KR20190038169A

KR20190038169A - 피가열 물체 지지대

Info

Publication number: KR20190038169A
Application number: KR1020170128282A
Authority: KR
Inventors: 문현욱; 김의성; 박병규; 이재우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-08
Also published as: US11265972B2; EP3462816A1; EP3462816B1; KR102355669B1; US20190104570A1

Abstract

본 발명은 유도 가열 장치에 구비된 워킹 코일과 연계되어 구동되는 피가열 물체 지지대에 관한 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 피가열 물체 지지대는, 유도 가열 장치에 구비된 워킹 코일과 연계되어 구동되는 피가열 물체 지지대에 있어서, 상면이 하방으로 오목하게 형성되고, 피가열 물체가 상면에 배치되는 하우징, 하우징 내부에 구비되고, 워킹 코일과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 구동되는 중계 코일 및 하우징 내부에 구비되고, 중계 코일의 출력을 제어하기 위해 중계 코일에 연결된 보상 커패시터를 포함한다.

Description

피가열 물체 지지대{SUPPORT STRUCTURE FOR THE OBJECT TO BE HEATED}

본 발명은 유도 가열 장치에 구비된 워킹 코일과 연계되어 구동되는 피가열 물체 지지대에 관한 것이다.

가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 방식의 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 가스를 이용하지 않고 전기를 이용하여 피가열 물체, 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.

전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 전기 저항 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 피가열 물체에 전달함으로써 피가열 물체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체(예를 들어, 조리 용기)에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.

이 중 유도 가열 방식이 적용된 가열 장치를 유도 가열 장치라고 한다.

유도 가열 장치는 일반적으로 평평한 상판을 가지고 있는바, 웍(wok)과 같이 하면이 오목한 피가열 물체를 가열하고자 하는 경우, 의도한 바대로 가열하기 어렵다는 문제가 있다. 또한 의도한 바대로 가열하기 위해서는 큰 공진 전류가 필요하다는 문제가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 일 예를 설명하는 개략도이다. 도 2는 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래에는 웍과 같은 피가열 물체를 의도한 바대로 가열하기 위해 유도 가열 장치(10)의 상판(TB1)을 웍 모양으로 오목하게 형성하였고, 이를 통해, 웍과 같은 피가열 물체에 대한 가열 문제를 해결할 수 있었다.

다만, 일반적인 조리 용기를 가열하고자 하는 경우, 하면이 오목한 컵 모양의 지그(20; 내부에 중계 코일(MC1, MC2)을 포함)를 이용하여 상판(TB2)을 평평하게 만든 후 해당 조리 용기를 가열해야 한다는 문제가 있었다.

이로 인해, 일반적인 조리 용기를 가열하고자 할 때마다 상당한 크기 및 무게를 가진 지그(20)를 보관 및 운반해야 한다는 문제가 있었고, 지그(20) 내부에는 보상 커패시터가 없는바, 일반적인 조리 용기를 의도한 바대로 가열하기 어렵다는 문제도 있었다.

이러한 문제를 해결하고자, 도 2에 도시된 바와 같이, 평상시에는 웍 전용 지지대(40) 없이 평평한 상판(TB) 위에 피가열 물체를 올려놓은 후 유도 가열 장치(30)를 사용하고, 웍과 같은 피가열 물체를 사용하는 경우에는, 상판(TB) 위에 웍 전용 지지대(40; 내부에 중계 코일(MC1, MC2)을 포함)를 올려놓은 후 유도 가열 장치(30)를 사용하는 방안이 강구되었다.

