KR20030091221A - 전자렌지의 고출력 제어방법 및 그 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자렌지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자렌지의 초기 구동시 고출력을 안정적으로 얻기 위한 전자렌지의 출력 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것이다.

종래 초기 입력전류 및 전력을 설정, 마그네트론의 양극전류를 정전류 제어하면 양극전압은 하향출력을 이루다가 어느 시점에서 포화하게 되고, 입력전류 및 소비전력도 양극전압과 비례하는 출력을 나타나게 된다. 정전류 특성상 상기 입력전류 및 소비전력의 가변범위가 협소하게 나타나게 되며, 이에 따라 고출력을 형성하려 할때, 전자렌지의 효율성이 떨어지는 문제점을 소지하고 있는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 초기 구동시 정격전류값 보다 소정 크기만큼 더 큰 전류값을 입력으로 하고, 제어시간을 설정하여 마그네트론을 구동하고, 상기 설정된 제어시간 후에는 정격전류값 내의 범위내에서 마그네트론의 출력을 구현하도록 하는 제어방법 및 장치를 제공한다.

Description

전자렌지의 고출력 제어방법 및 그 제어장치{High power control method and apparatus of microwave oven}

본 발명은 전자렌지에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자렌지의 초기 구동시 고출력을 안정적으로 얻기 위한 전자렌지의 출력 제어방법 및 그 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자렌지는 탁상용과 벽걸이형으로도 구분할 수 있다. 보통 벽걸이형 전자렌지는 오버 더 렌지(Over the range)라고도 하며, 주방의 가스렌지 또는 가스오븐렌지 상측에 장착된다.

상기 벽걸이형 전자렌지는 전자렌지가 갖는 요리기능 외에 하단의 가스렌지 또는 가스오븐렌지에서 발생된 연기, 습기 등을 배기시키기 위한 배기기능을 포함하고 있다.

이러한 벽걸이형 전자렌지가 많이 사용되는 특정 국가에서는 상기 벽걸이형 전자렌지에서 최대 사용 가능한 전류값을 제한하고 있다. 따라서 벽걸이형 전자렌지가 요리기능과 배기기능에 따른 최대 출력을 발생하고자 하여도, 상기 최대 전류 제한값 내에서 이루어져야만 한다. 따라서, 상기 전자렌지는 요리기능과 배기기능이 동시에 사용될 때, 사용전류를 적절하게 분배해야 한다.

이와 같은 사용전류값을 제한하는 특정국가에서는, 상기 벽걸이형 전자렌지의 사용가능한 전류값 즉, 전자렌지 정격전류값을 15[A]로 제한하고 있다. 그래서, 벽걸이형 전자렌지의 요리기능과 배기기능이 동시에 이용될 때, 상기 15[A] 내에서 상기 기능이 이루어지도록 해야 한다.

한편, 최근 전자렌지는 고주파 발생장치인 마그네트론을 인버터 방식에 의해서 제어한다. 상기 인버터 방식은 마그네트론의 고주파 출력량을 가변하는 것이 가능하다.

상기 마그네트론은, 내부 히터가 정상 발열이 이루어진 후에야 비로소 상기 마그네트론의 양극에 전류가 흐르게 되면서 고주파 출력을 발진한다. 이때 발생되는 전류를 양극전류라 하며, 상기 양극전류와 양극전압의 곱이 마그네트론에 인가되는 전력이 된다. 상기 전력에 마그네트론의 효율을 곱하면, 고주파 출력량이 되는 것이다.

따라서 상기 마그네트론에 흐르는 양극전류량은 상기 고주파의 출력량에 대응되며, 상기 양극전류를 많이 흐르게 동작시키면 출력이 높아지고, 적게 흐르도록 동작시키면 고주파 출력이 낮아지게 된다.

첨부된 도면 1과 2를 참조하여 종래의 전자렌지의 출력제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 마그네트론의 특성을 나타낸 그래프이고, 도 2는 종래 전자렌지의 양극전류 제어에 따른 입력전류 및 소비전력의 관계를 보인 그래프로써, (a)는 시간에 따른 양극전류의 제어를 보인 그래프, (b)는 양극전류 제어에 따른 양극전압의 변화를 보인 그래프, (c)는 양극전류 제어에 따른 입력 전류의 변화를 보인 그래프, (d)는 양극전류 제어에 따른 소비 전력의 변화를 보인 그래프로써, 먼저 도 1을 참조하여 마그네트론의 특성을 간략하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에 도시된 바와 같이 전자렌지를 구동하여 시간이 경과될수록 마그네트론의 양극전압[V]은 하강 곡선을 그리며, 양극전류[A]는 상승곡선을 나타내고 있다.

