KR20110006824A - 오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법 - Google Patents

오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20110006824A
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백상훈
주재만
손종철
김태우
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Abstract

본 발명은 조리장치 내부의 오염도를 정확히 감지하여 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 알려 줄 수 있는 오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 조리실 내부의 오염도를 정전용량의 변화를 통해 감지하는 오염도 센서를 이용하여 조리실 내부의 오염도를 객관적으로 판단할 수 있고, 오염도에 따라 조리실 내부의 청소 시점과 청소 방법(매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소 등)을 안내하여 적절한 청소 시점에서 세분화된 청소 방법으로 조리실 내부의 청소가 이루어질 수 있도록 하며, 열 분해 청소 동작의 경우 오염도 감소를 실시간으로 감지하여 청소 시간을 가변적으로 운영하여 청소 완료 시점을 자동으로 제어함으로써 에너지 절약과 이산화탄소(CO2) 배출량의 감소를 도모할 수 있도록 한다.

Description

오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법{POLLUTION SENSOR AND HEATING COOKER HAVING THE SAME AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조리장치 내부의 오염도를 정확히 감지하여 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 알려 줄 수 있는 오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 조리장치에는 고주파를 이용하는 전자 레인지와 히터를 이용하는 오븐 레인지 등이 있다. 이러한 조리장치는 밀폐된 상태에서 음식물을 조리하기 위한 일정공간의 캐비티(이하, 조리실이라 한다)를 형성하여 조리실에 놓인 음식물에 열을 가함에 따라 조리가 이루어지도록 하고 있다.
그러나, 이러한 조리장치는 조리과정에서 음식물로부터 떨어지거나 비산된 각종 찌꺼기가 조리실 내부에 부착되었다가 조리 후 건조되면서 조리실 내부(예를 들어, 벽면 등)에 고착됨에 따라 사용자가 조리실 내부를 청소할 때 이 찌꺼기들을 제거하기가 쉽지 않은 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 종래에는 조리실 내부에 높은 열을 발생시켜 조리실 내부를 고온(약, 500도 까지)로 가열시킴으로써 조리실 내부의 음식물 찌꺼기를 태우는 열 분해 방식으로 조리실 내부를 청소하는 방법이 제안되었다. 열 분해를 이용한 조리실 청소 방법은 사용자가 조리실 내부의 오염상태를 눈으로 직접 확인한 후 열 분해 청소 기능을 선택하여 설정된 청소 시간(최대 4시간) 내에서 조리실 내부에 높은 열을 발생시키는 열 분해 청소 동작을 수행하고 있다.
그런데, 이러한 열 분해를 이용한 조리실 청소 방법은 조리실 내부의 오염상태를 사용자가 육안으로 확인하여 적절한 청소 시간을 설정된 범위 내에서 주관적으로 선택하기 때문에 청소 시점을 정확히 감지할 수 없고, 오염도에 따라서는 물 청소나 세제 청소만으로도 조리실 내부의 청소가 가능함에도 불구하고 사용자가 이를 판단할 기준이 없기 때문에 사용자는 손쉽게 열 분해 청소 기능을 선택하게 됨으로써 불필요한 에너지와 시간을 낭비하게 되고 이에 따른 이산화탄소(CO2) 배출량의 증가를 초래한다.
본 발명은 조리실 내부의 오염도를 감지할 수 있는 오염도 센서와, 오염도 센서를 통해 감지된 오염도를 표시하고 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 안내하여 필요 이상의 청소를 자제시키고 적절한 청소 시점에서 세분화된 청소가 이루어질 수 있도록 하는 조리장치 및 그 제어방법을 제시하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 오염도 센서는, 음식물을 조리하는 조리장치에 설치되는 전극부와, 상기 전극부에 연결되어 오염도 변화에 따른 감지 신호를 발생하는 센서부를 포함하고, 상기 전극부는 상기 조리장치의 오염도를 감지하기 위해 하나 이상의 전극을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 전극은 상기 음식물의 조리과정에서 발생되는 오염물과의 접촉으로 정전용량 변화를 검출하여 상기 오염물의 정도를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 오염도 센서는 상기 전극에 대응하는 접지부를 상기 조리장치의 내부 금속부로 접지시켜 정전용량 변화에 따른 주파수의 센서 출력값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 전극부와 접지부 사이에는 두 개의 전극 사이를 분리하는 절연부가 마련된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 일 측면에 따른 조리장치는, 음식물이 조리되는 조리실과, 상기 조리실의 오염도를 감지하기 위해 상기 조리실에 설치되는 오염도 센서와, 상기 오염도 센서의 센서 출력값에 따라 상기 조리실의 청소 동작을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 오염도 센서는 오염도 변화에 따른 정전용량 변화를 검출하기 위해 하나 이상의 전극을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 오염도 센서는 상기 전극에 대응하는 접지를 상기 조리실의 벽면 금속부로 접지시켜 정전용량 변화에 따른 주파수의 센서 출력값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 오염도 센서의 센서 출력값에 따라 상기 조리실의 오염도를 판단하여 청소 시점과 청소 방법을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 조리실의 오염도에 따른 청소 시점과 세분화된 청소 방법을 테이블화하여 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 세분화된 청소 방법은 상기 조리실의 오염도에 따라 자동 청소와 수동 청소를 구분하며, 상기 수동 청소 방법은 물이나 세제를 이용한 매뉴얼 청소를 포함하고, 상기 자동 청소 방법은 스팀을 이용한 스팀 청소와, 열 분해 방식을 이용한 열 분해 청소를 포함한다.
