KR20130035421A - 전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명에 따른 전기레인지의 발열체 제어장치는, 복수의 발열체; 사용자로부터 각각의 발열체에 대한 출력 조정값을 입력받는 입력부; 입력된 출력 조정값에 대응하여 각각의 발열체에 대한 출력 전력의 총합을 계산하는 계산부; 및 계산부에 의해 계산된 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하며, 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 경우에 전력 제한값을 초과하는 값에 기초하여 각각의 발열체의 출력을 하향 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법{Heating Unit Control Apparatus and Method for Electronic Range}
본 발명은 전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기레인지의 복수의 발열체를 동시에 사용하는 경우에도 각 발열체에 공급되는 전력을 완전히 차단하는 일없이 지속적으로 전력을 공급하여 조리를 할 수 있도록 하는 전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
최근 실생활에서 전기를 이용하는 기기들의 비중이 높아지고 있는데, 그 중의 하나가 전기레인지(Electronic Range)이다.
전기레인지는 전기 히터나 별도의 발열체를 열원으로 음식물을 조리하는 조리기기로서, 발열 방식에 따라 유도가열 방식을 이용하는 인덕션 히터(Induction Heater)와, 전기저항 방식을 이용하는 레디언트 히터(Radiant Heater)가 있다.
인덕션 히터는 전원이 인가됨에 따라 소정 크기의 고주파 전압이 워킹 코일(Working Coil)에 인가되어 워킹 코일 주변에 자계를 발생시키며, 이때 발생되는 유도 자계의 자력선이 발열체 내부에 와전류(Eddy Current)를 발생시키고, 이 와전류에 의해 발열체가 가열되어 조리가 이루어지게 된다.
또한, 레디언트 히터는 소정의 전원이 발열체 내부의 히팅 코일(Heating Coil)에 인가되어 히팅 코일의 자체 발열에 의해 고온의 복사열을 방출함으로써 조리가 이루어지게 된다.
이와 같은 전기레인지는 통상적으로 복수의 발열체를 구비하고 있으며, 각각의 발열체의 출력 전력을 다르게 설정함으로써, 사용자가 조리하는 음식의 종류, 양, 용도 등에 따라 적절한 발열체를 선택할 수 있도록 한다.
한편, 전기레인지의 발열체는 다른 가전제품에 비하여 소모전력이 높은 편인데, 복수의 발열체를 동시에 사용하는 경우에는 전기레인지에 공급되는 전력이 제한된 허용치를 벗어나는 경우가 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위한 방안으로 복수의 발열체 중의 적어도 하나에 공급되는 전력을 차단하거나, 각각의 발열체에 소정 시간씩 교번하여 전력을 공급함으로써 전력이 허용치를 벗어나지 않도록 분산 제어하는 방법을 사용한다.
그런데, 복수의 발열체를 동시에 사용하는 경우에 전력공급이 허용치를 벗어나지 않도록 적어도 하나의 발열체에 공급되는 전력을 차단하거나 각각의 발열체를 교번 제어하게 되면, 이미 가열된 열은 차단된 동안에 다시 식게 되므로 열 손실이 발생하며, 해당 발열체에서 조리하는 시간 또한 길어지게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 전기레인지의 복수의 발열체를 동시에 사용하는 경우에도 각 발열체에 공급되는 전력을 완전히 차단하는 일없이 지속적으로 전력을 공급하여 조리를 할 수 있도록 하면서도 제한된 전력을 초과하지 않도록 제어 가능하게 하는 전기레인지의 발열체 제어장치 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어장치는, 복수의 발열체; 사용자로부터 각각의 상기 발열체에 대한 출력 조정값을 입력받는 입력부; 입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력의 총합을 계산하는 계산부; 및 상기 계산부에 의해 계산된 상기 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하며, 비교된 결과에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 선형 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체 사이의 최대 출력전력의 비율에 따라 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체의 수로 균등하게 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체의 최대 출력전력 대비 상기 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력의 비율에 기초하여 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값의 범위에 따라 각각의 상기 발열체의 제어 순서를 설정하며, 설정된 상기 제어 순서 및 상기 전력 제한값을 초과하는 값에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 순차적으로 하향 제어할 수도 있다.
전술한 전기레인지의 발열체 제어장치는, 각각의 상기 발열체에 대한 전류 및 전압 중 적어도 하나를 측정하는 측정부를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 상기 계산부는 상기 측정부에 의해 측정된 전류 및 전압 중 적어도 하나에 기초하여 각각의 상기 발열체의 실 소비전력을 계산할 수 있다.
