KR20210078266A - 취반 균일성을 향상시키는 무선 유도가열 밥솥 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성을 보장할 수 있는 무선 유도가열 밥솥에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 유도가열 밥솥 유도가열장치 상에서 동작하는 무선 유도가열 밥솥에 있어서, 본체부, 상기 본체부 내부에 수납되는 내솥, 상기 내솥의 반경 방향(radial direction)에 따라 상기 본체부의 바닥면에 나란히 배열되는 복수의 수신 코일 및 상기 복수의 수신 코일과 각각 연결되고, 상기 연결된 각 수신 코일의 반대편에서 상기 내솥의 측면을 따라 나란히 배열되는 복수의 측면 가열 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

취반 균일성을 향상시키는 무선 유도가열 밥솥{WIRELESS INDUCTION HEATING COOKER THAT IMPROVES COOKING UNIFORMITY}
본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성을 보장할 수 있는 무선 유도가열 밥솥에 관한 것이다.
근래 무선 유도가열방식을 이용한 다양한 조리기기가 개발되고 있다. 이에 발맞추어 밥솥 시장에서는 자체적으로 열을 발생시켜 취사물을 가열하는 방식이 아닌, 유도가열장치에서 발생하는 자기장을 이용하여 취사물을 가열하는 방식에 대한 연구가 이루어지고 있다.
자기장을 이용한 가열 방식은 유도가열장치와 밥솥에 의해 수행된다. 구체적으로, 유도가열장치와 밥솥 간의 전자기 유도 현상을 통해 유도가열장치에서 밥솥으로 전력이 전송되고, 밥솥으로 전송된 전력이 밥솥 내 취사물을 가열함으로써 취반이 이루어진다.
다만, 이러한 방식에서는 유도가열장치 내 워킹 코일과 밥솥 내 전력 수신 코일이 높은 결합 계수(coupling coefficient)로 자기 결합(magnetic coupling)되어야 하며, 이를 위해서는 워킹 코일과 전력 수신 코일이 정렬 (aligned)될 것을 요구한다.
이에 따라, 일본등록특허 제5943770호(이하, 선행문헌)와 같이, 유도가열장치 내 워킹 코일과 밥솥 내 전력 수신 코일의 정렬을 보장할 수 있는 기술이 제안되어 왔으며, 이하에서는, 도 1을 참조하여 선행문헌에 개시된 무선 유도가열 밥솥의 동작 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b는 종래 유도가열 밥솥의 동작 방법을 설명하기 위한 도면으로, 선행문헌에 기재된 도면(도 2 및 도 8)을 발췌한 것이다. 한편, 도 1a 및 도 1b에 나타낸 도면 부호는 선행문헌에 기재된 도면 부호와 일부 다를 수 있다.
도 1a를 참조하면, 종래 유도가열 밥솥(1')은 취반 유닛(10)과 전원 유닛(20)을 포함한다. 취반 유닛(10) 내에서 내솥(60)은 내솥수용부(14)에 수용되며, 내솥수용부(14)의 하부에는 내솥(60)을 가열하기 위한 유도가열 코일(15)이 구비된다. 또한, 취반 유닛(10)의 본체부(12) 바닥면에는 유도가열 코일(15)에 공급되는 전력을 전원 유닛(20)으로부터 수전하기 위한 가열용 수전 코일(16)이 구비된다.
한편, 전원 유닛(20)에는 수전 코일(16)과의 자기 결합을 위해 수전 코일(16)과 마주보도록 배치되는 전원 공급 코일(23)이 구비된다. 이 때, 수전 코일(16)과 전원 공급 코일(23)의 위치를 정렬시키기 위해, 취반 유닛(10)의 본체부(12)에는 취반 유닛(10)과 전원 유닛(20)을 상호 고정시키는 본체 잠금부(17)가 구비된다.
즉, 도 1b를 참조하면, 종래 유도가열 밥솥(1')은 워킹 코일로서 기능하는 전원 공급 코일(23)과 수신 코일로서 기능하는 수전 코일(16)의 정렬을 위해, 수전 코일(16)이 고정 배치된 취반 유닛(10C)과, 전원 공급 코일(23)이 고정 배치된 전원 유닛(20C)을 본체 잠금부(17)를 통해 물리적으로 고정시킨다.
이에 따라, 선행문헌에 의하면 취반 유닛(10)이 특정 구조를 갖는 전원 유닛(20) 상에서만 동작해야 하는 한계가 있으며, 전원 유닛(20)이 아닌 다른 유도가열장치 상에서 동작하는 경우 수전 코일(16)과 워킹 코일 간의 정렬을 보장할 수 없어 취반 성능이 저하되는 문제가 있다.
한편, 최근에는 유도가열장치와 무선 유도가열 밥솥이 별개로 생산되고 있다. 이에 따라, 취사물의 조리를 위해서는 사용자가 수동으로 무선 유도가열 밥솥을 유도가열장치 상의 적절한 위치로 정렬시켜야 한다.
