KR20210105206A - 조리기기 및 그의 동작방법 - Google Patents

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김의성
문현욱
이재우
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Abstract

본 발명은, 조리기기에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기는, 워킹 코일, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 복수의 스위칭 소자의 동작을 통해 워킹 코일에 소정 주파수의 공진 전류를 인가하는 인버터, 공진 전류를 검출하여 검출 값을 출력하는 전류 검출부 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 제1 공진 전류가 워킹 코일에 인가되도록 인버터의 동작을 제어하고, 제1 공진 전류와 주파수가 상이한, 제2 공진 전류가 워킹 코일에 인가되도록 인버터의 동작을 제어하고, 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값과 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단 할 수 있다. 이를 통해, 피가열체에 대한 부정확한 판단으로 인한, 조리기기의 내부 소자들의 손상 및 안전상의 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 외에 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

조리기기 및 그의 동작방법{COOKING APPARATUS AND METHOD THEREOF}
본 발명은, 조리기기 및 그의 동작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 피가열체의 재질을 판단하는 조리기기 및 그의 동작방법에 관한 것이다.
조리기기는, 음식물을 요리하기 위한 가전기기의 하나로서, 주방 공간에 설치되어 사용자의 의도에 따라 음식물을 요리하는 기기를 의미할 수 있다. 이러한 조리기기는, 사용되는 열원, 연료의 종류에 따라 다양하게 분류될 수 있다.
최근 조리기기 중 전기레인지의 시장 규모가 점차 확대되는 추세이다. 이는, 전기레인지의 경우 연소 과정에서 일산화탄소를 발생시키지 않고, 가스 누출이나 화재 등 안전사고의 위험이 낮기 때문이다.
한편, 전기레인지는 전기저항이 큰 니크롬선을 이용하여 전기를 열로 전환하는 하이라이트(Hi-Light) 방식과, 전기 자기장을 발생시켜 전자유도 가열방식을 통해 열을 가하는 인덕션(Induction) 방식이 있다.
인덕션 방식의 조리기기는, 내부에 구비된 워킹 코일(working coil)에 고주파의 전류가 흐르도록 함으로써, 강력한 자력선이 발생하도록 동작한다. 이때, 워킹 코일에서 발생한 자력선이 피가열체인 조리도구(예: 냄비)를 통과할 때, 조리도구에 와류전류(eddy current)가 형성되고, 조리도구에 와류전류가 흐름에 따라 열이 생성되어 조리도구 자체가 가열되어, 조리도구 내의 내용물도 가열된다.
한편, 선행기술 1(한국 공개특허 제10-2009-0048789호)와 같은 종래의 조리기기는, 워킹 코일에 공급되는 공진 전압에 기초하여, 피가열체의 재질이 와류전류의 형성이 상대적으로 용이한 자성체인지, 아니면 와류전류의 형성이 상대적으로 어려운 비자성체인지 여부를 판단한 후, 판단된 재질에 따라 가열을 위한 적절한 제어를 수행함으로써, 조리기기의 내부 소자들의 손상 및 안전상의 문제의 발생을 방지하고 있다.
다만, 종래의 조리기기는, 피가열체인 조리도구의 재질이 자성체인지 또는 비자성체인지 여부만을 판단할 수 있을 뿐, 해당 조리도구가 조리기기에 최적화된 기 설정된 특정 조리도구인지 여부는 정확히 판단할 수 없어, 사용자의 의도에 맞게 음식물이 적절히 요리될 수 있도록 출력을 제어하기 어려운 문제점이 있다.
KR 10-2009-0048789 A
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 입력 전압의 변화에도 불구하고, 피가열체의 재질을 정확히 판단할 수 있는 조리기기 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명은, 조리기기에 최적화된, 기 설정된 특정 용기의 존재 여부를 정확히 판단할 수 있는 조리기기 및 그 동작방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기는, 주파수가 서로 다른 공진 전류가 워킹 코일에 순차적으로 흐르도록 제어하고, 주파수가 서로 다른 공진 전류 각각에 대한 검출 값에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단할 수 있다
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기는, 워킹 코일, 복수의 스위칭 소자를 구비하고, 복수의 스위칭 소자의 동작을 통해 워킹 코일에 소정 주파수의 공진 전류를 인가하는 인버터, 공진 전류를 검출하여 검출 값을 출력하는 전류 검출부 및 제어부를 포함하고, 제어부는, 제1 공진 전류가 워킹 코일에 인가되도록 인버터의 동작을 제어하고, 제1 공진 전류와 주파수가 상이한, 제2 공진 전류가 워킹 코일에 인가되도록 인버터의 동작을 제어하고, 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값과 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기의 동작방법은, 제1 공진 전류를 워킹 코일에 인가하는 동작, 제1 공진 전류와 주파수가 상이한, 제2 공진 전류를 상기 워킹 코일에 인가하는 동작 및 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값과 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 동작을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 입력 전압의 변화에도 불구하고 피가열체의 재질 및 특정 용기인지 여부를 정확히 판단할 수 있어, 피가열체의 재질 등에 대한 부정확한 판단으로 인한, 조리기기의 내부 소자들의 손상 및 안전상의 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 조리기기에 최적화된 특정 용기의 존재를 확인함으로써, 피가열체에 대한 최적의 출력을 제공할 수 있어, 사용자의 만족도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 조리기기의 내부 회로도의 일 예이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 조리기기의 동작방법에 대한 순서도의 일 예이다.