상기 제어부는, 각각의 상기 실 소비전력의 총합이 상기 출력 전력의 총합에 대하여 설정된 범위 이상 감소한 경우, 상기 출력 전력의 총합 대비 감소한 값에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 제어할 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값을 비교하며, 비교 결과에 따라
각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 상기 실 소비전력의 총합 대비 각각의 상기 발열체의 실 소비전력의 비율에 따라 해당 차이값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부는, 각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 해당 차이값이 설정된 범위 이내로 될 때까지 동일한 비율로 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다.
전술한 전기레인지의 발열체 제어장치는, 각각의 상기 발열체의 온도를 측정하는 측정부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 제어부는, 입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 해당 발열체의 온도를 측정하고, 비교된 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 온도를 선형 제어할 수 있다.
또한, 전술한 전기레인지의 발열체 제어장치는, 각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력, 온도, 제어상태 중 적어도 하나를 표시하는 표시부를 더 포함할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어방법은, 전기레인지의 복수의 발열체에 대한 출력을 제어하는 전기레인지의 발열체 제어방법에 있어서, 사용자로부터 각각의 상기 발열체에 대한 출력 조정값을 입력받는 단계; 입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력의 총합을 계산하는 단계; 계산된 상기 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하는 단계; 및 비교된 결과에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 선형 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 선형제어단계는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체 사이의 최대 출력전력의 비율에 따라 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어할 수 있다.
또한, 상기 선형 제어단계는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체의 수로 균등하게 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어할 수도 있다.
또한, 상기 선형 제어단계는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체의 최대 출력전력 대비 상기 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력의 비율에 기초하여 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어할 수도 있다.
또한, 상기 선형 제어단계는, 상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값의 범위에 따라 각각의 상기 발열체의 제어 순서를 설정하며, 설정된 상기 제어 순서 및 상기 전력 제한값을 초과하는 값에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 순차적으로 하향 제어할 수도 있다.
전술한 발열체 제어방법은, 각각의 상기 발열체에 대한 전류 및 전압 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 및 상기 측정단계에 의해 측정된 전류 및 전압 중 적어도 하나에 기초하여 각각의 상기 발열체의 실 소비전력을 계산하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 전술한 발열체 제어방법은, 각각의 상기 실 소비전력의 총합이 상기 출력 전력의 총합에 대하여 설정된 범위 이상 감소한 경우, 상기 출력 전력의 총합 대비 감소한 값에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 전술한 발열체 제어방법은, 각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값을 비교하는 단계; 및 비교 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 상향 또는 하향 제어단계는, 각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 상기 실 소비전력의 총합 대비 각각의 상기 발열체의 실 소비전력의 비율에 다라 해당 차이값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다.
또한, 상기 상향 또는 하향 제어단계는, 각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 해당 차이값이 설정된 범위 이내로 될 때까지 동일한 비율로 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다.
전술한 발열체 제어방법은, 각각의 상기 발열체의 온도를 측정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 선형 제어단계는, 입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 해당 발열체의 온도를 측정하고, 비교된 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 온도를 선형 제어할 수 있다.
또한, 전술한 발열체 제어방법은, 각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력, 온도, 제어상태 중 적어도 하나를 표시하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 발열체를 구비한 전기레인지에 대하여 발열체를 동시에 사용하는 경우에 각각의 발열체에 대한 전력 공급을 완전히 차단하는 일없이 지속적으로 전력을 공급하면서도 각각의 발열체의 출력 전력의 총합이 설정된 전력 제한값을 초과하지 않도록 제어할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 전기레인지의 각각의 발열체에 대한 각 레벨의 출력시간, 각 레벨간의 편차값, 각 레벨의 출력전력, 및 출력시간 대비 출력전력의 예를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어장치는, 복수의 발열체(110), 입력부(120), 계산부(130), 제어부(140), 측정부(150) 및 표시부(160)를 포함할 수 있다.
