KR20210099821A - 유도 가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도 가열 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로, 구동 신호에 기초하여 상기 인버터 회로에 PWM 신호를 공급하는 구동 회로, 용기의 온도를 센싱하고 상기 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하는 온도 센서, 상기 센싱 전압의 크기에 기초하여 상기 구동 회로에 상기 구동 신호를 공급하는 제어기 및 상기 센싱 전압의 크기에 기초하여 상기 제어기의 동작을 제어하는 보호 회로를 포함한다. 본 발명에 따르면, 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않는 상황에서 용기의 온도가 지나치게 높아질 때 가열 동작을 중단시킴으로써 용기 또는 용기 내부의 음식물이 타거나 유도 가열 장치의 고장 또는 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

유도 가열 장치{INDUCTION HEATING DEVICE}

본 발명은 유도 가열 장치에 관한 것이다.

전기 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 방식은 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 분류된다. 저항 가열 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류가 흐를 때 발생하는 열 에너지가 용기에 전달됨으로써 용기가 가열되는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 워킹 코일에 전기 에너지가 공급될 때 워킹 코일 주변에 발생하는 자계에 의하여 용기에 발생하는 와전류(eddy current)에 의해서 용기가 가열되는 방식이다. 유도 가열 장치는 유도 가열 방식을 이용하여 용기를 가열하는 장치이다.

유도 가열 장치의 각 가열 영역에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일 및 용기가 가열되는 동안 용기의 온도를 측정하기 위한 온도 센서가 각각 배치된다. 용기가 가열되는 동안 측정되는 용기의 온도는 용기 또는 유도 가열 장치의 과열을 방지하기 위한 과열 방지 기능을 갖는 유도 가열 장치의 과열 보호 동작 과정에서 사용된다.

보다 구체적으로, 온도 센서를 통해 측정되는 용기의 온도는 유도 가열 장치 내부에 구비되는 제어기로 전달된다. 과열 방지 기능을 갖는 제어기는 온도 센서를 통해 측정되는 용기의 온도가 미리 정해진 기준값을 초과할 경우 해당 용기를 가열하는 워킹 코일의 출력 전력을 낮추거나, 해당 용기를 가열하는 워킹 코일의 동작을 중단시킨다. 이와 같은 과열 보호 동작에 의해서 용기 또는 유도 가열 장치의 과열이 방지된다.

그러나 과열 방지 기능을 갖는 제어기에 이상이 발생하거나 온도 센서에 의해서 측정된 용기의 온도가 제어기에 정확하게 전달되지 않을 경우, 전술한 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않을 수 있다. 이처럼 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않으면 용기 또는 유도 가열 장치가 과열되어 용기 또는 용기 내부의 음식물이 타거나 유도 가열 장치의 고장 또는 화재가 발생할 가능성이 있다.

