KR20040010082A - 전자레인지 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입력전력의 제어를 간단한 구성으로 실현하는 전자레인지에 관한 것으로서, 마그네트론(9)은 구동회로(12)에 의해 구동되고, 마그네트론(9)에 대한 입력전력을 제어하기 위해 구동회로(12)를 제어하는 제어회로(35)를 구비하며, 이 제어회로(35)는 마그네트론(9)의 입력전력을 소정으로 제어하기 위한 제어지수를 기억한 ROM을 갖고, 그 제어지수에 따라서 구동회로(12)를 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자레인지{MICROWAVE OVEN}

본 발명은 마그네트론(magnetron)의 입력전력 제어를 실시하는 전자레인지에 관한 것이다.

도 6에는 종래의 전자레인지의 전기회로, 특히 마그네트론(100)의 구동회로를 도시하고 있다. 교류전원(101)에는 마그네트론 구동회로(102)가 접속되어 있고, 상기 구동회로(102)는 직류전원회로(103), 인버터회로(104), 고주파트랜스(105) 및 배전압정류회로(106)를 구비하여 구성되어 있다.

상기 구성에 있어서, 인버터회로(104)는 스위칭소자(104a, 104b)를 구비하고 있으며, 이 스위칭소자(104a, 104b)가 제어회로(107)에 의해 온오프되도록 되어 있다. 그리고, 이 온오프에 의해 고주파 트랜스(105)의 일차 코일(105a)에 고주파 전류를 발생시키고, 상기 고주파 트랜스(105)의 2차측에 접속된 배전압 정류회로(106)에 배전압 정류전력을 발생시켜 마그네트론(100)을 구동한다.

그런데, 상기 마그네트론(100)의 출력은 상기 마그네트론(100)의 온도에 따라서 변화되며, 상기 마그네트론(100)의 온도는 마그네트론 구동 개시와 함께 상승하고, 이와 상관하여 양극전압이 감소하고, 마그네트론 출력이 감소한다. 이 마그네트론 출력을 소정으로 제어하는 하나의 방식으로서 다음과 같은 방식을 예로 들 수 있다.

즉, 마그네트론 출력을 직접 검출하는 것이 실제상 곤란하므로, 마그네트론 출력과 상관되는 입력전력을 검출하여 입력전력을 제어하는 것으로 마그네트론 출력을 제어하도록 하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같이 교류전원(101)의 전원라인에 예를 들면 변류기로 이루어진 전류검출수단(108)을 설치하고, 이 전류검출수단(108)의 검출 전류값과 기지 전압(통상, 일정값 100V)에 의해 입력 전력을 검출하고, 이 검출 입력전력이 소정 예를 들면 일정해지도록 상기 인버터회로(104)의 스위칭소자(104a)의 온 시간을 제어하여 고주파 전류를 제어한다.

그러나, 이와 같은 종래 구성에서는 전류 검출수단(108) 등의 검출수단이 필요하여 비용 상승을 초래하는 결점이 있었다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 입력전력의 제어를 간단한 구성으로 실현할 수 있는 전자레인지를 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예를 나타내는 전기회로도,

도 2는 전자레인지의 개략 구성을 나타내는 종단정면도,

도 3은 마그네트론 온도, 양극전압, 제어지수, 입력전력의 변화를 나타내는 도면,

도 4는 외부공기 온도에 대한 입력 전류의 변화를 나타내는 도면,

도 5는 제어회로의 제어 내용을 나타내는 도면 및

도 6은 종래예를 나타내는 전기회로도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

9 : 마그네트론 12 : 구동회로(구동수단)

35 : 제어회로(구동제어수단, 기억수단, 정지시 데이터기억수단, 보정수단)

청구항 1의 발명은 다음과 같은 점에 착안하여 이루어지고 있다. 즉, 마그네트론을 구동하면 온도가 상승하여 손실이 발생하여, 양극전압이 감소한다. 이 양극전압의 감소에 의해 마그네트론 출력이 감소하고, 입력전력 저하가 되어 나타난다. 소정 입력전력에 대해 그 차분의 입력전력을 올려 주면 마그네트론 출력을 회복할 수 있다. 여기서, 본 발명자는 상기 차분의 입력전력을 보충하기 위해 제어 데이터로서 미리 실험적으로 구했다. 즉, 마그네트론의 구동 개시부터 시간이 경과함에 따라서 온도가 상승하여 마그네트론의 손실이 커져가기 때문에 입력전력도 크게 할 필요가 있다. 이 때 입력전력을 어느 정도 크게 할지의 제어 데이터를 구했다.