입력부(120)는 사용자로부터 각각의 발열체(110)에 대한 출력 조정값을 입력받을 수 있다. 이를 위해, 입력부(120)는 터치패드, 터치스크린, 다이얼, 버튼 등의 형태로 이루어지며, 각각의 발열체(110)가 출력할 수 있는 출력 전력의 범위를 단계적으로 분류하고, 사용자가 각각의 단계에 대응하는 출력 전력의 레벨을 선택할 수 있도록 구현될 수 있다. 여기서, 출력 조정값은 사용자에 의해 선택된 출력 전력의 레벨을 말한다. 여기서, 각각의 발열체(110)의 출력 전력의 범위는 서로 다르게 설정될 수 있는데, 각각의 발열체(110)의 출력 전력의 레벨 간격을 동일하게 설정한 경우에는 각각의 발열체에 대한 단계 수를 서로 다르게 분류하거나, 각각의 발열체에 대한 단계 수를 동일하게 분류한 경우에는 각각의 발열체에 대한 출력 전력의 레벨 간격을 서로 다르게 설정할 수 있다. 또는, 출력 조정값은 사용자에 의해 선택된 출력 온도의 레벨을 나타낼 수도 있다. 즉, 출력 온도를 단계별로 설정하고, 사용자가 원하는 온도를 선택할 수 있도록 구현될 수도 있다.
계산부(130)는 사용자에 의해 입력된 출력 조정값에 대응하여 각각의 발열체(110)에 대한 출력 전력의 총합을 계산한다.
제어부(140)는 입력부(120)를 통해 입력된 출력 조정값에 대응하여 해당 발열체(110)의 출력 전력을 제어한다. 이때, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하며, 비교된 결과에 기초하여 각각의 발열체(110)의 출력을 선형 제어할 수 있다. 여기서, 각각의 발열체(110)의 선형 제어는 각각의 발열체(110)로 인가되는 전원의 온/오프 제어가 아니라, 각각의 발열체(110)로 인가되는 전류 및 전압 중의 적어도 하나를 초기값(일반적으로 0)부터 최대값까지 복수의 단계로 분할하고, 단계별로 전류 및 전압 중의 적어도 하나를 상승 또는 하강시킴으로써 출력을 선형적으로 제어하거나 또는, 후술하는 측정부(150)를 통해 각각의 발열체(110)의 온도를 측정하고, 출력 전력의 총합과 전력 제한값의 비교하여 전력제한을 하면서 각각의 발열체(110)의 온도를 선형적으로 제어할 수도 있다.
이때, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 경우, 각각의 발열체(110) 중 현재 구동하고 있는 발열체 사이의 최대 출력전력의 비율에 따라 전력 제한값을 초과하는 값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 발열체의 출력을 하향 제어할 수 있다. 예를 들어, 현재 구동하고 있는 발열체의 최대 출력전력이 각각 1000W 및 1500W이고 기 설정된 전력 제한값이 2000W라고 가정하면, 현재 구동하고 있는 발열체의 최대 출력전력의 비율은 2:3 이며 전력 제한값을 초과한 값은 500W 이므로, 전력 제한값을 초과한 값을 200W 및 300W로 분할하여 해당 분할된 값만큼 각각의 발열체의 출력 전력을 하향 제어할 수 있다.
또는, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 경우, 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체의 수로 균등하게 분할하며, 분할된 값에 대응하여 현재 구동하고 있는 발열체의 출력 전력을 하향 제어할 수도 있다. 예를 들어, 전기레인지에 구비된 세 개의 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체의 수가 두 개이며, 각각의 발열체에 대한 출력 전력의 총합 중 전력 제한값을 초과한 값이 200W라고 가정하면, 해당 전력 제한값을 초과한 값 200W를 현재 구동하고 있는 발열체의 수 2로 균등하게 분할하며, 각각의 분할된 값 100W만큼씩 현재 구동하고 있는 발열체의 출력 전력을 하향 제어할 수 있다.