본 발명의 목적은 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않는 상황에서 용기의 온도가 지나치게 높아질 때 가열 동작을 중단시킴으로써 용기 또는 용기 내부의 음식물이 타거나 유도 가열 장치의 고장 또는 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있는 유도 가열 장치를 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 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로, 구동 신호에 기초하여 상기 인버터 회로에 PWM 신호를 공급하는 구동 회로, 용기의 온도를 센싱하고 상기 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하는 온도 센서, 상기 센싱 전압의 크기에 기초하여 상기 구동 회로에 상기 구동 신호를 공급하는 제어기 및 상기 센싱 전압의 크기에 기초하여 상기 제어기의 동작을 제어하는 보호 회로를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 회로는 상기 용기의 온도가 미리 정해진 제1 기준 온도값 이상이면 상기 제어기의 동작을 중단시키고, 상기 용기의 온도가 미리 정해진 제2 기준 온도값 이하이면 상기 제어기를 동작시킨다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 회로는 상기 용기의 온도가 미리 정해진 제1 기준 온도값 이상이면 상기 구동 회로에 대한 상기 구동 신호의 공급을 중단시키고, 상기 용기의 온도가 미리 정해진 제2 기준 온도값 이하이면 상기 구동 회로에 대한 상기 구동 신호의 공급을 허용한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 제1 기준 온도값은 상기 제2 기준 온도값보다 크게 설정된다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 보호 회로는 상기 센싱 전압과 미리 정해진 기준 전압값의 비교 결과에 따라서 상기 제어기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 비교기, 상기 비교기의 출력 단자와 구동 신호 출력 단자 사이에 연결되는 제1 다이오드 및 상기 비교기의 출력 단자와 리셋 신호 입력 단자 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 비교기는 상기 센싱 전압의 크기가 제1 기준 전압값 이상이면 상기 제어 신호를 출력한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 비교기는 상기 센싱 전압의 크기가 제2 기준 전압값 이하이면 상기 제어 신호의 출력을 중단한다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 비교기의 출력 단자로부터 상기 제어 신호가 출력되면 상기 구동 신호가 상기 제1 다이오드를 통해 접지 단자로 공급되어 상기 구동 회로에 대한 상기 구동 신호의 공급이 중단된다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 비교기의 출력 단자로부터 상기 제어 신호가 출력되면 리셋 신호가 상기 제2 다이오드를 통해 접지 단자로 공급되어 상기 제어기에 대한 상기 리셋 신호의 공급이 중단된다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 리셋 신호의 공급이 중단되면 상기 제어기의 동작이 중단된다.

본 발명에 따르면, 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않는 상황에서 용기의 온도가 지나치게 높아질 때 가열 동작을 중단시킴으로써 용기 또는 용기 내부의 음식물이 타거나 유도 가열 장치의 고장 또는 화재가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 보호 회로의 회로도이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(104)를 포함한다.

커버 플레이트(104)는 케이스(102)의 상면과 결합하여 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(104)는 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(106)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 재질로 이루어질 수 있으나 상판부(106)의 재질은 실시예에 따라 달라질 수 있다.

상판부(106)에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)와 각각 대응되는 가열 영역(12, 14)이 형성된다. 사용자가 가열 영역(12, 14)의 위치를 명확하게 인식할 수 있게 하기 위하여, 가열 영역(12, 14)에 대응되는 선이나 도형이 상판부(106) 상에 인쇄 또는 표시될 수 있다.

케이스(102)는 상부가 개방된 육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일 어셈블리(122, 124)가 배치된다. 또한 케이스(102) 내부에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나 워킹 코일 어셈블리(122, 124)의 출력을 조절하게 하는 기능과, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(114)가 구비된다. 인터페이스부(114)는 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 이루어질 수 있으나, 실시예에 따라서 다른 구조를 갖는 인터페이스부(114)가 사용될 수도 있다.

또한 상판부(106)에는 인터페이스부(114)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 구비된다. 사용자의 조작을 위하여, 조작 영역(118)에는 문자나 이미지 등이 미리 인쇄될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118)에 미리 인쇄된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 터치함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 또한 인터페이스부(114)에 의해서 출력되는 정보는 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.

또한 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 워킹 코일 어셈블리(122, 124)나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원부(112)가 배치된다.

참고로 도 1의 실시예에서는 케이스(102) 내부에 배치된 두 개의 워킹 코일 어셈블리(122, 124)가 예시적으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서는 케이스(102) 내부에 하나의 워킹 코일 어셈블리가 배치되거나 두 개 이상의 워킹 코일 어셈블리가 배치될 수도 있다.

워킹 코일 어셈블리(122, 124)는 전원부(112)에 의해 공급되는 고주파 교류 전류를 이용하여 유도 자계를 형성하는 워킹 코일 및 용기에 의해 발생하는 열로부터 코일을 보호하기 위한 단열 시트를 포함한다. 예를 들어 도 1에서 제1 워킹 코일 어셈블리(122)는 제1 가열 영역(12)에 놓여지는 용기를 가열하기 위한 제1 워킹 코일(132) 및 제1 단열 시트(130)를 포함한다. 또한 도시되지는 않았으나, 제2 워킹 코일(124)는 제2 워킹 코일 및 제2 단열 시트를 포함한다. 실시예에 따라서는 단열 시트가 배치되지 않을 수도 있다.

