KR20190110810A - 피가열체 특성에 따른 온도 제어를 수행하는 조리 기기 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

피가열체 특성에 따른 온도 제어를 수행하는 조리 기기 및 그 동작방법이 개시된다. 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 조리 기기는, 유도 가열(Induction Heating)을 위한 교류 전원을 제공하며, 스위치 구동 신호에 응답하는 스위칭 동작을 통해 상기 교류 전원을 생성하는 스위칭 회로와, 가열을 수행할 피가열체의 특성을 판단하여 판단 결과를 출력하는 특성 판단부와, 상기 피가열체의 다수의 특성들에 대응하는 다수의 제어 패턴들을 포함하는 제어 패턴 테이블을 저장하고, 상기 특성 판단부로부터의 판단 결과에 대응하여 선택된 제어 패턴을 출력하는 저장부 및 상기 제어 패턴에 응답하여 상기 스위치 구동 신호의 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 조절하여 출력하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

피가열체 특성에 따른 온도 제어를 수행하는 조리 기기 및 그 동작방법{Cooker performing temperature control based on object characteristic and Operating method thereof}

본 개시의 기술적 사상은 조리 기기에 관한 것으로서, 자세하게는 피가열체 특성에 따른 온도 제어를 수행하는 조리 기기 및 그 동작방법에 관한 것이다.

조리 기기로서 전기 레인지(Electric Range)는 전기를 에너지원으로 하여 화구의 가열부를 구동함으로써 화구에 놓여진 피가열체를 가열하는 기기이다. 전기 레인지는 피가열체를 가열함으로써 용기에 담긴 음식을 조리하는 용도로 사용되기도 하며, 용기에 담긴 다양한 액체를 가열하는 용도로 사용되기도 한다.

전기 레인지는 직류 전원에 대한 스위칭 제어를 통해 생성되는 교류 전원을 이용하여 가열부를 구동할 수 있다. 일 예로서, 전기 레인지에 구비되는 스위칭 소자(예컨대, 인버터 회로)가 구동 신호에 응답하여 직류 전원을 스위칭함으로써 교류 전원을 생성할 수 있으며, 이 때 교류 전원에 의한 스위칭 소자의 발열로 인하여 스위칭 소자에 손상이 발생될 수 있다. 특히, 전기 레인지 동작의 특성 상, 피가열체의 종류나 피가열체가 가열부 위에 놓여진 위치 등 다양한 원인들에 의하여 공진 특성이 변동하게 되고 이에 따라 스위칭 소자의 발열이 달라지게 되는데, 이로 인해 예기치 않게 스위칭 소자에 과도한 발열이 발생될 수도 있다.

스위칭 소자의 손상을 방지하기 위하여 가열부의 구동을 중단하는 등이 제어가 필요로 되나, 이 경우 조리 구간에서 충분한 시간 동안 가열 출력을 발생하지 못함으로써 조리 성능에 제약이 발생될 수 있다.

본 개시의 기술적 사상은 피가열체의 특성을 고려한 스위칭 소자의 온도 조절을 통해 충분한 시간 동안 가열부를 구동함으로써 조리 성능을 향상함과 함께, 스위칭 소자의 손상을 방지할 수 있는 조리 기기 및 그 동작방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 기술적 사상의 일측면에 따른 조리 기기는, 유도 가열(Induction Heating)을 위한 교류 전원을 제공하며, 스위치 구동 신호에 응답하는 스위칭 동작을 통해 상기 교류 전원을 생성하는 스위칭 회로와, 가열을 수행할 피가열체의 특성을 판단하여 판단 결과를 출력하는 특성 판단부와, 상기 피가열체의 다수의 특성들에 대응하는 다수의 제어 패턴들을 포함하는 제어 패턴 테이블을 저장하고, 상기 특성 판단부로부터의 판단 결과에 대응하여 선택된 제어 패턴을 출력하는 저장부 및 상기 제어 패턴에 응답하여 상기 스위치 구동 신호의 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 조절하여 출력하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기 및 그 동작방법에 의하면, 피가열체 특성에 따라 기 저장된 제어 패턴을 통해 스위칭 소자의 온도를 조절함으로써, 가열 출력을 위한 충분한 시간이 확보됨에 따라 조리 성능이 향상될 수 있을 뿐 아니라, 상대적으로 고가의 반도체 장치로 구현되는 스위칭 소자의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1의 특성 판단부의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 용기 특성에 따라 공진 특성이 변동되는 예를 나타내는 그래프이다.
도 4는 하나의 조리 구간 내에 포함되는 다수의 가열 구간들의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제어 패턴 테이블에 저장되는 정보의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6a,b는 본 발명의 변형 가능한 실시예에 따른 제어 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조리 기기의 동작방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 8a,b는 본 발명의 변형 가능한 실시예에 따른 조리 기기의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 개시의 예시적 실시예에 따른 조리 기기를 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 조리 기기(100)는 직류 전원 생성부(110), 스위칭 회로(120), 가열부(130), 제어 회로(140), 특성 판단부(150) 및 저장부(160)를 포함할 수 있다. 또한, 저장부(160)는 제어 패턴 테이블(161)을 저장하며, 제어 패턴 테이블(161)은 용기의 다양한 특성에 따른 다수의 제어 패턴들을 포함할 수 있다. 이외에도, 도 1에는 도시되지 않았으나, 조리 기기(100)에서 수행될 수 있는 다른 다양한 동작들을 위해 추가의 구성 요소가 조리 기기(100)에 더 구비될 수 있으며, 일 예로서 화구에 피가열체(101)가 놓여졌는지를 감지하기 위한 장치나 사용자 인터페이스부 및 통신부 등 다양한 기능들을 수행하는 구성 요소가 더 구비될 수 있을 것이다.