또는, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 경우, 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 발열체의 최대 출력전력 대비 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력의 비율에 기초하여 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 발열체의 출력을 하향 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기레인지에 구비된 세 개의 발열체의 최대 출력전력이 각각 1500W, 1200W 및 500W 이며, 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력이 각각 1000W, 1200W 및 0W이고, 전력 제한값을 초과하는 값이 500W라고 가정하면, 각각의 발열체의 최대 출력전력 대비 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력의 비율은 2:3:0 이므로 각각의 발열체의 출력을 200W, 300W 및 0W씩 하향 제어할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 경우, 전력 제한값을 초과하는 값의 범위에 따라 각각의 발열체의 제어 순서를 설정하며, 설정된 제어 순서 및 전력 제한값을 초과하는 값에 따라 각각의 발열체의 출력을 순차적으로 하향 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기레인지에 구비된 세 개의 발열체 A, B 및 C의 각각의 최대 출력전력이 1500W, 1200W 및 500W 이며, 전력 제한값이 2500W로 설정된 경우, 전력 제한값을 초과하는 값의 범위가 300W 이내인 경우에는 발열체 A의 출력 전력을 해당 초과하는 값만큼 하향 제어하고, 전력 제한값을 초과하는 값의 범위가 300 ~ 500W 이내인 경우에는 발열체 A의 출력 전력을 300W만큼 하향 제어한 후 나머지 초과하는 값에 대해 발열체 B의 출력 전력을 하향 제어하며, 500 ~ 700W 이내인 경우에는 발열체 A 및 발열체 B의 출력 전력을 각각 300W 및 200W만큼 하향 제어한 후 나머지 초과하는 값에 대해 발열체 C의 출력 전력을 하향 제어할 수 있다.
측정부(150)는 각각의 발열체(110)에 대한 전류 및 전압 중 적어도 하나 또는 전기레인지에 인가되는 전류 및 전압 중 적어도 하나를 측정할 수 있다. 즉, 측정부(150)는 제어부(140)의 제어에 의해 각각의 발열체(110)로 인가되는 전원에 의한 전류 및 전압 중의 적어도 하나를 측정하거나 또는, 측정부(150)는 전기레인지에 인가되는 전체 전류 및 전압 중의 적어도 하나를 측정할 수도 있다.
이 경우, 계산부(130)는 측정부(150)에 의해 측정된 전류 및 전압 중의 적어도 하나에 기초하여 각각의 발열체(110)의 실 소비전력을 계산할 수 있다.
이때, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 각각의 발열체(110)의 실 소비전력의 총합이 출력 전력의 총합에 대하여 설정된 범위 이상 감소한 경우, 출력 전력의 총합 대비 감소한 값에 기초하여 각각의 발열체의 출력을 상향 제어할 수 있다. 입력부(120)를 통해 입력된 출력 조정값에는 변동이 없으나, 외란(예를 들어, 다른 전기기기의 전력 사용량 증가, 누전 등)에 의해 각각의 발열체(110)의 실 소비전력이 감소할 수 있다. 이 경우, 제어부(140)는 각각의 발열체(110)의 실 소비전력의 총합이 출력 전력의 총합에 대하여 설정된 값 이상 감소한 경우, 해당 감소한 값에 기초하여 각각의 발열체의 출력을 상향 제어할 수 있다. 각각의 발열체(110)에 대한 상향 제어방법은 전술한 각각의 발열체(110)에 대한 하향 제어방법과 동일한 방법을 적용할 수 있다.
또는, 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 각각의 실 소비전력의 총합과 전력 제한값을 비교하고, 비교 결과에 따라 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(140)가 출력 조정값에 대응하는 각각의 발열체의 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 것으로 판단하여 각각의 발열체(110)의 출력 전력을 하향 제어한 후, 사용자가 어느 하나의 발열체의 전원을 오프(OFF)시키거나, 출력레벨을 하향 조정하여 각각의 발열체(110)에 대한 실 소비전력의 총합이 전력 제한값보다 일정이상 작아진 경우, 제어부(140)는 하향 제어된 나머지 발열체의 출력 전력을 사용자에 의해 입력된 출력 조정값에 대응하는 정상 출력 전력까지 상향 제어할 수 있다.
또는, 제어부(140)는 각각의 발열체(110)의 실 소비전력의 총합과 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 실 소비전력의 총합 대비 각각의 발열체(110)의 실 소비전력의 비율에 따라 해당 차이값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 발열체(110)의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수 있다. 예를 들어, 발열체 A의 최대 출력 전력은 1000W 이며 현재의 실 소비전력은 500W이고, 발열체 B의 최대 출력 전력은 1500W 이며 현재의 실 소비전력은 1000W이며, 전력 제한값을 500W 초과하였다고 가정하면, 실 소비전력의 총합은 1500W이므로, 각각의 발열체의 실 소비전력의 총합 대비 실 소비전력의 비율은 (500/1500):(1000/1500) 즉 1:2 이다. 따라서, 발열체 A에 대해서는 500W의 1/3에 해당하는 약 166W를 하향 제어하고, 발열체 B에 대해서는 500W의 2/3에 해당하는 약 334W를 하향 제어할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 각각의 실 소비전력의 총합과 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 해당 차이값이 설정된 범위 이내로 될 때까지 동일한 비율이나 시간단위 값으로 각각의 발열체(110)의 출력을 상향 또는 하향 제어할 수도 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 발열체 A 및 발열체 B의 각각의 실 소비전력이 500W 및 1000W이며 전력 제한값을 500W 초과하였다고 가정하면, 각각의 발열체 A 및 B를 동시에 동일한 출력비(예, 1%, 0.1 % 등의 단위) 또는 동일한 시간단위(예, 1/2 Cycle 당 50 micro second 단위 등 )로 전력 제한값을 초과하지 않게 될 때까지 하향 제어할 수 있다.