종래에는 상기 양극전류를 제어하여 전자렌지의 출력을 제어하게 되는데, 도 2에 도시된 바와 같이, 마그네트론의 양극전류를 오차 범위내에서 정전류 제어하는 것이다.

양극전압은 상기 양극전류를 정전류 제어함으로써 하향곡선을 이루다가 어느 시점에서 포화하게 되는 것이다. 결국, 마그네트론의 출력 또한 양극전압에 비례하게 하향곡선을 이루다가 어느 시점에서 포화하게 되는 것이다.

상기와 같은 방법으로 종래 전자렌지를 제어하게 되면, 초기 입력전류 및 소비전력을 설정, 마그네트론의 양극전류를 정전류 제어하면 상기에서 설명한 바와 같이 양극전압은 하향출력을 이루다가 어느 시점에서 포화하게 되고, 입력전류 및 전력도 양극전압과 비례하는 출력을 나타나게 된다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이 양극전류를 정전류 제어함에 따라 입력전류 및 소비전력의 기울기 경사도가 완만한 형태를 이루게 되는 것이다.

그러나, 전자렌지의 초기 구동시 마그네트론을 비롯한 인버터등의 전기적인 부품들에 무리가 가지 않을 정도로 고출력을 형성하기 위해, 종래 양극전류를 정전류 제어하는 방법을 이용하면, 입력전류의 값과 포화되는 전류의 값차 내에서만 고출력이 가능하므로 전자렌지의 효율성이 떨어지는 문제점을 소지하고 있는 것이다.

또한, 도 2의 (b)와 (c)에 도시된 바와 같이 상기 입력전류값에서 포화전류값까지 떨어지는 도달시간이 기울기를 감안하여 경사도가 완만하므로 길어지게 되는데, 예를 들어 정격전류가 15[A]인 지역에서 초기 입력전류를 18[A]로 하여 초기 마그네트론의 구동시에 고출력을 얻고자 마그네트론의 양극 전류를 정전류 제어할 때, 입력전류는 그 떨어지는 기울기가 완만하여 15[A]로 도달하는 시간이 오래 소요가 되어, 그에 따라 마그네트론과 인버터등의 각종 전기적 소자가 과열될 수 있는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 전자렌지 마그네트론의 초기 구동시 소정 설정시간동안 고출력을 안정적으로 얻을 수 있도록 하는 제어방법을 제공한다.

도 1은 일반적인 마그네트론의 특성을 나타낸 그래프.

도 2는 종래 전자렌지의 양극전류 제어에 따른 입력전류 및 소비전력의 관계를 보인 그래프로써,

(a)는 시간에 따른 양극전류의 제어를 보인 그래프.

(b)는 양극전류 제어에 따른 양극 전압의 변화를 보인 그래프.

(c)는 양극전류 제어에 따른 입력 전류의 변화를 보인 그래프.

(d)는 양극전류 제어에 따른 소비 전력의 변화를 보인 그래프.

도 3은 본 발명 전자렌지의 장치적 구성을 보인 블럭도.

도 4는 본 발명 전자렌지의 고출력 제어를 위한 플로우 챠트.

도 5는 본 발명 전자렌지의 고출력 제어를 보인 그래프로써,

(a)는 입력 전류의 변화를 보인 그래프.

(b)는 입력 전류의 변화에 따른 양극전류의 변화를 보인 그래프.

(c)는 입력 전류의 변화에 따른 소비전력의 변화를 보인 그래프.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 마이컴 20 : 전류 검출부

30 : 출력제어수단 40 : 스위칭 수단

50 : 마그네트론

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자렌지의 고출력 제어장치는 마그네트론의 양극전류를 검출하기 위한 전류 검출부와, 상기 전류 검출부에서 검출된 마그네트론의 양극 전류를 감지, 제어하여 소정 설정시간동안 정격출력보다 더 큰 출력을 발생시키도록 하는 마이컴을 포함하여 구성된다.

상기 마이컴은 전류 검출부에서 검출된 마그네트론의 양극전류를 감시하기 위한 전류 감시부와, 전자렌지의 초기전류값을 설정하는 초기전류설정수단과, 상기 초기전류설정수단으로부터 설정된 초기전류값으로 마그네트론을 구동하는 마그네트론 구동수단, 상기 구동된 마그네트론의 출력을 설정시간내에 가변하기 위한 마그네트론 출력가변수단을 포함하여 구성된다.