상기 제어부는 열 분해 청소 동작 시, 상기 조리실의 오염도 감소를 실시간으로 감지하여 청소 완료 시점을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 오염도 센서는 열 분해 청소 동작 시, 상기 조리실 내부의 액세서리 유무를 감지하고, 상기 액세서리가 감지된 경우, 상기 제어부는 상기 액세서리의 제거 메시지를 안내하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 조리장치는, 상기 오염도 센서를 통해 감지된 오염도를 표시하고, 상기 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 안내하는 표 시부를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 조리장치는, 상기 청소 시점을 미리 입력된 임의 설정값 범위 내에서 자동으로 설정하는 입력부를 더 포함하고, 상기 청소 시점의 자동 설정 시, 상기 제어부는 상기 조리장치의 전원 온이나 상기 입력부의 버튼 조작, 조리 완료 시점에서 상기 조리실의 오염도를 판단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 조리장치는, 상기 청소 시점을 사용자가 수동으로 설정하는 입력부를 더 포함하고, 상기 청소 시점의 수동 설정 시, 상기 제어부는 상기 사용자가 설정한 청소 시점에서 상기 조리실의 오염도를 판단하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따르면 조리실 및 오염도 센서를 구비한 조리장치의 제어방법에 있어서, 상기 오염도 센서에 의해 상기 조리실의 오염도를 감지하고; 상기 감지된 오염도에 따라 상기 조리실의 청소 시점과 청소 방법을 결정하고; 상기 결정된 청소 시점과 청소 방법에 따라 사용자가 상기 조리실의 청소 명령을 입력하는 것을 특징으로 한다.
상기 조리실의 오염도를 감지하는 것은, 하나 이상의 전극을 가지는 오염도 센서에서 조리과정에서 발생되는 오염물과의 접촉으로 정전용량 변화를 검출하여 상기 오염물의 정도를 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기 조리실의 오염도를 감지하는 것은, 상기 전극에 대응하는 접지를 상기 조리장치의 내부 금속부로 접지시켜 정전용량 변화에 따른 주파수의 센서 출력값을 출력하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명의 실시예에 의하면 조리실 내부의 오염도를 정전용량의 변화를 통해 감지하는 오염도 센서를 이용하여 조리실 내부의 오염도를 객관적으로 판단할 수 있고, 오염도에 따라 조리실 내부의 청소 시점과 청소 방법(매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소 등)을 안내하여 적절한 청소 시점에서 세분화된 청소 방법으로 조리실 내부의 청소가 이루어질 수 있도록 하며, 열 분해 청소 동작의 경우 오염도 감소를 실시간으로 감지하여 청소 시간을 가변적으로 운영하여 청소 완료 시점을 자동으로 제어함으로써 에너지 절약과 이산화탄소(CO2) 배출량의 감소를 도모할 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서의 기본적인 특성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에서, 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서(40)는 두 개의 전극(41a, 41b)을 구비하며, 두 전극(41a, 41b) 사이에 존재하는 정전용량(C) 값을 검출하기 위하여 물질의 특성에 따른 변화나 값을 수치로 표현하면 아래의 [식 1]과 같다.
[식 1]은 두 전극(41a, 41b) 사이에 존재하는 물질 즉, 유전체가 가지는 물질의 특성에 따라 구분되어지는 정전용량(C) 값을 표현한 것이다.
[식 1]
Figure 112009042978283-PAT00001
여기서, C는 오염도 센서(40)의 정전용량, ε0는 공간 유전율, εr는 비유전율, A는 전극(41a, 41b) 단면적, d는 전극(41a, 41b)간 거리를 나타내며, 두 전극(41a, 41b) 사이에 인가되는 전원(1)은 주파수 특성을 가지거나 인가 전압을 전계로 환산하여 공급한다.
