KR20110110193A

KR20110110193A - 하나 이상의 인덕터와, 하나 이상의 인버터와, 스위칭 장치를 구비한 쿠킹 호브

Info

Publication number: KR20110110193A
Application number: KR1020117016662A
Authority: KR
Inventors: 블라스코 파블로 헤수스 에르난데스; 아스나르 페르난도 몬테르데; 토마스 다니엘 팔라시오스; 아디에고 라몬 페이나도; 히메네스 호세 라몬 가르시아; 아란다 이그나시오 가르데
Original assignee: 베에스하 보쉬 운트 지멘스 하우스게랫테 게엠베하
Priority date: 2008-12-19
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-10-06
Also published as: CN102257878B; ES2356441A1; EP2380398A1; ES2356441B1; US9668305B2; US20110233199A1; KR101603366B1; ES2394151T3; WO2010069788A1; CN102257878A; EP2380398B1

Abstract

본 발명은 하나 이상의 인덕터(10)와, 하나 이상의 인버터(12)와, 스위칭 장치(14)와, 조리 용기(18) 검출용 검출 회로(16)를 구비한 쿠킹 호브에 관한 것으로, 상기 스위칭 장치(14)는 인덕터(10)와 인버터(12) 사이의 회로 내에 배치되며, 그에 따라 상기 스위칭 장치(14)는 제1 스위칭 상태에서는 인버터(12)와 인덕터(10) 사이를 연결하고, 하나 이상의 제2 스위칭 상태에서는 인버터(12)와 인덕터(10) 사이의 연결을 차단한다. 에너지 절약형 검출 모드를 가능케 하기 위해, 스위칭 장치(14)가 하나 이상의 제2 스위칭 상태에서 인덕터(10)를 검출 회로(16)와 연결하도록, 상기 스위칭 장치(14)를 검출 회로(16)와 연결할 것을 제안한다.

Description

하나 이상의 인덕터와, 하나 이상의 인버터와, 스위칭 장치를 구비한 쿠킹 호브 {HOB HAVING AT LEAST ONE INDUCTOR, AT LEAST ONE INVERTER AND A SWITCHING APPARATUS}

본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른, 하나 이상의 인덕터와, 하나 이상의 인버터와, 스위칭 장치를 구비한 쿠킹 호브(cooking hob)에 관한 것이다.

DE 42 08 254 A1호로부터, 복수의 인덕터와, 인덕터 당 각각 1개의 인버터와, 전자 스위칭 장치와, 조리 용기 검출용 검출 회로를 구비한 인덕션 쿠킹 호브가 공지되어 있다. 상기 스위칭 장치는 인덕터와 인버터 사이의 회로를 개방하고 폐쇄하며, 그에 따라 스위칭 장치가 제1 스위칭 상태에서는 인버터와 인덕터 사이를 연결하고, 제2 스위칭 상태에서는 인버터와 인덕터 사이의 연결을 차단한다.

조리 용기의 검출을 위해, 가열 전압의 반진동(semi-oscillation) 동안 인덕터들 중 하나가 그 인덕터에 할당된 인버터와 연결되도록, 마이크로컴퓨터가 스위칭 장치의 스위치들 중 하나의 폐쇄를 착수한다. 샘플링 포인트에서의 전압 진폭 또는 전압 강하로부터 진동 시스템의 감쇠도가 측정된다. 감쇠도가 충분하다면 조리 용기가 존재하는 것으로 추론된다. 조리 용기 부재가 검출되면 인덕터는 자동으로 작동된다.

스탠바이 모드 동안 인덕터에 풀진폭(full amplitude)의 전류가 지속적으로 공급되는 경우, 약한 측정 전압으로 작동되는 별도의 측정 센서들을 사용하는 용기 검출 장치들에 비해 많은 양의 에너지가 소비된다. 그러나 별도의 측정 센서들의 제공은, 인덕터를 가열 부재나 센서로서 사용하는 경우에 비해 더 많은 비용이 들며 복잡하다.

따라서 본 발명의 과제는 특히, 전술한 유형의 쿠킹 호브에 추가의 센서들을 제공할 필요가 없는 에너지 절약형 용기 검출 장치를 구비하는 것이다.

