KR20160150506A

KR20160150506A - 전자 유도 가열 조리기 및 이의 구동 방법

Info

Publication number: KR20160150506A
Application number: KR1020150088600A
Authority: KR
Inventors: 박병규; 문현욱; 옥승복; 박병욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2015-06-22
Filing date: 2015-06-22
Publication date: 2016-12-30
Also published as: US20160374155A1; US10477629B2; KR101728949B1

Abstract

본 발명에 따른 전자 유도 가열 조리기는 브릿지 다이오드를 포함하고 입력 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부; 상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전압을 스위칭하는 복수의 스위칭소자; 상기 복수의 스위칭소자들을 제어하는 제어부; 상기 복수의 스위칭소자들의 제어에 따라 조리용기를 가열하는 복수의 가열 코일; 상기 복수의 스위칭소자가 설치되는 히트싱크; 상기 복수의 스위칭소자를 덮는 커버; 및 상기 히트싱크와 상기 커버를 결합하는 결합부재를 포함하고, 상기 커버에는 상기 복수의 스위칭소자를 냉각하기 위한 방열핀이 형성된다.

Description

전자 유도 가열 조리기 및 이의 구동 방법{INDUCTION HEAT COOKING APPARATUS AND METHOD FOR DRIVING THE SAME}

본 발명은 전자 유도 가열 조리기에 관한 것으로서, 특히 다수의 스위칭 소자와 다수의 공진 회로로 이루어진 전자 유도 가열 조리기 및 이의 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 유도 가열 조리기는 워킹 코일(Working Coil) 또는 가열코일에 고주파의 전류를 흐르게 하고, 이로 인하여 발생하는 강력한 자력선이 조리용기를 통과할 때 와류전류(Eddy Current)가 흘러 용기 자체가 가열되는 방식에 의해서 조리 기능을 수행하는 전기조리 장치이다.

이러한 유도 가열 조리기의 기본적인 가열원리를 살펴보면, 가열코일에 전류가 인가됨에 따라 자성체인 조리 용기가 유도(Induction) 가열에 의해 열을 생성하고, 이와 같이 생성된 열에 의하여 조리용기 자체가 가열되어 조리가 이루어지게 된다.

유도 가열 조리기에 이용되는 인버터는 가열코일에 고주파의 전류가 흐르도록 가열코일에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 인버터는 통상 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어진 스위칭 소자를 구동시킴으로써 고주파의 전류를 가열코일에 흐르도록 하여 가열코일에 고주파 자계가 형성되도록 한다.

이와 같은 유도 가열 조리기에 2개의 가열코일이 구비되는 경우, 상기 2개의 가열코일을 동작시키기 위해서는, 4개의 스위칭 소자로 형성된 2개의 인버터가 필요로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기를 설명하는 도면이다.

도 1은 2개의 인버터 및 2개의 가열코일을 포함하는 유도 가열 조리기를 나타낸 것이다.

도 1을 참조하면, 유도 가열 조리기는, 정류부(10), 제 1 인버터(20), 제 2 인버터(30), 제 1 가열코일(40), 제 2 가열코일(50), 제 1 공진 커패시터(60) 및 제 2 공진 커패시터(70)를 포함한다.

제 1 및 2 인버터(20, 30)는 각각 입력되는 전원을 스위칭하는 2개의 스위칭소자가 직렬로 연결되고, 이 스위칭소자의 출력전압에 의해서 구동되는 제 1 및 2 가열코일(40,50)이 직렬 연결된 스위칭소자의 접속점에 연결되어 있다. 그리고, 제 1 및 2 가열코일(40,50)의 다른 일측은 공진 커패시터(60, 70)에 연결된다.

스위칭소자의 구동은 구동부에 의해서 이루어지며, 구동부에서 출력되는 스위칭시간에 제어되어 스위칭소자가 서로 교호로 동작하면서 가열코일로 고주파의 전압을 인가한다. 그리고, 구동부로터 인가되는 스위칭소자의 온/오프 시간은 점차 보상되는 형태로 제어되기 때문에 가열코일에 공급되는 전압은 저전압에서 고전압으로 변한다.

하지만, 이와 같은 유도 가열 조리기는, 2개의 가열코일을 동작시키기 위해서는 4개의 스위칭소자를 포함하는 2개의 인버터 회로가 포함되어야 하며, 이에 따라 제품 부피가 커질 뿐 아니라, 제품 가격이 상승하는 문제점이 있다.