또한 각각의 워킹 코일의 중심부에는 온도 센서가 배치된다. 예를 들어 도 1에서 제1 워킹 코일(134)의 중심부에는 온도 센서(134)가 배치된다. 온도 센서는 각각의 가열 영역에 놓여진 용기의 온도를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에서, 온도 센서는 용기의 온도에 따라서 저항값이 변화하는 가변 저항을 갖는 서미스터 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에서 온도 센서는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하며, 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압은 제어기에 전달된다. 제어기는 온도 센서로부터 출력되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 용기의 온도를 확인하고, 용기의 온도가 미리 정해진 기준값 이상이면 미리 설정된 과열 보호 동작을 수행한다.

또한 도 1에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부에 형성되는 공간에는 후술하는 제어기 및 보호 회로를 포함한 다수의 회로 또는 소자가 실장되는 기판이 배치될 수 있다. 제어기는 인터페이스부(114)를 통해서 사용자의 명령을 입력받고, 사용자의 명령에 따라서 워킹 코일의 구동을 제어함으로써 용기에 대한 가열 동작이 수행된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 정류 회로(202), 평활화 회로(L, C₁), 인버터 회로(204), 워킹 코일(132), 제어기(220), 구동 회로(222)를 포함한다.

정류 회로(202)는 입력 전원(20)으로부터 공급되는 교류 입력 전압을 정류하여 맥동 파형을 갖는 전압을 출력한다.

평활화 회로(L, C1)는 정류 회로(202)에 의해서 정류된 전압을 평활화하여 직류 링크 전압을 출력한다. 평활화 회로(L, C1)는 인덕터(L) 및 직류 링크 캐패시터(C1)를 포함한다.

인버터 회로(204)는 평활화 회로(L, C1)로부터 출력되는 직류 링크 전압을 워킹 코일(132)의 구동을 위한 교류 전압으로 변환한다. 인버터 회로(204)는 제1 캐패시터(C2), 제2 캐패시터(C3), 제1 스위칭 소자(212), 제2 스위칭 소자(214)를 포함한다.

인버터 회로(204)에 포함되는 제1 스위칭 소자(212) 및 제2 스위칭 소자(214)는 구동 회로(222)로부터 출력되는 제1 인버터 구동 신호(S1) 및 제2 인버터 구동 신호(S2)에 의해서 교번적으로 턴 온/턴 오프된다. 제1 인버터 구동 신호(S1) 및 제2 인버터 구동 신호(S2)는 각각 미리 정해진 듀티 비(duty ratio)를 갖는 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이다. 제1 스위칭 소자(212) 및 제2 스위칭 소자(214)에 각각 제1 인버터 구동 신호(S1) 및 제2 인버터 구동 신호(S2)가 인가되면 제1 스위칭 소자(212) 및 제2 스위칭 소자(214)가 교번적으로 턴 온/턴 오프되면서 직류 링크 전압이 교류 전압으로 변환된다.

인버터 회로(204)로부터 출력되는 교류 전압은 워킹 코일(132)에 인가된다. 교류 전압이 인가되면 워킹 코일(132)이 구동된다. 워킹 코일(132)이 구동되면 워킹 코일(132)의 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다. 워킹 코일(132)이 구동될 때 워킹 코일(132)에 의하여 발생하는 전력의 크기, 즉 워킹 코일의 출력 전력값에 따라서 용기에 공급되는 열 에너지의 크기가 달라진다.

제어기(220)는 인버터 회로(204)의 구동 주파수를 결정하고, 결정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호(DS)를 구동 회로(222)에 공급한다. 구동 회로(222)는 제어 신호(DS)에 기초하여 제어기(220)에 의해서 결정된 구동 주파수에 대응되는 듀티 비를 갖는 인버터 구동 신호(S1, S2)를 출력한다.