또는, 제어부(140)가 출력 조정값에 대응하는 각각의 발열체의 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 것으로 판단하여 각각의 발열체(110)의 출력 전력을 하향 제어하였으나, 각각의 발열체(110)에 대한 실 소비전력의 총합이 여전히 전력 제한값을 초과하는 경우, 제어부(140)는 전술한 방법과 동일한 방법으로 전력 제한값을 초과하는 실 소비전력의 값을 하향 제어할 수 있다.
표시부(160)는 각각의 발열체(110)에 대해 입력된 출력 조정값, 해당 출력 조정값에 대응하는 출력 전력, 온도, 제어상태 등을 표시할 수 있다. 즉, 사용자가 입력부(120)를 통해 출력 조정값을 입력하면, 입력된 출력 조정값과 그에 대응하는 출력 전력, 온도 등을 표시할 수 있다. 또한, 출력 조정값에 대응하는 각각의 발열체(110)의 출력 전력의 총합 또는 각각의 발열체(110)의 실 소비전력의 총합에 기초하여 제어부(140)가 각각의 발열체의 출력 전력을 제어한 경우, 표시부(160)는 해당 발열체에 대한 상향제어 또는 하향제어 여부, 제어된 출력 전력량, 현재의 소비 전력량 등을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(160)는 각각의 발열체(110) 중 적어도 하나가 오프(OFF)된 경우에 오프된 발열체에 대응하는 온도를 표시하거나, 해당 발열체의 온도가 설정된 값 이상인 경우에 사용자에게 그 사실을 통보하기 위한 메시지를 표시할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기레인지의 발열체 제어방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 입력부(120)는 사용자로부터 각각의 발열체(110)에 대한 출력 조정값을 입력받을 수 있다(S202).
계산부(130)는 사용자에 의해 입력된 출력 조정값에 대응하여 각각의 발열체(110)에 대한 출력 전력의 총합을 계산한다(S204). 이때, 측정부(150)를 통해 인가되는 전압을 검출하여 전압의 상승이나 하강에 따른 전압 보상값을 적용하여 출력 전력의 총합을 계산 할 수도 있다.
제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하며(S206), 출력 전력의 총합이 전력 제한값을 초과하는 경우(S208)에는 해당 전력 제한값을 초과하는 값에 기초하여 각각의 발열체의 출력 전력을 선형 제어할 수 있다(S210).
이때, 제어부(140)는 전기레인지에 인가되는 교류 전원의 파형을 분할하여 미세 단위로 발열체의 출력 전력을 제어할 수 있다. 일반적으로 교류 전원은 50Hz 또는 60Hz의 주파수를 가지고 있는데, 국내의 경우 60Hz를 기준으로 사용하고 있으므로 교류 전원의 1/2 사이클(cycle)은 약 8.333ms의 시간간격이거나 0도에서 180도의 경사각을 가지므로, 이와 같은 시간간격 또는 경사각을 1/10, 1/100, 1/1000 등으로 분할하고, 분할된 각각의 시간간격 또는 경사각에서 인가되는 전류 및/또는 전압을 조절함으로써 각각의 발열체의 출력 전력을 제어할 수 있다.
또한 노이즈 발생을 적게 하면서 출력을 인가하기 위한 방법으로서는 1/ 사이클을 부분적으로 분할하지 않고, 1/2 사이클 전체를 하나의 출력 기본단위로 하여, 출력 정도에 따라 출력되는 파형과 출력되지 않은 파형의 균형적인 조합으로 전력의 정도를 제어할 수도 있다.