아울러, 가열코일의 수가 3개 이상으로 증가하는 경우, 가열코일의 수에 따라 다수의 스위칭소자가 요구되는 문제가 있다.

또한, 다수의 스위칭소자 및 브릿지 다이오드에서 높은 열이 발생되고 이를 효과적으로 배출할 수 있는 방안이 요구되는 문제가 있다.

본 발명의 실시예는 다수의 가열코일이 구비된 전자 유도 가열 조리기를 최소한의 스위칭소자로 제어할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 다수의 가열코일이 구비된 전자 유도 가열 조리기에서 최소한의 스위칭소자로 다수의 가열코일을 함께 구동할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 실시예는 다수의 스위칭소자 및 브릿지 다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 배출할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 전자 유도 가열 조리기는 복수의 스위칭소자가 설치되는 히트싱크; 상기 복수의 스위칭소자를 덮는 커버; 및 상기 히트싱크와 상기 커버를 결합하는 결합부재를 포함하고, 상기 커버에는 상기 복수의 스위칭소자를 냉각하기 위한 방열핀이 형성된다.

상기 복수의 스위칭소자와 히트싱크의 접촉면적을 증가시키기 위하여, 상기 결합부재는 상기 커버와, 각각의 스위칭소자를 관통하여 상기 히트싱크에 결합될 수 있다.

냉각팬에 의한 냉각효율을 향상시키기 위하여, 상기 커버에 형성된 방열핀은 냉각팬으로부터 토출되는 공기의 토출방향과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 브릿지 다이오드 및 상기 복수의 스위칭소자는 상기 냉각팬으로부터 토출되는 공기의 토출방향과 나란한 방향으로 배치될 수 있다.

또한, 상대적으로 발열량이 큰 상기 브릿지 다이오드는 상기 복수의 스위칭소자에 비해 상기 냉각팬에 인접하여 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예는 다수의 가열코일이 구비된 전자 유도 가열 조리기를 최소한의 스위칭 소자로 제어할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 다수의 가열코일이 구비된 전자 유도 가열 조리기에서 최소한의 스위칭소자로 다수의 가열코일을 함께 구동할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 다수의 스위칭소자 및 브릿지 다이오드에서 발생되는 열을 효과적으로 배출할 수 있는 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법을 제공할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기를 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 유도 가열 조리기의 구조를 설명하는 도면이다.
도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자 유도 가열 조리기에서 스위칭소자가 히트싱크 상에 배치된 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 스위칭소자를 제어하는 제어부를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에서 스위칭소자를 동작하는 게이트 드라이버를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에서 스위칭 모드 파워 서플라이를 도시한 도면이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 실시예에서 각각의 가열코일을 구동하는 신호를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에서 다수의 가열코일을 시간 분할 방식으로 구동하는 신호를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예에서 다수의 가열코일을 듀티 제어 방식으로 구동하는 신호를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에서 두개의 가열코일을 병렬 구동 방식으로 구동하는 신호를 도시한 도면이다.
도 13은 종래의 전자 유도 가열 조리기의 스위칭소자들에서 발생되는 열을 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 실시예의 전자 유도 가열 조리기의 스위칭소자들에서 발생되는 열을 도시한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 전자 유도 가열 조리기 및 그 제어방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자 유도 가열 조리기의 구조를 설명하는 도면이다.

도 2를 참조하면, 전자 유도 가열 조리기는 외부로부터 상용 교류 전원이 입력되고, 상기 교류 전원을 직류 전원으로 정류하는 정류부(210)와, 상기 정류부(210)의 정 전원단자와 부 전원단자의 양단에 상호 직렬로 연결되고 제어신호에 따라 스위칭되는 제1 스위칭소자(221), 제2 스위칭소자(222), 제3 스위칭소자(223), 제4 스위칭소자(224)와, 상기 제1 스위칭소자(221)와 제2 스위칭소자(222) 사이의 접점에 일단이 연결되고 상기 정류부(210)의 일단 및 타단에 연결된 제1 공진 커패시터(261) 및 제2 공진 커패시터(262) 사이에 타단이 연결되는 제1 가열코일(241)과, 상기 제2 스위칭소자(222)와 제3 스위칭소자(223) 사이의 접점에 일단이 연결되고 상기 정류부(210)의 타단에 연결된 제3 공진 커패시터(263)에 타단이 연결되는 제2 가열코일(242)과, 상기 제3 스위칭소자(223)와 제4 스위칭소자(224) 사이의 접점에 일단이 연결되고 상기 정류부(210)의 타단에 연결된 제4 공진 커패시터(264)에 타단이 연결되는 제3 가열코일(243)이 포함된다.