그러나, 웍 전용 지지대(40)를 사용하는 경우, 유도 가열 장치(30) 내 워킹 코일(WC)과 웍 사이의 거리 및 웍 전용 지지대(40) 내부의 중계 코일(MC1, MC2)로 인한 공진점 변동으로 인해 가열 효율이 떨어진다는 문제가 있었다. 그뿐만 아니라 웍 전용 지지대(40) 내부에 보상 커패시터가 없는바, 웍을 의도한 바대로 가열하기 어렵다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 유도 가열 장치의 출력을 피가열 물체에 효율적으로 전달하는 피가열 물체 지지대를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 유도 가열 장치와의 연계 구동을 통해 피가열 물체에 대한 온도 제어 효율을 개선한 피가열 물체 지지대를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 피가열 물체 지지대는 상면이 하방으로 오목하게 형성된 하우징, 하우징 내부에 구비되고 워킹 코일과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 구동되는 중계 코일 및, 하우징 내부에 구비되고 중계 코일의 출력을 제어하기 위해 중계 코일에 연결된 보상 커패시터를 포함함으로써, 유도 가열 장치의 출력을 피가열 물체에 효율적으로 전달할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 피가열 물체 지지대는 하우징 내부에 구비되어 하우징의 상면에 배치된 피가열 물체의 온도를 감지하는 온도 센서 및 온도 센서로부터 피가열 물체의 온도에 관한 정보를 제공받고, 제공받은 정보를 무선 통신을 통해 유도 가열 장치에 제공하는 통신 모듈을 포함함으로써 유도 가열 장치와의 연계 구동을 통해 피가열 물체에 대한 온도 제어 효율을 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 피가열 물체 지지대는 유도 가열 장치의 출력을 웍과 같은 피가열 물체에 효율적으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 일반 조리 용기뿐만 아니라 웍과 같은 특수한 형상의 피가열 물체도 의도한 바대로 가열할 수 있고, 나아가 웍과 같은 피가열 물체를 이용하여 요리를 할 때 요리 시간의 단축이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 피가열 물체 지지대는 유도 가열 장치와의 연계 구동을 통해 피가열 물체에 대한 온도 제어 효율을 개선할 수 있다. 또한, 피가열 물체에 대한 정온 제어가 가능한바, 요리 맛 개선이 가능하다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 일 예를 설명하는 개략도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 다른 예를 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피가열 물체 지지대를 설명하는 사시도이다.
도 4는 도 3의 피가열 물체 지지대를 설명하는 단면도이다.
도 5는 도 4의 중계 코일의 위치를 설명하는 개략도이다.
도 6은 도 3의 피가열 물체의 제어 및 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 피가열 물체 지지대를 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피가열 물체 지지대를 설명하는 사시도이다. 도 4는 도 3의 피가열 물체 지지대를 설명하는 단면도이다. 도 5는 도 4의 중계 코일의 위치를 설명하는 개략도이다. 도 6은 도 3의 피가열 물체의 제어 및 전력 흐름을 설명하는 개략도이다.

참고로, 피가열 물체 지지대(1)는 유도 가열 장치(도 6의 1000)에 구비된 워킹 코일(도 6의 WC)과 연계되어 구동되는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.

먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 피가열 물체 지지대(1)는 하우징(100), 중계 코일(150), 보상 커패시터(200), 온도 센서(250), 통신 모듈(300)을 포함할 수 있다.

하우징(100)은 상면(100a)이 하방으로 오목하게 형성되고, 피가열 물체(W)가 하우징(100)의 상면(100a)에 배치될 수 있다.

구체적으로, 하우징(100)은 상면(100a), 측면(100b), 하면(100c)을 포함할 수 있고, 그 내부에는 중계 코일(150), 보상 커패시터(200), 온도 센서(250), 통신 모듈(300)이 포함될 수 있다.

여기에서, 상면(100a)은 도 5에 도시된 바와 같이, 피가열 물체(W; 특히, 웍(wok)과 같은 특수한 조리 용기)가 안정적으로 지지될 수 있도록 하방으로 오목하게 형성될 수 있다.

구체적으로, 하우징(100)의 상면(100a)은 제1 수평부(HP1), 곡면부(CP), 수직부(VP), 제2 수평부(HP2)를 포함할 수 있다.