그 외에 FET와 같은 출력 제어용 소자와 정류를 위한 다이오드 및 콘덴서 등을 이용하여 교류를 직류로 정류한 후, 정류된 직류에 포함되어 있는 맥류(Ripple)를 제거하는 등의 과정을 거쳐서 PWM이나 시간단위 분할제어 등의 제어수단으로 전력을 제어할 수도 있는데, 이는 상기 방식에 비해 무효전력이나 역률 개선에 큰 장점을 지닐 뿐만 아니라, 기타 방법에 비해 노이즈가 상대적으로 적게 발생하기 때문에 정밀하게 제어하면서도 안정적으로 전력을 제어할 수 있는 장점도 있다.
만일, 출력 전력의 총합이 전력 제한값 이하인 경우, 제어부(130)는 입력부(120)를 통해 입력된 출력 조정값에 대응하는 전력이 출력되도록 각각의 발열체를 제어할 수 있다(S212).
측정부(150)는 각각의 발열체(110)에 대한 전류 및 전압을 측정할 수 있다(S214). 즉, 측정부(150)는 제어부(140)의 제어에 의해 각각의 발열체(110)로 인가되는 전원에 의한 전류 및 전압 중의 적어도 하나를 측정하거나,
전기레인지로 인가되는 전류 및 전압 중의 적어도 하나를 측정할 수 있다.
이 경우, 계산부(130)는 측정부(150)에 의해 측정된 전류 및 전압에 기초하여 각각의 발열체(110)의 실 소비전력을 계산할 수 있으며(S216), 제어부(140)는 계산부(130)에 의해 계산된 각각의 실 소비전력의 총합과 전력 제한값을 비교하고(S218), 비교 결과에 따라 발열체의 출력을 제어할 수 있다(S220).
표시부(160)는 각각의 발열체(110)에 대해 입력된 출력 조정값, 해당 출력 조정값에 대응하는 출력 전력, 온도, 제어상태 등을 표시할 수 있다(S222). 즉, 사용자가 입력부(120)를 통해 출력 조정값을 입력하면, 입력된 출력 조정값과 그에 대응하는 출력 전력, 온도 등을 표시할 수 있다. 또한, 출력 조정값에 대응하는 각각의 발열체(110)의 출력 전력의 총합 또는 각각의 발열체(110)의 실 소비전력의 총합에 기초하여 제어부(140)가 각각의 발열체의 출력 전력을 제어한 경우, 표시부(160)는 해당 발열체에 대한 상향제어 또는 하향제어 여부, 제어된 출력 전력량, 현재의 소비전력량 등을 표시할 수도 있다. 또한, 표시부(160)는 각각의 발열체(110) 중 적어도 하나가 오프(OFF)된 경우에 오프된 발열체에 대응하는 온도를 표시하거나, 해당 발열체의 온도가 설정된 값 이상인 경우에 사용자에게 그 사실을 통보하기 위한 메시지를 표시할 수도 있다.
표 1은 4개의 발열체를 갖는 전기레인지에 대하여 본 발명의 실시예에 따른 출력단계별 발열체 제어방법을 적용하였을 때의 결과값을 나타낸 도표를 나타낸다. 여기서, 각각의 발열체(화구)는 최대 출력전력이 1100W, 1650W, 950W 및 1100W인 발열체를 사용하였다.
[표 1]
Figure pat00001
또한, 도 3은 표 1의 각각의 발열체에 대한 각 레벨의 출력값, 각 레벨간의 편차값, 각 레벨의 출력전력, 및 출력시간 대비 출력전력의 예를 나타낸 도면이다.
여기서, 출력값의 의미는 전체 출력의 분해능 단위로서 수십에서 수만 단위나 그 이상까지 미세 단위로 분할될 수 있으며, 미세 시간단위 또는 AC 전압/전류의 파형 특성에 의한 출력비(%) 등의 단위로 이루어질 수 있다. 이렇게 미세 단위의 출력 분해능의 구현을 통해 합산 전력 초과시 미세단위로 비례 균등차감 등의 프로세서에 의해 전력량을 감소시키고 제한할 수 있게 된다.