또한, 도시되지는 않았지만, 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 스위칭 동작을 제어하는 제어부가 더 포함된다. 실시예에서는 3개의 가열코일이 구비된 것이 예시되어 있다.

실시예에서 상기 가열코일의 수가 N개인 경우, 상기 스위칭소자는 N+1개가 구비될 수 있으며, 스위칭소자들의 수를 최소화하면서 가열코일들을 구동하는 것이 가능하다.

상기 제1 스위칭소자(221)는 일단이 정 전원단자와 연결되고 타단이 상기 제2 스위칭소자(222)와 연결된다. 상기 제2 스위칭소자(222)는 일단이 상기 제1 스위칭소자(221)와 연결되고 타단이 상기 제3 스위칭소자(223)와 연결된다. 상기 제3 스위칭소자(223)는 일단이 상기 제2 스위칭소자(222)와 연결되고 타단이 상기 제4 스위칭소자(224)와 연결된다. 상기 제4 스위칭소자(224)는 일단이 상기 제3 스위칭소자(223)와 연결되고 타단이 부 전원단자와 연결된다.

또한, 상기 정류부(210)의 양단에 연결된 DC 커패시터(290)가 더 포함될 수 있으며, 상기 DC 커패시터(290)는 상기 정류부(210)에서 출력되는 직류 전압의 리플이 감소되도록 한다.

실시예에서, 상기 제1 가열코일(241)이 상기 제1 공진 커패시터(261)와 제2 공진 커패시터(262) 사이에 연결된 것이 예시되어 있으나, 상기 제1 공진 커패시터(261)는 구비되지 않을 수도 있다.

또한, 실시예에서, 상기 제2 가열코일(242)이 상기 제3 공진 커패시터(263)와 연결된 것이 예시되어 있으나, 제1 가열코일(241)과 유사한 방식으로, 도시되지 않은 추가적인 공진 커패시터와 제3 공진 커패시터(263) 사이에 연결되는 것도 가능하다.

또한, 실시예에서, 상기 제3 가열코일(243)이 상기 제4 공진 커패시터(264)와 연결된 것이 예시되어 있으나, 제1 가열코일(241)과 유사한 방식으로, 도시되지 않은 추가적인 공진 커패시터와 제4 공진 커패시터(264) 사이에 연결되는 것도 가능하다.

상기 스위칭소자들(221,222,223,224)은 역병렬 다이오드가 연결될 수 있으며, 스위칭소자들의 스위칭 손실을 최소화하기 위해 역병렬 다이오드에 병렬로 접속되는 보조 공진 커패시터가 연결될 수 있다.

한편, 본 발명에서는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)이 제1 방향을 따라 배치되도록 한다. 그리고, 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 일측에 냉각팬(295)을 설치하고 상기 제1 방향을 따라 냉각팬(295)의 바람이 흐르도록 한다.

즉, 상기 냉각팬(295)에서 토출되는 공기의 유로상에 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)이 일렬로 배치됨에 따라 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 냉각효율이 향상될 수 있다.

상기 냉각팬(295)에 가장 인접하게 상기 제1 스위칭소자(221)가 배치되고, 그 다음으로 상기 제2 스위칭소자(222), 제3 스위칭소자(223), 제4 스위칭소자(224)가 배치될 수 있다.

상기 제1 스위칭소자(221)와 상기 제2 스위칭소자(222) 사이에는 상기 제1 가열코일(241)이 연결되고, 상기 제2 스위칭소자(222)와 상기 제3 스위칭소자(223) 사이에는 상기 제2 가열코일(242)이 연결되고, 상기 제3 스위칭소자(223)와 상기 제4 스위칭소자(224) 사이에는 상기 제3 가열코일(243)이 연결된다.