즉, 제1 수평부(HP1)는 하우징(100)의 측면(100b)에 연결되어 수평 방향으로 연장되도록 형성되고, 곡면부(CP)는 일단이 제1 수평부(HP1)와 연결되며, 곡면을 이루도록 형성될 수 있다. 또한 수직부(VP)는 일단이 곡면부(CP)의 타단과 연결되고 수직 방향(즉, 수평 방향과 직교하는 방향)으로 연장되도록 형성되고, 제2 수평부(HP2)는 일단이 수직부(VP)의 타단과 연결되고 수평 방향(즉, 제1 수평부(HP1)와 평행한 방향)으로 연장되도록 형성될 수 있다.

중계 코일(150)은 하우징(100) 내부에 구비되고, 유도 가열 장치에 구비된 워킹 코일(WC)과의 자기 유도(즉, 전자기 유도) 또는 자기 공명(즉, 자기 공진)을 통해 구동될 수 있다.

구체적으로, 워킹 코일(WC)은 무선 전력을 송신하는 1차 코일에 해당할 수 있고, 중계 코일(150)은 무선 전력을 수신하는 2차 코일에 해당할 수 있다. 이에 따라, 워킹 코일(WC)과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 중계 코일(150)은 전력을 제공받아 구동될 수 있다.

또한 중계 코일(150)은 도 5에 도시된 바와 같이, 워킹 코일(WC)과 피가열 물체(W)의 최하단 사이의 중간 지점(예를 들어, 유도 가열 장치의 상판(TB) 하단)부터 피가열 물체(W)의 최하단 사이의 영역(즉, A 영역; 참고로, A 영역과 B 영역은 동일한 크기의 영역임)에 배치될 수 있다.

즉, 중계 코일(150)과 워킹 코일(WC) 사이의 거리가 가까울수록 둘 사이의 에너지 전달 성능이 저하(즉, 중계 코일(150)과 워킹 코일(WC) 사이의 결합 계수가 워킹 코일(WC)과 피가열 물체(W) 사이의 결합 계수와 비슷해져 전력 전달의 중간 매개인 중계 코일(150)의 기능이 희석됨)될 수 있는바, 이를 방지하기 위해 A 영역에 중계 코일(150)이 배치되는 것이다.

또한, 중계 코일(150)은 전술한 바와 같이, 워킹 코일(WC)과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 구동되는바, 워킹 코일(WC)의 구동시 발생되는 자속을 토대로 생성된 전력을 온도 센서(250) 및 통신 모듈(300) 등에 공급할 수 있다.

참고로, 중계 코일(150)은 제2 수평부(HP2)와 하우징(100)의 하면(100c) 사이에 배치되고, 온도 센서(250)와 수평 방향으로 일정 간격 이격되도록 배치될 수 있다.

보상 커패시터(200)는 하우징(100) 내부에 구비되고, 중계 코일(150)의 출력을 제어하기 위해 중계 코일(150)에 연결될 수 있다.

구체적으로, 보상 커패시터(200)가 중계 코일(150)과 연결되어 하우징(100) 내부에 구비됨으로써, 유도 가열 장치의 출력을 피가열 물체에 효율적으로 전달할 수 있다.

참고로, 보상 커패시터(200)의 커패시턴스 값이 워킹 코일(WC)에 연결된 공진 커패시터(미도시)의 커패시턴스 값의 절반 이상인 경우, 유도 가열 장치의 출력을 피가열 물체에 효율적으로 전달하기 어렵다는 문제가 있다. 이에 따라, 기대 출력을 피가열 물체(W)에 전달하고자 하는 경우, 워킹 코일(WC)에 공급되는 공진 전류의 크기를 증가시켜야 한다는 문제가 있다.

그러나, 본 발명의 실시예에서는, 보상 커패시터(200)의 커패시턴스 값을 워킹 코일(WC)에 연결된 공진 커패시터(미도시)의 커패시턴스 값의 절반(1/2)보다 작도록 설정함으로써 상기의 문제점을 해결할 수 있다.