도 3a 내지 도 5는, 조리기기의 동작방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6a 내지 6d는, 조리기기의 일 실시예에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품, 또는 이들을 조합한 것들의 존재, 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서, 다양한 요소들을 설명하기 위해 제1, 제2 등의 용어가 이용될 수 있으나, 이러한 요소들은 이러한 용어들에 의해 제한되지 아니한다. 이러한 용어들은 한 요소를 다른 요소로부터 구별하기 위해서만 이용된다.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 조리기기의 내부 회로도의 일 예이다.
조리기기(100)는, 정류부(120), dc 단 커패시터(130), 인버터(140), 워킹 코일(150), 공진부(160), 및/또는 제어부(170)를 포함할 수 있다. 조리기기(100)는, 전압 검출부(A) 및/또는 전류 검출부(B)를 더 포함할 수 있다.
정류부(120)는, 외부전원으로부터 공급되는 전원을 정류하여 출력할 수 있다. 외부 전원은, 교류 전원을 공급하는 상용 전원(201)일 수 있다.
정류부(120)는, 상용 전원(201)을 통해 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환할 수 있다. 이때, 상용 전원(201)은, 단상 교류 전원 또는 3상 교류 전원일 수 있다.
예를 들면, 정류부(120)는, 각각 서로 직렬 연결되는 상암 다이오드 소자 및 하암 다이오드 소자가 한 쌍이 되며, 총 두 쌍 또는 세 쌍의 상, 하암 다이오드 소자가 서로 병렬로 연결되는, 브릿지 다이오드(미도시)를 구비할 수 있다. 한편, 정류부(120)는, 복수의 스위칭 소자를 더 포함할 수도 있다.
dc 단 커패시터(130)는, 정류부(120)의 출력단인 dc 단에 접속될 수 있고, 정류부(120)로부터 공급되는 직류 전원을 평활하여 저장할 수 있다. 이때, dc 단 커패시터(130)의 양단에 인가되는 전압을, dc 단 전압(Vdc)으로 명명할 수도 있다.
도면에서는, dc 단 커패시터(130)로 하나의 소자(Cp1)를 도시하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 복수의 소자가 구비되어, 소자 안정성을 확보할 수도 있다.
인버터(140)는, 복수의 스위칭 소자(S1, S2)를 구비하고, 스위칭 소자(S1, S2)의 온/오프 동작에 의해, dc 단 커패시터(130)에 평활되어 저장된 직류 전원을 소정 주파수의 교류 전원으로 변환하여 출력할 수 있다.
예를 들면, 스위칭 소자(S1, S2)가 IGBT(insulated gate bipolar transistor)인 경우, 펄스폭 변조 방식(pulse width modulation; PWM)의 신호에 의해 생성된 스위칭 신호(Sic)가 제어부(170)로부터 출력되어, 스위칭 소자(S1, S2)의 게이트 단자에 입력될 수 있다. 이때, 스위칭 신호(Sic)에 따른 스위칭 소자(S1, S2)의 온/오프 동작에 의해, 인버터(140)에서 고주파의 전류(이하, 공진 전류(Ir))가 출력되어 워킹 코일(150)에 흐를 수 있다.
이때, 피가열체(미도시)가 워킹 코일(150)에 근접하여 위치하는 상태에서, 인버터(140)로부터 출력된 고주파의 공진 전류(Ir)가 워킹 코일(150)에 흐르는 경우, 워킹 코일(150)에 흐르는 고주파의 공진 전류(Ir)에 의해 발생하는 자력선이 피가열체를 통과할 수 있다. 이때, 피가열체를 통과하는 자력선에 의해 피가열체에 와류전류가 형성될 수 있고, 피가열체에 형성되는 와류전류에 의해 열이 생성되어 피가열체가 가열될 수 있다.
스너버 커패시터(Cs1, Cs2)는, 스위칭 소자(S1, S2)에 발생하는 돌입 전류 또는 과도 전압을 제어 및 경감하기 위해 구비되며, 경우에 따라 전자파 노이즈 제거용으로도 사용 가능하다.
스너버 커패시터(Cs1, Cs2)는, 스위칭 소자(S1, S2)의 턴오프 동안 포화 전압 상승 비율을 조절하여, 턴오프 동안의 에너지 손실에 영향을 줄 수 있다.