본 발명은 특히 하나 이상의 인덕터와, 하나 이상의 인버터와, 스위칭 장치와, 조리 용기 검출용 검출 회로를 구비한 쿠킹 호브에 기초한다. 상기 스위칭 장치는 인덕터와 인버터 사이의 회로 내에, 더 구체적으로는 상기 스위칭 장치가 제1 스위칭 상태에서는 인버터와 인덕터 사이를 연결하고, 하나 이상의 제2 스위칭 상태에서는 인버터와 인덕터 사이의 연결을 차단하는 방식으로, 배치된다.

스위칭 장치가 하나 이상의 제2 스위칭 상태에서 인덕터를 검출 회로와 연결하는 방식으로, 스위칭 장치가 검출 회로와 연결된다. 그럼으로써 인덕터가 구조적으로 간단하게 검출 회로와 연결될 수 있으며, 그렇게 되면 상기 검출 회로가 인덕터를 유도 센서로서 이용할 수 있다. 검출 회로는 특히 저전압 측정 전류를 인덕터로 공급할 수도 있으며, 그럼으로써 스탠바이 모드에서 에너지 절약형 측정이 가능하다. 결과적으로, 작동 비용과 관련하여, 별도의 센서들을 구비한 쿠킹 호브와 경쟁할 수 있는 에너지 절약형 검출 모드가 구현될 수 있다.

전술한 2개의 스위칭 상태에, 각각 쿠킹 호브의 추가 기능들에 상응할 수 있는, 스위칭 장치의 추가 스위칭 상태가 부가될 수 있다. 예를 들어 스위칭 장치는, 1개의 인덕터가 복수의 인버터와 동시에 연결되거나, 1개의 인버터가 복수의 인덕터를 동시에 작동하는 스위칭 상태들을 가질 수 있다.

본 발명의 한 개선예에서는, 스위칭 장치가 2개의 출력부를 가진 하나 이상의 전자기계식 계전기를 포함하며, 제1 출력부는 인버터와 연결되고 제2 출력부는 검출 회로와 연결된다. 그럼으로써 본 발명의 매우 견고한 설계가 달성될 수 있다. 스위칭 장치를 스위칭 유닛 당 2개의 반도체 스위치가 사용되어야 하는 반도체 계전기로서 구현하는 경우에 비해 비용이 절약될 수 있으며, 매우 강한 가열 전류에서도 안전한 스위칭이 보장될 수 있다. 전자기계식 쌍극쌍투(double pole double throw) 계전기의 특성들은 특히 측정 전류와 가열 전류의 전류 세기가 한 자릿수 이상 차이가 나는 경우에 바람직하다.

쿠킹 호브가 특히 그리드 또는 매트릭스 내에 배열될 수 있는 복수의 인덕터를 포함할 경우, 본 발명의 장점들의 효과가 두드러진다. 이 경우에도 개별 인덕터들과 상기 인덕터들에 각각 할당된 인버터의 연결은 스위칭 장치를 통해 개방되거나 폐쇄될 수 있다.

본 발명의 매우 바람직한 한 실시예에서는, 검출 회로가 인덕터와 함께 진동 회로를 형성할 수 있다. 조리 용기의 존재 여부는 진동 회로의 공진 주파수에 기초하여 검출될 수 있다. 쿠킹 호브가 검출 회로의 판독 및/또는 스위칭 장치의 스위칭을 위한 제어 유닛을 포함할 경우, 원하는 제어가 구현될 수 있다.

인덕터에 할당된 스위칭 장치의 스위치가 직접 인덕터와 연결될 경우, 매우 유연한 모듈 구조가 달성될 수 있다. 인덕터는 특히 인덕터 코일과, 인덕터 캐리어와, 차폐 부재를 포함할 수 있다. 이러한 부재들이 조합되어 콤팩트한 인덕터 모듈을 형성할 수 있으며, 상기 인덕터 모듈은 본 발명에 따라 특히 전자기계식 계전기 스위치로서 형성된 스위치를 포함할 수 있다. 인버터 및 검출 회로와의 연결을 구축하기 위한 케이블은 인덕터 모듈의 2개의 상이한 출력부에 직접 플러그-인되거나, 다른 방식으로, 예컨대 적절한 다극 플러그를 이용하여 상기 출력부들과 연결될 수 있다. 상기 두 출력부는 스위치의 두 출력부와 연결되고, 상기 스위치의 입력부는 인덕터와 연결된다.