본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서(40)는 소정의 간격을 두고 배치된 두 개의 전극(41a, 41b)으로 구성하거나 또는 조리장치의 내부 금속부를 접지로 해서 하나의 전극으로 구성할 수도 있다. 이 경우 접지와 하나의 전극도 개념상 두 개의 전극이므로 소정의 간격을 두고 배치된 두 개의 전극(41a, 41b)간 정전용량(C) 변화를 통해 오염물의 정도를 감지하는 것과 기본적인 특성은 동일하다.
이와 같이, 두 개의 전극(41a, 41b)이 노출되는 환경에서 정전용량(C) 변화를 이용하여 전극(41a, 41b) 사이에 부착된 물질 즉, 오염물의 정량 분석을 통해 조리장치 내부의 오염도를 감지하게 되는 것이다.
비유전율에 따른 정전용량(C)의 변화를 검출하는 예를 들어보면, 주파수에 따라 차이는 있지만 주파수를 고정시켜 놓은 상태에서 비유전율(εr)을 나타내면 진공은 1, 물은 약 78, 식품 오염물 또는 식품 탄화물은 종류에 따라 차이는 있지만 보통 수분이 없는 건조된 찌꺼기의 경우는 5 ~ 50의 값을 가지며, 기름기나 축축한 성분은 8 ~ 65의 더욱 높은 영역 대의 비유전율을 가지게 된다. 두 개의 전극(41a, 41b) 형상이 고정된 상태에서 유전율의 변화는 정전용량(C)의 변화와 직접적인 상관관계로 비례하는 특성을 가지게 된다. 정전용량(C)은 주파수의 변수이기 때문에 정전용량(C) 값이 증가하게 되면 주파수는 감소하고, 정전용량(C) 값이 감소하게 되면 주파수가 증가하게 되어 외부에서 회로로 감지가 용이하다.
기본적으로 오염도를 감지하는 회로 신호는 주파수를 감지하는 것으로, 도 2와 같은 회로로 구성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서의 회로 구성도이다.
도 2에서, 오염도 센서(40)는 조리장치 내부 오염물(조리과정에서 음식물로부터 떨어지거나 비산된 각종 찌꺼기)의 정도에 따라 변화하는 정전용량(C) 값을 검출하여 신호를 전달하는 정전용량형 센서로, 조리장치 내부의 표면상 또는 공간상에 존재하는 오염물의 정도(오염도)를 회로적으로 감지하게 된다.
이 오염도 센서(40)는 오염물의 정도(오염도)에 따라 변화하는 정전용량(C) 값을 검출하는 전극부(41)와, 수Hz에서 수 백KHz까지의 폭 넓은 주파수를 선택하여 전극부(41)에 전송하는 고주파 발진부(42)와, 오염물과 반응하여 전극부(41)에서 반송되는 주파수의 미세한 신호를 증폭하는 증폭부(43)와, 증폭된 주파수 신호를 DC로 평활시키는 평활부(44)와, 증폭된 주파수 신호를 입력받아 전극부(41)에 부착된 오염물의 정도를 감지하여 감지 신호를 발생하는 센서부(45)를 포함한다. 이때 센서부(45)에 따라 평활부(44)를 이용할 수도 있고 이용하지 않을 수도 있다. 즉, DC와 같이 평활된 신호를 이용하여 전극부(41)에 부착된 오염물의 정도를 감지하는 경우에는 평활부(44)를 사용하게 되나, 주파수를 카운트하여 전극부(41)에 부착된 오염물의 정도를 감지하는 경우에는 평활부(44)를 사용하지 않게 된다.
도 2에서는 하나의 전극부(41)를 나타내고 있는데, 이 경우 전극부(41)와 대응하는 접지부(46) 간의 공간상 또는 표면상에 존재하는 오염물(공기를 포함한 기체로부터 액체까지 폭 넓은 오염물질)의 정도를 정전용량(C)의 변화를 통해 검출한다. 이때 전극부(41)에 대응하는 접지는 조리장치의 내부 벽면의 금속부를 접지로 유도한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 정면도이다.
도 3에서, 본 발명의 실시예에 의한 조리장치는 외관을 형성하는 캐비닛 형태의 본체(10)에 음식물을 밀폐시킨 상태에서 가열 조리하는 조리실(20)과, 조리장치의 동작제어를 위한 조작패널(30)을 구비한다.
조리실(20)의 전면에는 조리실(20)의 개방된 전면을 개폐하는 도어(21)가 마련되고, 조리실(20)의 후면 상측에는 조리실(20)의 내부 온도를 감지하기 위한 온도센서(22)가 설치되고, 조리실(20)의 측면에는 음식물을 올려 놓는 트레이(23)를 착탈하기 위한 복수의 안내레일(24)이 착탈 가능하게 마련된다. 안내레일(24)이 닿는 조리실(20)의 벽면(25)에는 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하기 위한 오염도 센서(40)가 설치된다.