일 실시예에 따라, 조리 기기(100)는 하나 이상의 화구를 포함하고, 전기적 원리를 이용해 화구에 놓여진 피가열체(101)를 가열하는 전기 레인지일 수 있다. 상기 화구라는 용어는 다양하게 정의가 가능하며, 본 발명의 실시예들에서 상기 화구는 용기 등의 피가열체가 놓여지는 위치에 대응하여 배치되는 가열부(130)를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 조리 기기(100)가 다수 개의 화구들을 포함할 때, 일부의 화구는 워킹 코일을 포함하여 전자기 유도 작용을 통해 피가열체(101)를 가열하는 인덕션에 해당할 수 있으며, 다른 일부의 화구는 열선이 포함된 금속판을 가열하여 열을 발생하는 핫플레이트, 열선이 분포되어 세라믹 판을 가열하여 열을 발생하는 하이라이트 등 다른 종류의 화구일 수도 있다.

피가열체(101)는 가열 장치(100)에 의해 가열되는 물체를 나타낼 수 있다. 피가열체(101)는 냄비, 프라이팬, 찜솥, 주전자 및 티포트 등과 같은 피가열 용기들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의 상 피가열체(101)는 용기로 지칭될 것이다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 조리 기기(100)는 전기 레인지 이외의 다른 다양한 종류의 기기에 해당할 수도 있다. 예컨대, 본 발명의 실시예에 따른 조리 기기(100)는 스위칭 소자를 이용하여 교류 전원(예컨대, 교류 전압 또는 교류 전류)을 생성하여 가열부를 구동하는 다양한 종류의 가열 기기일 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 조리 기기(100)는 전기 레인지에 해당하고, 워킹 코일에 의해 생성되는 자기장이 용기(101)에 전류를 유도함으로써 조리가 수행되는 것으로 가정할 것이다.

직류 전원 생성부(110)는 외부로부터 공급되는 상용 전원을 수신하고, 교류 전원에 대한 평활화 동작을 통해 직류 전압을 생성하여 출력할 수 있다. 상용 전원은 사용하는 국가 및/또는 지역에 따라 110V 교류 전원, 220V 교류 전원, 380V 교류 전원 또는 그 외의 임의의 전압 레벨을 갖는 교류 전원에 해당할 수 있다.

스위칭 회로(120)는 수신된 직류 전압에 대한 고주파 스위칭 동작을 통해 고주파 교류 전원(예컨대, 교류 전압 또는 교류 전류)을 생성하고 이를 가열부(130)로 제공할 수 있다. 가열부(130)는 스위칭 회로(120)로부터 교류 전원을 수신하는 워킹 코일을 포함할 수 있으며, 워킹 코일은 교류 전원에 의하여 화구 상에 놓여진 용기(101)와 전류 공진하게 되고, 이에 의해 용기(101)가 발열되어 조리 기능이 수행될 수 있다.

제어 회로(140)는 스위칭 회로(120)의 고주파 스위칭 동작을 위한 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성할 수 있다. 제어 회로(140)는 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 제공함으로써 스위칭 회로(120)로부터 출력되는 교류 전원의 주파수 및/또는 듀티(duty)를 조절할 수 있다. 또한, 제어 회로(140)의 제어에 기반하여 교류 전원의 주파수 및/또는 듀티(duty)가 조절됨에 따라 가열부(130)의 유도 가열 출력이 조절될 수 있다. 일 예로서, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)에 응답하여 스위칭 회로(120)로부터 출력되는 교류 전원의 주파수가 증가 또는 감소되거나 듀티가 증가 또는 감소됨으로써 유도 가열 출력이 조절될 수 있다.