그 제어방법은 설정된 정격출력보다 큰 출력을 발생시키기 위해 초기 전류값을 설정하는 단계, 상기 단계에서 설정된 초기 전류값을 입력으로 하여 상기 마그네트론을 구동하는 단계, 상기 마그네트론의 구동에 의한 과열을 방지하도록 설정된 시간내에서 상기 마그네트론의 출력을 가변하는 단계를 포함하여 구성된다.

이하 첨부된 도면 3과 4를 참조하여 본 발명의 상세 구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

도 3은 본 발명 전자렌지의 장치적 구성을 보인 블럭도이고, 도 4는 본 발명 전자렌지의 고출력 제어를 위한 플로우 챠트이고, 도 5는 본 발명 전자렌지의 고출력 제어를 보인 그래프로써, (a)는 설정된 입력 전류의 변화를 보인 그래프, (b)는 설정된 입력 전류의 변화에 따른 양극전류의 변화를 보인 그래프, (c)는 설정된 입력 전류의 변화에 따른 소비전력의 변화를 보인 그래프이다.

먼저, 도 3을 참조하여 그 구성을 살펴보면,

마그네트론(50)의 양극전류를 검출하기 위한 전류 검출부(20)와,

상기 전류검출부(20)에서 검출된 양극전류가 허용범위내 인지 판단하여 양극전류가 허용범위내에 존재하도록 제어하는 마이컴(10)과,

상기 마이컴(10)의 제어신호를 입력하여 양극전류값을 제어하기 위한 신호를 출력하는 PWM단(30)과, 상기 PWM단(30)의 출력신호를 입력하여 마그네트론(50)의 양극전류값을 조절하는 스위칭 수단(40)으로 구성된다.

상기 마이컴(10)은 상기 전류 검출부(20)에서 검출된 마그네트론(50)의 양극전류를 감시하기 위한 전류감시부(14)와, 전자렌지의 초기전류값을 설정하는 초기전류설정수단(12)과, 상기 초기전류설정수단(12)으로부터 설정된 초기전류값으로 마그네트론(50)을 구동하는 마그네트론 구동수단(11), 상기 구동된 마그네트론(50)의 출력을 설정시간내에 가변하기 위한 마그네트론 출력 가변수단(13)을 포함하여 구성된다.

상기 미 설명부호 60은 고압트랜스, 70, 80은 정류수단, L은 인덕터이며, C1~C3는 커패시터이고, D1은 다이오드, R1,R2,Vr은 저항이다.

상기와 같이 구성된 전자렌지의 출력제어과정을 도 4를 살펴보면 다음과 같다.

설정된 정격출력보다 큰 출력을 발생시키기 위해 초기전류값을 설정하는 단계(S10), 초기전류값에서 정격전류값으로의 제어시간을 설정하는 단계(S20), 상기 단계(S10)에서 설정된 초기 전류값을 입력으로 하여 상기 마그네트론을 구동하는 단계(S30), 상기 마그네트론의 구동에 의한 과열을 방지하도록 설정된 시간내에서 상기 마그네트론의 출력을 가변하는 단계(S40), 상기 단계(S20)에서 설정된 제어시간이 지났는지 판단하는 단계(S50), 설정된 시간이 지났으면 정격전류값 이하의 값으로 마그네트론을 구동하는 단계(S60)로 구성된다.

이하 본 발명의 동작 및 작용을 일 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.

미주등의 일부 특정지역에서는 벽걸이형 전자렌지의 정격전류값을 제한하고 있는바, 사용자 혹은 설계자는 초기전류제어수단(12)을 이용하여, 초기 마그네트론(50)의 구동시 상기 정격전류값 보다 소정 설정값만큼 높게 초기전류값을 설정하고, 이를 입력으로 하여 마그네트론을 구동하게 된다.

즉, 정격전류보다 높은 전류로 소정 제어시간동안 전자렌지를 구동하면 제어시간 동안에는 높은 전류에 비례하는 고출력을 얻을 수 있기 때문이다. 상기 초기전류는 전자렌지의 최대허용전류이내에서 원하고자 하는 출력에 대응되게 설정되는 것이다.

상기 제어시간은 초기전류의 설정에 따라서 그 제어시간도 변화하는 바, 이는 실험을 통하여 파워퓨즈의 가용시간 이내, 마그네트론의 온도를 측정하여 설정온도까지 도달하는 시간등으로 설정 가능하다.

이후, 설정된 시간이 지나면 정격전류값 이내로 입력전류를 제어하게 되는데, 그 방법은 마그네트론(50)의 양극전류를 제어함으로써 수행된다.

일예를 들어, 초기 입력전류를 18[A]로 설정하고, 제어시간을 5분으로 산정하고, 상기 5분후 정격전류를 15[A]로 설정하여 소정의 기울기를 갖는 출력을 이루도록 시뮬레이션 하면 입력전류와 양극전류는 비례하므로, 쉽게 양극전류값을 구할 수 있다.

