KR20060081743A - 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열조리기의 소형용기를 검출하여 소형용기에 대한 파워레벨을 효과적으로 제어하도록 한 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법에 관한 것으로, 가열원으로 이용하는 유도 가열코일(Induction Coil)과, 유도 가열코일을 구동하기 위한 인버터를 구비한 유도 가열조리기에 있어서, 사용자가 입력한 파워레벨에 따라 유도 가열코일을 구동하도록 인버터의 온-타임(On-time) 시간을 제어하는 단계; 상기 온-타임 시간에 따라 유도 가열코일을 동작시키는 인버터로부터 구동신호를 피드백 받는 단계; 그리고, 상기 피드백 구동신호를 통해 용기 부재(不在)상태 또는 소형용기 여부를 판단하여 상기 유도 가열코일의 현재 파워레벨을 재조정하는 단계로 이루어진다.

따라서, 본 발명은 인버터의 피드백 신호를 이용하여 가열 대상인 조리용기의 부재(不在)상태나 소형용기 여부를 판단할 수 있으며, 소형 용기를 이용한 요리 진행이 가능하므로 제품의 이용효율을 향상시킬 수 있다.

워킹코일(Working Coil)/유도 가열조리기(Induction Cooker)/인버터/소형용기/용기 부재(不在)

Description

유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법{Method for Controlling Power-Level of Induction Heating Cooker}

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열조리기를 나타낸 회로 구성도

도 2는 표준용기와 소형용기에 대하여 워킹코일에 발생된 전압의 파형도

도 3은 본 발명에 따른 유도 가열조리기를 나타낸 구성도

도 4는 본 발명에 따른 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법을 나타낸 플로우 차트

도 5는 도 3의 온-타임 제어신호와 피드색 신호를 나타낸 파형도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

50: 인버터 구동회로 60: 출력 제어부

70: 마이컴

본 발명은 유도 가열조리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도 가열조리기의 소형용기를 검출하여 소형용기에 대한 파워레벨을 효과적으로 제어하도록 한 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로, 전자유도 가열조리기는 워킹코일(Working Coil)에서 발생하는 자력선이 조리용기를 통과할 때 와전류(Eddy Current)가 흘러 용기 자체가 가열되는 방식에 의해서 조리 기능을 수행하고 있다.

상기 전자유도 가열조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 워킹 코일에 전류가 인가됨에 따라 자성체인 조리용기가 유도(Induction) 가열에 의해 열이 가해지면서 조리용기 자체가 가열되어 취반이 이루어지게 된다.

도 1은 종래의 유도가열 조리기의 회로 구성도로서, 이를 참조하여 종래 유도 가열조리기의 구성 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

종래의 유도 가열조리기는 상용 교류전원(30)을 스위칭하는 스위칭소자(40, 45)(전력용 고속 스위칭소자, IGBT)가 직렬로 연결되고, 상기 스위칭 소자(40, 45)의 스위칭 전압에 의해서 구동되는 워킹 코일(35)이 직렬 연결된 상기 스위칭 소자(40, 45)의 접속점에 연결되어 있다.

그리고, 상기 워킹코일(35)의 다른 일측은 캐패시터(C)에 연결 구성된다.

즉, 전압 공진형 유도 가열조리기에서 캐패시터(C)에 걸리는 공진 전압은 직렬 연결된 저항(R1, R2)에 의해서 분배되어 비교기(55)의 반전 입력단자(-)로 연결되고, 상기 비교기(55)의 비반전 입력단자(+)로는 기준전압이 입력된다.

상기 스위칭 소자(40, 45)의 구동은 인버터 구동회로(50)에 의해서 이루어지며 상기 인버터 구동회로(50)에서 출력되는 스위칭 시간에 따라 스위칭 소자(40, 45)가 서로 교호(交互)로 동작되면서 상기 워킹코일(35)로 고주파 전압을 인가하게 된다.

또한, 상기 비교기(55)의 출력에 의해서 인버터 구동회로(50)에 인가되는 온-타임 제어신호를 차단하는 출력 제어부(60)가 더 포함된다.

상기 출력 제어부(60)는 비교기(55)로부터 현재 공진전압이 일정전압보다 높다고 판단되면 상기 인버터 구동회로(50)에 인가되는 온-타임 제어신호를 차단해서 상기 인버터 구동회로(50)의 동작을 강제적으로 정지시킨다.

이와 같이 구성된 유도 가열조리기의 동작과정을 설명한다.