물론, 보상 커패시터(200)의 커패시턴스 값은 워킹 코일(WC)에 연결된 공진 커패시터(미도시)의 커패시턴스 값의 절반(1/2)보다 크도록 설정될 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시예에서는, 보상 커패시터(200)의 커패시턴스 값이 워킹 코일(WC)에 연결된 공진 커패시터의 커패시턴스 값의 절반(1/2)보다 작은 값을 가지는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

온도 센서(250)는 하우징(100) 내부에 구비되어 하우징(100)의 상면(100a)에 배치된 피가열 물체(W)의 온도를 감지할 수 있다.

구체적으로, 온도 센서(250)는 하우징(100) 내부의 중앙에 배치될 수 있다.

여기에서, 하우징(100)의 상면(100a)과 하면(100c) 사이의 간격은 하우징(100) 내부의 중앙에서 가장 좁은바, 온도 센서(250)는 피가열 물체(W)에 근접한 위치에서 피가열 물체(W)의 온도를 감지할 수 있다.

또한 온도 센서(250)는 제2 수평부(HP2)와 하우징(100)의 하면(100c) 사이에 배치되고, 중계 코일(150)과 수평 방향으로 일정 간격 이격되도록 하우징(100) 내부의 중앙에 구비될 수 있다.

참고로, 온도 센서(250)는 감지된 피가열 물체(W)의 온도에 관한 정보를 통신 모듈(300)에 제공할 수 있다.

통신 모듈(300)은 온도 센서(250)로부터 감지된 피가열 물체(W)의 온도에 관한 정보를 제공받고, 제공받은 정보를 무선 통신을 통해 유도 가열 장치(도 6의 1000)에 제공할 수 있다.

참고로, 통신 모듈(300)은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 와이파이(WiFi) 등과 같은 무선 통신을 통해 피가열 물체(W)의 온도에 관한 정보를 유도 가열 장치(도 6의 1000)에 제공할 수 있다.

여기에서, 도 6을 참조하면, 피가열 물체의 제어 및 전력 흐름이 도시되어 있다.

구체적으로, 온도 센서(250)는 피가열 물체(W)의 온도를 감지하고, 감지된 온도에 관한 정보를 통신 모듈(300)에 제공할 수 있다. 또한 통신 모듈(300)은 온도 센서(250)로부터 제공받은 피가열 물체(W)의 온도에 관한 정보를 무선 통신을 통해 유도 가열 장치(1000)에 제공할 수 있다.

이에 따라, 유도 가열 장치(1000)는 통신 모듈(300)로부터 제공받은 피가열 물체(W)의 온도에 관한 정보를 토대로 워킹 코일(WC)의 출력(즉, 워킹 코일(WC)에 제공되는 공진 전류의 주파수, 위상, 크기)을 제어할 수 있다.

즉, 통신 모듈(300)을 통해 피가열 물체 지지대(1)와 유도 가열 장치(1000)가 연계되어 구동됨으로써 피가열 물체에 대한 온도 제어 효율이 개선될 수 있다.

또한 중계 코일(150)은 워킹 코일(WC)과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 무선으로 전력을 수신(즉, 전력을 생성)하고, 수신된 전력에 의해 발생되는 자계를 이용하여 피가열 물체(W)에 와전류를 발생시켜 피가열 물체를 가열할 수 있다.

그리고, 중계 코일(150)은 워킹 코일(WC)과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 생성된 전력을 하우징(100) 내부의 구성 요소(예를 들어, 온도 센서(250) 및 통신 모듈(300) 등)에 공급할 수 있다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 피가열 물체 지지대(1)는 유도 가열 장치의 출력을 피가열 물체에 효율적으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 일반 조리 용기뿐만 아니라 웍과 같은 특수한 형상의 피가열 물체도 의도한 바대로 가열할 수 있고, 나아가 웍과 같은 피가열 물체를 이용하여 요리를 할 때 요리 시간의 단축이 가능하다.