또한, 조리실(20)의 후면에는 조리실(20) 내부의 송풍을 위한 송풍실(50)이 마련되고, 송풍실(50)에는 조리실(20) 내부를 가열하기 위한 각종 히터(미도시)에서 발생된 열이 조리실(20)을 순환하도록 하는 순환팬(또는 컨벡션 팬, 52)이 마련 된다.
이러한 구성은 순환팬(52)의 회전 시 조리실(20) 내부의 공기가 송풍실(50)로 흡입되어 순환팬(52)의 외주방향으로 송풍될 수 있게 한다. 따라서, 조리실(20)에서 송풍실(50)로 흡입된 공기는 다시 조리실(20) 내부로 되돌아 간다. 이와 같이 조리실(20)에서 열풍이 순환하면 음식물은 그 열풍에 의해 가열되면서 조리된다.
또한, 조작패널(30)에는 조리시간, 조리메뉴 등의 조리정보를 입력하는 입력부(32)와, 입력된 조리정보와 조리장치의 동작상태를 표시함은 물론, 조리실(20) 내부의 오염도에 따른 청소 시점과 청소 완료 시점, 청소 방법(매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소 등)를 안내하기 위한 표시부(34)와, 오염도에 따른 청소 시점과 청소 완료 시점을 알리기 위한 음향부(36)가 마련된다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 구조를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 4 및 도 5에서, 오염도 센서(40)는 조리실(20) 내부의 오염물의 정도(오염도)에 따라 변화하는 정전용량(C) 값을 검출하는 전극부(41)와, 전극부(41)에 대응하는 접지부(46)와, 전극부(41)와 접지부(46) 사이 즉, 두 개의 전극 사이를 분리할 수 있도록 알루미나나 세라믹 계통으로 이루어진 절연부(47)를 포함한다. 전극부(41)는 유도 전극을 가지고 있어 조리실(20) 내부의 오염물의 정도를 표면상 또는 공간상에서 검출하여 정전용량(C) 변화를 케이블(48)을 통해 후술하는 제어부에 전달한다. 이때 전극부(41)에 대응하는 접지부(46)는 조리실(20)의 내부 금속 벽면(25)을 접지로 유도한다.
도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 접지부(46)를 전극으로 사용하는 오염도 센서(40)의 경우에는 전극부(41)와 접지부(46) 사이 즉, 두 개의 전극 사이에 정전용량(C) 변화에 따른 오염도를 절대값으로 표시한다.
도 4는 하나의 전극부(41)를 조리실(20)의 측 벽면(25)에 노출되게 설치한 형태를 나타낸 것이고, 도 5는 하나의 전극부(41)를 조리실(20)의 측 벽면(25)에 매입시켜 노출되지 않게 설치한 형태를 나타낸 것으로, 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서(40)는 전극부(41)를 어떠한 형태로 설치할 수 있음은 물론이다.
도 6는 도 4 및 도 5의 종단면도로서, 네모 형상을 가지는 하나의 전극부(41)를 조리실 벽면(25)에 설치한 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 도 4 및 도 5의 종단면도로서, 원 형상을 가지는 하나의 전극부(41)를 조리실 벽면(25)에 설치한 구조를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 구조를 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9에서, 오염도 센서(40)는 조리실(20) 내부의 오염물의 정도(오염도)에 따라 변화하는 정전용량(C) 값을 검출하는 두 개의 전극부(41)와, 두 개의 전극부(41)에 대응하는 접지부(46)와, 두 개의 전극부(41) 사이를 분리할 수 있도록 알루미나나 세라믹 계통으로 이루어진 절연부(47)를 포함한다. 두 개의 전극부(41)는 유도 전극을 가지고 있어 조리실(20) 내부의 오염물의 정도를 표면상 또 는 공간상에서 검출하여 정전용량(C) 변화를 케이블(48)을 통해 후술하는 제어부에 전달한다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 두 개의 전극부(41)를 가지는 오염도 센서(40)의 경우에는 두 개의 전극부(41) 사이에 정전용량(C) 변화에 따른 오염도를 상대값으로 표시한다.
도 8은 두 개의 전극부(41)를 조리실(20)의 측 벽면(25)에 노출되게 설치한 형태를 나타낸 것이고, 도 9는 두 개의 전극부(41)를 조리실(20)의 측 벽면(25)에 매입시켜 노출되지 않게 설치한 형태를 나타낸 것으로, 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서(40)는 전극부(41)를 어떠한 형태로 설치할 수 있음은 물론이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 종단면도로서, 네모 형상을 가지는 두 개의 전극부(41)를 조리실 벽면(25)에 설치한 구조를 나타낸 것이다.