그 밖의 장점들은 하기의 도면 설명을 참조한다. 도면에는 본 발명의 실시예들이 도시되어 있다. 도면, 상세한 설명 및 청구항들은 수많은 특징 조합을 포함한다. 당업자는 그 특징들을 목적에 맞게 개별적으로 고려하여, 상기 특징들로부터 적절한 추가의 조합들을 도출해낼 것이다.

도 1은 그리드 내에 배치된 복수의 인덕터와, 1개의 스위칭 장치와, 복수의 인버터를 구비한 인덕션 쿠킹 호브의 개략도이다.
도 2는 제1 스위칭 상태에서 인덕터를 인버터와 연결하고, 제2 스위칭 상태에서 인덕터를 검출 회로와 연결하는 스위칭 장치를 구비한 인덕터의 개략도이다.
도 3은 스위칭 장치의 스위치가 통합된 인덕터 모듈을 도시한 도면이다.

도 1에는 그리드 내에 배치된 복수의 인덕터(10)를 구비한 매트릭스 타입의 인덕션 쿠킹 호브가 도시되어 있다. 인덕터들(10)은 직사각형 그리드를 형성하며, 상이한 전원 유닛들로부터 각각 전력을 공급받는(도시되지 않음) 복수의 모듈로 분할될 수 있다. 인덕터들(10)은 선택적으로 그리고 개별적으로 활성화되거나 비활성화될 수 있으며, 이를 위해 스위칭 장치(14)가 인덕터들(10)과 각각의 인덕터(10)에 할당된 인버터(12) 사이의 연결을 형성하거나 차단할 수 있다.

스위칭 장치(14)의 제1 스위칭 상태에서는 인버터(12)가 인덕터(10)와 연결됨에 따라, 수백 볼트의 전압 진폭에 의해 수 킬로헤르츠에서부터 최대 약 75 또는 100킬로헤르츠까지의 주파수를 갖는 교류가 구동되어, 인덕터들(10)을 통해 흐른다. 인덕터들(10)은, 강자성 바닥을 갖는 조리 용기(18)가 인덕션 쿠킹 호브 위에 올려질 때, 조리 용기(18)의 바닥 내로 부분적으로 침투하는 강력한 고주파 자장을 발생시킨다. 상기 교번 자장에 의해 조리 용기(18)의 강자성 바닥에서 와전류가 발생하며, 이 와전류가 결국 바닥을 가열한다.

도 1은 스위칭 장치(14) 및 인버터(12)와 관련한 인덕터들(10)의 실제 배치가 반영되지 않은 개략도이다. 스위칭 장치(14)는 인버터들(12)과 함께 공통 기판 상에 실장될 수 있거나, 구조적으로 분리된 유닛을 형성할 수 있다.

도 2에는, 인덕터(10)에 할당된 인버터(12) 및 검출 회로(16)를 구비한, 도 1의 인덕션 쿠킹 호브의 임의의 인덕터(10)가 개략적으로 도시되어 있다. 검출 회로(16)는 마찬가지로 스위칭 장치(14) 및/또는 인버터들(12)과 함께 공통 기판 상에 실장될 수 있거나, 선택적으로 별도의 서브 어셈블리로서 제공될 수 있다.

인덕터(10)와 인버터(12) 사이에 전자기계식 계전기(20)로서 형성된, 스위칭 장치(14)의 스위칭 소자가 배치된다. 전자기계식 계전기(20)는 2개의 출력부(24, 26)를 포함한다. 제1 출력부(24)는 인버터(12)와 연결되고, 제2 출력부(26)는 검출 회로(16)와 연결된다. 전자기계식 계전기(20)는 병렬 접속된 2개의 메이크 접점(make contact)을 갖는 DPDT(Double Pole Double Throw) 계전기로서 형성된다. 제어 유닛(22)은 검출 회로(16)를 판독하며, 제어 라인(28)을 통해 계전기(20)의 전자석(29)의 코일과 연결된다. 제어 유닛(22)은 마이크로컨트롤러이거나, 자유롭게 프로그래밍 가능한 연산 유닛일 수 있으며, 인덕터들(10)과, 스위칭 장치(14)와, 검출 회로(16) 외에 쿠킹 호브의 추가 전자 서브 어셈블리, 예컨대 디스플레이 등을 구비한 사용자 인터페이스도 구동한다. 이 경우, 조리 용기 검출의 결과가 디스플레이 상에 표시될 수 있다.