특성 판단부(150)는 화구 상에 놓여진 용기(101)의 특성을 판단하고 판단 결과(Det)를 출력할 수 있다. 일 예로서, 용기(101)의 특성은 용기(101)의 종류, 크기, 재질, 모양 및 화구 상에 놓여진 위치 등 다양한 요소들 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 용기(101)의 특성에 의해 워킹 코일과 용기(101) 사이의 전자기적 결합 특성(예컨대, 공진 특성, 등가 임피던스 특성 등)이 변동될 수 있다. 특성 판단부(150)는 상기 변동되는 전자기적 결합 특성을 판단함에 의해 용기(101)의 특성을 판단하고, 이에 따른 판단 결과(Det)를 출력할 수 있다. 일부의 실시예들에서, 용기(101)의 특성으로서 종류를 판단하고 이에 따른 판단 결과(Det)를 출력하는 예가 설명될 것이나, 본 발명의 실시예는 이에 국한될 필요가 없이 전술한 용기(101)의 다른 다양한 특성들을 판단하고 이에 따른 판단 결과(Det)를 출력할 수도 있을 것이다.

용기(101)는 가열부(130)의 워킹 코일과 전자기적으로 결합(coupling)된 부하 인덕터(L_load)와 부하 저항(R_load)이 연결된 형태의 등가 회로로서 표현될 수 있다. 용기(101)의 특성에 따라 부하 인덕터(L_load)와 부하 저항(R_load)의 값이 변동하게 되고, 이에 따라 전자기적으로 결합된 워킹 코일과 용기(101)에 의한 등가 임피던스 값이 달라질 수 있다. 이 경우, 서로 다른 특성을 갖는 용기(101)가 가열될 때, 스위칭 회로(120)로부터 워킹 코일로 제공되는 공진 전류의 레벨이 서로 달라지게 되며, 이에 따라 스위칭 소자의 온도 변화 패턴이 서로 달라지게 된다.

특성 판단부(150)는 다양한 방식에 의해 용기(101)의 특성을 판단할 수 있다. 일 예로서, 특성 판단부(150)는 가열부(130)의 워킹 코일의 적어도 하나의 노드에 연결되거나 워킹 코일의 양 단에 연결될 수 있으며, 용기(101)의 가열에 의해 소모되는 전력을 검출하고, 이를 통해 용기(101)의 특성을 판단할 수 있다. 또는, 특성 판단부(150)는 워킹 코일의 양 단 사이의 등가 임피던스를 측정함으로써 용기(101)의 특성을 판단할 수 있다. 이외에도, 특성 판단부(150)는 다양한 방식을 통한 판단 동작에 기반하여 판단 결과(Det)를 발생할 수 있다.

저장부(160)는 플래시 메모리, 자기 저항 메모리 등과 같은 비휘발성 메모리 및 DRAM, SRAM 등과 같은 휘발성 메모리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 저장부(160)는 조리 기기(100)의 구동에 관련된 다양한 정보들을 저장할 수 있으며, 제어 패턴 테이블(161)은 가열부(130)에 의한 가열 출력을 조절하기 위해 이용되는 제어 패턴(또는, 제어 패턴 정보)을 포함할 수 있다. 예컨대, 제어 패턴 테이블(161)은 다수의 용기의 특성들에 대응하는 제어 패턴들을 테이블 정보로서 포함할 수 있으며, 특성 판단부(150)로부터의 판단 결과(Det)는 다수의 용기의 특성들 중 어느 하나의 특성을 나타낼 수 있고, 저장부(160)로부터 판단 결과(Det)에 대응하는 제어 패턴(Ctrl_pat)이 출력될 수 있다.

제어 회로(140)는 제어 패턴(Ctrl_pat)에 응답하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 조절할 수 있으며, 이에 따라 스위칭 회로(120)로부터 출력되는 교류 전원의 주파수 및/또는 듀티(duty)가 조절될 수 있다. 또한, 교류 전원에 따라 가열 출력이 조절되고, 이로 인해 스위칭 회로(120)의 온도가 증가 또는 감소되도록 제어될 수 있다.

스위칭 회로(120)는 스위칭 소자로서 인버터 회로를 포함할 수 있으며, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)에 응답하여 스위칭이 제어될 수 있다. 일 예로서, 스위칭 소자는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT))를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과한 것으로서, 스위칭 회로(120)는 SCR(Silicon Controlled Rectifier), MOS-FET 또는 IGCT(Integrated Gate-Commutated Thyristor) 등 다양한 종류의 스위칭 소자를 포함하여도 무방할 것이다.