또한 본 발명에 따른 피가열 물체 지지대(1)는 유도 가열 장치와의 연계 구동을 통해 피가열 물체에 대한 온도 제어 효율을 개선할 수 있다. 또한, 피가열 물체에 대한 정온 제어가 가능한바, 요리 맛 개선이 가능하다.

참고로, 사용자가 일반 조리 용기를 가열하고자 할 때에는, 피가열 물체 지지대(1) 없이 유도 가열 장치의 상판(도 5의 TB) 위에 일반 조리 용기를 올려놓고 가열하면 된다. 또한 사용자가 웍을 가열하고자 할 때에는, 피가열 물체 지지대(1)를 유도 가열 장치의 상판(도 5의 TB)에 배치한 후, 웍을 피가열 물체 지지대(1)에 올려놓고 가열하면 된다. 물론 사용자는 피가열 물체 지지대(1) 위에 일반 조리 용기를 올려놓고 가열할 수도 있다.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

100: 하우징 150: 중계 코일
200: 보조 커패시터 250: 온도 센서
300: 통신 모듈

Claims

유도 가열 장치에 구비된 워킹 코일과 연계되어 구동되는 피가열 물체 지지대에 있어서,
상면이 하방으로 오목하게 형성되고, 피가열 물체가 상기 상면에 배치되는 하우징;
상기 하우징 내부에 구비되고, 상기 워킹 코일과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 구동되는 중계 코일; 및
상기 하우징 내부에 구비되고, 상기 중계 코일의 출력을 제어하기 위해 상기 중계 코일에 연결된 보상 커패시터를 포함하는
피가열 물체 지지대.
제1항에 있어서,
상기 중계 코일은
상기 워킹 코일과 상기 피가열 물체의 최하단 사이의 중간 지점부터 상기 피가열 물체의 최하단 사이의 영역에 배치되는
피가열 물체 지지대.
제1항에 있어서,
상기 보상 커패시터의 커패시턴스 값은 상기 워킹 코일에 연결된 공진 커패시터의 커패시턴스 값의 절반보다 작은 값을 포함하는
피가열 물체 지지대.
제1항에 있어서,
상기 하우징 내부에 구비되어, 상기 하우징의 상면에 배치된 상기 피가열 물체의 온도를 감지하는 온도 센서; 및
상기 온도 센서로부터 상기 감지된 피가열 물체의 온도에 관한 정보를 제공받고, 상기 제공받은 정보를 무선 통신을 통해 상기 유도 가열 장치에 제공하는 통신 모듈을 더 포함하는
피가열 물체 지지대.
제4항에 있어서,
상기 온도 센서는 상기 하우징 내부의 중앙에 배치되고,
상기 하우징의 상면과 하면 사이의 간격은 상기 하우징 내부의 중앙에서 가장 좁은
피가열 물체 지지대.
제4항에 있어서,
상기 중계 코일은,
상기 워킹 코일과의 자기 유도 또는 자기 공명을 통해 생성된 전력을 상기 온도 센서 및 상기 통신 모듈에 공급하는
피가열 물체 지지대.
제1항에 있어서,
상기 하우징의 상면은,
제1 수평부와,
일단이 상기 제1 수평부와 연결된 곡면부와,
일단이 상기 곡면부의 타단과 연결된 수직부와,
일단이 상기 수직부의 타단과 연결된 제2 수평부를 포함하는
피가열 물체 지지대.
제7항에 있어서,
상기 하우징 내부에 구비되어, 상기 하우징의 상면에 배치된 상기 피가열 물체의 온도를 감지하는 온도 센서를 더 포함하되,
상기 온도 센서와 상기 중계 코일은 상기 제2 수평부와 상기 하우징의 하면 사이에 배치되고,
상기 온도 센서는 상기 중계 코일과 일정 간격 이격되도록 상기 하우징 내부의 중앙에 구비되는
피가열 물체 지지대.