도 11은 도 8 및 도 9의 종단면도로서, 원 형상을 가지는 두 개의 전극부(41)를 조리실 벽면(25)에 설치한 구조를 나타낸 것이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 제어 블록도로서, 입력부(32), 표시부(34), 음향부(36), 오염도 센서(40), 제어부(60) 및 구동부(62)를 포함한다.
입력부(32)는 조리정보(조리시간, 조리메뉴 등)와 다양한 청소 방법(매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소)의 동작개시를 위한 사용자 명령을 제어부(60)에 입력한다. 이를 위해 입력부(32)에는 다양한 청소 방법(매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소)의 시작버튼을 포함한 다수의 버튼이 마련되어 있다.
이외에도 입력부(32)에는 청소 시점을 미리 입력된 임의 설정값 범위 내에서 자동으로 설정할 수 있도록 하거나 또는 사용자가 수동으로 설정할 수 있도록 자동/수동 설정버튼이 마련되어 있다.
표시부(34)는 오염도 센서(40)를 통해 감지된 조리실(20) 내부의 오염도를 시각적으로 표시하고, 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 안내한다. 또한 열 분해 청소 시에는 조리실(20) 내부의 안내레일(24) 등의 액세서리를 제거하라는 메시지를 표시하거나 또는 조리실(20) 내부의 오염도 감소에 따른 청소 완료 시점을 알리는 메시지를 표시한다.
음향부(36)는 오염도 센서(40)를 통해 감지된 조리실(20) 내부의 오염도를 청각적으로 알려 주며, 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 알려 준다. 또한 열 분해 청소 시에는 조리실(20) 내부의 오염도 감소에 따른 청소 완료 시점을 알리는 음향을 출력한다.
오염도 센서(40)는 임의의 설정값 범위 내에서 오염물의 정량 분석을 통해 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하여 제어부(60)에 전달하는 것으로, 오염도 센서(40)의 동작 중 발생 가능한 노이즈와 같은 미세 정전용량(C) 변화는 안정화 회로를 통해 필터링하며, 오염도를 감지하는 시간은 주기적인 감지로 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하도록 설정한다. 이외에도 오염도를 감지하는 시간은 조리가 끝난 후 자동으로 오염도를 감지하도록 설정할 수 있으며, 조리장치의 전원을 켜는 경우 또는 입력부(32)의 버튼을 조작하는 경우에 자동으로 오염도를 감지하도록 설정할 수 있다.
제어부(60)는 입력부(32)로부터 입력된 사용자 명령에 따라 조리장치의 동작을 제어하는 마이컴으로써, 오염도 센서(40)를 통해 조리실(20) 내부의 오염도를 주기적으로 감지하거나 또는 미리 설정된 범위(조리가 끝난 후, 조리장치의 전원 공급이나 버튼 조작 등) 내에서 자동으로 감지하여 감지된 오염도에 따라 청소 시점(일정값 이상의 정전용량)과 청소 방법(매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소)을 판단하여 조리실(20) 내부의 청소 동작을 제어한다.
구동부(62)는 제어부(60)의 구동제어신호에 따라 조리동작, 스팀 청소 동작, 열 분해 청소 동작을 수행하도록 해당하는 구동소자 등을 구동시킨다.
이하, 상기와 같이 구성된 오염도 센서와 이를 갖는 조리장치 및 그 제어방법의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 청소 제어방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 13에서, 사용자가 입력부(32)에 마련된 자동/수동 설정버튼을 통해 청소 시점을 미리 입력된 임의 설정값 범위 내에서 자동으로 판단할 것인지 아니면 사용자가 청소 시점을 수동으로 설정할 것인지를 선택한다.
따라서, 제어부(60)는 입력부(32)를 통해 입력되는 청소 시점의 자동/수동 설정 명령을 수신하여 청소 시점이 자동으로 설정되었는지를 판단한다(100).
단계 100의 판단 결과, 청소 시점이 자동으로 설정된 경우, 제어부(60)는 조리장치의 전원이 온 되었는가(전원 공급되었는가)를 판단하여(102), 전원 온인 경우 조리실(20) 내부의 오염도를 오염도 센서(40)를 통해 감지하여 제어부(60)에 전 달한다(104).
오염도 센서(40)에서 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하는 방법은 오염도 센서(40)의 전극부(41)가 접지부(46)와의 사이 즉, 두 전극 사이에 존재하는 정전용량(C)의 변화를 검출하는데, 이는 정해진 정전용량(C)을 보유한 전극에 오염물이 부착되어 반응함으로써 신호를 전달하는 정전용량 방식이다.