한편, 도 1에는 제어 회로(140)가 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성하는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 실시예들에 따른 조리 기기(100)는 다양한 형태로 구현이 가능할 것이다. 일 예로, 제어 회로(140)는 프로세서 또는 마이컴 등의 구성 요소를 포함함에 의해 조리 기기(100)의 전반적인 동작을 제어할 수 있으며, 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성하기 위한 별도의 구동 신호 생성 회로가 조리 기기(100)에 더 구비되는 형태로 조리 기기(100)가 구현될 수도 있을 것이다.

이하, 본원발명의 구체적인 일 동작 예를 설명하면 다음과 같다.

전술한 바와 같이 용기(101)의 특성에 의해 스위칭 회로(120)로부터 제공되는 공진 전류의 레벨이 달라질 수 있으며, 이로 인하여 IGBT 등의 스위칭 소자의 발열이 다르게 발생될 수 있다. 특히 큰 출력 전력이 이용되는 고출력 모드에서는 스위칭 소자의 발열이 더욱 심해질 수 있다. 조리 기능을 위해서는 조리 구간 내에서 일정 시간 이상 동안 가열 출력을 정상적으로 발생시킬 필요가 있으나, 상대적으로 고가의 제품인 스위칭 소자를 보호하기 위해 가열 출력이 중단되는 경우에는 조리 기능이 제대로 수행될 수 없거나 또는 조리 성능이 저하될 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 용기 특성을 판단한 결과에 따라 서로 다른 제어 패턴(Ctrl_pat)이 선택되고, 선택된 제어 패턴(Ctrl_pat)에 따라 가열 출력이 조절됨으로써 스위칭 소자의 온도 변화 패턴이 조절될 수 있다. 만약, 큰 공진 전류가 발생되는 용기(101)인 것으로 판단될 때, 상대적으로 작은 가열 출력을 발생시키는 제어 패턴(Ctrl_pat)이 선택되어 출력될 수 있으며, 이에 따라 스위칭 소자의 온도가 과도하게 상승함이 없이 정상적인 범위를 오래 유지할 수 있다. 반면에, 상대적으로 작은 공진 전류가 발생되는 용기(101)인 것으로 판단될 때, 상대적으로 큰 가열 출력을 발생시키는 제어 패턴(Ctrl_pat)이 선택되어 출력될 수 있다.

일 실시예에 따라, 용기(101)의 특성은 소정의 기준에 따라 그룹화될 수 있으며, 가열부(130)에 놓여진 용기의 특성이 속하는 그룹에 대응하는 제어 패턴(Ctrl_pat)이 선택되어 출력될 수 있다. 예컨대, 유사한 특성을 갖는 용기(101)들이 동일한 그룹으로 분류되고, 가열부(130)에 놓여진 용기가 속하는 그룹에 대응하는 제어 패턴(Ctrl_pat)이 선택되어 출력될 수 있다. 예컨대, 워킹 코일과의 전자기적 결합 특성이 유사한 용기(101)들이 하나의 그룹으로 분류되고, 제어 패턴 테이블(161)은 다수의 그룹들에 대응하는 다수의 제어 패턴들을 포함할 수 있을 것이다.

일 실시예에 따라, 제어 회로(140)는 온도 정보(Temp)를 더 이용하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성할 수 있다. 조리 기기(100) 내부에는 스위칭 소자의 온도를 검출하기 위한 검출 장치(미도시)가 더 구비될 수 있으며, 제어 회로(140)는 선택된 제어 패턴(Ctrl_pat)과 검출된 온도 정보(Temp)에 기반하여 스위치 구동 신호(Ctrl_SW)를 생성할 수 있을 것이다.

도 2는 도 1의 특성 판단부의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 특성 판단부(150)는 소모 전력 검출부(151), 용기 특성 판단부(152) 및 기준 정보 저장부(153)를 포함할 수 있다. 만약, 워킹 코일과 용기(101)에 의한 등가 임피던스 값을 통해 용기(101)의 특성이 판단되는 경우, 상기 소모 전력 검출부(151)는 임피던스 검출부로 대체될 수 있을 것이다.

소모 전력 검출부(151)는 워킹 코일에 연결되어 용기(101)에 의해 소모되는 전력을 검출하고 그 검출 결과를 발생할 수 있다. 예컨대, 소모 전력 검출부(151)는 실제 조리 구간에 진입하기 전의 테스트 과정을 통해 소모 전력을 검출할 수 있으며, 또는 조리 구간 내의 소정의 구간에서 소모 전력을 검출할 수도 있을 것이다.

