KR20070114488A - 조리기의 가열원 구동장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주(main) 열원과, 서로 병렬로 연결되어 상기 주 열원에 대하여 직렬로 연결되는 다수의 부(sub) 열원으로 하나의 가열원을 구성하고; 상기 가열원의 주 열원과 부 열원에 구동 전원을 공급하는 인버터 회로; 상기 부 열원을 선택적으로 스위칭하여 주 열원과의 연결상태를 제어하는 부하 스위칭부; 그리고, 외부 명령에 따라 다수의 부 열원 중 적어도 하나 이상의 부 열원을 선택하고 상기 선택된 부 열원과 주 열원이 동작하도록 상기 인버터 회로와 부하 스위칭부를 제어하는 마이컴으로 구성된다.

따라서, 본 발명은 본 발명은 하나의 인버터 회로를 적용하여 적어도 두 개 이상의 코일로 이루어진 오발 및 듀얼 타입 히터를 제어하는 구동장치를 제공함으로써 제품 생산성을 높이고 보다 용이한 시스템 제어를 실현할 수 있다.

유도가열/인버터 회로/간섭 소음/듀얼 히터/오발 히터

Description

조리기의 가열원 구동장치{apparatus for operating heat source of the cooker}

도 1은 일반적인 유도가열 조리기의 가열원 구동장치를 도시한 도면

도 2a 및 도 2b는 오발 및 듀얼 타입의 히터 형태와 그를 제어하기 위한 인버터 회로를 도시한 회로

도 3은 본 발명에 따른 조리기의 가열원 구동장치를 도시한 도면

도 4는 도 3의 가열원 구동장치를 적용한 오발 및 듀얼 타입의 히터 형태를 도시한 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: 전원 공급부 20: 전원 스위칭부

30: 주 코일 41, 43: 제 1, 제 2 부 코일

50: 부하 스위칭부 60: 마이컴

본 발명은 조리기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조리기의 열원(히터)을 구동시키기 위한 인버터 회로에 관한 것이다.

일반적으로, 유도가열 조리기는; 본체와, 상기 본체 내측에 안착되어 조리물이 담기는 조리용기와, 상기 조리용기에 담긴 조리물이 조리되도록 상기 조리용기의 하부 또는 본체의 내측에 장착되는 인덕션 히터(induction heater)로 구성된다.

상기 인덕션 히터는 조리용기가 안치되는 본체 부분에 구성하는 것으로, 일정 간격으로 코일(working coil, w/c)이 형성되어 상기 코일에 전류가 흐르게 됨에 따라 발생되는 자기장으로 인해 자성체로 구성된 조리용기에 와전류(Eddy Current)가 발생되도록 하여 조리용기를 가열하는 방식을 이용한 것이다.

일반적인 유도가열 조리기의 가열원 구동장치를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

유도가열 조리기의 가열원 구동장치는 스위치 소자를 스위칭 구동시킴으로써 생성되는 고출력의 고주파 전류를 이용하여 조리용기 및 조리용기에 담긴 조리물을 유도 가열하게 된다.

이러한 인버터 회로는 상용 교류전원을 정류하는 정류회로(1)와, 상기 정류회로(1)에서 정류된 전원을 인가받아 스위칭 구동되어 코일(L)에 고출력의 전원을 인가하는 스위칭부(2)를 포함하여 구성된다.

상기 구성의 인버터 회로는 시스템 전반을 제어하는 마이컴(미도시)에 의해 구동하게 되며, 사용자가 히터의 파워레벨(power level)을 입력하면 마이컴에서 이를 인식하여 사용자가 입력한 파워레벨에 상응하는 펄스폭의 제어신호(PWM)를 출력하게 된다.

상기 마이컴의 제어신호에 의해 스위칭부(2)의 스위칭 동작이 이루어지며 이 때 고출력의 고주파 전류가 코일(L)에 인가되어 코일 주변에 자계가 발생된다.

즉, 코일에 발생된 유도 자계의 자력선이 조리기 본체의 상부에 놓인 철성분을 포함한 조리용기의 바닥을 통과하면서 조리용기 바닥의 내부에 와전류가 발생하고 이 와전류에 의해 조리용기 자체가 가열됨으로써 조리가 이루어지게 된다.