따라서, 청구항 1의 발명은 피가열물을 유전 가열하기 위한 마그네트론과, 상기 마그네트론을 구동하는 구동수단과, 상기 마그네트론에 대한 입력전력을 제어하기 위해 상기 구동수단을 제어하는 구동제어수단을 구비하며,

상기 구동제어수단이 상기 마그네트론의 입력전력을 소정으로 제어하기 위한제어 데이터를 기억한 기억수단을 갖고, 상기 제어 데이터에 따라서 상기 구동수단을 제어하도록 되어 있는 것에 특징을 갖는다.

이 청구항 1의 발명에 있어서는 마그네트론이 구동되어 손실이 생겨도 구동제어수단이 제어 데이터에 따라서 구동수단을 제어하기 때문에 종래의 전류검출수단 등의 검출수단을 요하지 않고 입력전력을 소정으로 제어할 수 있다. 이 결과 비용의 저렴화에 기여할 수 있다.

청구항 2의 발명은 구동제어수단이 마그네트론 구동 정지시의 제어 데이터를 기억하는 정지시 데이터 기억수단을 구비하며, 마그네트론 구동 개시시에는 전회의 마그네트론 구동 정지부터 소정 시간이 경과하지 않은 것을 조건으로 정지시 데이터 기억수단에 기억된 제어 데이터에 기초하여 구동수단을 제어하는 것에 특징을 갖는다.

조리 종료에 따라서 마그네트론이 구동 정지하면 잠시 마그네트론 온도는 높은 상태에 있다. 이 상태로 다시 조리를 개시하기 위해 마그네트론의 구동을 개시하면 양극전압이 낮은 상태에 있고, 제어 데이터의 초기값으로는 입력전력이 작아 마그네트론 출력이 부족해, 가열 조리가 실패할 우려가 있다.

그러나, 상기 청구항 2의 발명에 있어서는 마그네트론 구동 개시시에는 전회의 마그네트론 구동 정지부터 소정 시간이 경과하지 않은 것을 조건으로, 즉 마그네트론 온도가 낮아지지 않은 것을 조건으로, 정지시 데이터 기억수단에 기억된 제어 데이터에 기초하여 구동수단을 제어하기 때문에 연속 조리의 경우에도 마그네트론이 충분한 입력전력을 얻어 마그네트론 출력에 부족이 없어, 조리 실패를 초래하는 일이 없다.

청구항 3의 발명은 외부공기 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하며, 상기 온도 센서에 의한 검출 온도에 따라서 제어 데이터를 보정하는 보정수단을 구비한 것에 특징을 갖는다.

제어 데이터가 상온 조건에서라면 외부 공기 온도가 높은 상황(양극전압이 낮은 상황)에서 그 제어 데이터로 마그네트론을 구동 개시했을 때 입력 전력이 약간 낮아지고, 또 외부공기 온도가 낮은 상황에서는 입력 전력이 약간 높아진다.

또, 청구항 3의 발명에 있어서는 온도 센서에 의해 외부공기 온도를 검출하고, 상기 검출 온도에 따라서 제어 데이터를 보정하는 보정수단을 설치했기 때문에 외부공기 온도에 의한 마그네트론으로의 입력 전력 변동을 방지할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하, 본 발명의 일실시예에 기초하여 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 우선, 도 2에 있어서 전자레인지의 본체(1)는 외부상자(2)와 내부상자(3)를 구비하여 구성되어 있고, 내부상자(3)내부는 가열실(4)로 되어 있다. 이 가열실(4)의 외부 바닥부에는 턴테이블 모터(5)가 설치되어 있고, 이것의 회전축은 가열실(4)내로 돌출되고, 회전망(6)이 연결되어 있다. 이 회전망(6)에는 회전접시(7)가 착탈 가능하게 배치되어 있다. 내부상자(3)의 우측판과 외부상자(2)의 우측판 사이의 공간부는 기계실(8)로 되어 있다. 기계실(8)에 있어서, 내부상자(3)의 우측판에는 마그네트론인 마그네트론(9)이 장착되어 있고, 상기 마그네트론(9)에서 발생한 마이크로파는 여진구(勵振口)(3a)로부터 가열실(4)내로 공급되도록 되어 있다. 또,상기 기계실(8)에는 외부공기 온도를 검출하기 위한 온도센서(10)가 설치되어 있다.