워킹 코일(150)은, 원형(round), 부채꼴(circular sector) 형상이나, 삼각형(triangular), 사각형(rectangular)과 같은 다각형 형상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
공진부(160)는, 정류부(120)의 출력단인 dc 단과 워킹 코일(150) 사이에 접속되는 복수의 커패시터(Cr1, Cr2)를 포함할 수 있다. 이때, 제1 공진 커패시터(Cr1) 및 제2 공진 커패시터(Cr2)의 커패시턴스(capacitance)는 동일할 수 있다.
예를 들면, 제1 공진 커패시터(Cr1)는, 일단이 dc 단 커패시터(130)의 일단에 연결되고, 타단이 제2 공진 커패시터(Cr2)와 송신 코일(150)의 접속점에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제2 공진 커패시터(Cr2)는, 일단이 dc 단 커패시터(130)의 타단에 연결되고, 타단이 제1 공진 커패시터(Cr1)와 송신 코일(150)의 접속점에 연결될 수 있다.
조리기기(100)는, 공진 곡선의 공진 주파수를 기준으로, 공진 주파수보다 큰 주파수 대역을 이용할 수 있고, 주파수를 감소시켜 화력 단계를 높이거나, 주파수를 증가시켜 화력 단계를 낮출 수 있다.
예를 들면, 조리기기(100)는, 20kHz 내지 75kHz의 주파수 대역의 주파수 중 어느 하나를, 인버터(140)에 구비된 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 주파수로 결정할 수 있고, 결정된 스위칭 주파수에 따라 스위칭 소자(S1, S2)가 교대로 턴-온/오프 되도록 제어할 수 있다.
전압 검출부(A)는, 조리기기(100)에 입력되는 전압(이하, 입력 전압(Vin))을 검출할 수 있다. 이를 위해, 전압 검출부(A)는, 예를 들면, 변압기(voltage transformer, VT), 저항 소자, OP AMP 등을 구비할 수 있다.
전압 검출부(A)를 통해 검출된 입력 전압(Vin)에 대한 검출 값은, 제어부(170)에 입력될 수 있다. 예를 들면, 입력 전압(Vin)에 대한 검출 값은, 펄스 형태의 이산 신호(discrete signal)로서, 제어부(170)에 입력될 수 있다.
본 도면에서는, 전압 검출부(A)가 정류부(120)의 입력단에 접속되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, dc 단 커패시터(130)의 양단에 접속될 수도 있다.
전류 검출부(B)는, 워킹 코일(150)에 인가되는 공진 전류(Ir)를 검출할 수 있다. 이를 위해, 전류 검출부(B)는, 전류센서, 변류기(current transformer; CT), 션트 저항 등을 포함할 수 있다.
전류 검출부(B)를 통해 검출된 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값은, 제어부(170)에 입력될 수 있다. 예를 들면, 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값은, 펄스 형태의 이산 신호로서, 제어부(170)에 입력될 수 있다.
전류 검출부(B)는, 인버터(140)와 워킹 코일(150) 사이에 접속될 수 있다.
제어부(170)는, 조리기기(100)에 구비된 각 구성과 연결되어, 각 구성의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 인버터(140)의 동작을 제어하여, 공진 전류(Ir)가 워킹 코일(150)에 흐르도록 할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 스위칭 소자(S1, S2)의 온/오프 동작을 제어하는 스위칭 신호(Sic)를 인버터(140)에 출력하여, 공진 전류(Ir)가 워킹 코일(150)에 흐르도록 할 수 있다.
이때, 제어부(170)는, 스위칭 신호(Sic)를 통해, 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 주기를 변경하여, 공진 전류(Ir)의 주파수를 변경할 수 있다.
제어부(170)는, 전압 검출부(A) 및/또는 전류 검출부(B)로부터 수신되는 검출 값에 기초하여, 피가열체의 재질을 판단할 수 있고, 판단 결과에 기초하여, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다.
여기서, 피가열체의 재질은, 상대적으로 작은 고주파 전류를 흘려도 가열효율이 높은 자성체(예: 철), 또는 가열효율이 낮아 상대적으로 큰 고주파 전류를 흘려야 하는 비자성체(예: 알루미늄)일 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 제1 주파수를 가지는 제1 공진 전류가 워킹 코일(150)에 인가되도록, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 전류 검출부(B)로부터 출력되는 제1 공진 전류에 대한 검출 값이 제어부(170)로 입력될 수 있다.
제어부(170)는, 제1 공진 전류에 대한 검출 값에 기초하여, 피가열체의 재질을 판단할 수 있다. 이때, 제1 공진 전류에 대한 검출 값은, 제1 공진 전류의 크기일 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 제1 공진 전류의 크기가 기 설정된 소정 크기 이상인 경우, 피가열체의 재질을 자성체로 판단할 수 있고, 제1 공진 전류의 크기가 기 설정된 소정 크기 미만인 경우, 피가열체의 재질을 비자성체로 판단할 수 있다.