다만, 앞서 언급한 장치간 정렬의 필요성을 잘 알지 못하는 일반 사용자는 무선 유도가열 밥솥을 유도가열장치에 대략적으로 정렬시키는 것이 일반적이며 이에 따라 무선 유도가열 밥솥이 유도가열장치의 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치된다.
이러한 장치간 오정렬에 의해 무선 유도가열 밥솥 내 취사물은 그 위치에 따라 설익거나 과열되며, 이러한 취반 균일성 저하에 따라 사용자의 불만이 지속적으로 제기되고 있는 실정이다.
본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성을 보장할 수 있는 무선 유도가열 밥솥을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일에서 발생하는 자기장을 이용하여 내솥의 측면까지 가열할 수 있는 무선 유도가열 밥솥을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내솥에 대한 열 전달량이 낮은 영역에서 발생하는 자기장을 내솥의 측면을 가열하는 데 이용하는 무선 유도가열 밥솥을 제공하는 것을 목적으로 한다.
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 발명은 유도가열장치의 워킹 코일과 마주보도록 내솥의 반경 방향에 따라 배열된 복수의 수신 코일과, 내솥의 측면을 따라 배열된 복수의 송신 코일을 서로 대향 배치시킴으로써, 유도가열장치의 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성을 보장할 수 있다.
또한, 본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일과 마주보도록 배열된 복수의 수신 코일 각각에 내솥의 측면을 따라 배열된 복수의 송신 코일을 연결시킴으로써, 유도가열장치의 워킹 코일에서 발생하는 자기장을 이용하여 내솥의 측면까지 가열할 수 있다.
또한, 본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일과 마주보도록 배열된 복수의 수신 코일을 내솥에 형성된 라운딩부의 하부에 배치하고, 복수의 수신 코일 각각에 내솥의 측면을 따라 배열된 복수의 송신 코일을 연결시킴으로써, 내솥에 대한 열 전달량이 낮은 영역에서 발생하는 자기장을 내솥의 측면을 가열하는 데 이용할 수 있다.
본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성을 보장함으로써, 무선 유도가열 밥솥의 위치에 관계 없이 높은 취반 품질을 보장할 수 있고, 사용자에게 무선 유도가열 밥솥의 정렬을 엄격히 요구하지 않아도 되므로 사용 편의성을 크게 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일에서 발생하는 자기장을 이용하여 내솥의 측면까지 가열함으로써, 단일의 열원을 이용하여 복수의 열 전달 경로를 형성할 수 있고, 내솥의 높이에 따른 온도 균일성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명은 내솥에 대한 열 전달량이 낮은 영역에서 발생하는 자기장을 내솥의 측면을 가열하는 데 이용함으로써, 내솥의 하부와 측면을 가열함에 있어서 워킹 코일에서 발생하는 자기장을 효율적으로 이용할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1a 및 도 1b는 종래 유도가열 밥솥의 동작 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 유도가열 밥솥이 유도가열장치 상에서 동작하는 모습을 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 무선 유도가열 밥솥을 분해 도시한 도면.
도 4는 유도가열장치의 워킹 코일과 자기 결합되는 수신 코일 및 이에 연결된 측면 가열 코일을 도시한 회로도.
도 5는 수신 코일과 이에 대응하는 측면 가열 코일의 배치를 설명하기 위한 도면.
도 6a 및 도 6b는 내솥이 복수의 수신 코일 상에서 복수의 측면 가열로 둘러싸인 모습을 도시한 도면.
도 7a 및 도 7b는 각 수신 코일 및 각 측면 가열 코일의 위치적 특징을 설명하기 위한 도면.
도 8a 및 도 8b는 라운딩부를 포함하는 내솥의 하부에 배치된 수신 코일을 각각 도시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 라운딩부를 포함하는 내솥의 측면에 배치된 측면 가열 코일을 각각 도시한 도면.
도 10은 무선 유도가열 밥솥이 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치된 경우의 취반 균일성에 대해 설명하기 위한 도면.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
또한, 본 명세서에서 구성요소의 "상부(또는 하부)" 또는 구성요소의 "상(또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면(또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에(또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한, 본 명세서에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 유도가열 밥솥을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 유도가열 밥솥이 유도가열장치 상에서 동작하는 모습을 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 무선 유도가열 밥솥을 분해 도시한 도면이다.
도 4는 유도가열장치의 워킹 코일과 자기 결합되는 수신 코일 및 이에 연결된 측면 가열 코일을 도시한 회로도이고, 도 5는 수신 코일과 이에 대응하는 측면 가열 코일의 배치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 내솥이 복수의 수신 코일 상에서 복수의 측면 가열로 둘러싸인 모습을 도시한 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 각 수신 코일 및 각 측면 가열 코일의 위치적 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 라운딩부를 포함하는 내솥의 하부에 배치된 수신 코일을 각각 도시한 도면이고, 도 9a 및 도 9b는 라운딩부를 포함하는 내솥의 측면에 배치된 측면 가열 코일을 각각 도시한 도면이다.