상기 제1 가열코일(241)은 상기 제2 가열코일(242) 또는 제3 가열코일(243)보다 용량이 크고, 상기 제2 가열코일(242)과 상기 제3 가열코일(243)은 동일한 용량으로 형성될 수 있다. 실시예에서 상기 제1 가열코일(241)은 4.4kW의 용량을 가지고, 상기 제2 가열코일(242)과 상기 제3 가열코일(243)은 각각 1.8kW의 용량으로 형성될 수 있다.

도 3과 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자 유도 가열 조리기에서 스위칭소자가 히트싱크 상에 배치된 것을 도시한 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)은 스위칭 동작을 하는 과정에서 열 손실이 발생하여 온도가 상승하게 된다. 따라서, 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)은 상기 히트싱크(205)에 설치되며, 상기 히트싱크(205)를 통해 보다 용이하게 열이 방출되도록 한다. 상기 히트싱크(205) 상에 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)이 설치되는 부분을 설치면이라 이름한다.

상기 설치면은 상기 히트싱크(205)에 구비된 방열핀과 비스듬한 각도를 이루도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 설치면에 구비된 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

상기 히트싱크(205)에는 방열핀이 형성될 수 있다. 상기 히트싱크(205)에 형성된 방열핀은 상기 냉각팬(295)에서 토출되는 공기의 토출방향과 나란한 방향으로 형성될 수 있다.

상기 히트싱크(205)의 설치면에는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224) 외에 상기 정류부(210)의 브릿지 다이오드(211)도 설치된다. 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)은 일렬로 배치될 수 있으며, 상기 브릿지 다이오드(211)도 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)과 함께 일렬로 배치될 수 있다.

본 발명에서는 상기 히트싱크(205)의 설치면에 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)이 배치되고, 상기 스위칭소자들(221,222,223,224) 상에 커버(206)가 배치되고 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)이 상기 커버(206)와 함께 결합부재(207)에 의해 상기 히트싱크(205)에 고정된다. 예를 들어, 상기 결합부재(207)는 나사가 될 수 있다.

상기 커버(206)에는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)을 냉각하기 위한 방열핀이 형성될 수 있다. 상기 커버(206)에 형성된 방열핀은 상기 냉각팬(295)으로부터 토출되는 공기의 토출방향과 나란한 방향으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 커버(206)에 형성된 방열핀 측으로 유로가 형성될 수 있으므로 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 방열효과가 향상될 수 있다.

또한, 상기 커버(206)가 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)을 가압함으로써 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)과 상기 히트싱크(205) 사이의 접촉 면적이 증가될 수 있다. 이에 따라 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

상기 커버(206)는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)을 모두 덮을 수 있는 길이로 형성되며, 상기 히트싱크(205)와 적어도 일부분이 수직 방향으로 중첩되도록 배치된다.

또한, 상기 커버(206)는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224) 뿐만 아니라 상기 브릿지 다이오드(211)를 모두 덮을 있는 길이로 형성될 수 있다.

상기 결합부재(207)는 상기 커버(206)와 스위칭소자들(221,222,223,224) 및 상기 브릿지 다이오드(211)를 관통하여 상기 히트싱크(205)와 결합된다.

상기 결합부재(207)는 각각의 스위칭소자들(221,222,223,224)에 대응하여 개별적으로 구비되며, 상기 브릿지 다이오드(211)에 대응하여 개별적으로 구비될 수 있다.

상기 냉각팬(295)은 상기 브릿지 다이오드(211) 및 상기 제1 스위칭소자(221)에 인접하여 배치된다. 한편, 상기 브릿지 다이오드(211)는 상기 제1 스위칭소자(221)에 비해 발열량이 크므로, 상기 제1 스위칭소자(221)에 비해 상기 냉각팬(295)에 인접하여 배치될 수 있다.

이와 같이 상기 브릿지 다이오드(211), 상기 스위칭소자들(221,222,223,224), 커버(206) 및 냉각팬(295)을 배치하는 경우 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)에서 발생하는 열을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스위칭소자를 제어하는 제어부를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭소자를 동작하는 게이트 드라이버를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스위칭 모드 파워 서플라이를 도시한 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 제어부(280)는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)을 구동하는 제1,2,3,4 게이트 드라이버(291,292,293,294)의 입력(G1,G2,G3,G4)에 연결되며, 상기 게이트 드라이버(291,292,293,294)의 출력(GD1,GD2,GD3,GD4)은 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)의 게이트 단에 연결된다. 그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 드라이버(291,292,293,294)에 공급되는 전원은 다중 출력 SMPS의 독립된 전원이 이용된다.