또, 도 1에는 상용 교류전원(11)에 접속된 구동수단인 구동회로(12)가 도시되어 있고, 이것은 마그네트론(9)을 구동 제어하기 위한 것이다. 이 구동회로(12)에 대해 설명한다. 교류전원(11)의 양 단에는 컨덴서(13)를 통해 다이오드 브리지로 이루어진 전파 정류회로(14)의 입력단자가 접속되고, 이것의 출력단자의 한쪽은 초크코일(15)을 통해 평활 컨덴서(16)의 한단에 접속되고, 다른 쪽은 컨덴서(16)의 타단에 접속되어 있다. 상기 컨덴서(13), 전파 정류회로(14), 초크코일(15) 및 평활 컨덴서(16)에 의해 직류 전원회로(17)가 구성되어 있다.

이 직류전원회로(17)의 직류 전원 라인(17a, 17b)에는 인버터회로(18)가 접속되어 있다. 이 인버터 회로(18)는 다음과 같은 구성이다. 직류전원라인(17a, 17b) 사이에는 예를 들면 IGBT로 이루어진 스위칭소자(19, 20)가 직렬로 접속되고, 이것들에 역병렬로 프리휠 다이오드(freewheel diode)(21, 22)가 접속되고, 또 직류 전원 라인(17a, 17b)에 컨덴서(23, 24)가 직렬로 접속되어 있다. 그리고, 스위칭소자(19, 20)의 공통 접속단자는 고주파 트랜스(25)의 일차코일(25a)의 한쪽 단자에 접속되어 있고, 또 하부 암(arm)의 스위칭소자(20)의 이미터에 저항(26) 및 컨덴서(27)를 통해 접속되어 있다. 또, 상기 컨덴서(23, 24)의 공통 접속점은 고주파 트랜스(25)의 일차 코일(25a)의 다른쪽 단자에 접속되어 있다.

상기 고주파 트랜스(25)의 이차측에 이차코일(25b)과 필라멘트 코일(25c)이 설치되어 있고, 이차코일(25b)에는 배전압 정류회로(28)가 접속되어 있다. 이 배전압 정류회로(28)는 2개의 다이오드(29, 30)와 2개의 컨덴서(31, 32)와 2개의 저항(33, 34)을 도시한 바와 같이 접속한 회로 구성으로 되어 있고, 마그네트론(9)에 고전압을 인가하도록 되어 있다.

상기 인버터 회로(18)의 스위칭소자(19, 20)는 도 1에 도시한 제어회로(35)에 의해 높은 주파수의 듀티비 이차로 온 오프 제어되고, 일차코일(25a)에 고주파 전류를 흐르게 하고, 이차코일(25b) 및 필라멘트 코일(25c)에 고주파 전류를 유기한다. 이차코일(25b)에 유기된 고주파 전류는 배전압 정류회로(28)에 의해 고전압화되어 마그네트론(9)에 인가되어 마그네트론(9)이 발진 동작한다.

구동 제어수단 및 보정수단으로서의 제어회로(35)는 마이크로컴퓨터 이차를 포함하여 구성되어 있고, 인버터 회로(18)의 스위칭소자(19)의 온 시간을 선형으로 변경하는 것에 의해 입력 전력을 무단계로 제어하도록 되어 있다. 이 경우, 특히 스위칭소자(19, 20)는 하나의 주기내에서 스위칭소자(19)가 온이고, 스위칭소자(20)가 오프인 상태와, 스위칭소자(19) 오프이고 스위칭소자(20)가 온인 상태가 있고, 스위칭소자(19)의 온 시간을 길게 하면 입력 전류를 크게 할 수 있고, 마그네트론(9)의 양극전압과 출력을 올릴 수 있다.