도 10은 무선 유도가열 밥솥이 워킹 코일 상에 일부 어긋나게 배치된 경우의 취반 균일성에 대해 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 기본적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 유도가열 밥솥(100)은 유도가열장치 상에서 동작할 수 있다. 구체적으로, 무선 유도가열 밥솥(100)은 워킹 코일(210)이 구비된 임의의 유도가열장치의 상부 플레이트(220)에서 워킹 코일(210)의 수직선상에 놓여진 상태로 동작할 수 있다.
워킹 코일(210)에는 유도가열장치의 제어에 의해 전류가 흐를 수 있고, 이에 따라 워킹 코일(210)에는 자기장이 발생할 수 있다. 워킹 코일(210)에서 발생한 자기장은 무선 유도가열 밥솥(100) 내 내솥(130)을 가열시킬 수 있다.
도 2 및 도 3을 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 유도가열 밥솥(100)은 본체부(110), 뚜껑부(120), 내솥(130), 금속 플레이트(130a), 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)을 포함할 수 있다. 한편, 뚜껑부(120)는 그 내부에 증기 배출 모듈(121), 소음 저감 모듈(122), 압력추(123) 및 제어 모듈(124)을 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3에 도시된 무선 유도가열 밥솥(100)은 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
본체부(110)는 무선 유도가열 밥솥(100)의 하부 및 측부를 지지하는 케이스로, 예컨대 상부가 개방되고 바닥면(110b)에 의해 하부는 밀폐된 원통 형상일 수 있다. 이러한 본체부(110)의 내부에서는 조리가 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 본체부(110) 내부에는 내솥(130), 내솥(130)을 감싸는 금속 플레이트(130a), 내솥(130) 가열을 위한 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)이 배치되며, 쌀과 같은 다양한 곡물은 내솥(130) 내부에서 가열 조리될 수 있다.
뚜껑부(120)는 무선 유도가열 밥솥(100)의 상부를 밀폐하는 케이스로서, 개방된 본체부(110)의 상면에 체결될 수 있고, 상면이 뚜껑 커버(120c)에 의해 밀폐될 수 있다. 이 때, 뚜껑부(120)는 본체부(110)의 상면에 대해 개폐 가능하도록 체결될 수 있다. 구체적으로, 뚜껑부(120)는 본체부(110)의 상면에 힌지(hinge) 체결되어 선택적으로 개폐될 수도 있고, 본체부(110)의 상면에 구비된 체결 부재(예컨대, 체결링)에 의해 탈착될 수도 있다.
이러한 뚜껑부(120) 내부에는 무선 유도가열 밥솥(100)의 전반적인 동작을 제어하는 제어 모듈(124)이 구비될 수 있다. 제어 모듈(124)은 다수 IC(integrated circuit)로 구성된 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB) 상에서 구현될 수 있다.
또한, 뚜껑부(120) 내부에는 무선 유도가열 밥솥(100)의 내부 압력을 일정하게 유지시키기 위한 압력추(123)와, 제어 모듈(124)에서 제공되는 제어 신호에 따라 무선 유도가열 밥솥(100) 내부의 증기를 외부로 배출하기 위한 증기 배출 모듈(121)(예컨대, 솔레노이드 밸브(solenoid valve))이 구비될 수 있다. 뿐만 아니라, 뚜껑부(120)에는 증기 배출 시 소음을 저감하기 위한 흡음 부재가 내부에 구비된 소음 저감 모듈(122)이 구비될 수 있다.
내솥(130)은 본체부(110) 내부에 수납되어 유도가열장치의 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수 있다. 내솥(130)은 본체부(110)의 내부 공간에 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 본체부(110)가 원통 형상인 경우 내솥(130)은 상면이 개방된 원통 형상을 가질 수 있다.
무선 유도가열 밥솥(100)이 유도가열장치의 상부에 놓인 경우, 내솥(130)의 하면과 워킹 코일(210)은 본체부(110)의 바닥면(110b)을 사이에 두고 서로 대향 배치될 수 있다. 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장은 내솥(130)에 전류를 유도할 수 있고, 내솥(130)에는 유도된 전류에 의한 줄열(Joule's heat)이 발생할 수 있다.
유도 전류의 발생을 위해 내솥(130)은 자성을 띄는 임의의 성분으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 내솥(130)은 철(Fe) 성분이 포함된 주철(cast iron)이나, 철(Fe) 및 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 접합시킨 클래드(clad)로 이루어질 수 있다.
한편, 내솥(130)의 외부면에는, 후술되는 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)에서 발생하는 자기장에 의해 가열되는 금속 플레이트(130a)가 구비될 수 있다.