일반적으로, 정전용량 방식은 물질(구체적으로, 오염물)이 반드시 진공(내지 공기)보다 높은 유전율(예를 들어, 진공은 1이고, 오염물은 수분이 없는 건조된 찌꺼기의 경우 5~50이며, 기름기나 축축한 성분의 경우 8~65이다)을 가지고 있다는데 근거를 두고 있으며, 유전율이란 물질의 유전체 분극에 관한 성질을 나타내는 것으로 절연성 물질이 갖는 전기적 상수의 하나로 물질은 반드시 전기에너지를 보존하는 성질을 갖고 있다. 이러한 정전용량 방식을 오염도 센서(40)에 이용하면 높은 유전율을 갖고 있는 오염물의 접촉을 감지하여 동작하므로 안정적인 신호를 얻는 것이다.
이러한 오염도 센서(40)의 특징으로 조리실(20) 내부의 오염물의 정도가 작은 경우에는 정전용량(C) 값이 감소하고, 오염물의 정도가 큰 경우에는 정전용량(C) 값이 증가하여 오염물의 정도에 따른 정전용량(C) 값을 검출하고, 검출된 정전용량(C) 값에 해당하는 주파수 신호를 케이블(48)을 통해 제어부(60)에 전달하게 된다.
따라서, 제어부(60)는 오염도 센서(40)를 통해 감지된 오염도를 조작패널(30)에 마련된 표시부(34)를 통해 표시하고(106), 감지된 오염도에 따라 적절한 청소 시점과 세분화된 청소 방법(물이나 세제를 이용한 매뉴얼 청소, 스팀 청소, 열 분해 청소)을 표시부(34)와 음향부(36)를 통해 안내한다(108). 이를 위해 제어부(60)에는 각각의 오염도에 따라 적절한 청소 시점과 세분화된 청소 방법을 테이블화하여 저장하고 있다.
보다 자세히 설명하면, 제어부(60)에서는 기본적으로 비유전율 초기값과 오염도에 따른 비유전율 값을 임의 설정된 테이블(Table)에 의해 결정하고, 온도는 비유전율 변화에 중요한 요소가 아니기 때문에 고려하지 않는다. 실제 시험한 결과에서도 조리장치에서 동작하는 동안의 온도 변화에 따른 정전용량(C)의 변화가 아주 미세하여 구별하기가 어려움을 알 수 있었다. 그러나 온도 변화에 따른 비유전율 값의 범위를 고려할 필요가 있는 경우에는 조리장치 내에 존재하는 온도센서(22)와 연계하거나 오염도 센서(40)에 온도센서(22)를 부착하여 온도에 따른 보상값을 테이블(Table)로 만들어 저장할 수 있으며, 또는 온도보상회로가 있어 오염도 센서(40)의 전극부(41)에 온도 보상을 도모할 수도 있다.
또한, 제어부(60)는 오염도에 따라 자동 청소와 수동 청소의 청소 방법을 구분하여 설정할 수 있는데, 이 또한 테이블에 저장된 값을 이용하여 오염도가 작은 경우에는 물이나 세제를 이용한 매뉴얼 청소를 권장하는 메시지를 안내하며, 오염도가 큰 경우에는 열 분해 청소를 권장하는 메시지를 안내하여 사용자로 하여금 필요 이상의 청소를 자제시키고 적절한 청소 시점에서 세분화된 최적의 청소 방법을 통해 청소가 이루어질 수 있도록 한다.
한편, 단계 100의 판단 결과, 청소 시점이 자동으로 설정되지 않은 경우, 제 어부(60)는 사용자가 수동으로 설정한 청소 시점인가를 판단하여(110), 사용자 청소 시점인 경우 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하는 단계 104로 진행하여 이후의 동작을 반복하여 수행한다.
또한, 단계 102의 판단 결과, 전원 온이 아닌 경우, 제어부(60)는 입력부(32)의 버튼이 조작되었는가(스위치 켜졌는가)를 판단하여(112), 버튼 조작된 경우 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하는 단계 104로 진행하여 이후의 동작을 반복하여 수행한다.
단계 112의 판단 결과, 버튼 조작이 아닌 경우, 제어부(60)는 조리가 완료되었는가를 판단하여(114), 조리가 완료된 경우 조리실(20) 내부의 오염도를 감지하는 단계 104로 진행하여 이후의 동작을 반복하여 수행한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 오염도 센서(40)를 이용하여 조리실(20) 내부의 오염도나 오염물의 양에 따라 정전용량(C)의 변화가 감지하기 때문에 청소 시간의 자동 계산이 가능하고, 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 정확히 안내할 수 있게 된다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 열 분해 청소 방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 14에서, 사용자가 입력부(32)에 마련된 열 분해 청소 시작버튼을 누르면, 열 분해 청소를 위한 사용자 명령이 제어부(60)에 입력된다.
따라서, 제어부(60)는 열 분해 청소 시작버튼이 입력되었는가를 판단하여(200), 열 분해 청소 시작버튼이 입력된 경우 조리실(20) 내부의 액세서리가 감 지되었는가를 오염도 센서(40)를 통해 판단한다(202).