유도 가열조리기로 전원이 인가되어 유도 가열조리기가 온(On) 되면 유도 가열조리기의 전체적인 동작을 제어하는 마이컴(70)으로부터 인버터 구동회로(50)의 동작을 제어하기 위한 온-타임 제어신호가 출력되고, 상기 온-타임 제어신호에 의해 인버터 구동회로(50)는 스위칭 소자(40, 45)의 스위칭 주기를 조절하여 동작시킨다.

상기 인버터 구동회로(50)에 의해 동작되는 스위칭 소자(40, 45)에 의해 워킹코일(35)로 고주파의 교류전압이 인가되고, 이때 인가되는 고주파의 교류전압에 의해 워킹코일(35)과 자성체인 조리용기 사이에 와전류가 발생되어 조리용기의 몸체가 가열된다.

이때, 상기 워킹코일(35)에 인가되는 고주파의 교류전압은 열에너지로 변환되므로 조리용기가 워킹코일(35)에 놓여있는 상태에서는 캐패시터(C)에 걸리는 공전전압의 레벨을 일정레벨 미만이 된다.

한편, 조리용기가 없거나 소형 용기일 경우 상기 워킹코일(35)에 고주파 전 압이 인가되고 있는 상태에서 상기 캐패시터(C)에는 일정레벨을 초과하는 고전압이 걸리게 된다.

여기서, 상기 비교기(55)는 이러한 캐패시터(C)의 전압 레벨 변동을 감지하기 위한 것으로, 캐패시터(C)에 걸리는 전압은 한 쌍의 분압저항(R1, R2)에 의해 분압되어 비교기(55)의 반전 입력단자로 입력되어 비교기(55)에서 그 비반전 입력단자로 입력되는 기준전압과 비교되며, 그 비교결과에 따른 출력신호가 비교기(55)로부터 출력된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 워킹코일(35)에 표준용기가 놓여진 채로 정상적인 가열동작을 수행되고 있는 중에는 비교기(55)의 반전 입력단자로 입력되는 전압 레벨이 기준레벨보다 낮으므로 비교기(55)에서 하이(High) 레벨의 신호가 출력된다. 이에 반하여, 비정상적인 조리용기에 대해서는 상기 비교기(55)의 반전 입력단자로 입력되는 전압 레벨이 기준전압보다 높아져 상기 비교기(55)로부터 로우(Low) 레벨의 신호가 출력된다.

상기 출력 제어부(60)는 비교기(55)로부터 하이레벨의 신호가 인가되는 동안에는 마이컴(70)에서 출력되는 인버터 구동회로(50)의 온-타임 제어신호를 차단하지 않는 것에 반해, 비교기(55)로부터 로우 레벨의 신호가 인가되면 마이컴(70)에서 출력되는 인버터 구동회로(50)의 온-타임 제어신호를 강제적으로 차단함으로써 스위칭소자(40, 45)의 스위칭 동작을 정지시켜 워킹 코일(35)에 고주파 전압이 인가되지 않게 한다.

따라서, 조리용기가 없거나 소형용기일 경우 워킹코일(35)에 인가되는 전압 을 차단함으로써 워킹코일(35)의 고열발생을 미연에 방지하도록 한 것이다.

그러나, 종래의 유도 가열조리기는 실제적으로 조리용기의 부재(不在)상태와 소형용기를 구분하여 감지하지 못하는 단점이 있었다.

즉, 용기의 부재상태에서는 시스템의 동작을 강제적으로 정지시키는 것은 바람직하나 소형용기일 경우에도 워킹코일의 전원을 차단한다면 소형용기를 이용한 요리가 불가능한 문제를 초래하였다.

이로 인해, 사용자의 용기 선택에도 제약이 따르며 소형용기의 이용이 불가능하므로 제품의 이용효율이 저하되는 요인이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 용기의 부재상태나 소형 용기를 감지할 수 있는 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소형용기를 이용한 요리가 용이하도록 보다 효율적으로 에너지를 제어하도록 한 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가열원으로 이용하는 유도 가열코일(Induction Coil)과, 유도 가열코일을 구동하기 위한 인버터를 구비한 유도 가열조리기에 있어서, 사용자가 입력한 파워레벨에 따라 유도 가열코일을 구동하도록 인버터의 온-타임(On-time) 시간을 제어하는 단계; 상기 온-타임 시간에 따라 유도 가열코일을 동작시키는 인버터로부터 구동신호를 피드백 받는 단계; 그리고, 상기 피드백 구동신호를 통해 용기 부재(不在)상태 또는 소형용기 여부를 판단하여 상기 유도 가열코일의 현재 파워레벨을 재조정하는 단계로 이루어지는 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법을 제공한다.