전술한 바와 달리, 열전도 효율을 향상시키기 위해 내솥(130)을, 열전도도가 높은 대신에 자성을 거의 또는 전혀 띄지 않는 물질(예컨대, 알루미늄(AI), 구리(Cu) 등)로 구성하는 경우, 내솥(130)에는 자기장에 의한 유도 전류가 거의 또는 전혀 발생하지 않을 수 있다.
이 때에는, 내솥(130)의 열전도도가 높다고 하더라도 내솥(130)에 열이 발생하지 않으므로, 내솥(130)에 열을 전달하기 위해 내솥(130)의 외부면에는 금속 플레이트(130a)가 구비될 수 있다.
금속 플레이트(130a)는 자성을 띄는 물질로 이루어지며, 내솥(130)과 별개의 구성으로 본체부(110)에 수납될 수도 있고, 금속 용사(metal spraying) 등의 공정을 통해 내솥(130) 외부면에 코팅될 수도 있다. 이에 따라, 금속 플레이트(130a)에는 자기장에 의한 열이 발생할 수 있고, 금속 플레이트(130a)에 발생한 열은 내솥(130)에 전달될 수 있다.
복수의 수신 코일(140)은 내솥(130)의 반경 방향(radial direction)에 따라 본체부(110)의 바닥면(110b)에 나란히 배열될 수 있다. 여기서 반경 방향은 둘레를 따라 정의되는 방향으로서, 내솥(130)이 원통 형상인 경우 원통의 둘레 방향일 수 있고, 내솥(130)이 다각 기둥 형상인 경우 다각 기둥의 둘레 방향으로 정의될 수 있다. 도 3을 예로 들어 설명하면, 복수의 수신 코일(140)은 본체부(110)의 바닥면(110b) 상에서 원 둘레 방향에 따라 나란히 배열될 수 있다.
복수의 수신 코일(140)에는 유도가열장치의 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의해 전류가 유도될 수 있다. 이를 위해, 복수의 수신 코일(140)은 워킹 코일(210)과 마주보도록 본체부(110)의 바닥면(110b)에 평평하게 배열될 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 수신 코일(140)은 원형의 평판 코일로 구현될 수 있고, 각 수신 코일(140)은 워킹 코일(210)과 평행하게 마주보도록 배치될 수 있다. 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장은 각 수신 코일(140)에 쇄교할 수 있고, 수신 코일(140)에 쇄교하는 자기장에 의해 수신 코일(140)에는 전류가 유도될 수 있다.
수신 코일(140)에 유도된 전류는 내솥(130)을 가열할 수 있다. 보다 구체적으로, 수신 코일(140)에 전류가 유도되면 수신 코일(140)에서는 자기장이 발생할 수 있다. 수신 코일(140)에서 발생하는 자기장은 내솥(130)에 전류를 유도할 수 있고, 내솥(130)에는 유도된 전류에 의한 줄열(Joule's heat)이 발생할 수 있다.
즉, 내솥(130)은 앞서 설명한 바와 같이 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수도 있고, 수신 코일(140)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수도 있다.
한편, 복수의 측면 가열 코일(150)은 복수의 수신 코일(140)과 각각 연결되고, 자신과 연결된 각 수신 코일(140)의 반대편에서 내솥(130)의 측면을 따라 나란히 배열될 수 있다. 도 2를 예로 들어 설명하면, 복수의 측면 가열 코일(150)은 내솥(130)의 원주면에 나란히 배열될 수 있다.
수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)은 서로 연결된 한 쌍으로 구비될 수 있다. 다시 말해, 복수의 수신 코일(140) 중 어느 한 수신 코일(140)은 복수의 측면 가열 코일(150) 중 어느 한 측면 가열 코일(150)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 4를 참조하면, 공진 회로(resonance circuit; RC)(또는 탱크 회로(tank circuit))를 구성하기 위해 복수의 수신 코일(140)과 복수의 측면 가열 코일(150) 각각은 공진 커패시터(Cr)를 통해 연결될 수 있다.
각 수신 코일(140)의 일단과 각 측면 가열 코일(150)의 일단은 직접 접속될 수 있고, 각 수신 코일(140)의 타단과 각 측면 가열 코일(150)의 타단은 공진 커패시터(Cr)의 양단을 통해 접속될 수 있다. 이에 따라, 수신 코일(140), 측면 가열 코일(150) 및 공진 커패시터(Cr)는 L-C 공진 회로(RC)를 형성할 수 있다.
L-C 공진 회로(RC)는 공진 주파수 부근에서 워킹 코일(210)과 자기 결합될 수 있다. 이 때, 무선 유도가열 밥솥(100)의 전체 임피던스는 매우 커지게 되고, 이에 따라 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장의 세기가 커져 내솥(130)의 열 발생량 또한 커질 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 복수의 수신 코일(140)과 복수의 측면 가열 코일(150) 각각은 서로 연결되므로, 복수의 측면 가열 코일(150)에는 이들과 각각 연결된 복수의 수신 코일(140)로부터 유도 전류가 제공될 수 있다. 즉, 앞서 설명한 방법에 따라 수신 코일(140)에 유도된 전류는, 수신 코일(140)과 연결된 측면 가열 코일(150)에 제공될 수 있다.