계전기(20)의 스위칭 접점들이 계전기(20)의 제2 출력부(26)를 인덕터(10)와 연결하는 제2 스위칭 상태에서는, 인덕터(10)가 검출 회로(16)와 조합되어 콜피츠 발진기(Colpitts Oscillator)를 형성하며, 상기 콜피츠 발진기에서는 2개의 커패시터와 인덕터(10)가 진동 주파수를 결정한다. 진동에 필요한 피드백은 상기 두 커패시터 사이에서 전압 분배기를 통해 발생된다(도시되지 않음).

검출 회로(16)에는, 관련 인덕터(10)에서 약 10V 또는 12V의 교류 측정 전압을 발생시킴으로써 수 밀리암페어의 측정 전류를 야기하는 약한 교류 전압이 공급된다. 이러한 작동 상태에서 상기 인덕터(10)는 측정 프로브로서 사용된다. 상기 인덕터(10)는 2개의 커패시터와 함께 진동 회로를 형성한다. 조리 용기(18)가 올려지면, 인덕터(10)와 조리 용기(18)로 구성된 전체 시스템의 인덕턴스가 조리 용기가 없을 때의 인덕터(10)의 인덕턴스에 비해 감소하고, 그 결과 진동 회로의 공진 주파수가 약 10% 증가한다. 검출 회로(16) 또는 제어 유닛(22)이 상기 전체 시스템의 공진 주파수를 측정하여, 증가한 공진 주파수를 토대로 조리 용기(18)의 존재 여부를 추론한다.

도 3에는, 본 발명의 일 가능 실시예로서, 인덕터(10)와 계전기(20)로 형성된 스위칭 장치(14)의 스위칭 소자를 구비한 인덕터 모듈이 도시되어 있다. 계전기(20)가 인덕터 캐리어(30)의 밑면에 직접 부착됨에 따라, 인덕터(10)와 함께 다루기 용이한 모듈을 형성한다. 인덕터 모듈의 접속 시, 인버터들(12) 및/또는 검출 회로(16)로 연결되는 관련 연결 라인들은 계전기의 출력부들(24, 26)에 직접 플러그-인될 수 있다.

10 인덕터
12 인버터
14 스위칭 장치
16 검출 회로
18 조리 용기
20 계전기
22 제어 유닛
24 출력부
26 출력부
28 제어 라인
29 전자석
30 인덕터 캐리어

Claims

하나 이상의 인덕터(10)와, 하나 이상의 인버터(12)와, 스위칭 장치(14)와, 조리 용기(18) 검출용 검출 회로(16)를 구비한 쿠킹 호브이며, 상기 스위칭 장치(14)는 인덕터(10)와 인버터(12) 사이의 회로 내에 배치되며, 그에 따라 상기 스위칭 장치(14)는 제1 스위칭 상태에서는 인버터(12)와 인덕터(10) 사이를 연결하고, 하나 이상의 제2 스위칭 상태에서는 인버터(12)와 인덕터(10) 사이의 연결을 차단하는, 쿠킹 호브에 있어서,
스위칭 장치(14)는, 상기 스위칭 장치(14)가 하나 이상의 제2 스위칭 상태에서 인덕터(10)를 검출 회로(16)와 연결하는 방식으로 검출 회로(16)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.
제1항에 있어서, 스위칭 장치(14)는 2개 이상의 출력부를 가진 하나 이상의 전자기계식 계전기(20)를 포함하며, 제1 출력부는 인버터(12)와 연결되고 제2 출력부는 검출 회로(16)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쿠킹 호브는 그리드 내에 배열된 복수의 인덕터(10)를 포함하며, 개별 인덕터들(10)과 하나 이상의 인버터(12) 사이의 연결은 스위칭 장치(14)를 통해 개방되거나 폐쇄될 수 있는 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 검출 회로(16)는 인덕터(10)와 함께 진동 회로를 형성하며, 상기 진동 회로의 공진 주파수는 인덕터(10)의 가열 전류의 주파수보다 더 높은 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 쿠킹 호브는 검출 회로(16)의 판독을 위한 제어 유닛(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 인덕터(10)에 할당된 스위칭 장치(14)의 스위치(20)가 직접 인덕터(10)와 연결되는 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 스위칭 상태에서 인덕터(10)에 전달된 가열 전류는 제2 스위칭 상태에서 인덕터(10)에 전달된 측정 전류보다 적어도 1000배 더 큰 것을 특징으로 하는, 쿠킹 호브.