사용자가 유도 가열 장치의 제어 인터페이스를 조작하여 유도 가열 장치를 전원 온(Power On) 상태로 변경하면, 입력 전원(20)으로부터 유도 가열 장치에 전력이 공급되면서 유도 가열 장치는 구동 대기 상태가 된다. 이어서 사용자는 유도 가열 장치의 워킹 코일(132) 상부에 용기를 올려 놓고 용기에 대한 가열 레벨을 설정함으로써 워킹 코일(132)에 대한 가열 시작 명령을 내린다. 사용자가 가열 시작 명령을 내리면, 사용자가 설정한 가열 레벨에 따라서 워킹 코일(132)에 요구되는 출력 전력값, 즉 요구 전력값이 결정된다.

사용자에 의한 가열 시작 명령을 수신한 제어기(220)는 요구 전력값에 대응되는 구동 주파수를 설정하고, 설정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호를 구동 회로(222)에 공급한다. 이에 따라서 구동 회로(222)로부터 제1 인버터 구동 신호(S1) 및 제2 인버터 구동 신호(S2)가 출력되면서 워킹 코일(132)이 구동된다. 워킹 코일(132)이 구동되면 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.

한편, 리셋 신호 생성부(226)는 리셋 신호(RS)를 생성하고 생성된 리셋 신호(RS)를 제어기(220)에 공급한다. 제어기(220)는 리셋 신호(RS)가 입력될 때에만 동작하며, 리셋 신호(RS)가 입력되지 않으면 제어기(220)의 동작은 중단된다.

워킹 코일(132)의 중심부에는 온도 센서(134)가 배치된다. 온도 센서(134)는 워킹 코일(132)의 상부에 놓여진 용기의 온도를 측정한다. 본 발명의 일 실시예에서, 온도 센서는 용기의 온도에 따라서 저항값이 변화하는 가변 저항을 갖는 서미스터 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에서 온도 센서(134)는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력한다. 온도 센서(134)로부터 출력되는 센싱 전압은 필터 회로(224)에 의해서 필터링되어 제어기(220)로 전달된다. 제어기(220)는 필터 회로(224)를 거쳐서 전달되는 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 용기의 온도를 확인하고, 확인된 용기의 온도에 기초하여 과열 보호 동작을 수행한다. 제어기(220)는 각각의 센싱 전압의 크기에 대응되는 온도값이 기록된 테이블을 참조하여 온도 센서(134)로부터 출력되는 센싱 전압의 크기에 대응되는 용기의 온도를 확인할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제어기(220)는 용기의 온도가 미리 정해진 제1 과열 온도값(예컨대, 120℃) 이상일 경우 워킹 코일(132)의 출력 전력값을 미리 정해진 보호 출력값(예컨대, 300W)으로 강제로 변경한다. 이와 같은 1차적인 과열 보호 동작에 의해서 용기의 온도가 제1 과열 온도값 이상으로 높아지는 현상을 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 제어기(220)는 용기의 온도가 미리 정해진 제2 과열 온도값(예컨대, 130℃) 이상일 경우 구동 신호(DS)의 출력을 중단함으로써 워킹 코일(132)의 구동을 중단시킨다. 이와 같은 2차적인 과열 보호 동작에 의해서 유도 가열 장치(10)의 가열 동작이 완전히 중단되므로 과열에 따른 고장이나 화재 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 제2 과열 온도값은 제1 과열 온도값보다 크게 설정된다. 따라서 전술한 1차적인 과열 보호 동작으로도 용기의 과열이 지속되거나 1차적인 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않을 경우 2차적인 과열 보호 동작이 수행될 수 있다.

한편, 필터 회로(224)에 이상이 발생하여 온도 센서(134)에 의해 측정된 용기의 온도에 대응되는 정확한 센싱 전압값이 제어기(220)에 전달되지 못할 수 있다. 또 다른 예로 필터 회로(224)에는 문제가 없으나 제어기(220)에 이상이 발생하여 전술한 제1 과열 온도값 또는 제2 과열 온도값에 기초한 과열 보호 동작이 제대로 수행되지 않을 수 있다. 이와 같은 상황이 발생하면 용기의 온도가 제1 과열 온도값 또는 제2 과열 온도값 이상으로 상승하더라도 워킹 코일(132)이 계속해서 구동되어 용기 또는 유도 가열 장치(10)가 과열될 수 있다.