이 때, 측면 가열 코일(150)은 수신 코일(140)로부터 제공된 유도 전류를 이용하여 내솥(130)의 측면을 가열할 수 있다. 보다 구체적으로, 측면 가열 코일(150)에 유도 전류가 흐르게 되면 측면 가열 코일(150)에서는 자기장이 발생할 수 있다. 측면 가열 코일(150)에서 발생하는 자기장은 내솥(130) 측면에 전류를 유도할 수 있고, 내솥(130) 측면에는 유도된 전류에 의한 줄열(Joule's heat)이 발생할 수 있다.
즉, 내솥(130)은 앞서 설명한 바와 같이 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수도 있고, 수신 코일(140)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수도 있으며, 측면 가열 코일(150)에서 발생하는 자기장에 의해서도 가열될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장을 이용하여 내솥(130)의 측면까지 가열함으로써, 단일의 열원을 이용하여 복수의 열 전달 경로를 형성할 수 있고, 내솥(130)의 높이에 따른 온도 균일성을 확보할 수 있다.
이하에서는, 수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)의 서로 반대편에 위치하는 특징에 대해 구체적으로 설명하도록 하며, 설명의 편의를 위해 수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)이 두 쌍으로 구비된 경우를 가정하도록 한다.
내솥(130), 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)의 종단면도인 도 5를 참조하면, 복수의 수신 코일(140)은 제1 및 제2 수신 코일(140a, 140b)을 포함할 수 있다. 이 때, 측면 가열 코일(150)은 제1 수신 코일(140a)과 연결되고 제1 수신 코일(140a)의 반대편에 배치되는 제1 측면 가열 코일(150a)과, 제2 수신 코일(140b)과 연결되고 제2 수신 코일(140b)의 반대편에 배치되는 제2 측면 가열 코일(150b)을 포함할 수 있다.
연결된 수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)은 쌍을 이룰 수 있다. 구체적으로, 제1 수신 코일(140a)과 이와 연결된 제1 측면 가열 코일(150a)은 한 쌍을 이룰 수 있고, 제2 수신 코일(140b)과 이와 연결된 제2 측면 가열 코일(150b)은 한 쌍을 이를 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 수신 코일(140)은 본체부(110)의 바닥면(110b)에 배치될 수 있고, 측면 가열 코일(150)은 내솥(130)의 측면에 배치될 수 있다. 이 때, 한 쌍의 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)은 서로 반대편에 위치할 수 있다.
보다 구체적으로 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 수신 코일(140a)이 본체부(110) 바닥면(110b)의 좌측에 위치하는 경우, 제1 측면 가열 코일(150a)은 내솥(130) 측면의 우측에 위치할 수 있다. 마찬가지로 제2 수신 코일(140b)의 본체부(110) 바닥면(110b)의 우측에 위치하는 경우, 제2 측면 가열 코일(150b)은 내솥(130) 측면의 좌측에 위치할 수 있다.
추가적으로, 내솥(130)의 형상이 원통, 다각 기둥 형상으로 구현되는 경우, 서로 연결된 수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)의 중심, 다시 말해 한 쌍의 수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)의 각 중심은 내솥(130)의 중심 수직선(CL)과 교차하는 직선상에 위치할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 내솥(130)의 외주면은 중심 수직선(CL)을 기준으로 일정 반경을 가질 수 있다. 이 때, 제1 수신 코일(140a)의 중심(CP1)과 제1 측면 가열 코일(150a)의 중심(CP1')은 중심 수직선(CL)을 지나는 직선상에 위치할 수 있고, 제2 수신 코일(140b)의 중심(CP2)과 제2 측면 가열 코일(150b)의 중심(CP2') 또한 중심 수직선(CL)을 지나는 직선상에 위치할 수 있다.
복수의 수신 코일(140)과 복수의 측면 가열 코일(150)만을 분리 도시한 도 6a와, 도 6a에 도시된 코일 상에 내솥(130) 및 금속 플레이트(130a)가 수납된 모습을 분리 도시한 도 6b를 참조하면, 무선 유도가열 장치는 여섯 쌍의 수신 코일(140a, 140b, 140c, 140d, 140e, 140f) 및 측면 가열 코일(150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 150f)을 포함할 수 있다. 각 쌍의 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)은 전기적으로 연결되며, 서로 반대편에 위치할 수 있다.
전술한 위치적 특징은 내솥(130)이 다각 기둥인 경우에도 적용될 수 있다. 이에 따라, 내솥(130)의 형상과 관계 없이 한 쌍의 수신 코일(140)과 측면 가열 코일(150)은 완전히 반대편에서 위치할 수 있다.