또, 상기 제어회로(35)의 마이크로컴퓨터는 CPU, ROM 및 RAM을 포함하며, 그 ROM은 제어 데이터를 기억하는 기억수단, 마그네트론 정지시의 제어 데이터를 기억하는 정지시 데이터 기억수단으로서 기능한다. 또, 상기 제어회로(35)에는 스위치 이차 입력회로(36)로부터 스위치 입력이 부여되는 것이며, 이 스위치 입력회로(36)에는 도시하지 않지만 스위치로서 시간 설정 스위치, 스타트 스위치 등이 포함되어있다. 또, 턴테이블 모터(5)는 제어회로(35)에 의해 구동회로(37)를 통해 제어되도록 되어 있고, 또 이 구동회로(37)에는 교류 전원(11)이 접속되어 있다.

상기 제어 데이터에 대해 설명한다. 도 3에 있어서는 예를 들면 상온(20℃)의 온도 조건하에서 마그네트론(9)에 대한 인버터회로(18)의 구동 모드(스위칭소자(19)의 온 시간)을 최초부터 일정하게 한 경우에 마그네트론(9)을 구동했을 때, 마그네트론(9)의 온도는 특성선(Tm)으로 나타내는 바와 같이 최초 5분간은 상승하고 그 후 거의 일정해진다. 이에 따라서 마그네트론(9)의 손실이 증가하고, 양극 전압(ebm)도 거의 최초 5분간은 감소하고 그후 거의 일정해진다. 따라서, 마그네트론(9)의 출력 나아가서는 입력 전력도 감소한다. 그만큼 입력 전력을 증가시켜 갈 필요가 있다. 이 때문에 본 실시예에서는 인버터 회로(18)의 구동 모드에 대한 제어 데이터로서 제어 지수(y)를 미리 조사하여 설정하고 있다.

즉, 상온 조건하에서 규정 부하로 5분 후의 마그네트론(9)의 최대 허용 입력 전력을 얻는(마그네트론(9)의 손실이 큰 상태에서 최대 입력전력을 나타내는) 곳의 구동 모드, 이 경우 인버터회로(18)의 스위칭소자(19)의 온 시간(T)을 기준 제어 지수「100」으로 했을 때, 5분 경과 후(마그네트론(9)의 손실이 큰 상태) 마그네트론(9)의 정격입력전력을 얻기 위한 제어지수는 「96」정도가 바람직하다.

최초부터 이 제어지수「96」으로 마그네트론(9)을 구동하면 마그네트론 구동 개시 초기(손실 소(小) 상태)에서는 입력전력 과다가 되므로 그만큼 입력전력을 낮추는 제어 지수로 한다. 즉, 제어 지수는 도 3의 특성선(y)으로 나타내는 바와 같이 구동 개시 시점에서 「86」으로 하고, 5분 후에 상술한 「96」까지 직선적으로올리고, 그 후는 「96」으로 일정하게 한다.

따라서, 이 제어 데이터인 제어지수를 “y”로 하고, 경과시간을 “x분”으로 하면 y=((96-86)/5)·x+86, 단 0〈x≤5일 때, y=96, 단 x〉5일 때가 된다. 이 제어지수(y)는 제어회로(35)의 ROM에 기억되어 있다. 또, 이 제어지수(y)는 외부공기 온도(전자레인지가 설치된 방의 온도)에 따라서 보정하도록 되어 있고, 이 보정 정수(h)는 다음과 같이 설정하여, 상기 ROM에 기억하고 있다. 즉, 도 4의 특성선(Ij)에는 제어지수(y)에 대해 보정을 하지 않은 경우의 외부공기 온도에 대한 최대 입력전류를 나타내고 있다. 이 경우, 외부공기 온도가 거의 15도를 하회하면 최대 입력전류가 14.50A를 초과해 버려 최대 허용 입력전류에 근접해 간다.