본 발명에 따른 유도 가열 장치(10)는 이러한 문제를 해결하기 위하여 보호 회로(228)에 의한 부가적인 과열 보호 동작을 수행할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 보호 회로(228)는 온도 센서(134)에 의해서 출력되는 센싱 전압의 크기에 기초하여 제어기(220)의 동작을 제어함으로써 필터 회로(224) 또는 제어기(220)에 이상이 발생한 경우에도 용기 또는 유도 가열 장치(10)가 과열되는 현상을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 보호 회로(228)는 온도 센서(134)에 의해서 센싱되는 용기의 온도가 미리 정해진 제1 기준 온도값 이상이면 제어기(220)의 동작을 중단시키고, 용기의 온도가 미리 정해진 제2 기준 온도값 이하이면 제어기(220)를 동작시킬 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 보호 회로(228)는 온도 센서(134)에 의해서 센싱되는 용기의 온도가 미리 정해진 제1 기준 온도값 이상이면 구동 회로(222)에 대한 구동 신호(DS)의 공급을 중단시키고, 용기의 온도가 미리 정해진 제2 기준 온도값 이하이면 구동 회로에 대한 구동 신호의 공급을 허용할 수 있다.

여기서 제1 기준 온도 값은 제2 기준 온도값보다 크게 설정될 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 보호 회로(228)는 센싱 전압과 미리 정해진 기준 전압값의 비교 결과에 따라서 제어기(220)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 비교기, 비교기의 출력 단자와 구동 신호 출력 단자 사이에 연결되는 제1 다이오드 및 비교기의 출력 단자와 리셋 신호 입력 단자 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 비교기는 센싱 전압의 크기가 제1 기준 전압값 이상이면 제어 신호를 출력할 수 있다. 또한 비교기는 센싱 전압의 크기가 제2 기준 전압값 이하이면 제어 신호의 출력을 중단할 수 있다. 여기서 제1 기준 전압값은 제1 기준 온도값과 대응되는 전압값이고, 제2 기준 전압값은 제2 기준 온도값과 대응되는 전압값으로 설정될 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 비교기의 출력 단자로부터 제어 신호가 출력되면 구동 신호(DS)가 제1 다이오드를 통해 접지 단자로 공급되어 구동 회로(222)에 대한 구동 신호(DS)의 공급이 중단된다.

또한 본 발명의 일 실시예에서, 비교기의 출력 단자로부터 제어 신호가 출력되면 리셋 신호(RS)가 제2 다이오드를 통해 접지 단자로 공급되어 제어기(220)에 대한 리셋 신호(RS)의 공급이 중단된다.

제어기(220)에 대한 리셋 신호(RS)의 공급이 중단되면 제어기(220)의 동작이 중단된다. 이에 따라서 제어기(220)가 구동 회로(222)에 구동 신호(DS)를 공급하지 않게되어 워킹 코일(132)의 구동이 중단된다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 보호 회로(228)에 의한 과열 보호 동작이 구체적으로 기술된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 보호 회로의 회로도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 보호 회로(228)는 2개의 입력 단자(+, -) 및 출력 단자를 갖는 비교기(240)를 포함한다.

비교기(240)의 제1 입력 단자(-)에는 온도 센서(132)에 의해서 센싱되는 센싱 전압이 입력된다. 온도 센서(132)는 용기의 온도에 따라서 가변하는 가변 저항을 포함하며, 제1 기준 전원(V1)에 의해서 공급되는 전압이 제1 저항(R1)과 온도 센서(132)의 가변 저항에 의해 분배된 분배 전압이 센싱 전압으로서 비교기(240)의 제1 단자(1)에 입력된다.

이하에서 설명되는 실시예에서 센싱 전압값은 용기의 온도에 비례하도록 설정되나, 실시예에 따라서는 센싱 전압값이 용기의 온도에 반비례하도록 설정될 수도 있다.