이하에서는, 복수의 수신 코일(140)의 배열과 복수의 측면 가열 코일(150)의 배열에 관한 특징을 구체적으로 설명하도록 한다.
복수의 수신 코일(140)의 각 중심 및 복수의 측면 가열 코일(150)의 각 중심은 내솥(130)의 반경 방향에 따라 나란히 위치할 수 있다.
먼저, 도 6a와, 복수의 수신 코일(140)을 z축 방향(도 1의 좌표축 참조)에서 바라본 도 7a를 함께 참조하면, 내솥(130)이 원통 형상일 때 복수의 수신 코일(140)의 중심(CP1~CP6)은 본체부(110) 바닥면(110b)에서 내솥(130)의 반경 방향, 다시 말해 원 둘레 방향에 따라 나란히 위치할 수 있다.
다음으로, 도 6a 및 도 7b를 함께 참조하면, 내솥(130)이 원통 형상일 때 복수의 측면 가열 코일(150)의 중심(CP1'~CP6')은 내솥(130)의 측면에서 내솥(130)의 반경 방향, 다시 말해 원 둘레 방향에 따라 나란히 위치할 수 있다.
이 때, 복수의 측면 가열 코일(150) 각각의 높이는 서로 동일할 수 있다. 구체적으로, 본체부(110) 바닥면(110b)으로부터 각 측면 가열 코일(150)의 중심까지의 높이는 서로 동일할 수 있다. 이에 따라, 복수의 측면 가열 코일(150)은 동일한 높이에서 내솥(130)의 측면을 가열할 수 있다.
한편, 복수의 수신 코일(140)과 복수의 측면 가열 코일(150)은 각각 규칙적으로 나란히 배열될 수 있다.
보다 구체적으로 도 7a를 참조하면, 내솥(130)의 중심 수직선(CL)으로부터 각 수신 코일(140)의 중심(CP1~CP6)까지의 거리는 모두 D1으로 동일할 수 있다. 또한, 도 7b를 참조하면, 내솥(130)의 중심 수직선(CL)으로부터 각 측면 가열 코일(150)의 중심(CP1'~CP6')까지의 거리는 모두 D2로 동일할 수 있다.
뿐만 아니라, 도 7a 및 도 7b를 함께 참조하면, 내솥(130)의 중심 수직선(CL)과 복수의 수신 코일(140) 중 인접한 임의의 두 수신 코일(140)(구체적으로는 두 수신 코일(140)의 중심)이 이루는 중심각은 모두 θ로 동일할 수 있다. 또한, 내솥(130)의 중심 수직선(CL)과 복수의 측면 가열 코일(150) 중 인접한 임의의 두 측면 가열 코일(150)(구체적으로는 두 측면 가열 코일(150)의 중심)이 이루는 중심각은 모두 θ로 동일할 수 있다.
이하에서는 복수의 수신 코일(140)의 위치에 관한 특징을 구체적으로 설명하도록 한다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면 내솥(130)은 취사물의 조리 완료 이후 해당 취사물의 취출을 용이하게 하기 위해 라운딩부(RA)를 포함할 수 있다. 라운딩부(RA)는 내솥(130)의 제1 기준 반경(R1)으로부터 내솥(130)의 제2 기준 반경(R2) 사이에 형성될 수 있다. 다시 말해, 라운딩부(RA)는 내솥(130)의 중심 수직선(CL)으로부터 제1 기준 반경(R1)의 바깥쪽으로부터, 내솥(130)의 중심 수직선(CL)으로부터 제2 기준 반경(R2) 안쪽까지 형성될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 바와 같이 내솥(130)은 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수도 있고, 수신 코일(140)에서 발생하는 자기장에 의해 가열될 수도 있다. 다만, 전력을 전달함에 있어서 매개체가 많은 경우 효율이 떨어지므로, 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의해 직접 가열되는 것이 수신 코일(140)에서 발생하는 자기장에 의해 가열되는 것 보다 높은 가열 효율을 가질 수 있다.
다만, 수신 코일(140)을 워킹 코일(210) 바깥쪽에 배치하는 경우, 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)에 전류가 유도될 수 없으므로, 수신 코일(140)은 워킹 코일(210)과 수직적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
한편, 다시 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 라운딩부(RA)에서는 내솥(130)과 워킹 코일(210)간의 거리가 멀어지므로, 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의한 열 발생량은 낮아질 수 있다.
이 때, 도 8a에 도시된 바와 같이 복수의 수신 코일(140)은 라운딩부(RA)의 하부, 즉 제1 기준 반경(R1)과 제2 기준 반경(R2) 사이에 배치될 수 있다. 또한, 도 8b에 도시된 바와 같이 복수의 수신 코일(140)은 제1 기준 반경(R1) 바깥에 배치될 수 있다. 다만, 복수의 수신 코일(140)이 제1 기준 반경(R1) 바깥에 배치되는 경우, 무선 유도가열 밥솥(100)이 워킹 코일(210) 상에 정렬되었을 때, 복수의 수신 코일(140)은 워킹 코일(210) 내측에, 즉 워킹 코일(210)과 수직적으로 중첩되도록 배치될 수 있다.