따라서, 상기 제어부(280)의 신호가 상기 게이트 드라이버(291,292,293,294)에 인가되어 반도체 스위치를 구동함으로써 상기 각각의 스위칭소자들(221,222,223,224)을 제어할 수 있다.

한편, 상기 직렬로 연결된 스위칭소자들(221,222,223,224)의 그라운드와 상기 제1,2,3 가열코일들(241,242,243) 사이에는 전류 변환기(270)가 구비될 수 있으며, 상기 전류 변환기(270)는 상기 제1,2,3 가열코일들(241,242,243)에 흐르는 전류를 측정하여 상기 제어부(280)에 구비된 아날로그 디지털 변환기(ADC)를 거쳐 상기 제어부(280)에 전류값이 입력되도록 한다. 상기 제어부(280)는 상기 전류값을 기반으로 하여 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)을 제어한다.

도 8과 도 9는 본 발명의 실시예에서 각각의 가열코일을 구동하는 신호를 도시한 도면이다.

도 8 및 9에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(280)는 상기 스위칭소자들(221,222,223,224)을 제어함으로써 상기 제1,2,3 가열코일들(241,242,243)에 흐르는 전류를 제어한다.

상기 제어부(280)가 상기 제1 가열코일(241)을 구동하고자 하는 경우, 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제2,3,4 스위칭소자들(222,223,224)을 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221)를 개방상태가 되도록 하고, 상기 제2,3,4 스위칭소자들(222,223,224)을 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

상기한 동작을 통해 공진의 반주기 동안, 상기 제1 가열코일(241)과 제1,2 공진 커패시터(261,262)에는 입력 전압이 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제1 가열코일(241)의 전류가 상승하게 된다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1 가열코일(241)과 제1,2 공진 커패시터(261,262)에는 입력 전압이 역으로 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제1 가열코일(241)의 반대방향 전류가 상승하게 된다.

이와 같은 동작이 반복됨에 따라 상기 제1 가열코일(241) 위에 놓인 조리 용기에 와류 전류가 유도되어 전자 유도 가열 조리기가 동작하게 된다.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(280)가 상기 제2 가열코일(242)을 구동하고자 하는 경우, 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221) 및 제2 스위칭소자(222)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제3,4 스위칭소자들(223,224)을 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221) 및 제2 스위칭소자(222)를 개방상태가 되도록 하고, 상기 제3,4 스위칭소자들(223,224)을 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

상기한 동작을 통해 공진의 반주기 동안, 상기 제2 가열코일(242)과 제3 공진 커패시터(263)에는 입력 전압이 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제2 가열코일(242)의 전류가 상승하게 된다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제2 가열코일(242)과 제3 공진 커패시터(263)에는 입력 전압이 역으로 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제2 가열코일(242)의 반대방향 전류가 상승하게 된다.

이와 같은 동작이 반복됨에 따라 상기 제2 가열코일(242) 위에 놓인 조리 용기에 와류 전류가 유도되어 전자 유도 가열 조리기가 동작하게 된다.

비록 도시되지는 않았지만, 상기 제3 가열코일(243)을 구동하고자 하는 경우 공진의 반주기 동안 상기 제1,2,3 스위칭소자(221,222,223)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제4 스위칭소자들(224)을 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1,2,3 스위칭소자(221,222,223)를 개방상태가 되도록 하고, 상기 제4 스위칭소자들(224)을 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

이와 같이 상기 제어부(280)가 상기 스위칭소자들을 제어함으로써 상기 가열코일을 구동할 수 있다.

상술한 바와 같이, 실시예에 따른 전자 유도 가열 조리기는 다수의 가열코일과 상기 다수의 가열코일을 구동하기 위한 최소한의 스위칭소자를 구비함으로써 전자 유도 가열 조리기의 크기를 줄이고 생산비를 절감할 수 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에서 다수의 가열코일을 시간 분할 방식으로 구동하는 신호를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 상기 제어부(280)는 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)을 구동하고자 하는 경우, 먼저 제1 가열코일(241)을 구동하고, 그 후 제2 가열코일(242)를 구동하고, 마지막으로 제3 가열코일(243)을 구동한다. 그리고 이와 같은 한 주기를 반복함으로써 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)을 모두 구동할 수 있다.