최근, 조리용기의 크기나 모양을 고려하여 히터를 확장한 오발 타입 히터(oval type heater) 또는 듀얼 타입 히터(dual type heater)를 적용하고 있다.

이러한 오발 및 듀얼 타입의 히터는 적어도 두 개 이상의 코일로 구성되는 것이다.

예를 들어, 도 2a에 도시한 바와 같이 확장하고자 하는 모양에 따라 통상 오발 타입의 경우 주 코일(main w/c)의 일측에 부 코일(sub w/c)을 설치하고, 듀얼 타입의 경우 주 코일의 외주면을 따라 부 코일을 설치한다.

종래에 따른 오발 및 듀얼 히터의 경우 도 2b에 도시한 바와 같이 각 코일(main w/c, sub w/c)에 대하여 정류회로(1)와 스위칭부(2)로 이루어진 인버터 회로를 각각 구성하고 있다.

그러나, 코일과 인버터 회로를 일대 일로 구성하는 개별 제어방식은 주 코일과 부 코일을 동시 동작할 경우 코일간의 간섭 소음 현상을 초래하였다.

이러한 간섭 소음을 최소화하기 위하여 모든 코일의 코일성분(인덕턴스(L)와 캐패시턴스(C))을 동일하게 설정함과 아울러 마이컴의 제어신호(PWM) 또한 그 동기를 정확하게 일치시켜 제공해야 하나 신호 동기를 일치시키는 것이 현실적으로 매우 어려운 문제이다.

그리고, 각 코일에 대해 전원공급수단(정류회로)과 인버터 회로를 개별 설계할 경우 제품 단가가 상승할 뿐 아니라 회로기판 또한 그 사이즈가 커져 생산성과 제품성을 저하시키는 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 인버터 회로를 적용하여 오발 및 듀얼 히터 등 다수의 부하(코일)로 이루어진 가열원을 구동하는 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 오발 및 듀얼 히터 등 다수의 부하로 이루어진 가열원에 대한 제어가 더욱 용이한 구동장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 주(main) 열원과, 서로 병렬로 연결되어 상기 주 열원에 대하여 직렬로 연결되는 다수의 부(sub) 열원으로 하나의 가열원을 구성하고; 상기 가열원의 주 열원과 부 열원에 구동 전원을 공급하는 인버터 회로; 상기 부 열원을 선택적으로 스위칭하여 주 열원과의 연결상태를 제어하는 부하 스위칭부; 그리고, 외부 명령에 따라 다수의 부 열원 중 적어도 하나 이상의 부 열원을 선택하고 상기 선택된 부 열원과 주 열원이 동작하도록 상기 인버터 회로와 부하 스위칭부를 제어하는 마이컴으로 구성되는 조리기의 가열원 구동장치를 제공한다.

따라서, 본 발명은 하나의 인버터 회로를 적용하여 오발 및 듀얼 타입 히터 등 적어도 두 개 이상의 코일로 이루어진 가열원을 제어하는 구동장치를 제공한다.

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

도 3은 본 발명에 따른 조리기의 가열원 구동장치를 도시한 것으로, 특히 주 코일에 두 개의 부 코일을 이용하여 히터 가열 면적을 확정한 오발 또는 듀얼 타입 히터에 대한 인버터 회로를 도시한 것이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 조리기의 가열원 구동장치는; 주 코일(main w/c)(30)과, 서로 병렬로 연결되어 상기 주 코일(30)에 대하여 직렬로 연결되는 제 1 및 제 2 부 코일(sub w/c)(41, 43)로 하나의 가열원(즉, 히터)을 구성하고; 상기 주 코일(30)과 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)에 구동 전원을 공급하는 인버터 회로와, 상기 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)을 선택적으로 스위칭하여 주 코일(30)과의 연결상태를 제어하는 부하 스위칭부(50)와, 외부 명령에 따라 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43) 중 어느 하나를 선택하고 상기 선택된 부 코일(41 또는 43)과 주 열원이 동작하도록 상기 인버터 회로와 부하 스위칭부(50)를 제어하는 마이컴(60)으로 구성된다.