이때, 제어부(170)는, 피가열체의 재질이 비자성체로 판단된 경우, 인버터(140)의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(170)는, 스위칭 소자(S1, S2)의 온/오프 동작을 제어하는 스위칭 신호(Sic)의 출력을 중단할 수 있다.
제어부(170)는, 전압 검출부(A) 및/또는 전류 검출부(B)로부터 수신되는 검출 값에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 기초하여, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 기 설정된 특정 용기는, 조리기기(100)에 최적화된 전용 용기일 수 있다.
제어부(170)는, 주파수가 서로 다른 공진 전류가 워킹 코일(150)에 순차적으로 인가되도록, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 전류 검출부(B)로부터 출력되는, 주파수가 서로 다른 공진 전류에 대한 검출 값이 제어부(170)로 순차적으로 입력될 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 제1 주파수를 가지는 제1 공진 전류와, 제2 주파수를 가지는 제2 공진 전류가 워킹 코일(150)에 순차적으로 인가되도록, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다. 이때, 제1 주파수 및 제2 주파수는, 조리기기(100)의 공진 주파수보다 큰 주파수일 수 있다.
제어부(170)는, 주파수가 서로 다른 공진 전류 각각에 대한 검출 값에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단할 수 있다. 이때, 주파수가 서로 다른 공진 전류 각각에 대한 검출 값은, 주파수가 서로 다른 공진 전류 각각의 크기일 수 있다.
예를 들면, 제어부(170)는, 제1 공진 전류의 크기와 제2 공진 전류의 크기 간의 차이가 기 설정된 소정 차이 이상인 경우, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인 것으로 판단할 수 있고, 제1 공진 전류의 크기와 제2 공진 전류의 크기 간의 차이가 기 설정된 소정 차이 미만인 경우, 피가열체가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
이때, 제어부(170)는, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인 것으로 판단된 경우, 특정 용기에 대하여 기 설정된 제어 값에 기초하여, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다. 또는, 제어부(170)는, 피가열체가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 인버터(140)의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(170)는, 전압 검출부(A)를 통해 검출된 입력 전압(Vin)에 기초하여, 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값을 보상할 수 있다.
예를 들면, 상용 전원(201)으로부터 공급되는 교류 전원의 전압 값은, 220V를 기준으로 ±15% 변동될 수 있다. 이때, 제어부(170)는, 소정 기준 전압(예: 220V)를 기준으로 하는, 상용 전원(201)으로부터 공급되는 교류 전원의 전압 값의 변동에 대한 보상식에 기초하여, 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값을 보상할 수 있다.
제어부(170)는, 입력 전압(Vin)에 기초하여 보상된 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값에 기초하여, 피가열체의 재질을 판단할 수 있다. 제어부(170)는, 입력 전압(Vin)에 기초하여 보상된 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단할 수 있다.
조리기기(100)는, 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 출력부는, 디스플레이, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED) 등의 표시 장치 및/또는 스피커, 버저 등의 오디오 장치를 구비할 수 있다.
제어부(170)는, 피가열체의 재질이 비자성체인 것으로 판단된 경우, 출력부를 통해, 비자성체에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
제어부(170)는, 피가열체가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 출력부를 통해, 특정 용기의 사용에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
제어부(170)는, 피가열체의 재질이 비자성체인 것으로 판단된 경우, 또는 피가열체가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 출력부를 통해, 조리기기(100)의 동작의 정지에 대한 메시지를 출력할 수 있다.
조리기기(100)는, 입력부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 입력부는, 사용자 입력을 수신할 수 있는 입력 장치(예: 스위치, 터치 패널 등)을 구비할 수 있다.
제어부(170)는, 입력부를 통해, 조리기기(100)의 전원 온/오프나, 화력 조절에 대한 입력을 수신할 수도 있고, 피가열체를 가열하는 시간에 대한 입력을 수신할 수도 있다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른, 조리기기의 동작방법에 대한 순서도의 일 예이다. 도 3a 내지 도 5는, 조리기기의 동작방법에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 2를 참조하면, 조리기기(100)는, S210 동작에서, 워킹 코일(150)에 제1 주파수를 가지는 제1 공진 전류가 인가되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 조리기기(100)는, 제1 주파수를 가지는 제1 공진 전류가 워킹 코일(150)에 인가되도록, 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
조리기기(100)는, S220 동작에서, 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값을 산출할 수 있다. 예를 들면, 조리기기(100)는, 전류 검출부(B)로부터 출력되는 제1 공진 전류에 대한 검출 값에 기초하여, 제1 공진 전류의 크기를 제1 검출 값으로 산출할 수 있다.