먼저, 상기 제어부(280)가 상기 제1 가열코일(241)을 구동하고자 하는 경우, 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제2,3,4 스위칭소자들(222,223,224)을 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221)를 개방상태가 되도록 하고, 상기 제2,3,4 스위칭소자들(222,223,224)을 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

이어서, 상기 제어부(280)가 상기 제2 가열코일(242)을 구동하고자 하는 경우, 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221) 및 제2 스위칭소자(222)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제3,4 스위칭소자들(223,224)을 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1 스위칭소자(221) 및 제2 스위칭소자(222)를 개방상태가 되도록 하고, 상기 제3,4 스위칭소자들(223,224)을 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

마찬가지로, 상기 제3 가열코일(243)을 구동하고자 하는 경우 공진의 반주기 동안 상기 제1,2,3 스위칭소자(221,222,223)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 상기 제4 스위칭소자들(224)을 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제1,2,3 스위칭소자(221,222,223)를 개방상태가 되도록 하고, 상기 제4 스위칭소자들(224)을 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

상기한 방식으로 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)이 모두 구동되면 다시 제1 가열코일(241)부터 다시 구동함으로써 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)을 모두 구동할 수 있다.

도 11은 본 발명의 실시예에서 다수의 가열코일을 듀티 제어 방식으로 구동하는 신호를 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 상기 제어부(280)가 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)을 모두 구동하는 경우에, 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)의 용도(예를 들어, 대용량의 조리 용기를 위한 것 또는 작은 용량의 조리 용기를 위한 것)에 따라 듀티 제어를 함으로써 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)을 모두 구동할 수 있고, 시간 분할 방식의 구동에 의해 파워 저감을 보상할 수 있다. 각각의 제1,2,3 가열코일(241,242,243)은 주파수 제어를 통해 파워가 변동되며, 주파수 제한으로 인하여 출력 범위에 제한이 있는 경우 이와 같은 듀티 제어를 통해 보상할 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 제1 가열코일(241)은 4번의 공진 주기를 반복하고, 상기 제2 가열코일(242)는 2번의 공진 주기를 반복하며, 상기 제3 가열코일(243)은 1번의 공진 주기를 반복한다.

따라서, 상기 제1,2,3 가열코일(241,242,243)은 그 용도 또는 사용자의 필요에 따라 각기 다른 파워를 가지며 함께 구동될 수 있다.

도 12는 본 발명의 실시예에서 두개의 가열코일을 병렬 구동 방식으로 구동하는 신호를 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 상기 제어부(280)가 상기 제2,3 가열코일(242,243)을 동시에 구동하고자 하는 경우, 상기 제3 스위칭소자(223)를 폐쇄상태가 되도록 하고, 공진의 반주기 동안 상기 제1,2 스위칭소자들(221,222)을 폐쇄상태가 되도록 하고 상기 제4 스위칭소자(224)를 개방상태가 되도록 제어한다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 상기 제1,2 스위칭소자들(221,222)을 개방상태가 되도록 하고, 상기 제4 스위칭소자(224)를 폐쇄상태가 되도록 제어한다.

상기 제3 스위칭소자(223)는 폐쇄상태에 있으므로, 상기 제2 가열코일(242) 및 제3 가열코일(243)은 병렬로 연결된 상태가 된다.

따라서, 상기한 동작을 통해 공진의 반주기 동안, 상기 제2,3 가열코일(242,243)과 상기 제3,4 공진 커패시터(263,264)에는 입력 전압이 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제2,3 가열코일(242,243)에 전류가 상승하게 된다. 그리고, 나머지 공진의 반주기 동안 상기 제2,3 가열코일(242,243)과 상기 제3,4 공진 커패시터(263,264)에는 입력 전압이 역으로 인가되며, 그에 따라 공진을 시작하여 상기 제2,3 가열코일(242,243)에 반대방향 전류가 상승하게 된다.

이때, 상기 병렬 구동 방식으로 동작되는 제2,3 가열코일(242,243)은 동일한 용량으로 형성될 수 있으며, 실시예에서 상기 제2,3 가열코일(242,243)은 각각 1.8kW의 용량을 가진 것이 예시되어 있다.