따라서, 본 실시예에서는 외부공기 온도를 t로 했을 때, 온도 보정 계수(h)를, 10℃〈t〈15℃일 때 h=0.98, t≤10℃일 때 h=0.96, 15℃≤t일 때 h=1.00(보정 없음), 또 보정 후의 최대 전류를 파선(Hi)으로 나타내고 있다.

또, 제어회로(25)의 입력 전류 제어에 대해 도 5의 플로우차트를 참조하면서 설명한다. 스위치 입력회로(36)에서 조리 시간 설정이 이루어져 스타트 스위치가 온되면 이 플로우차트에 나타내는 제어가 개시된다. 즉, 단계(S1)에서는 전회의 조리 종료(마그네트론(9) 구동정지)부터 소정 시간 예를 들면 5분 이상이 경과했는지 여부를 판단한다. 경과했으면 단계(S2)로 이행하여 제어 지수용 시간(x)의 초기값으로서 「0」을 설정한다. 그리고, 단계(S3)로 이행하여 조리시간(t)으로서 「0」을 설정(재설정)한다.

다음 단계(S4)에서는 시간(x) 및 시간(t)에 대해 카운트를 개시한다. 그리고 단계(S5)에서는 상기 제어지수(y)에 대한 시간(x(분))이 0＜x≤5인지 여부를 판단하고, 그 범위에 있으면 단계(S6)로 이행하여 제어지수(y)를 y=((96-86)/5)·x+86으로 한다.

그리고, 단계(S7)에서는 온도센서(10)의 검출온도에 따라서 보정계수(h)를 설정하여 상기 제어지수(y)를 보정한다. 즉 h·y를 새롭게 제어지수로 한다.

그리고, 단계(S8)에서는 제어지수 (h·y)에 따라서 인버터 회로(18)를 제어한다. 즉, (h·y/100)·T가 되도록 인버터 회로(18)의 스위칭소자(21)의 온시간을 제어한다. 그리고, 다음 단계(S9)에서는 경과한 조리시간(t)이 설정된 조리시간에 도달했는지 여부를 판단하고, 도달했으면 단계(S4)로 복귀하고, 단계(S5, S6, S7, S8, S9, S6)의 루프를 돈다. 이와 같이 하여 제어지수(y)가 시간(x)의 경과와 함께 설정되어 간다. 이 경우, 양극전압(ebm)이 차례로 저하하기 때문에 그 저하분에 의한 입력 전력 저하가 보충되어, 결국 입력 전력은 일정하게 제어되게 된다.

시간(x)이 5분을 초과하면 단계(S5)의 「아니오」에 따라서 단계(S10)로 이행하여, 제어지수(y)를 「96」으로 설정한다. 이 제어지수(y)에 따라서 인버터회로(18)의 스위칭소자(21)의 온 시간을 제어하여 입력전력을 일정하게 제어한다.

여기서, 조리 경과시간(t)이 설정된 조리시간에 도달하면 이 시점에서의 시간(x)을 기억한다. 즉 시간(x)에 의해 나타내어지는 제어지수(y)를 기억하게 된다. 기억된 시간을 “x′”로 한다. 그리고, 인버터회로(18)의 스위칭소자(21, 22)를 오프하여 마그네트론(9)의 구동을 정지한다.

전술한 단계(S1)에서, 전회의 조리 종료부터 5분이 경과하지 않았을 때는 단계(S12)로 이행하여 전회 기억한 시간(x′)을 판독하고, 단계(S4)에서 카운트하는 시간(x)의 초기값을 “x′”로 한다. 그리고, 단계(S3)를 거쳐 단계(S4), 단계(S5)로 이행하고, 또 단계(S6) 또는 단계(S10)로 이행하여 제어지수(y)를 구한다. 즉, 제어지수(y)는 전회의 조리 종료 시점의 제어지수로부터 시작되게 된다.