이때, 조리기기(100)는, 전압 검출부(A)를 통해 검출된 입력 전압(Vin)에 기초하여, 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값을 보상하여, 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값을 산출할 수 있다.
도 3a은, 입력 전압(Vin)의 변동에 따른 공진 전류(Ir)의 크기의 변화에 대한 그래프를 도시한 도면이고, 도 3b는, 입력 전압(Vin)에 기초하여 보상된 공진 전류(Ir)에 대한 그래프를 도시한 도면이다. 이때, 공진 전류(Ir)의 주파수는 일정할 수 있다.
도 3a를 참조하면, 입력 전압(Vin)의 변동에 따른 공진 전류(Ir)의 크기(I1)의 변화를, 소정 기준 전압(예: 220V) 공급 시 검출되는 공진 전류(Ir)의 크기(I2)를 기준으로 하는 전류 편차(I2-I1)에 기초하여 확인할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 입력 전압(Vin)의 전압 값이 소정 기준 전압(예: 220V)보다 작을수록, 공진 전류(Ir)의 크기(I1)가 작아질 수 있고, 입력 전압(Vin)의 전압 값이 소정 기준 전압(예: 220V)보다 클수록, 공진 전류(Ir)의 크기(I1)가 커질 수 있다.
즉, 동일한 재질의 피가열체가 워킹 코일(150)에 인접하여 배치된 경우에도, 상용 전원(201)으로부터 공급되는 교류 전원의 전압 값의 변동에 따라 공진 전류(Ir)의 크기가 다르게 검출될 수 있어, 피가열체의 재질에 대한 판단이 다소 부정확할 수 있다.
따라서, 조리기기(100)는, 이하 수학식 1과 같은, 상용 전원(201)으로부터 공급되는 교류 전압의 크기의 변동에 대한 보상식에 기초하여, 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값을 보상할 수 있다.
Figure pat00001
도 3b를 참조하면, 입력 전압(Vin)에 따른, 보상 전의 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값의 그래프(301)와, 보상 후의 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값의 그래프(302)를 확인할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 보상 전의 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값은, 입력 전압(Vin)의 변동에 따라 크게 달라지는 반면, 보상 후의 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값은, 입력 전압(Vin)의 변동에도 불구하고 일정할 수 있다.
따라서, 조리기기(100)는, 입력 전압(Vin)에 기초하여 보상된 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값에 기초하여, 피가열체와 관련된 판단을 보다 정확하게 수행할 수 있다.
다시 도 2를 참조하면, 조리기기(100)는, S230 동작에서, 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값에 기초하여, 피가열체의 재질이 자성체인지 여부를 판단할 수 있다.
도 4와 같이, 조리기기(100)는, 제1 공진 전류의 크기가 기 설정된 소정 크기(Iref1) 이상인 경우, 피가열체의 재질을 자성체로 판단할 수 있고, 제1 공진 전류의 크기가 기 설정된 소정 크기(Iref1) 미만인 경우, 피가열체의 재질을 비자성체로 판단할 수 있다.
조리기기(100)는, S240 동작에서, 피가열체의 재질이 자성체로 판단된 경우, 워킹 코일(150)에 제2 주파수를 가지는 제2 공진 전류가 인가되도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 조리기기(100)는, 제2 주파수를 가지는 제2 공진 전류가 워킹 코일(150)에 인가되도록, 인버터(140)에 포함된 스위칭 소자(S1, S2)의 스위칭 동작을 제어할 수 있다.
조리기기(100)는, S250 동작에서, 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값을 산출할 수 있다. 예를 들면, 조리기기(100)는, 전류 검출부(B)로부터 출력되는 제2 공진 전류에 대한 검출 값에 기초하여, 제2 공진 전류의 크기를 제2 검출 값으로 산출할 수 있다.
이때, 조리기기(100)는, 전압 검출부(A)를 통해 검출된 입력 전압(Vin)에 기초하여, 공진 전류(Ir)에 대한 검출 값을 보상하여, 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값을 산출할 수 있다.
조리기기(100)는, S260 동작에서, 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값과, 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단할 수 있다.
도 5와 같이, 조리기기(100)는, 제1 공진 전류의 크기와 제2 공진 전류의 크기 간의 차이가 기 설정된 소정 차이(Iref2) 이상인 경우, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인 것으로 판단할 수 있고, 제1 공진 전류의 크기와 제2 공진 전류의 크기 간의 차이가 기 설정된 소정 차이(Iref2) 미만인 경우, 피가열체가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
조리기기(100)는, S270 동작에서, 피가열체가 기 설정된 특정 용기인 것으로 판단된 경우, 특정 용기에 대하여 기 설정된 제어 값에 기초하여, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있다.
예를 들면, 조리기기(100)는, 특정 용기에 대하여 기 설정된 제어 값에 기초하여 인버터(140)의 동작을 제어하여, 피가열체를 가열시킬 수 있다.