이와 같이 수신 코일(140)이 열 발생량이 상대적으로 낮은 라운딩부(RA)의 하부 또는 라운딩부(RA)를 포함하는 바깥쪽 영역에 배치됨으로써, 내솥(130)에 대한 전체 열 발생량을 크게 저하시키지 않으면서, 다시 말해 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장에 의한 내솥(130)의 가열량을 크게 저하시키지 않으면서 워킹 코일(210)에 유도된 전류를 측면 가열 코일(150)에 제공할 수 있다. 결국, 본 발명은 내솥(130)의 하부 및 측면을 가열함에 있어서 워킹 코일(210)에서 발생하는 자기장을 효율적으로 이용할 수 있다.
이하에서는 복수의 측면 가열 코일(150)의 위치에 관한 특징을 구체적으로 설명하도록 한다.
복수의 측면 가열 코일(150)은 내솥(130)의 외측면에 수직 방향으로 배열될 수 있다.
도 9a를 참조하면, 앞서 도 8a 및 도 8b에서 설명한 바와 같이 내솥(130)은 라운딩부(RA)를 포함할 수 있다. 이 때, 복수의 측면 가열 코일(150)은 라운딩부(RA)보다 높은 높이에서 내솥(130)의 외측면에 수직 방향으로 배열될 수 있다. 이 때, 측면 가열 코일(150)은 내솥(130) 외주면의 곡률에 따라 수평 방향으로 오목하게 형성될 수 있다.
이와 달리, 복수의 측면 가열 코일(150)은 내솥(130)의 라운딩부(RA)를 따라 오목하게 형성될 수 있다.
도 9b를 참조하면, 내솥(130)이 라운딩부(RA)를 포함할 때, 복수의 측면 가열 코일(150)은 라운딩부(RA)에 걸쳐서 내솥(130)의 외측면에 배열될 수 있다. 이에 따라, 복수의 측면 가열 코일(150)은 내솥(130) 외주면의 곡률에 따라 수평 방향으로 오목하게 형성될 뿐만 아니라, 라운딩부(RA)의 곡률에 따라 수직 방향으로도 오목하게 형성될 수 있다.
이하에서는 도 10을 참조하여, 전술한 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)을 통해 무선 유도가열 밥솥(100)이 유도가열장치의 워킹 코일(210) 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성이 보장되는 과정을 구체적으로 설명하도록 한다. 한편, 도 10에서는 설명의 편의를 위해 두 쌍의 수신 코일(140) 및 측면 가열 코일(150)만을 도시하였다.
무선 유도가열 밥솥(100)은 워킹 코일(210)에 일정 거리(d)만큼 어긋나게 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 내솥(130)의 중심 수직선(CL)은 워킹 코일(210)의 중심 수직선(CL')에 대해 우측으로 d만큼 어긋날 수 있다.
어긋난 배치로 인해, 내솥(130)의 우측은 워킹 코일(210)의 외측으로 벗어날 수 있다. 이에 따라, 내솥(130)의 우측에 대한 열 전달량은 내솥(130)의 좌측에 대한 열 전달량 보다 낮아질 수 있다.
한편, 어긋난 배치로 인해, 내솥(130)의 좌측 하부에 위치한 제1 수신 코일(140a)은 워킹 코일(210)의 중심부 쪽으로 이동하여 워킹 코일(210)과 수직적으로 완전히 중첩될 수 있고, 내솥(130)의 우측 하부에 위치한 제2 수신 코일(140b)은 워킹 코일(210)의 외측으로 이동하여 그 일부만이 워킹 코일(210)과 수직적으로 중첩될 수 있다.
이에 따라, 제1 수신 코일(140a)에 유도되는 전류량은 제2 수신 코일(140b)에 유도되는 전류량보다 커질 수 있다. 제1 측면 가열 코일(150a)은 제1 수신 코일(140a)에 유도된 전류를 이용하여 자기장을 발생시키고, 제2 측면 가열 코일(150b)은 제2 수신 코일(140b)에 유도된 전류를 이용하여 자기장을 발생시키므로, 내솥(130)의 우측면에 위치한 제1 측면 가열 코일(150a)은 내솥(130)의 좌측면에 위치한 제2 측면 가열 코일(150b)보다 더 많은 열을 내솥(130)에 전달할 수 있다.