여기서, 상기 피드백 구동신호를 통해 용기 부재(不在)상태 또는 소형용기 여부를 판단하는 단계는 상기 인버터의 피드백 구동신호가 최초로 하이(High) 레벨을 출력한 이후 로우(Low) 레벨을 지속적으로 유지하면 용기 부재상태로 인식하는 단계와, 상기 인버터의 피드백 구동신호가 최초로 하이(High) 레벨을 출력한 이후 로우(Low) 레벨과 하이(High) 레벨을 반복하면 소형용기로 인식하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 용기 부재상태로 인식하면 상기 유도 가열코일의 전원 공급을 차단하여 요리를 중단하는 단계와, 소형용기로 인식하면 상기 유도 가열코일의 현재 파워레벨을 2레벨씩 단계적으로 하향 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 의하면 인버터로부터 구동신호를 피드백 받아 용기 부재(不在)상태 또는 소형 용기 여부를 판단할 수 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 유도 가열조리기는 종래의 구성 요소와 유사하므로 설명의 편의상 동일명칭과 동일부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명에 따른 유도 가열조리기에서 사용자가 가열 조리기의 파워레벨(Power Level)을 입력하면 마이컴(70)이 이를 인식하여 사용자가 입력한 파워레벨에 상응하는 전압을 워킹 코일(35)로 공급할 수 있도록 인버터 구동회로(50)의 온-타임 제어신호를 제어한다.

상기 인버터 구동회로(50)는 마이컴(70)에서 출력된 온-타임 제어신호에 따라 스위칭 소자(40, 45)의 스위칭 주기를 조절하는데, 이때 스위칭 소자(40, 45)의 스위칭 동작에 의해 워킹 코일(35)로 고주파의 교류전압이 인가되어 자성체인 조리용기가 가열되면서 조리가 이루어진다.

여기서, 조리가 진행되는 동안 상기 워킹 코일(35)의 전압레벨 변동을 지속적으로 감지하게 되는데, 상기 워킹 코일(35)의 전압레벨이 기준전압보다 낮으면 마이컴(70)에서 출력되는 온-타임 제어신호를 차단하지 않는 반면, 상기 워킹 코일(35)의 전압레벨이 기준전압보다 크면 상기 출력 제어부(60)에 의해 온-타임 제어신호를 강제적으로 차단하게 된다.

본 발명은, 인버터의 구동상태를 이용하여 조리용기의 부재(不在)상태나 소형용기 여부를 판단하기 위해 조리가 진행되는 동안 인버터 구동회로(50)의 구동 여부를 나타내는 구동신호를 마이컴(70)으로 피드백(Feedback)되도록 구성하는데 특징이 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 상기 마이컴(70)은 사용자가 선택한 파워레벨에 따라 인버터 구동회로(50)의 온-타임 제어신호를 제어 출력하고, 상기 인버터 구동회로(50)는 온-타임 제어신호에 의해 구동하고 현재의 구동여부를 나타내는 구동신호를 마이컴(70)으로 전달한다.

이때, 상기 마이컴(70)은 인버터 구동회로(50)로부터 피드백 되는 구동신호를 이용하여 현재 조리 대상물인 조리용기의 부재(不在)상태 또는 소형 용기 여부를 판단할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시한 바와 같이, 먼저 사용자가 입력한 파워레벨에 따라 인버터 구동회로(50)의 온-타임(On-time) 제어신호를 출력하고, 상기 온-타임 제어신호에 의해 워킹 코일(35)로 고주파 전압이 인가된다(S10).

이어서, 조리가 진행되는 동안 상기 워킹 코일(35)의 전압레벨 변동을 지속적으로 감지하게 되며 이와 아울러 인버터 구동회로(50)에서 피드백 되는 인버터 구동신호를 주기적으로 읽어들인다(S20).

이때, 상기 피드백 받은 인버터 구동신호를 이용하여 현재 가열대상인 조리용기의 부재 여부 또는 소형용기 여부를 판단한다(S30).

도 5는 온-타임 제어신호와 용기상태에 따른 인버터 구동신호의 타이밍도를 나타낸 것이다.

먼저, 사용자가 입력한 파워레벨을 근거하여 인버터 구동회로(50)를 제어하기 위한 제어신호(A)의 온-타임 구간을 제어 출력하게 된다.