본 발명은, 상기 주 코일(30)과 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)에 대하여 하나의 인버터 회로를 적용하는 것으로, 상기 인버터 회로는 상용 교류전원을 인가받아 정류하는 정류회로(10)와, 상기 마이컴(60)의 제어에 의해 상기 정류회로(10)에서 정류된 전원을 인가받아 구동하여 상기 주 코일(30)과 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)에 고주파 전원을 인가하는 전원 스위칭부(20)로 구성된다.

그리고, 상기 주 코일(30)과 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)은 도 4에 도시한 바와 같이 히터 타입에 따라 다양하게 설계할 수 있다.

오발 타입 히터를 구현하고자 할 경우에는 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)을 동일 선상에 나란히 위치시키고 주 코일(30)을 제 1 부 코일(41)의 외주면을 따라 위치시킨다.

그리고, 듀얼 타입 히터의 경우에는 제 1 부 코일(41)을 중앙에 위치시키고 상기 제 1 부 코일(41)의 외부면으로 주 코일(30)과 제 2 부 코일(43)을 차례로 위치시킨다.

이때, 상기 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)은 동일한 인덕턴스(L1, L2)를 갖도록 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 오발 및 듀얼의 구동 여부에 따라 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43) 중 어느 하나를 선택하여 주 코일(30)과 함께 구동하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 부하 스위칭부(50)는 주 코일(30)과 제 1 및 제 2 부 코일(41, 43)의 연결상태를 제어하기 위해서 3접점 스위치로 구성하여, 공통단자(①)를 주 코일(30) 측에 연결하고 각 스위칭 단자(②, ③)를 제 1 부 코일(41)과 제 2 부 코일(43) 측에 일대 일로 연결하는 것이 바람직하다.

본 실시예에서는 부 코일을 두 개로 구성하였으나, 두 개 이상으로 구성하여 히터의 코일을 여러 형태로 확장할 수 있도록 상기 부하 스위칭부(50)의 설계 변경이 가능하다.

통상, 주 코일과 부 코일이 병렬로 연결되어 동시 동작할 경우 코일간의 간섭 소음을 발생하므로 이러한 문제를 개선하기 위한 방법으로 두 코일 성분(L, C) 을 동일하게 설계하는 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명은 부하 스위칭부(50)의 스위칭 동작을 통해 주 코일(30)과 부 코일(41, 43)이 직렬로 연결되어 동작되므로 간섭 소음에 대한 문제를 고려할 필요가 없다.

그리고, 상기 전원 스위칭부(20)와 부하 스위칭부(50)는 마이컴(60)의 제어 하에 구동되는 것으로, 상기 전원 스위칭부(20)와 부하 스위칭부(50)는 해당 제어신호를 입력받을 수 있도록 마이컴(60)의 출력포트에 각각 연결된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 가열원 구동장치의 동작을 자세히 설명하면 다음과 같다.

사용자가 오발 및 듀얼로 구동하고자 하는 해당 명령을 입력하지 않으면(일반 모드) 상기 마이컴(60)은 부하 스위칭부(50)가 ①-② 접점으로 스위칭되도록 해당 스위칭 신호를 출력함과 아울러, 인버터 회로의 구동신호인 PWM 제어신호를 출력한다.

상기 부하 스위칭부(50)가 ①-② 접점으로 스위칭 됨에 따라 제 1 부 코일(41)이 주 코일(30)과 직렬로 연결된다.

즉, 상기 마이컴(60)에서 출력된 PWM 제어신호에 따라 상기 전원 스위칭부(20)의 스위칭 동작이 이루어져 직렬로 연결된 주 코일(30)과 제 1 부 코일(41)의 양단에 고주파의 전원이 인가된다.

상기 주 코일(30)과 제 1 부 코일(41)에 고주파의 전류가 인가되면 코일 주변에 자계가 발생하여 유도 가열방식으로 요리대상물의 조리가 이루어진다.

한편, 사용자가 오발 및 듀얼로 구동하고자 하는 해당 명령(오발 모드, 듀얼 모드)을 입력할 경우 상기 마이컴(60)은 부하 스위칭부(50)가 ①-③ 접점으로 스위칭되도록 해당 스위칭 신호를 출력하고 PWM 제어신호를 함께 출력한다.