110: 발열체
120: 입력부
130: 계산부
140: 제어부
150: 측정부
160: 표시부

Claims (24)

  1. 복수의 발열체;
    사용자로부터 각각의 상기 발열체에 대한 출력 조정값을 입력받는 입력부;
    입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력의 총합을 계산하는 계산부; 및
    상기 계산부에 의해 계산된 상기 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하며, 비교된 결과에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 선형 제어하는 제어부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체 사이의 최대 출력전력의 비율에 따라 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체의 수로 균등하게 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열제 제어장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체의 최대 출력전력 대비 상기 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력의 비율에 기초하여 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값의 범위에 따라 각각의 상기 발열체의 제어 순서를 설정하며, 설정된 상기 제어 순서 및 상기 전력 제한값을 초과하는 값에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 순차적으로 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 발열체에 대한 전류 및 전압 중 적어도 하나를 측정하는 측정부
    를 더 포함하며,
    상기 계산부는 상기 측정부에 의해 측정된 전류 및 전압 중의 적어도 하나에 기초하여 각각의 상기 발열체의 실 소비전력을 계산하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어부는,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합이 상기 출력 전력의 총합에 대하여 설정된 범위 이상 감소한 경우, 상기 출력 전력의 총합 대비 감소한 값에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  8. 제 6항 에 있어서, 상기 제어부는,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값을 비교하며, 비교 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 제어부는,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 상기 실 소비전력의 총합 대비 각각의 상기 발열체의 실 소비전력의 비율에 따라 해당 차이값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 제어부는,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 해당 차이값이 설정된 범위 이내로 될 때까지 동일한 비율이나 시간 단위값으로 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 발열체의 온도를 측정하는 측정부를 더 포함하며,
    상기 제어부는,
    입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 해당 발열체의 온도를 측정하고, 비교된 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 온도를 선형 제어하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력, 온도, 제어상태 중 적어도 하나를 표시하는 표시부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전기레인지의 발열체 제어장치.
  13. 전기레인지의 복수의 발열체에 대한 출력을 제어하는 전기레인지의 발열체 제어방법에 있어서,
    사용자로부터 각각의 상기 발열체에 대한 출력 조정값을 입력받는 단계;
    입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력의 총합을 계산하는 단계;
    계산된 상기 출력 전력의 총합을 기 설정된 전력 제한값과 비교하는 단계; 및
    비교된 결과에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 선형 제어하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 선형 제어단계는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체 사이의 최대 출력전력의 비율에 따라 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 선형 제어단계는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체 중 현재 구동하고 있는 발열체의 수로 균등하게 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 발열제 제어방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 선형 제어단계는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값을 각각의 상기 발열체의 최대 출력전력 대비 상기 입력된 출력 조정값에 대응하는 출력 전력의 비율에 기초하여 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 선형 제어단계는,
    상기 출력 전력의 총합이 상기 전력 제한값을 초과하는 경우, 상기 전력 제한값을 초과하는 값의 범위에 따라 각각의 상기 발열체의 제어 순서를 설정하며, 설정된 상기 제어 순서 및 상기 전력 제한값을 초과하는 값에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 순차적으로 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  18. 제 13항에 있어서,
    각각의 상기 발열체에 대한 전류 및 전압 중 적어도 하나를 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 전류 및 전압 중 적어도 하나에 기초하여 각각의 상기 발열체의 실 소비전력을 계산하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합이 상기 출력 전력의 총합에 대하여 설정된 범위 이상 감소한 경우, 상기 출력 전력의 총합 대비 감소한 값에 기초하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  20. 제 18항에 있어서,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값을 비교하는 단계; 및
    비교 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 상향 또는 하향 제어단계는,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 상기 실 소비전력의 총합 대비 각각의 상기 발열체의 실 소비전력의 비율에 따라 해당 차이값을 분할하며, 분할된 값에 대응하여 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 상향 또는 하향 제어단계는,
    각각의 상기 실 소비전력의 총합과 상기 전력 제한값이 설정된 범위 이상 차이가 나는 경우, 해당 차이값이 설정된 범위 이내로 될 때까지 동일한 비율로 각각의 상기 발열체의 출력을 상향 또는 하향 제어하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  23. 제 13항에 있어서,
    각각의 상기 발열체의 온도를 측정하는 단계
    를 더 포함하며, 상기 선형 제어단계는,
    입력된 상기 출력 조정값에 대응하여 해당 발열체의 온도를 측정하고, 비교된 결과에 따라 각각의 상기 발열체의 온도를 선형 제어하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.
  24. 제 13항에 있어서,
    각각의 상기 발열체에 대한 출력 전력, 온도, 제어상태 중 적어도 하나를 표시하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발열체 제어방법.


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