감지된 온도는 보온공정시의 솥(20)의 온도 측정을 위한 기초값으로 이용되기 때문에 도 4에 도시된 마이크로컴퓨터(50)에 입력된다. 써미스터(TH)는 제품의 외부 온도를 검출하기 위한 온도센서이다. 따라서 제품 자체의 온도 영향을 가장 적게 받을 수 곳에 장착한다. 일 실시형태로 유도가열조리기의 전면부에 장착하는 것이 가능할 것이다.

상기 써미스터(TH)는 5볼트 전원단에 연결된 저항(R)과 그라운드 전위 사이에 장착된다. 상기 써미스터(TH)와 병렬로 콘덴서(C)를 연결하고 있으며, 온도에 따라서 변화되는 저항값을 갖는 상기 써미스터(TH)와 저항(R)에 의해서 결정된 전압을 마이크로컴퓨터(50)는 아날로그/디지탈 입력단자(A/D1)로 입력한다. 따라서 상기 마이크로컴퓨터(50)는 상기 아날로그/디지탈 입력단자(A/D1)의 입력값에 기초해서 외부온도를 검출한다.

또한, 조리기 내부에 입력되는 입력 교류전압의 크기를 감지하기 위한 입력전압감지부(55)가 구성된다. 상기 입력전압감지부(55)는, 조리기 내부에 입력되는 전압을 직류전압으로 변환시키고, 상기 마이크로컴퓨터(50)에 인가하기 위한 구성이다.

따라서 마이크로컴퓨터(50)는 아날로그/디지탈 입력단자(A/D2)로 입력되는 전압에 의해서 조리기 내부에 입력되는 교류전압의 크기를 감지한다. 상기 아날로그/디지탈 입력단자(A/D1,A/D2)로부터 입력되는 아날로그신호는 그에 비례하는 디지탈신호로 변환되어서 상기 마이크로컴퓨터(50)가 입력신호의 크기를 인지하게 된다. 따라서 상기 마이크로컴퓨터(50) 내에는 아날로그/디지탈 입력단자(A/D1)로부터 입력된 아날로그신호에 비례하는 디지탈신호를 출력하기 위한 테이블1(외부온도)과, 아날로그/디지탈 입력단자(A/D2)로부터 입력된 아날로그신호에 비례하는 디지탈신호를 출력하기 위한 테이블2(입력전압의 크기)을 저장하고 있다.

그리고 상기 마이크로컴퓨터(50)는 검출된 외부온도와 입력전압의 크기에 따라서 상기 워킹코일(10)의 출력 듀티비, 사이드 히터(30)의 출력 듀티비, 탑 히터(40)의 출력 듀티비를 제어하는 신호를 출력하게 된다.

다음은 상기 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법을 도시하는 동작 흐름도이다.

유도가열조리기를 이용한 취사동작은, 쌀 불림공정, 가열공정, 뜸공정, 보온공정을 순차적으로 진행시키면서 수행한다.

이러한 공정은 쌀의 양, 메뉴 종류 등에 따라서 기설정된 알고리즘에 의해서 마이크로컴퓨터(50)의 제어에 의해서 이루어지는데, 본 발명에서는 보온 공정시의제어동작에 대해서 설명한다.

마이크로컴퓨터(50)는 보온 공정에 들어가기에 앞서 버퍼와 같은 저장부에 저장된 값을 초기화시켜서 보온 공정에 에러가 발생되지 않도록 한다(제 100 단계).

다음, 조리기 내부로 입력되는 교류전압은 입력전압감지부(55)를 통해서 직류전압으로 변압되고, 저항 등에 의해서 분압된 후, 마이크로컴퓨터(50)의 아날로그/디자털 입력단자(A/D2)로 입력된다. 마이크로컴퓨터(50)는 상기 입력단자(A/D2)의 값을 기설정된 디지털값으로 변환해서 입력전압의 크기를 감지한다.