즉, 입력전류가 18[A] 일때 양극전류값이 5[A]가 검출되고, 입력전류가 15[A] 일때 양극전류값이 2[A]가 검출되면, 17[A] 일때는 4[A]가 되고, 16[A] 일때는 3[A]가 되는 것이다.

상기 산출된 양극전류값에 대응되게 마이컴(10)에는 PWM단(30)에 제어신호를 출력하도록 미리 세팅하여 두고, PWM단(30)은 상기 마이컴(10)의 제어신호를 입력하여 스위칭 수단(40)에 PWM 신호의 듀티비를 조절하여 출력하게 되는 것이다.

이는 미주등의 벽걸이형 전자렌지의 허용 전류값이 제한된 지역에서 초기 전자렌지 구동시 고출력을 얻는데 유용하게 사용될 수 있다.

본 발명은 마그네트론의 양극전류를 제어하여 출력을 제어함을 일예로 설명하였지만 전자렌지의 입력전류를 직접 제어하여 본 발명의 사상을 구현함도 당연하다.

상기와 같이 본 발명에서는 전자렌지의 초기 구동시에 안정적으로 고출력을 구현 가능하도록 하여 전자렌지내 인버터 및 마그네트론의 과열을 일으키지 않고도 초기 고출력을 얻을 수 있고, 그에 따라 조리시간의 단축과 조리성능을 향상 시킴으로써, 사용자에게 안전하고 신뢰성 있는 제품을 공급하게 된다.

Claims (10)

1. 소정의 정격출력을 발생시키기 위해 설정된 정격전류를 초기 입력으로 하여 마그네트론을 구동하는 전자렌지에 있어서,

   상기 정격출력보다 큰 출력을 발생시키기 위해 초기 전류값을 설정하는 단계;

   상기 단계에서 설정된 초기전류값을 입력으로 하여 상기 마그네트론을 구동하는 단계; 및

   상기 마그네트론의 구동에 의한 과열을 방지하도록 설정된 시간내에서 상기 마그네트론의 출력을 가변하는 단계를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 초기전류값은 상기 전자렌지의 최대 허용전류값 보다 작고 상기 정격전류값 보다 큰 것을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 마그네트론의 출력을 가변하는 단계는 마그네트론의 양극전류값을 제어함으로써 수행됨을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 양극전류를 제어하는 것은 초기전류값일 때의 양극전류값을 산출하고 정격전류값일 때의 양극전류값을 산출하여 초기전류값일 때의 양극전류값을 정격전류값일 때의 양극전류값으로 설정된 시간에 대응하여 순차적으로 제어함으로써 수행됨을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 마그네트론의 구동과 동시에 시간을 카운트 하는 단계와, 상기 카운트 된 시간이 설정시간 이내인지를 판단하는 단계를 포함하여 구성된 전자렌지의 고출력 제어방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 판단단계에서 카운트 된 시간이 설정시간에 도달되지 않았으면, 마그네트론의 출력을 가변하는 동작을 수행하고, 카운트 된 시간이 설정시간에 도달하면 상기 마그네트론을 정격전류 이하의 값으로 구동하는 단계를 포함하여 구성된 전자렌지의 고출력 제어방법.
7. 입력되는 전류를 제어하여 마그네트론의 출력을 제어하는 전자렌지에 있어서,

   마그네트론의 양극 전류를 검출하기 위한 전류 검출부와, 상기 전류 검출부에서 검출된 마그네트론의 양극 전류를 감지, 제어하여 소정 설정시간동안 정격출력보다 더 큰 출력을 발생시키도록 하는 마이컴을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 마이컴은 전류 검출부에서 검출된 마그네트론의 양극전류를 감시하기 위한 전류 감시부와, 전자렌지의 초기전류값을 설정하는 초기전류설정수단과, 상기 초기전류설정수단으로부터 설정된 초기전류값으로 마그네트론을 구동하는 마그네트론 구동수단과, 상기 구동된 마그네트론의 출력을 설정시간내에 가변하기 위한 마그네트론 출력 가변수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 초기전류설정수단은 전자렌지의 최대 허용전류값 보다 작고 상기 정격전류값 보다 크게 초기전류를 설정함을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 마그네트론 출력 가변수단은 초기전류값 일때의 마그네트론 양극전류값을 산출하고, 정격전류값 일때의 양극전류값을 산출하여 상기 초기전류값 일때의양극전류값을 설정된 시간에 대응하여 정격전류값 일때의 양극전류값으로 순차적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 전자렌지의 고출력 제어장치.