한편, 조리기기(100)는, S280 동작에서, 피가열체의 재질이 비자성체인 것으로 판단된 경우, 또는 피가열체가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 인버터(140)의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 조리기기(100)의 동작방법에 대한 순서도는, 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 조리기기(100)는, 제1 주파수를 가지는 제1 공진 전류와, 제2 주파수를 가지는 제2 공진 전류가 워킹 코일(150)에 순차적으로 인가되도록, 인버터(140)의 동작을 제어할 수 있고, 피가열체의 재질에 대한 판단 및 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부에 대한 판단을 순차적으로 또는 동시에 수행할 수도 있다.
상기와 같이, 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 피가열체의 재질 및 특정 용기인지 여부를 정확히 판단할 수 있어, 피가열체에 대한 부정확한 판단으로 인한, 조리기기의 내부 소자들의 손상 및 안전상의 문제의 발생을 효과적으로 방지할 수 있고, 피가열체에 대한 최적의 출력을 제공할 수 있어, 사용자의 만족도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 6a 내지 6d는, 조리기기의 일 실시예인 미니 오븐 형태의 전기 오븐에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 6a 내지 6d를 참조하면, 조리기기(100)는, 하우징(300), 도어(400), 트레이(500), 및 가열부(600)를 포함할 수 있다.
하우징(300)은, 조리기기(100)의 골격을 형성할 수 있다. 조리기기(100)를 구성하는 여러 구성들은 하우징(300)에 각각 배치될 수 있고, 하우징(300)의 내부에는 음식물이 요리되는 공간을 제공하는 조리실(505)이 형성될 수 있다.
본 도면에서는, 하우징(300)이 상면 및 전면이 개방된 육면체 형상으로 형성되는 것으로 예시되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
조리기기(100)는, 저면(310), 양 측면(320, 330) 및 배면(340)으로 둘러싸인 하우징(300) 내부에 조리실(505)에 대응하는 공간이 형성될 수 있고, 상면 및 전면이 개방 가능한 형태로 구성될 수 있다. 예를 들면, 하우징(300)이 조리기기(100)의 저면(310), 양 측면(320, 330) 및 배면(340) 외관을 구성할 수 있고, 도어(400)는 조리기기(100)의 상면 및 전면 외관을 구성할 수 있다.
이때, 도어(400)는, 도어상면부(410)와 도어전면부(450)으로 구성될 수 있다.
도어상면부(410)는, 도어(400)의 상면을 이루며, 도어(400)가 하우징(300) 내부의 조리실(505)을 폐쇄할 때 하우징(300)의 개방된 상면을 덮는 구성에 해당될 수 있다.
도어전면부(450)는, 도어(400)의 전면을 이루며, 도어(400)가 조리실(505)을 폐쇄할 때 하우징(300)의 개방된 전면을 덮는 구성에 해당될 수 있다.
도어(400)의 전면에는 손잡이(405)가 구비될 수 있고, 사용자는 손잡이(405)를 잡고 도어(400)를 상하방향으로 회동시키며 조리실(505)을 개폐할 수 있다.
입력부(460)는, 조리기기(100)의 동작 제어의 조작을 위한 각종 스위치를 포함할 수 있다. 예를 들면, 입력부(460)는, 가열부(600)의 온/오프나 화력 조절을 위한 조작 스위치, 가열부(600)의 동작 시간을 조절하기 위한 조작 스위치 등을 포함할 수 있다.
입력부(460)는, 도어전면부(450)의 전면에 노출되게 구비될 수 있고, 사용자는 이러한 입력부(460)를 직접 조작하여 조리기기의 동작을 조절할 수 있다.
도어(400)는, 투시창(W)을 포함할 수 있다. 투시창(W)은, 도어상면부(410)에 배치되되, 도어상면부(410)의 평면방향 중앙 부분에 위치하도록 마련될 수 있다. 사용자는, 투시창(W)을 통해 조리실(505) 내부를 상부에서 내려다볼 수 있고, 이를 통해 조리실(505) 내부에서의 음식물 조리 상태를 확인할 수 있다.
하우징(300)의 내부에 형성된 조리실(505)에는, 트레이(500)가 배치될 수 있다. 트레이(500)는, 조리물이 안착되도록 마련된 것으로서, 조리실(505)의 내부에 착탈 가능하게 형성될 수 있다.
조리기기(100)는, 공진 전류에 기초하여, 트레이(500)의 재질을 판단할 수 있고, 트레이(500)의 재질에 따라 동작을 수행할 수 있다.
예를 들면, 조리기기(100)는, 공진 전류에 기초하여, 트레이(500)의 재질이 자성체인지 여부를 판단할 수 있고, 트레이(500)가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단할 수 있다.