써미스터(TH)는 제품의 외부온도에 따라서 변화되는 저항값을 갖게 된다. 따라서 보온 공정시, 상기 써미스터(TH)와 저항(R)에 의해서 결정된 전압값이 상기 마이크로컴퓨터(50)의 아날로그/디지탈 입력단자(A/D1)로 입력되고, 마이크로컴퓨터(50)는 상기 입력단자(A/D1)의 값에 의해서 외부온도를 감지한다.

상기 과정에 의해서 마이크로컴퓨터(50)는 외부온도 및 입력전압의 크기를 감지하고, 감지된 값을 보온 공정시에 이용하기 위하여 임시 저장한다(제 105 단계).

상기 제 105 단계에서 감지된 외부온도 값에 기초해서 마이크로컴퓨터(50)는 주위온도(제품의 외부온도)가 12도 이하인지를 판단한다(제 110 단계). 상기 제 110 단계에서 12도는 제품의 외부온도가 저온상태를 판단하기 위한 하나의 실시예로, 사용될 나라, 사용될 지역 등에 따라서 상기 저온상태의 판단을 위한 기준값을변경할 수 있다.

상기 제 110 단계에서 주위온도가 12도 이하일때, 제품의 외부가 저온상태라고 판단하고, 마이크로컴퓨터(50)는 바닥센서(35)로부터 검출될 보온목표온도를 67도로 설정한다(제 130 단계).

그러나 제품의 주위온도가 12도 보다 높고, 32도 보다도 높을때(제 115 단계), 마이크로컴퓨터(50)는 제품의 외부가 고온상태라고 판단한다. 즉, 상기 제 115 단계에 의한 기준값(32도)은 제품의 외부가 고온상태라는 것을 판단하기 위한 기준값이다. 이 기준값의 변동도 물론 가능하다.

상기 제 115 단계에서 제품의 외부가 고온상태라고 판단하면, 마이크로컴퓨터(50)는 상기 바닥센서(35)로부터 검출된 보온목표온도를 71도로 설정한다(제 120 단계).

그리고 제품의 주위온도가 12도 보다 높고, 32도 보다 낮을때, 마이크로컴퓨터(50)는 제품의 외부를 기준상태(상온상태)라고 판단한다. 이때는 보온목표온도를 69도로 설정한다(제 125 단계).

즉, 상기 제 110 단계와 제 115 단계에 의한 외부온도의 범위를 판단하고, 각 범위에서의 보온목표온도 설정은, 도 6에 도시되고 있는 바와 같이, 저온시 보온목표온도를 약 67도로 설정하면, 솥(20) 내부의 밥 온도는 약 73도가 될 것으로 추정하기 때문이며, 고온시 보온목표온도를 약 71도로 설정하면, 솥(20) 내부의 밥 온도는 약 73도가 될 것으로 추정하기 때문이다.

이와 같은 과정으로 상기 제 105 단계에서 감지한 써미스터(TH)의 변화값에의해서 외부온도를 감지하고, 제 110 단계 및 제 130 단계까지의 수행에 의해서 외부온도에 따른 보온목표온도를 설정하였다.

다음, 마이크로컴퓨터(50)는 상기 바닥센서(35)에서 검출되는 온도가 상기 설정된 보온목표온도를 유지할 수 있도록 상기 히터(30,40) 또는 워킹코일(10)의 구동을 제어한다.

이때, 마이크로컴퓨터(50)는 입력전압의 크기에 따라서 상기 히터 및 워킹코일의 듀티비를 제어한다. 이것은, 상기 입력전압의 크기에 따라서 상기 히터 및 워킹코일의 출력이 변동되기 때문이다. 즉, 정격전압이 입력될때에 히터 및 워킹코일의 출력이 A라면, 정격전압보다 높은 전압이 입력될 때는 상기 히터 및 워킹코일의 출력이 A+α가 될 것이고, 정격전압보다 낮은 전압이 입력될 때는 상기 히터 및 워킹코일의 출력이 A-α가 되기 때문이다.

따라서 마이크로컴퓨터(50)는 상기 바닥센서(35)의 검출온도가 상기 과정에서 설정된 보온목표온도가 되도록 유지하면서, 이때 히터 및 워킹코일의 출력 듀티비는 입력전압의 크기에 따라서 가변적으로 제어한다.