용기 특성 판단부(152)는 소모 전력 검출 결과 및 기준 정보(Ref_Group)를 기반으로 하여 판단 결과(Det)를 출력할 수 있다. 예컨대, 기준 정보 저장부(153)는 용기(101)의 특성에 따라 용기(101)가 속하는 그룹을 나타내는 기준 정보(Ref_Group)를 용기 특성 판단부(152)로 제공할 수 있으며, 용기 특성 판단부(152)는 검출 결과에 따라 용기(101)가 속하는 그룹을 판단할 수 있다. 용기(101)의 특성들이 N 개의 그룹들(Group 1 ~ Group N)로 분류될 때, 용기 특성 판단부(152)는 어느 하나의 그룹을 나타내는 정보를 판단 결과(Det)로서 출력할 수 있다. 일 예로서, 판단 결과(Det)가 제1 그룹(Group 1)에 해당하는 경우에는 용기(101)의 특성에 의해 스위칭 소자의 온도가 상대적으로 완만하게 증가될 수 있는 반면에, 판단 결과(Det)가 제N 그룹(Group N)에 해당하는 경우에는 용기(101)의 특성에 의해 스위칭 소자의 온도가 상대적으로 급격하게 증가될 수 있다.

도 1 및 도 2a,b에 도시된 본원발명의 구성 요소들은 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이다. 일 실시예에 따라, 도 1 및 도 2a,b에 도시된 구성 요소들 각각은 하드웨어로 구현될 수 있으며, 또는 프로세서가 프로그램을 실행함에 의해 그 기능이 달성되는 소프트웨어로 구현될 수도 있을 것이다. 또는, 도 1 및 도 2a,b에 도시된 구성 요소들은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현될 수도 있을 것이다.

도 3은 용기 특성에 따라 공진 특성이 변동되는 예를 나타내는 그래프이며, 도 4는 하나의 조리 구간 내에 포함되는 다수의 가열 구간들의 예를 나타내는 그래프이다.

도 3을 참조하면 가로 축은 교류 전원의 주파수에 해당하고, 세로 축은 소모되는 평균 전력을 나타낼 수 있다. 또한, 도 3에는 용기의 특성에 의해 상대적으로 작은 공진 주파수(Fres_1)를 갖는 제1 경우(Case 1)와 큰 공진 주파수(Fres_2)를 갖는 제2 경우(Case 2)가 예시된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 용기의 특성에 의해 공진 특성이 변동되며 이에 따라 평균 소모 전력 값이 달라지게 되고, 각 경우에서 공진 전류의 레벨이 달라질 수 있다. 또한, 평균 소모 전력을 검출함에 의해 용기의 특성이 판단될 수 있다. 예컨대, 제1 경우(Case 1)에서의 공진 전류 최대 레벨은 제2 경우(Case 2)에 비해 클 수 있으며, 제1 경우(Case 1) 및 제2 경우(Case 2)에서 가열 출력의 변동에 따라 그 공진 전류의 레벨 변화 특성은 서로 다를 수 있다.

한편, 도 4는 스위칭 소자의 온도를 나타내는 그래프이고, 하나의 조리 구간은 초기 가열을 수행하는 제1 구간, 정상 가열을 수행하는 제2 구간, 출력 상승을 정지시키는 제3 구간 및 출력을 정지 또는 중단시키는 제4 구간을 포함할 수 있다. 특히, 제1 구간 및 제2 구간은 온도 상승률이 큰 구간에 해당하고, 만약 상기 구간들에서 온도 상승이 과도하게 발생되는 경우에는 스위칭 소자의 온도가 안정적인 레벨 범위를 벗어날 가능성이 커지게 된다. 본 발명의 실시예에 따르면, 용기의 특성에 따라 서로 다른 제어 패턴에 따라 가열 출력을 조절함으로써 스위칭 소자의 온도가 안정적인 레벨을 유지하도록 한다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 온도 제어를 위한 제어 패턴은 각각의 가열 구간에 대응하여 설정될 수 있다. 만약, 용기의 종류에 따라 제1 내지 제N 제어 패턴들 중 어느 하나의 제어 패턴이 선택되고, 하나의 제어 패턴은 다수의 가열 구간들(예컨대, 도 4에서의 4 개의 가열 구간들)에 대한 제어 정보들을 포함할 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 구간들 각각에서 대응하는 제어 정보에 따라 스위치 구동 신호(또는, 교류 전원)이 조절되고, 이로 인해 스위칭 소자의 온도가 조절될 수 있다.

도 5는 제어 패턴 테이블에 저장되는 정보의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5에서는 N 개의 그룹들(Group 1 ~ Group N)이 예시되며, 각각의 그룹에 대응하는 제어 패턴이 저장되는 예가 도시된다. 또한, 어느 하나의 제어 패턴은 다수의 가열 구간들에 대응하여 다수의 제어 정보들을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 그룹(Group 1)에 대응하는 제1 제어 패턴은 제1 내지 제4 제어 정보들(Pat1_1 ~ Pat1_4)을 포함할 수 있다.