또한, 상기 병렬 구동 방식으로 동작되는 제2,3 가열코일(242,243)은 각각 상기 제1 가열코일(241)에 비해 작은 용량으로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같은 동작이 반복됨에 따라 상기 제2,3 가열코일(242,243) 위에 놓인 조리용기에 와류 전류가 유도되어 전자 유도 가열 조리기가 동작하게 된다.

도 13은 종래의 전자 유도 가열 조리기의 스위칭소자들에서 발생되는 열을 도시한 도면이고, 도 14는 본 발명의 실시예의 전자 유도 가열 조리기의 스위칭소자들에서 발생되는 열을 도시한 도면이다.

도 13에서 도시된 종래의 전자 유도 가열 조리기의 열 상태는 본 발명의 커버(206)를 사용하지 않은 경우이고, 도 14에서 도시된 본 발명의 전자 유도 가열 조리기는 커버(206)를 사용한 경우이다.

도 13 및 도 14에서 Bridge는 정류부(210)의 브릿지 다이오드(211)의 온도이고, IGBT1,2,3,4는 제1,2,3,4 스위칭소자(221,222,223,224)의 온도이다.

도 13에 도시된 바와 같이 종래에는 냉각팬(295)가 가장 멀리 이격된 제4 스위칭소자(224)에서 높은 열이 발생되며, 최고 92℃까지 상승한다.

반면에, 도 14에 도시된 바와 같이 본 발명에서는 제4 스위칭소자(224)의 열이 커버(206)를 통해 신속히 방출됨으로써 온도를 낮출 수 있으며, 이 경우 상기 제4 스위칭소자(224)에서 최고 84.8℃까지 온도가 상승한다.

이와 같이, 본 발명에서는 커버(206)를 통해 고온의 열이 발생되는 스위칭소자의 열이 신속히 방출될 수 있도록 할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

210: 정류부 221,222,223,224: 스위칭소자
241,242,243: 가열코일
261,262,263,264: 공진 커패시터
280: 제어부

Claims

브릿지 다이오드를 포함하고 입력 전압을 정류하여 직류 전압을 출력하는 정류부;
상기 정류부를 통해 출력되는 직류 전압을 스위칭하는 복수의 스위칭소자;
상기 복수의 스위칭소자들을 제어하는 제어부;
상기 복수의 스위칭소자들의 제어에 따라 조리용기를 가열하는 복수의 가열 코일;
상기 복수의 스위칭소자가 설치되며, 상기 복수의 스위칭소자를 냉각하기 위한 히트싱크;
상기 복수의 스위칭소자를 덮는 커버; 및
상기 히트싱크와 상기 커버를 결합하는 결합부재를 포함하고,
상기 커버에는 상기 복수의 스위칭소자를 냉각하기 위한 방열핀이 형성되는 전자 유도 가열 조리기.
제 1 항에 있어서,
상기 결합부재는 상기 커버와 각각의 스위칭소자를 관통하여 상기 히트싱크에 결합되는 전자 유도 가열 조리기.
제 1 항에 있어서,
상기 브릿지 다이오드는 상기 히트싱크에 설치되며,
상기 커버는 상기 복수의 스위칭소자 및 상기 브릿지 다이오드를 모두 덮을 수 있는 길이로 형성되는 전자 유도 가열 조리기.
제 3 항에 있어서,
상기 결합부재는 상기 커버와 상기 브릿지 다이오드를 관통하여 상기 히트싱크에 결합되는 전자 유도 가열 조리기.
제 1 항에 있어서
상기 복수의 스위칭소자를 냉각시키기 위한 냉각팬을 더 포함하는 전자 유도 가열 조리기.
제 5 항에 있어서
상기 방열핀은 상기 냉각팬으로부터 토출되는 공기의 토출방향과 나란한 방향으로 형성되는 전자 유도 가열 조리기.
제 5 항에 있어서,
상기 브릿지 다이오드는 상기 복수의 스위칭소자에 비해 상기 냉각팬에 인접하여 배치되는 전자 유도 가열 조리기.
제 5 항에 있어서,
상기 브릿지 다이오드 및 상기 복수의 스위칭소자는 상기 냉각팬으로부터 토출되는 공기의 유로상에 배치되는 전자 유도 가열 조리기.
제 1 항에 있어서,
상기 브릿지 다이오드는 상기 복수의 스위칭소자와 동일한 설치면에 설치되는 전자 유도 가열 조리기.