이와 같이 본 실시예에 의하면 마그네트론(9)이 구동되어 손실이 생겨도 제어회로(35)에 의해 제어지수(y)에 따라서 구동회로(12)의 인버터회로(18)를 제어하기 때문에, 종래의 전류 검출 수단 등의 검출 수단을 요하지 않고 입력전력을 소정, 이 경우 일정하게 제어할 수 있다(도 3의 특성선(Q) 참조). 이 결과, 비용의 저렴화에 기여할 수 있다.

이 경우, 입력 전력을 일정하게 제어하도록 했지만, 예를 들면 가열개시 초기에는 입력전력을 높게 하고, 그 후 낮아지도록 해도 좋은데, 이 경우 그렇게 되도록 제어 지수를 미리 구해두면 좋다.

또, 본 실시예에 의하면 제어회로(35)가 마그네트론 구동 정지시의 제어지수(y)를 기억하는 정지시 데이터 기억수단인 ROM을 구비하여, 마그네트론 구동 개시시에는 전회의 마그네트론 구동 정지부터 소정 시간이 경과되지 않는 것을 조건으로 ROM에 기억된 제어지수(y)로부터 구동제어를 개시하기 때문에 연속되는 가열 개시라도 가열 조리를 실패하는 일이 없다.

즉, 조리 종료에 따라서 마그네트론(9)이 구동 정지하면 잠시 마그네트론 온도는 높은 상태에 있다. 이 상태에서 다시 조리를 개시하기 위해 마그네트론(9)의 구동을 개시하면 양극전압이 낮은 상태에 있고, 제어 지수의 초기값에서는 입력전력이 작아 마그네트 출력이 부족해, 가열 조리가 실패할 우려가 있다.

그런데 상술한 바와 같이, 마그네트론 구동 개시시에는 전회의 마그네트론 구동 정지부터 소정 시간이 경과되지 않는 것을 조건으로, 즉 마그네트론 온도가 낮아지지 않는 것을 조건으로 ROM에 기억된 제어 지수로부터 입력 전력 제어를 개시하기 때문에, 연속 조리의 경우에도 마그네트론이 충분한 입력 전력을 얻어 마그네트론 출력에 부족이 없어서, 조리 실패를 초래하는 일이 없다.

또, 본 실시예에 의하면 온도센서(10)에 의해 외부공기 온도를 검출하고, 그 검출온도에 따라서 제어지수(y)를 보정하도록 했기 때문에 외부공기 온도에 의한 마그네트론으로의 입력 전력 변동을 방지할 수 있다.

또, 상기 실시예에서는 인버터회로(18)의 스위칭소자(21)의 온 시간을 제어지수(y)에 의해 제어하도록 했지만, 예를 들면 직류 전원 회로(17)의 전압을 변경하는 승압 또는 고압 초퍼를 설치하고, 이를 별도로 설정한 제어 데이터에 의해 제어하도록 해도 좋다.

본 발명은 이상의 설명으로 명확해진 바와 같이, 입력전력의 제어를 간단한 구성으로 실현할 수 있고, 비용의 저렴화를 도모할 수 있다.

Claims (3)

1. 피가열물을 유전 가열하기 위한 마그네트론,

   상기 마그네트론을 구동하는 구동수단, 및

   상기 마그네트론에 대한 입력전력을 제어하기 위해 상기 구동수단을 제어하는 구동제어수단을 구비하며,

   상기 구동제어수단은 상기 마그네트론의 입력전력을 소정으로 제어하기 위한 제어 데이터를 기억한 기억수단을 갖고, 상기 제어 데이터에 따라서 상기 구동수단을 제어하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 전자레인지.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동제어수단은 마그네트론 구동 정지시의 제어 데이터를 기억하는 정지시 데이터 기억수단을 구비하며, 마그네트론 구동 개시시에는 전회의 마그네트론 구동 정지로부터 소정 시간이 경과하지 않는 것을 조건으로, 정지시 데이터 기억수단에 기억된 제어 데이터에 기초하여 구동수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자레인지.
3. 제 1 항에 있어서,

   외부공기 온도를 검출하는 온도 센서를 구비하며, 상기 온도센서에 의한 검출온도에 따라서 제어 데이터를 보정하는 보정수단을 구비한 것을 특징으로 하는전자레인지.