전술한 판단 결과(Det)에 따라, 도 5에 도시된 제어 패턴들 중 어느 하나에 기반하여 스위칭 동작이 제어될 수 있다. 예컨대, 제어 패턴 테이블의 각각의 제어 정보에 따라 스위치 구동 신호(또는, 교류 전원)의 주파수 및/또는 듀티가 조절될 수 있으며, 이에 따라 스위칭 소자의 온도 변화가 조절될 수 있다. 예컨대, 제1 제어 패턴의 제1 제어 정보(Pat1_1)와 제2 제어 패턴의 제1 제어 정보(Pat2_1)를 참조하면, 제2 제어 패턴의 제1 제어 정보(Pat2_1)는 제1 제어 패턴의 제1 제어 정보(Pat1_1)에 비해 가열 출력을 감소하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 용기가 큰 공진 전류를 발생시키는 특성을 가질 때, 가열 출력을 감소하기 위한 제어 정보를 갖는 제어 패턴이 선택될 수 있다.

용기를 가열함에 있어서, 다수의 가열 구간들 각각에서 스위칭 소자의 온도 변화 패턴이 다르게 되며, 어느 하나의 제어 패턴은 상기 다수의 가열 구간들에서의 스위칭 소자의 온도 변화를 조절하기 위한 제어 정보들을 포함하기 때문에, 용기 특성에 적합한 제어 정보들의 조합에 의해 제어 패턴이 설정됨으로써 하나의 조리 구간 동안 스위칭 소자의 온도가 적정 범위 이내에서 유지될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 조리 구간 내에서 긴 시간 동안 유도 가열의 출력을 중단할 필요가 없이 안정적으로 조리 기능을 수행할 수 있다. 즉, 용기의 특성에 따라 서로 다른 제어 패턴을 이용한 구동을 통해, 조리 구간 내에서 유도 가열의 출력을 발생하는 구간을 충분히 길게 확보할 수 있으며 또한, 스위칭 소자의 손상 가능성을 감소할 수 있다.

도 6a,b는 본 발명의 변형 가능한 실시예에 따른 제어 패턴의 일 예를 나타내는 도면이다.

도 6a를 참조하면, 하나의 조리 구간은 다수 개(예컨대, 4 개)의 가열 구간들을 포함할 수 있으며, 각각의 가열 구간에 대응하여 다수 개의 제어 정보가 설정될 수 있다. 도 6a에서는 각각의 가열 구간에 대해 3 개의 제어 정보가 설정되는 예가 도시되며, 어느 하나의 가열 구간에서 3 개의 제어 정보에 의해 서로 다른 가열 출력이 발생되고, 이에 따라 스위칭 소자의 발열이 서로 다르게 발생될 수 있다. 예컨대, 초기 가열 구간에 해당하는 제1 구간에서는 제1 제어 정보(Pat1_1), 제2 제어 정보(Pat1_2) 및 제3 제어 정보(Pat1_3)의 3 개의 제어 정보가 설정되고, 이와 유사하게 제2 구간 및 제3 구간 각각에서도 3 개의 제어 정보가 설정될 수 있다.

용기의 특성이 다수(예컨대, N 개)의 그룹들로 분류될 수 있으며, 각각의 그룹에 대응하여 제어 패턴(Ctrl_pat)이 설정되어 조리 기기 내의 저장부에 기 저장될 수 있다. 일 예로서, 어느 하나의 제어 패턴(Ctrl_pat)은 다수의 가열 구간들 각각의 제어 정보를 포함할 수 있으며, 또한 각각의 가열 구간마다 기 설정된 3 개의 제어 정보들 중 어느 하나가 선택될 수 있다. 즉, 기 설정되는 다수의 제어 정보들의 조합을 통해 다양한 종류의 제어 패턴(Ctrl_pat)이 생성될 수 있다. 도 6b에서는, 제1 그룹(Group 1)에 대응하는 제어 패턴(Ctrl_pat)이 제1 구간에서 제1 제어 정보(Pat1_1), 제2 구간에서 제2 제어 정보(Pat2_2), 제3 구간에서 제1 제어 정보(Pat3_1) 및 제4 구간에서 제1 제어 정보(Pat4_1)를 포함하는 예가 도시된다. 이와 유사하게, 제어 정보들의 조합에 기반하여 다른 다수의 그룹들에 대응하는 제어 패턴이 생성될 수 있다.