본 발명의 실시예에 의한 정전용량형 오염도 센서(40)는 기체에서부터 액체, 고체까지의 감지가 용이하여 금속 성분의 검출을 가능하게 한다.
오염도 센서(40)를 통해 액세서리가 감지된 경우, 제어부(60)는 조리실(20) 내부의 액세서리를 제거하라는 메시지 또는 음향을 조작패널(30)에 마련된 표시부(34)와 음향부(36)를 통해 안내한다(204). 이는 열 분해 청소 시 기본적으로 조리실(20) 내부 안내레일(24) 등의 액세서리를 제거해야 함에도 불구하고 사용자가 미처 제거하지 못한 경우 오염도 센서(40)를 이용하여 조리실(20) 내부 액세서리의 유무를 감지하여 이를 사용자에게 알려 준다. 안내레일(24) 등의 액세서리에는 통상 크롬 도금이 되어 있기 때문에 액세서리를 제거하지 않고 열 분해 청소를 수행하는 경우, 500도 이상의 고온에서 장시간 노출되면 액세서리 표면이 산화하여 변색하는 문제가 발생하기 때문에 열 분해 청소를 수행하기 전에 액세서리를 제거할 수 있도록 해야 한다.
이후, 조리실(20) 내부의 액세서리가 제거되었는지를 오염도 센서(40)를 통해 판단하여(206), 액세서리가 제거되지 않은 경우 단계 204로 피드백하여 액세서리가 제거될 때까지 메시지와 음향을 안내한다.
단계 206의 판단 결과, 액세서리가 제거된 경우 제어부(60)는 구동부(62)를 통해 열 분해 청소 동작을 수행한다(208).
이와 같이, 열 분해 청소 동작이 수행되면 조리실(20) 내부에 높은 열을 발생시켜 조리실(20) 내부를 고온(약, 500도 까지)로 가열시킴으로써 조리실(20) 내 부의 음식물 찌꺼기를 태워 오염물을 제거함으로써 조리실(20) 내부의 오염도는 점차 감소하게 된다.
따라서, 오염도 센서(40)는 열 분해 청소 동작이 수행되는 동안 오염물 제거에 따른 오염도 감소 변화를 실시간으로 감지하여 제어부(60)에 전달하고(210), 제어부(60)는 오염도 감소에 따라 청소 시간을 가변적으로 운영하여 청소 시간을 표시부(34)를 통해 표시해 줌으로써 청소 완료 시점을 자동으로 제어한다(212).
이후, 제어부(60)는 오염도 센서(40)를 통해 감지된 오염도 감소 변화에 따라 조리실(20) 내부의 오염도가 기준 오염도(기준값 이하의 정전용량) 이하인가를 판단하여(214), 기준 오염도 이하가 아닌 경우 단계 208로 피드백하여 열 분해 청소 동작을 계속한다.
단계 214의 판단 결과, 기준 오염도 이하인 경우 제어부(60)는 청소 완료 시점에 도달하였다고 판단하여 구동부(62)를 통해 열 분해 청소 동작을 정지시키고(216), 조리실(20) 내부의 청소가 완료되었음을 표시부(34)와 음향부(36)를 통해 안내해 준다(218).
이와 같이, 본 발명의 실시예는 오염도 센서(40)를 이용하여 열 분해 청소 동작 중에 조리실(20) 내부의 오염도 감소 변화를 실시간으로 감지하기 때문에 청소가 완료될 때까지 남아있는 시간의 표시가 가능하며, 청소 시간을 가변적으로 운영할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 오염도 센서(40)의 전극부(41)에서 정전용량(C) 값의 변화를 검출하여 오염물의 정도를 감지하는 것을 예로 들어 설명하였으 나, 본 발명은 이에 한정되지 않고 전계 또는 유도 자계의 인덕턴스를 이용하여 오염물의 정도를 감지하여도 본 발명과 동일한 목적 및 효과를 달성할 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서의 기본적인 특성을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서의 회로 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 6는 도 4 및 도 5의 종단면도로서, 네모 형상의 전극부를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 4 및 도 5의 종단면도로서, 원 형상의 전극부를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 의한 오염도 센서를 조리장치에 결합한 다른 구조를 나타낸 도면이다.
도 10은 도 8 및 도 9의 횡단면도로서, 네모 형상의 전극부를 나타낸 도면이다.
도 11은 도 8 및 도 9의 횡단면도로서, 원 형상의 전극부를 나타낸 도면이 다.