이때, 조리기기(100)는, 트레이(500)의 재질이 비자성체인 것으로 판단된 경우, 또는 트레이(500)가 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 인버터(140)의 동작이 정지되도록 제어할 수 있다.
또한, 트레이(500)는, 사용자의 편의를 위해 조리실(505)의 전방으로 인출 가능하게 마련될 수 있다. 트레이(500)는, 도어(400)의 개폐 동작에 연동되어 전후방향으로 이동 가능하게 형성될 수 있다.
가열부(600)는, 하우징(300) 내부에 배치되어, 조리실(505)에 배치된 트레이(500)를 가열할 수 있다.
가열부(600)는, 하우징(300)의 저면(310)의 하부에 배치되는 워킹 코일(610)(예: 워킹 코일(150))을 포함할 수 있고, 워킹 코일(610)에 고주파 전류가 흐르도록 제어할 수 있다.
이때, 워킹 코일(610)에 흐르는 고주파의 전류에 의해 발생하는 자력선이 트레이(500)를 통과할 수 있고, 트레이(500)를 통과하는 자력선에 의해 트레이(500)에 와류전류가 형성될 수 있다. 또한, 트레이(500)에 형성되는 와류전류에 의해 트레이(500)가 가열됨에 따라, 트레이(500) 내의 조리물도 가열될 수 있다. 이를 위해, 트레이(500)는, 가열부(600)에 의해 유도 가열이 가능한 재질로 형성될 수 있다.
워킹 코일(610)은, 제1 베이스(611)를 구비할 수 있다. 본 실시예에서는, 제1 베이스(611)가 트레이(500)의 형상에 가까운 사각 형상으로 형성되는 것으로 예시된다.
제1 베이스(611)의 상부에는, 중심을 기준으로 제1 코일(613)이 설치될 수 있는 홈이 형성될 수 있고, 홈에 제1 코일(613)이 수용되며 제1 베이스(611) 상부에 촘촘하게 감겨져 고정될 수 있다. 제1 코일(613)의 단부에는, 제1 코일(613)을 제어하기 위한 코일제어 PCB(미도시)와 연결되는 제1 연결배선(615)이 구비될 수 있고, 제1 연결배선(615)을 통해 고주파의 전류가 제1 코일(613)에 흐를 수 있다.
한편, 가열부(600)는, 수신 코일(620)을 더 포함할 수 있다.
수신 코일(620)은, 무선으로 전송된 전원을 수신하기 위한 구성으로서, 가열부(600)의 하부에 배치될 수 있다. 수신 코일(620)의 하부에는 베이스(650)가 배치될 수 있다.
베이스(650)는, 하우징(300)의 저면(310) 하부에 결합되어 수신 코일(620)의 하부에서 워킹 코일(610), 수신 코일(620) 등을 지지하는 한편, 조리기기(100)의 저면 외관을 형성할 수 있다.
수신 코일(620)은, 워킹 코일(610)과 같이, 제2 베이스(621) 및 제2 코일(623)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 수신 코일(620)의 제2 베이스(621)가, 워킹 코일(610)의 제1 베이스(611)의 형상과 상이한, 원형 형상으로 형성되는 것으로 예시된다.
한편, 가열부(600)는, 워킹 코일(610)과 수신 코일(620) 사이에 배치되는 차폐판(630)을 더 구비할 수 있다. 차폐판(630)은, 알루미늄과 같은 금속 재질로 구성될 수 있다.
차폐판(630)은, 워킹 코일(610)과 수신 코일(620) 사이에 배치되어, 워킹 코일(610)에 의한 EMI가 수신 코일(620)에 영향을 미치거나 수신 코일(620)에 의한 EMI가 워킹 코일(610)에 영향을 미치는 영향을 최소화하는 역할을 수행할 수 있다.
다시 말해, 차폐판(630)은, 차폐판(630)보다 상부 공간에 위치하는 전자기장과 전자기파가, 차폐판(630)의 하부 공간에 영향을 미치는 것을 차단하고, 차폐판(630)보다 하부 공간에 존재하는 전자기장과 전자기파가, 차폐판(630)의 상부 공간에 영향을 미치는 것을 차단할 수 있다.
한편, 가열부(600)는, 온도센서(640)를 더 포함할 수 있다. 온도센서(640)는, 트레이(500)의 온도 또는 트레이(500)가 배치된 조리실(505) 내부의 온도를 측정할 수 있다.
가열부(600)는, 워킹 코일(610), 수신코일(620) 및 차폐판(630)의 중심이 모두 정렬되도록 구성될 수 있다. 워킹 코일(610)의 중심에는 제1 중심홀(619)이 구비되고, 수신 코일(620)의 중심에는 제2 중심홀(629)이 구비되고, 차폐판(630)의 중심에는 제3 중심홀(639)이 구비될 수 있고, 온도센서(640)는 중심홀들(619, 629, 639)의 정렬에 따라 마련되는 공간에 삽입되어 배치될 수 있다.