일 예로, 초기 가열에 해당하는 제1 구간을 참조하면, 용기의 특성에 따라 스위칭 소자의 온도가 급격하게 증가될 수 있는 경우, 상대적으로 가열 출력이 천천히 상승하도록 제어하기 위한 제어 정보가 제어 패턴(Ctrl_pat)에 포함될 수 있다. 반면에, 스위칭 소자의 온도가 완만하게 상승되는 경우에는, 상대적으로 가열 출력이 빠르게 상승하도록 제어하기 위한 제어 정보가 제어 패턴(Ctrl_pat)에 포함될 수 있다. 즉, 용기 특성에 적합하게 제어 정보들이 조합되어 제어 패턴이 생성되어 기 저장될 수 있으며, 제어 패턴을 통한 가열 출력 제어를 통해 스위칭 소자의 온도를 안정적인 범위 이내로 유지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 조리 기기의 동작방법을 나타내는 플로우차트이다.

도 7을 참조하면, 피가열체(예컨대, 용기)가 조리 기기의 가열부 상에 놓여지고, 스위칭 소자로부터의 교류 전원에 의해 용기에 대한 유도 가열이 시작될 수 있다(S11). 또한, 조리 기기는 공지된 다양한 방식에 따라 가열부 상에 용기가 존재하는 지를 감지할 수 있으며(S12), 일 예로 테스트 교류 전원을 워킹 코일에 인가하고 소모되는 전력 값을 검출함에 의해 용기의 존재 여부가 감지될 수 있다. 용기가 존재하지 않는 것으로 판단된 경우에는 유도 가열 동작을 중지할 수 있다(S13).

반면에, 용기가 존재하는 것으로 감지되면, 전술한 실시예들에 따라 용기의 특성을 판단하는 동작이 수행될 수 있다(S14). 또한, 판단된 용기 특성에 따라 스위칭 소자(예컨대, IGBT)의 주파수 및/또는 듀티를 조절하기 위한 제어 패턴이 선택되고, 이를 통해 스위칭 소자의 온도 패턴이 제어될 수 있다(S15).

선택된 제어 패턴에 따른 교류 전원이 워킹 코일이 제공됨에 따라 가열 출력이 발생되고, 이로 인해 스위칭 소자의 온도가 증가되며, 스위칭 소자의 온도가 검출될 수 있다. 일 실시예에 따라, 스위칭 소자의 온도는 소정의 기준값(Ref)과 비교될 수 있으며(S16), 상기 비교 결과에 기반하여 온도의 제어 패턴이 변동될 수 있다.

예컨대, 용기를 소정의 선택된 제어 패턴에 따라 가열하고, 주기적 또는 실시간으로 스위칭 소자의 온도가 검출될 수 있으며, 검출된 온도가 상기 기준값(Ref)과 비교될 수 있다. 만약, 제어 패턴에 포함된 제1 제어 정보의 값에 의해 현재의 가열 구간에서 상대적으로 가열 출력이 크게 발생되고, 현재 검출된 온도가 상기 기준값(Ref)보다 클 때, 가열 출력을 작게 조절하기 위해 제어 패턴에 포함된 제1 제어 정보의 값이 변경될 수 있다(S17). 반면에, 현재 검출된 온도가 상기 기준값(Ref) 이하인 경우에는 현재의 제어 패턴이 유지될 수 있다(S18).

도 8a,b는 본 발명의 변형 가능한 실시예에 따른 조리 기기의 일 구현 예를 나타내는 블록도이다.

도 8a를 참조하면, 조리 기기(200)는 특성 판단부(210), 테이블 업데이트 제어부(220) 및 저장부(230)를 포함할 수 있으며, 저장부(230)는 제어 패턴 테이블(231)을 포함할 수 있다. 도 8a에 도시되지 않았으나, 조리 기기(200)는 피가열체를 가열하기 위한 구성 요소들로서 워킹 코일, 스위칭 소자 등 다른 다양한 구성들을 더 포함할 수 있다.

특성 판단부(210)는 조리 기기(200) 내에서의 각종 검출 동작을 통해 피가열체에 해당하는 용기의 특성을 판단할 수 있다. 전술한 실시예에서와 동일 또는 유사하게, 특성 판단부(210)는 용기의 특성에 따라 가변되는 소모 전력 값이나 등가 임피던스 값을 검출하고, 검출 결과에 기반하여 용기의 특성을 판단한 결과(Det)를 출력할 수 있다. 저장부(230)는 판단 결과(Det)를 수신하고, 제어 패턴 테이블(231)에 저장된 다수의 제어 패턴들 중 상기 판단 결과(Det)에 대응하는 제어 패턴(Ctrl_pat)을 출력할 수 있다.

한편, 테이블 업데이트 제어부(220)는 특성 판단부(210)로부터 판단 결과(Det)를 수신하고, 이를 기반으로 제어 패턴 테이블(231)에 저장되는 제어 패턴을 업데이트할 수 있다. 일 실시예에 따라, 테이블 업데이트 제어부(220)는 제어 패턴 테이블(231)에 저장된 제어 패턴에 관련된 정보(Info_pat)를 수신하고, 업데이트 제어 신호(Ctrl_update)를 제어 패턴 테이블(231)로 제공할 수 있다.