조리기 내부로 입력되는 전압의 크기는 상기 제 105 단계에서 이미 검출되었다. 따라서 마이크로컴퓨터(50)는 상기 검출된 전압의 크기에 기초해서 히터와 워킹코일의 출력 듀티비를 제어한다.

상기 제 105 단계에서 입력된 입력전압이 238볼트(정격전압보다 8% 높은 전압)보다 이상일때(제 135 단계), 마이크로컴퓨터(50)는, 워킹코일(10)의 출력 듀티비를 1로 설정하고, 탑 히터(40)의 출력 듀티비를 2로 설정하며, 사이드 히터(30)의 출력 듀티비를 5로 설정한다(제 155 단계). 이때의 설정치는 기준치보다 낮은값이다.

상기 제 105 단계에서 입력된 전압이 202볼트(정격전압보다 8% 낮은 전압)보다 미만일때(제 140 단계), 마이크로컴퓨터(50)는, 워킹코일(10)의 출력 듀티비를 1로 설정하고, 탑 히터(40)의 출력 듀티비를 4로 설정하며, 사이드 히터(30)의 출력 듀티비를 9로 설정한다(제 145 단계). 이때의 설정치는 기준치보다 높은값이다.

그리고 입력된 전압이 202볼트 이상이고, 238볼트 미만일때, 마이크로컴퓨터(50)는, 워킹코일(10)의 출력 듀티비를 1로 설정하고, 탑 히터(40)의 출력 듀티비를 3로 설정하며, 사이드 히터(30)의 출력 듀티비를 7로 설정한다(제 150 단계). 이때의 설정치는 정격전압에서의 기준치이다. 즉, 상기 제 145 단계, 제 150 단계, 제 155 단계에서의 각 출력 듀티비는 정격전압에서의 듀티비에서 조금 낮거나 또는 조금 높게 설정되고 있다. 그러므로 상기 출력 듀티비는 소정 범위 내에서 가변하는 것이 가능하다.

이후, 워킹코일(10), 탑히터(40), 사이드히터(30)는 상기 과정에서 설정된 듀티비로, 해당되는 시간동안 가열되며, 해당되는 보온목표온도가 유지될 수 있도록 파워 온/오프 제어된다(제 160 단계).

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 유도가열조리기의 보온제어방법은, 제품의 외부온도에 따라서 보온목표온도를 가변적으로 설정한다. 이렇게 설정된보온목표온도가 유지될 수 있도록 가열원의 가열이 제어되는데, 이때 제품 내부의 입력전압의 크기에 따라서 상기 가열원의 듀티비가 가변적으로 조절된다. 따라서 본 발명은 외부온도에 따른 보온목표온도의 편차를 억제할 수 있으므로서 최적의 보온공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 외부온도를 검출하기 위한 외부온도검출단계와;

   상기 검출된 외부온도에 기초해서 보온목표온도를 설정하기 위한 보온목표온도설정단계와;

   상기 설정된 보온목표온도로 보온공정을 제어하는 보온공정제어단계를 포함하여 구성되는 유도가열조리기의 보온제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   제품 내부로 입력되는 입력전압의 크기를 검출하기 위한 입력전압감지단계를 더 포함하고,

   상기 보온공정제어단계는, 상기 입력전압의 크기에 따라서 가열원의 출력을 가변제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 보온제어방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 검출된 외부온도의 범위를 고온,저온,상온으로 구분하는 외부온도범위설정단계를 더 포함하고,

   상기 보온목표온도설정단계는, 상기 설정된 범위에 따라서 보온목표온도를 설정하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 보온제어방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 검출된 입력전압의 범위를, 고전압, 저전압, 정격전압으로 구분하는 입력전압범위설정단계를 더 포함하고,

   상기 보온공정제어단계는, 상기 설정된 범위에 따라서 가열원의 출력을 가변제어하는 것을 특징으로 하는 유도가열조리기의 보온제어방법.