또한 비교기(240)의 제2 입력 단자(+)에는 제1 기준 전압이 입력된다. 제1 기준 전압은 제2 기준 전원(V2)에 의해서 공급되는 전압이 제2 저항(R2) 및 제3 저항(R3)에 의해서 분배된 분배 전압이다. 여기서 제1 기준 전압의 크기, 즉 제1 기준 전압값은 제1 기준 온도값(예컨대, 140℃)에 대응되는 전압값으로 설정될 수 있다. 또한 제1 기준 온도값은 제1 과열 온도값 또는 제2 과열 온도값보다 크게 설정될 수 있다.

비교기(240)는 제1 입력 단자(-)로 입력되는 센싱 전압의 크기, 즉 센싱 전압값과 제2 입력 단자(+)로 입력되는 기준 전압의 크기, 즉 기준 전압값의 비교 결과에 따라서 제어기(220)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호(CS)를 출력할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 비교기(240)는 센싱 전압값이 제1 기준 전압값 이상일 때, 즉 온도 센서(132)에 의해서 센싱되는 용기의 온도가 제1 기준 온도값(예컨대, 140℃) 이상일 때 출력 단자를 통해서 제어 신호(CS)를 출력한다. 반대로 센싱 전압값이 제1 기준 전압값 미만이면 비교기(240)는 제어 신호(CS)를 출력하지 않는다.

또한 비교기(240)는 센싱 전압값이 제1 기준 전압값 이상이 되어 제어 신호(CS)를 출력한 이후 센싱되는 센싱 전압값이 제2 기준 전압값 이하가 되면 제어 신호(CS)의 출력을 중단한다. 여기서 제2 기준 전압값은 제2 기준 온도값(예컨대, 100℃)에 대응되는 전압값이며, 비교기(240)의 히스테리시스 특성에 의해서 결정되는 값이다. 또한 제2 기준 온도값은 제1 기준 전압값, 제1 과열 온도값, 제2 과열 온도값보다 작게 설정될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 보호 회로(228)는 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함한다.

제1 다이오드(D1)는 비교기(240)의 출력 단자와 구동 신호 출력 단자(ST1) 사이에 연결된다. 구동 신호 출력 단자(ST1)는 제어기(220)로부터 출력되는 구동 신호(DS)가 출력되는 단자로서, 도 2에 도시된 구동 회로(222)와 연결된다.

제2 다이오드(D2)는 비교기(240)의 출력 단자와 리셋 신호 입력 단자(ST2) 사이에 연결된다. 리셋 신호 입력 단자(ST2)는 도 2에 도시된 리셋 신호 생성부(226)로부터 출력되는 리셋 신호(RS)가 입력되는 단자로서, 도 2에 도시된 리셋 신호 생성부(226)와 연결된다.

비교기(240)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력되지 않을 경우, 제어기(220)로부터 출력되는 구동 신호(DS)는 구동 신호 출력 단자(ST1)를 통해서 구동 회로(222)로 공급된다. 또한 비교기(240)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력되지 않을 경우, 리셋 신호 생성부(226)로부터 출력되는 리셋 신호(RS)는 리셋 신호 입력 단자(ST2)를 통해서 제어기(220)로 공급된다.

그러나 비교기(240)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력되면, 제어기(220)로부터 출력되는 구동 신호(DS)는 구동 신호 출력 단자(ST1) 및 제1 다이오드(D1)를 거쳐서 접지 단자로 공급된다. 따라서 제어기(220)로부터 출력되는 구동 신호(DS)가 구동 회로(222)로 공급되지 못하게 되어 워킹 코일(132)의 구동이 중단된다.

또한 비교기(240)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력되면, 리셋 신호 생성부(226)로부터 출력되는 리셋 신호(RS)는 리셋 신호 입력 단자(ST2) 및 제2 다이오드(D2)를 거쳐서 접지 단자로 공급된다. 따라서 리셋 신호(RS)가 제어기(220)로 공급되지 못하게 되어 제어기(220)의 구동이 중단된다. 제어기(220)의 구동이 중단되면 구동 신호(DS)가 출력되지 않으므로 워킹 코일(132)의 구동이 중단된다.