일 예로, 테이블 업데이트 제어부(220)는 용기 특성에 대응하는 제어 패턴이 제어 패턴 테이블(231)에 존재하는 지를 판단하고, 용기 특성에 대응하는 제어 패턴을 생성하여 제어 패턴 테이블(231)로 제공할 수 있다. 예컨대, 현재 판단된 용기 특성에 대응하는 그룹이 제어 패턴 테이블(231)에 존재하지 않는 경우, 도 8b에 도시된 바와 같이 새로운 그룹(예컨대, 제(N+1) 그룹)을 생성하여 제어 패턴 테이블(231)에 업데이트할 수 있다. 또한, 테이블 업데이트 제어부(220)는 업데이트된 그룹에 대응하는 제어 패턴(제(N+1) 제어 패턴)을 생성할 수 있으며, 일 예로 다수의 가열 구간들에 대한 제어 정보들을 포함하는 제(N+1) 제어 패턴을 생성할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따라, 다수의 제어 정보들이 제어 패턴 테이블(231)에 기 설정되고, 테이블 업데이트 제어부(220)는 제어 정보들의 새로운 조합을 통해 제(N+1) 제어 패턴을 생성하여 제어 패턴 테이블(231)로 제공할 수도 있을 것이다.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 예시적인 실시예들이 개시되었다. 본 명세서에서 특정한 용어를 사용하여 실시예들을 설명되었으나, 이는 단지 본 개시의 기술적 사상을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 개시의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 조리 기기에 있어서,
   유도 가열(Induction Heating)을 위한 교류 전원을 제공하며, 스위치 구동 신호에 응답하는 스위칭 동작을 통해 상기 교류 전원을 생성하는 스위칭 회로;
   피가열체의 특성을 판단하여 판단 결과를 출력하는 특성 판단부;
   상기 피가열체의 다수의 특성들에 대응하는 다수의 제어 패턴들을 포함하는 제어 패턴 테이블을 저장하고, 상기 특성 판단부로부터의 판단 결과에 대응하여 선택된 제어 패턴을 출력하는 저장부; 및
   상기 제어 패턴에 응답하여 상기 스위치 구동 신호의 주파수 및 듀티 중 적어도 하나를 조절하여 출력하는 제어 회로를 구비하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스위칭 회로는 절연 게이트 바이폴라 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor(IGBT))를 포함하며,
   상기 제어 패턴은 상기 IGBT의 온도의 상승 패턴을 조절하기 위한 제어 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 피가열체에 유도 가열을 제공하는 워킹 코일을 포함하는 가열부를 더 구비하고,
   상기 특성 판단부는, 상기 피가열체와 상기 워킹 코일의 전자기적 결합 특성에 따라 변동되는 전력 소모를 검출하거나 상기 워킹 코일의 양 단 사이의 등가 임피던스를 검출함으로써 상기 피가열체의 특성을 판단하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
4. 제3항에 있어서, 상기 저장부는,
   피가열체 특성에 의해 분류되는 다수의 그룹들에 대응하는 다수의 제어 패턴들을 저장하고, 상기 판단된 피가열체의 특성이 속하는 그룹에 대응하는 제어 패턴을 출력하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 피가열체를 가열하기 위한 하나의 조리 구간은 다수의 가열 구간들을 포함하고,
   상기 선택된 제어 패턴은 상기 다수의 가열 구간들 각각에 대응하는 제어 정보를 포함하며,
   상기 다수의 가열 구간들 각각에서, 상기 스위치 구동 신호의 주파수 및 듀티 중 적어도 하나는 각각의 가열 구간에 대응하는 제어 정보에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 피가열체의 특성이 상기 스위칭 회로의 온도를 상대적으로 완만히 상승시키는 제1 특성을 가질 때, 상기 선택된 제어 패턴에 의해 상대적으로 큰 가열 출력이 발생되고,
   상기 피가열체의 특성이 상기 스위칭 회로의 온도를 상대적으로 급격히 상승시키는 제2 특성을 가질 때, 상기 선택된 제어 패턴에 의해 상기 제1 특성에 비해 작은 가열 출력이 발생되는 것을 특징으로 하는 조리 기기.
7. 제1항에 있어서,
   상기 특성 판단부로부터 상기 판단 결과를 수신하는 테이블 업데이트 제어부를 더 구비하고,
   상기 테이블 업데이트 제어부는, 판단된 특성에 대응하는 제어 패턴이 상기 저장부에 존재하지 않는 경우, 상기 판단된 특성에 대응하는 제어 패턴을 생성하여 상기 저장부에 업데이트하는 것을 특징으로 하는 조리 기기.

Images