상기 부하 스위칭부(50)가 ①-③ 접점으로 스위칭 동작이 이루어짐에 따라 제 2 부 코일(43)이 주 코일(30)과 직렬로 연결된다.

즉, 상기 마이컴(60)에서 출력된 PWM 제어신호에 따라 전원 스위칭부(20)의 스위칭 구동이 이루어져 주 코일(30)과 제 2 부 코일(43)의 양단에 고주파의 전원이 인가된다.

이러한 구동 원리를 도 4의 오발 및 듀얼 타입 히터에 적용하면 다음과 같은 형태로 구동된다.

즉, 오발 타입 히터일 경우 일반 모드에서는 오발 형태의 가열원을 구현하지 않도록 주 코일(30)과 제 1 부 코일(41)만을 구동하는 한편, 오발 모드에서는 제 1 부 코일(41) 대신 제 2 부 코일(43)을 주 코일(30)과 함께 구동하여 오발 형태의 가열원을 제공한다.

또한, 도 4의 듀얼 타입 히터일 경우 일반 모드에서는 주 코일(30)과 제 1 부 코일(41)을 구동하고 듀얼 모드에서는 주 코일(30)과 제 2 부 코일(43)을 구동하여 가열면적을 확장한다.

따라서, 본 발명은 적어도 두 개 이상의 코일을 가진 오발 및 듀얼 타입의 히터를 제공하는데 있어 하나의 인버터 회로를 사용한 가열원 구동장치를 제공한다.

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 조리기의 가열원 구동장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 하나의 인버터 회로를 사용하여 적어도 두 개 이상의 코일로 구성된 오발 및 듀얼 타입 히터의 구동장치를 제공함으로써 회로기판 및 제품 사이즈를 줄일 뿐 아니라 제품 단가를 크게 절감할 수 있다.

둘째, 오발 및 듀얼 히터를 구성하는데 있어 직렬의 코일 연결 형태를 제공하므로 오발 및 듀얼 모드 구동시 코일간 간섭 소음을 고려할 필요가 없다. 즉, 제품 개발과 시스템 제어가 더욱 용이할 수 있다.

Claims (5)

1. 주(main) 열원과, 서로 병렬로 연결되어 상기 주 열원에 대하여 직렬로 연결되는 다수의 부(sub) 열원으로 하나의 가열원을 구성하고;

   상기 가열원의 주 열원과 부 열원에 구동 전원을 공급하는 인버터 회로;

   상기 부 열원을 선택적으로 스위칭하여 주 열원과의 연결상태를 제어하는 부하 스위칭부; 그리고,

   외부 명령에 따라 다수의 부 열원 중 적어도 하나 이상의 부 열원을 선택하고 상기 선택된 부 열원과 주 열원이 동작하도록 상기 인버터 회로와 부하 스위칭부를 제어하는 마이컴으로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기의 가열원 구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인버터 회로는;

   상용 교류전원을 정류하는 정류회로와,

   상기 마이컴의 제어에 의해 상기 정류회로에서 정류된 전원을 인가받아 구동하여 상기 주 코일과 부 코일에 고주파 전원을 인가하는 전원 스위칭부로 구성되는 것을 특징으로 하는 조리기의 가열원 구동장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 부하 스위칭부는;

   상기 주 열원과 부 열원 사이에 위치하고 상기 마이컴의 제어에 의해 스위칭 동작하여 특정 부 열원을 주 열원과 연결하는 것을 특징으로 하는 조리기의 가열원 구동장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 부하 스위칭부는;

   주 열원에 공통 단자(common)가 연결되고 각 부 열원에 스위칭 단자가 각각 연결되는 스위치인 것을 특징으로 하는 조리기의 가열원 구동장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 마이컴은;

   상기 인버터 회로를 구동하기 위한 제어신호를 출력하고 외부 명령에 따라 주 열원과 부 열원의 연결상태를 선택하도록 상기 부하 스위칭부에 대한 스위칭 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 조리기의 가열원 구동장치.

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