결국 비교기(240)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력되면 구동 신호(DS)가 구동 회로(222)로 공급되지 못하게 되어 워킹 코일(132)의 구동이 중단된다.

도 2 및 도 3을 참조하여 전술한 바와 같은 보호 회로(228)의 동작 과정을 예시적으로 설명하면 아래와 같다.

사용자의 가열 시작 명령에 의해서 워킹 코일(132)이 구동되면 용기의 온도가 상승한다. 워킹 코일(132)이 구동되는 동안 온도 센서(134)는 용기의 온도를 지속적으로 센싱하고, 센싱된 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력한다. 온도 센서(134)로부터 출력되는 센싱 전압은 필터 회로(224)를 거쳐 제어기(220)로 전달되고, 동시에 보호 회로(228)로 전달된다.

제어기(220)는 센싱 전압의 크기를 제1 과열 온도값(예컨대, 120℃) 및 제2 과열 온도값(예컨대, 130℃)과 각각 비교하여 과열 보호 동작을 수행한다. 즉, 용기의 온도가 제1 과열 온도값 이상이면 제어기(220)는 워킹 코일(132)의 출력 전력값이 미리 정해진 보호 출력값(예컨대, 300W)으로 강제로 변경한다. 또한 용기의 온도가 제2 과열 온도값 이상이면 제어기(220)는 구동 신호(DS)의 출력을 중단함으로써 워킹 코일(132)의 구동을 중단시킨다.

그러나 필터 회로(224) 또는 제어기(220)의 이상으로 인하여 전술한 과열 보호 동작이 제대로 이루어지지 않으면 보호 회로(228)에 의한 추가적인 과열 보호 동작이 수행된다.

만약 보호 회로(228)의 비교기(240)에 입력되는 센싱 전압의 크기, 즉 센싱 전압값이 제1 기준 온도값(예컨대, 140℃)과 대응되는 제1 기준 전압값 미만이면, 비교기(240)는 제어 신호(CS)를 출력하지 않는다. 따라서 제어기(220)에 리셋 신호(RS)가 공급되어 제어기(220)의 동작 상태가 유지되고, 제어기(220)로부터 출력되는 구동 신호(DS)가 구동 회로(222)에 공급되어 워킹 코일(132)이 구동된다.

그러나 보호 회로(228)의 비교기(240)에 입력되는 센싱 전압의 크기, 즉 센싱 전압값이 제1 기준 온도값(예컨대, 140℃)과 대응되는 제1 기준 전압값 이상이면, 비교기(240)는 제어 신호(CS)를 출력한다. 다시 말해서, 온도 센서(134)에 의해서 센싱되는 용기의 온도가 제1 기준 온도값 이상이 되면 비교기(228)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력된다. 이에 따라서 제어기(220)에 리셋 신호(RS)가 공급되지 않아 제어기(220)의 동작이 중단된다. 또한 구동 회로(222)에 대한 구동 신호(DS)의 공급이 중단되므로 워킹 코일(132)의 구동이 중단된다.

이러한 과열 보호 동작에 의하면, 필터 회로(224)나 제어기(220)에 이상이 발생하여 용기의 온도가 제1 기준 온도값 이상이 되더라도 보호 회로(228)에 의해서 워킹 코일(132)의 구동이 중단됨으로써 용기 또는 유도 가열 장치의 과열이 방지된다.

전술한 과정을 통해서 비교기(228)의 출력 단자로부터 제어 신호(CS)가 출력되어 워킹 코일(132)의 구동이 중단되면 용기의 온도는 하강한다. 워킹 코일(132)의 구동이 중단된 이후에도 온도 센서(134)에 의해서 센싱되는 센싱 전압은 계속해서 보호 회로(228)로 입력된다. 만약 보호 회로(228)의 비교기(240)에 입력되는 센싱 전압의 크기, 즉 센싱 전압값이 제2 기준 온도값(예컨대, 100℃)과 대응되는 제2 기준 전압값 이하이면, 비교기(240)의 출력 단자에서 제어 신호(CS)의 출력이 중단된다. 이에 따라서 리셋 신호(RS)가 제어기(220)로 공급되어 제어기(220)가 다시 동작하게 되고, 제어기(220)로부터 출력되는 구동 신호(DS)가 구동 회로(222)로 공급되어 워킹 코일(132)이 다시 구동된다.