도 12는 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 제어 블록도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 청소 제어방법을 도시한 동작 순서도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 의한 오염도 센서를 갖는 조리장치의 열 분해 청소 방법을 도시한 동작 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
20 : 조리실 24 : 안내레일
25 : 벽면 30 : 조작패널
32 : 입력부 34 : 표시부
36 : 음향부 40 : 오염도 센서
41a, 41b : 전극 41 : 전극부
42 : 고주파 발진부 43 : 증폭부
45 : 센서부 46 : 접지부
47 : 절연부 48 : 케이블
60 : 제어부

Claims (19)

  1. 음식물을 조리하는 조리장치에 설치되는 전극부와, 상기 전극부에 연결되어 오염도 변화에 따른 감지 신호를 발생하는 센서부를 포함하고,
    상기 전극부는 상기 조리장치의 오염도를 감지하기 위해 하나 이상의 전극을 가지는 오염도 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전극은 상기 음식물의 조리과정에서 발생되는 오염물과의 접촉으로 정전용량 변화를 검출하여 상기 오염물의 정도를 감지하는 오염도 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 오염도 센서는 상기 전극에 대응하는 접지부를 상기 조리장치의 내부 금속부로 접지시켜 정전용량 변화에 따른 주파수의 센서 출력값을 출력하는 오염도 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전극부와 접지부 사이에는 두 개의 전극 사이를 분리하는 절연부가 마련된 오염도 센서.
  5. 음식물이 조리되는 조리실과, 상기 조리실의 오염도를 감지하기 위해 상기 조리실에 설치되는 오염도 센서와, 상기 오염도 센서의 센서 출력값에 따라 상기 조리실의 청소 동작을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 오염도 센서는 오염도 변화에 따른 정전용량 변화를 검출하기 위해 하나 이상의 전극을 가지는 조리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오염도 센서는 상기 전극에 대응하는 접지를 상기 조리실의 벽면 금속부로 접지시켜 정전용량 변화에 따른 주파수의 센서 출력값을 출력하는 조리장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 오염도 센서의 센서 출력값에 따라 상기 조리실의 오염도를 판단하여 청소 시점과 청소 방법을 제어하는 조리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 조리실의 오염도에 따른 청소 시점과 세분화된 청소 방법을 테이블화하여 저장하는 조리장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 세분화된 청소 방법은 상기 조리실의 오염도에 따라 자동 청소와 수동 청소를 구분하는 조리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 수동 청소 방법은 물이나 세제를 이용한 매뉴얼 청소를 포함하는 조리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 자동 청소 방법은 스팀을 이용한 스팀 청소와, 열 분해 방식을 이용한 열 분해 청소를 포함하는 조리장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어부는 열 분해 청소 동작 시, 상기 조리실의 오염도 감소를 실시간으로 감지하여 청소 완료 시점을 제어하는 조리장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 오염도 센서는 열 분해 청소 동작 시, 상기 조리실 내부의 액세서리 유무를 감지하고,
    상기 액세서리가 감지된 경우, 상기 제어부는 상기 액세서리의 제거 메시지를 안내하는 조리장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 오염도 센서를 통해 감지된 오염도를 표시하고, 상기 오염도에 따른 청소 시점과 청소 방법을 안내하는 표시부를 더 포함하는 조리장치.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 청소 시점을 미리 입력된 임의 설정값 범위 내에서 자동으로 설정하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 청소 시점의 자동 설정 시, 상기 제어부는 상기 조리장치의 전원 온이나 상기 입력부의 버튼 조작, 조리 완료 시점에서 상기 조리실의 오염도를 판단하도록 제어하는 조리장치.
  16. 제5항에 있어서,
    상기 청소 시점을 사용자가 수동으로 설정하는 입력부를 더 포함하고,
    상기 청소 시점의 수동 설정 시, 상기 제어부는 상기 사용자가 설정한 청소 시점에서 상기 조리실의 오염도를 판단하도록 제어하는 조리장치.
  17. 조리실 및 오염도 센서를 구비한 조리장치의 제어방법에 있어서,
    상기 오염도 센서에 의해 상기 조리실의 오염도를 감지하고;
    상기 감지된 오염도에 따라 상기 조리실의 청소 시점과 청소 방법을 결정하고;
    상기 결정된 청소 시점과 청소 방법에 따라 사용자가 상기 조리실의 청소 명령을 입력하는 조리장치의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 조리실의 오염도를 감지하는 것은,
    하나 이상의 전극을 가지는 오염도 센서에서 조리과정에서 발생되는 오염물과의 접촉으로 정전용량 변화를 검출하여 상기 오염물의 정도를 감지하는 조리장치의 제어방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 조리실의 오염도를 감지하는 것은,
    상기 전극에 대응하는 접지를 상기 조리장치의 내부 금속부로 접지시켜 정전용량 변화에 따른 주파수의 센서 출력값을 출력하는 조리장치의 제어방법.
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