한편, 본 도면에서는, 수신 코일(620)을 통해 무선으로 전력을 공급받는 것으로 도시하였으나, 이는 본 발명의 일 실시예에 불과하며, 도 1과 같이, 상용 전원(201)으로부터 유선으로 전력을 공급받을 수 있고, 이를 위한 구성들을 구비할 수 있다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (18)

  1. 조리기기에 있어서,
    워킹 코일;
    복수의 스위칭 소자를 구비하고, 상기 복수의 스위칭 소자의 동작을 통해 상기 워킹 코일에 소정 주파수의 공진 전류를 인가하는 인버터;
    상기 공진 전류를 검출하여, 검출 값을 출력하는 전류 검출부; 및
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는,
    제1 공진 전류가 상기 워킹 코일에 인가되도록, 상기 인버터의 동작을 제어하고,
    상기 제1 공진 전류와 주파수가 상이한, 제2 공진 전류가 상기 워킹 코일에 인가되도록, 상기 인버터의 동작을 제어하고,
    상기 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값과, 상기 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 상기 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값에 기초하여, 상기 피가열체가 상기 자성체인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1 검출 값이 기 설정된 소정 값 이상인 경우, 상기 피가열체가 상기 자성체인 것으로 판단하고,
    상기 제1 검출 값과 상기 제2 검출 값의 차이가, 기 설정된 소정 차이 이상인 경우, 상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 피가열체가 비자성체인 것으로 판단된 경우, 또는 상기 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 인버터의 동작이 정지되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 피가열체가 상기 자성체이고, 상기 기 설정된 특정 용기인 경우, 상기 특정 용기에 대하여 기 설정된 제어 값에 기초하여, 상기 인버터의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 피가열체가 상기 자성체인 것으로 판단된 경우, 상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조리기기에 입력되는 입력 전압을 검출하는 전압 검출부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 입력 전압에 기초하여, 상기 제1 검출 값을 보상하고,
    상기 보상된 제1 검출 값에 기초하여, 상기 피가열체가 상기 자성체인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 입력 전압에 기초하여, 상기 제2 검출 값을 보상하고,
    상기 보상된 제1 검출 값 및 상기 보상된 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  9. 제8항에 있어서,
    디스플레이 및 스피커 중 적어도 하나를 구비하는 출력부를 더 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 피가열체가 상기 비자성체인 것으로 판단된 경우, 상기 출력부를 통해, 상기 비자성체에 대한 메시지를 출력하고,
    상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 출력부를 통해, 상기 특정 용기의 사용에 대한 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
  10. 제1 공진 전류를 워킹 코일에 인가하는 동작;
    상기 제1 공진 전류와 주파수가 상이한, 제2 공진 전류를 상기 워킹 코일에 인가하는 동작; 및
    상기 제1 공진 전류에 대한 제1 검출 값과, 상기 제2 공진 전류에 대한 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 상기 피가열체가 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 동작을 포함하는 조리기기의 동작방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 검출 값에 기초하여, 피가열체가 자성체인지 여부를 판단하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 자성체인지 여부를 판단하는 동작은, 상기 제1 검출 값이 기 설정된 소정 값 이상인 경우, 상기 피가열체가 상기 자성체인 것으로 판단하는 동작을 포함하고,
    상기 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 동작은, 상기 제1 검출 값과 상기 제2 검출 값의 차이가, 기 설정된 소정 차이 이상인 경우, 상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기인 것으로 판단하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 피가열체가 비자성체인 것으로 판단된 경우, 또는 상기 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 인버터의 동작을 정지하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 피가열체가 상기 자성체이고, 상기 기 설정된 특정 용기인 경우, 상기 특정 용기에 대하여 기 설정된 제어 값에 기초하여, 상기 인버터를 동작시키는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 동작은, 상기 피가열체가 상기 자성체인 것으로 판단된 경우 수행되는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 자성체인지 여부를 판단하는 동작은,
    상기 조리기기에 입력되는 입력 전압에 기초하여, 상기 제1 검출 값을 보상하는 동작; 및
    상기 보상된 제1 검출 값에 기초하여, 상기 피가열체가 상기 자성체인지 여부를 판단하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 동작은,
    상기 입력 전압에 기초하여, 상기 제2 검출 값을 보상하는 동작; 및
    상기 보상된 제1 검출 값 및 상기 보상된 제2 검출 값의 차이에 기초하여, 상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기인지 여부를 판단하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 피가열체가 상기 비자성체인 것으로 판단된 경우, 출력부를 통해, 상기 비자성체에 대한 메시지를 출력하는 동작; 및
    상기 피가열체가 상기 기 설정된 특정 용기가 아닌 것으로 판단된 경우, 상기 출력부를 통해 상기 특정 용기의 사용에 대한 메시지를 출력하는 동작을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기의 동작방법.
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