즉, 제1 측면 가열 코일(150a)은, 워킹 코일(210)로부터 내솥(130)에 직접 전달되는 열이 상대적으로 적은 내솥(130)의 우측면에 많은 열을 추가적으로 전달할 수 있다. 이와 같은 원리로, 제2 측면 가열 코일(150b)은, 워킹 코일(210)로부터 내솥(130)에 직접 전달되는 열이 상대적으로 높은 내솥(130)의 좌측면에는 적은 열만을 추가적으로 전달할 수 있다.
이로 인해, 무선 유도가열 밥솥(100)이 워킹 코일(210)에 일정 거리(d)만큼 어긋나게 배치된 경우에도 내솥(130)의 좌측과 우측의 온도는 유사하게 유지될 수 있고, 내솥(130) 내부에서 조리되는 취사물에 대한 취반 균일성이 보장될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 유도가열장치의 워킹 코일(210) 상에 일부 어긋나게 배치되더라도 취반 균일성을 보장함으로써, 무선 유도가열 밥솥(100)의 위치에 관계 없이 높은 취반 품질을 보장할 수 있고, 사용자에게 무선 유도가열 밥솥(100)의 정렬을 엄격히 요구하지 않아도 되므로 사용 편의성을 크게 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (15)

  1. 유도가열장치 상에서 동작하는 무선 유도가열 밥솥에 있어서,
    본체부;
    상기 본체부 내부에 수납되는 내솥;
    상기 내솥의 반경 방향(radial direction)에 따라 상기 본체부의 바닥면에 나란히 배열되는 복수의 수신 코일; 및
    상기 복수의 수신 코일과 각각 연결되고, 상기 연결된 각 수신 코일의 반대편에서 상기 내솥의 측면을 따라 나란히 배열되는 복수의 측면 가열 코일을 포함하는
    무선 유도가열 밥솥.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 코일은 제1 및 제2 수신 코일을 포함하고,
    상기 측면 가열 코일은
    상기 제1 수신 코일과 연결되고 상기 제1 수신 코일의 반대편에 배치되는 제1 측면 가열 코일과,
    상기 제2 수신 코일과 연결되고 상기 제2 수신 코일의 반대편에 배치되는 제2 측면 가열 코일을 포함하는 무선 유도가열 밥솥.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 코일에는 상기 유도가열장치의 워킹 코일에서 발생하는 자기장에 의해 전류가 유도되는 무선 유도가열 밥솥.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 측면 가열 코일에는 이들과 각각 연결된 상기 복수의 수신 코일로부터 유도 전류가 제공되고,
    상기 복수의 측면 가열 코일은 상기 제공된 유도 전류를 이용하여 상기 내솥의 측면을 가열하는 무선 유도가열 밥솥.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 내솥의 외부면에 배치되어 상기 수신 코일 및 상기 측면 가열 코일에서 발생하는 자기장에 의해 가열되는 금속 플레이트를 더 포함하는 무선 유도가열 밥솥.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 코일과 상기 복수의 측면 가열 코일 각각은 공진 커패시터를 통해 연결되는 무선 유도가열 밥솥.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 코일의 각 중심 및 상기 복수의 측면 가열 코일의 각 중심은 상기 내솥의 반경 방향에 따라 나란히 위치하는 무선 유도가열 밥솥.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 내솥의 중심 수직선으로부터 각 수신 코일의 중심까지의 거리는 동일하고, 상기 내솥의 중심 수직선으로부터 각 측면 가열 코일의 중심까지의 거리는 동일한 무선 유도가열 밥솥.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 수신 코일은 상기 유도가열장치의 워킹 코일과 마주보도록 상기 본체부의 바닥면에 평평하게 배열되는 무선 유도가열 밥솥.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 내솥의 라운딩부는 상기 내솥의 제1 기준 반경으로부터 상기 내솥의 제2 기준 반경 사이에 형성되고,
    상기 복수의 수신 코일은 상기 제1 기준 반경 바깥에 배치되는 무선 유도가열 밥솥.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 내솥의 라운딩부는 상기 내솥의 제1 기준 반경으로부터 상기 내솥의 제2 기준 반경 사이에 형성되고,
    상기 복수의 수신 코일은 상기 내솥의 라운딩부의 하부에 배치되는 무선 유도가열 밥솥.
  12. 제1항에 있어서,
    서로 연결된 수신 코일과 측면 가열 코일의 각 중심은 상기 내솥의 중심 수직선과 교차하는 직선상에 위치하는 무선 유도가열 밥솥.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 측면 가열 코일은 상기 내솥의 외측면에 수직방향으로 배열되는 무선 유도가열 밥솥.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 측면 가열 코일은 상기 내솥의 라운딩부를 따라 오목하게 형성되는 무선 유도가열 밥솥.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 내솥의 중심 수직선과 상기 복수의 수신 코일 중 인접한 두 수신 코일이 이루는 중심각은 동일하고, 상기 중심 수직선과 상기 복수의 측면 가열 코일 중 인접한 두 측면 가열 코일이 이루는 중심각은 동일한 무선 유도가열 밥솥.
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