상기 온-타임 제어신호(A)에 의해 인버터 구동회로(50)가 구동하게 되는데 조리용기가 정상적인 가열이 가능한 표준용기일 경우(B)에는 온-타임 제어신호의 소정 시점부터 인버터의 구동이 개시되어 인버터의 피드백 신호가 지속적으로 하이(High) 레벨을 유지하게 된다.

이에 반하여, 조리용기가 부재상태이거나 소형용기일 경우(C)에는 온-타임 제어신호의 소정 시점에 인버터의 구동이 개시되지만 비정상적인 조리용기에 대해서는 워킹 코일(35)에 걸리는 전압이 일정 레벨을 초과하게 되므로 출력 제어부(60)의 전류 제한 동작에 의해 로우(Low) 레벨로 떨어지게 된다.

특히, 소형 용기일 경우에는 인버터의 구동이 개시된 이후 로우 레벨과 하이 레벨이 반복적으로 나타나므로 이처럼 인버터의 피드백 신호가 로우 레벨과 하이 레벨이 반복적으로 2회 이상 감지되면 소형 용기로 판단하고 워킹 코일(35)의 현재 파워레벨을 2단계씩 하향 조절한다(S40, S50).

즉, 소형 용기에 대해서는 워킹 코일(35)의 파워레벨을 하향 조절함으로써 정상적인 가열동작이 이루어지도록 한다. 예를 들어, 사용자가 선택한 파워레벨이 9레벨(2.2㎾)일 경우 소형용기로 판단되면 워킹 코일(35)에 걸리는 전압이 기준 전압을 초과하지 않도록 현재 파워레벨을 7레벨(1.4㎾)로 하향 조정한다.

한편, 부재 상태일 경우에는 인버터의 구동이 개시된 이후 로우 레벨을 지속적으로 출력하게 되므로 이러한 인버터의 피드백 신호가 감지되면 용기의 부재 상태로 판단하고 온-타임 제어신호의 출력을 중단하여 인버터 구동회로(50)의 구동을 정지시킨다(S60).

따라서, 본 발명은 인버터의 구동신호를 피드백 받아 이를 이용하여 가열대상인 조리용기의 부재상태나 소형용기 여부를 판단할 수 있다.

그리고, 인버터의 피드백 신호를 통해 소형용기로 판단되면 워킹 코일(35)의 현재 파워레벨을 하향 조정하여 요리 진행을 지속한다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가지 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.

첫째, 인버터의 피드백 신호를 이용하여 가열 대상인 조리용기의 부재(不在)상태나 소형용기 여부를 판단할 수 있다.

둘째, 소형용기로 판단될 경우 파워레벨을 하향 조절하여 요리를 지속함으로써 기준전압 이상으로의 전압 상승을 방지하고 정상적인 요리 진행을 수행할 수 있다. 즉, 소형 용기를 이용한 요리 진행이 가능하므로 제품의 이용효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (3)

1. 가열원으로 이용하는 유도 가열코일(Induction Coil)과, 유도 가열코일을 구동하기 위한 인버터를 구비한 유도 가열조리기에 있어서,

   사용자가 입력한 파워레벨에 따라 유도 가열코일을 구동하도록 인버터의 온-타임(On-time) 시간을 제어하는 단계;

   상기 온-타임 시간에 따라 유도 가열코일을 동작시키는 인버터로부터 구동신호를 피드백 받는 단계; 그리고,

   상기 피드백 구동신호를 통해 용기 부재(不在)상태 또는 소형용기 여부를 판단하여 상기 유도 가열코일의 현재 파워레벨을 재조정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 피드백 구동신호를 통해 용기 부재(不在)상태 또는 소형용기 여부를 판단하는 단계는

   상기 인버터의 피드백 구동신호가 최초로 하이(High) 레벨을 출력한 이후 로우(Low) 레벨을 지속적으로 유지하면 용기 부재상태로 인식하는 단계와,

   상기 인버터의 피드백 구동신호가 최초로 하이(High) 레벨을 출력한 이후 로우(Low) 레벨과 하이(High) 레벨을 반복하면 소형용기로 인식하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   용기 부재상태로 인식하면 상기 유도 가열코일의 전원 공급을 차단하여 요리를 중단하는 단계와,

   소형용기로 인식하면 상기 유도 가열코일의 현재 파워레벨을 2레벨씩 단계적으로 하향 조절하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 유도 가열조리기의 파워레벨 제어방법.

Images