한편, 도면에는 도시되지 않았으나 비교기(240)의 출력 단자 또는 입력 단자에는 래치 회로(미도시)가 추가로 연결될 수도 있다. 래치 회로는 비교기(240)로 입력되는 신호의 입력 시간 또는 비교기(240)로부터 출력되는 신호의 출력 시간을 지연시킨다. 이처럼 신호 입력 시간 또는 출력 시간 지연이 지연되면 용기의 온도가 제2 기준 온도값 이하로 낮아지더라도 제어기(220) 및 구동 회로(222)의 동작이 곧바로 재개되지 않고 일정 시간 지연된 후 재개된다. 이에 따라서 과열 보호 동작 이후 용기의 온도가 낮아질 수 있는 시간이 추가로 확보되어 안전성이 높아진다.

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 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (10)

1. 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로;
   구동 신호에 기초하여 상기 인버터 회로에 PWM 신호를 공급하는 구동 회로;
   용기의 온도를 센싱하고 상기 용기의 온도에 대응되는 센싱 전압을 출력하는 온도 센서;
   상기 센싱 전압의 크기에 기초하여 상기 구동 회로에 상기 구동 신호를 공급하는 제어기; 및
   상기 센싱 전압의 크기에 기초하여 상기 제어기의 동작을 제어하는 보호 회로를 포함하는
   유도 가열 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 보호 회로는
   상기 용기의 온도가 미리 정해진 제1 기준 온도값 이상이면 상기 제어기의 동작을 중단시키고,
   상기 용기의 온도가 미리 정해진 제2 기준 온도값 이하이면 상기 제어기를 동작시키는
   유도 가열 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 보호 회로는
   상기 용기의 온도가 미리 정해진 제1 기준 온도값 이상이면 상기 구동 회로에 대한 상기 구동 신호의 공급을 중단시키고,
   상기 용기의 온도가 미리 정해진 제2 기준 온도값 이하이면 상기 구동 회로에 대한 상기 구동 신호의 공급을 허용하는
   유도 가열 장치.
   
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
   상기 제1 기준 온도값은 상기 제2 기준 온도값보다 크게 설정되는
   유도 가열 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 보호 회로는
   상기 센싱 전압과 미리 정해진 기준 전압값의 비교 결과에 따라서 상기 제어기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 비교기;
   상기 비교기의 출력 단자와 구동 신호 출력 단자 사이에 연결되는 제1 다이오드; 및
   상기 비교기의 출력 단자와 리셋 신호 입력 단자 사이에 연결되는 제2 다이오드를 포함하는
   유도 가열 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 비교기는
   상기 센싱 전압의 크기가 제1 기준 전압값 이상이면 상기 제어 신호를 출력하는
   유도 가열 장치.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 비교기는
   상기 센싱 전압의 크기가 제2 기준 전압값 이하이면 상기 제어 신호의 출력을 중단하는
   유도 가열 장치.
   
8. 제5항에 있어서,
   상기 비교기의 출력 단자로부터 상기 제어 신호가 출력되면 상기 구동 신호가 상기 제1 다이오드를 통해 접지 단자로 공급되어 상기 구동 회로에 대한 상기 구동 신호의 공급이 중단되는
   유도 가열 장치.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 비교기의 출력 단자로부터 상기 제어 신호가 출력되면 리셋 신호가 상기 제2 다이오드를 통해 접지 단자로 공급되어 상기 제어기에 대한 상기 리셋 신호의 공급이 중단되는
   유도 가열 장치.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 리셋 신호의 공급이 중단되면 상기 제어기의 동작이 중단되는
    유도 가열 장치.

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