KR20210105217A - 박막 온도를 추정하는 유도 가열 방식의 쿡탑 - Google Patents

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KR20210105217A
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곽영환
손승호
전선호
조주형
지종성
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 개시에 따른 실시예에 따라, 케이스의 상단에 결합되고, 상단에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트; 상판부의 상단 및 하단 중 적어도 하나에 코팅된 박막; 박막을 유도 가열하기 위해 케이스 내부에 구비된 워킹 코일; 박막의 온도와 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하도록 구성되는 메모리; 및 워킹 코일을 가동시키고, 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일에 의해 유도 가열된 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 박막의 현재 온도로서 결정하도록 구성되는 MCU를 포함하는, 유도 가열 방식의 쿡탑이 제공될 수 있다.

Description

박막 온도를 추정하는 유도 가열 방식의 쿡탑 {INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP WITH ESTIMATING TEMPERATURE OF THIN LAYER}
본 개시는 온도 센서 없이도 박막의 온도를 확인할 수 있는 쿡탑에 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 물체(예를 들어, 조리 용기)에 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 물체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
최근에는 쿡탑(Cooktop)에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다.
다만, 유도 가열 방식이 적용된 쿡탑의 경우, 자성체만을 가열할 수 있다는 한계가 있다. 즉, 비자성체(예를 들어, 내열유리, 도기류 등)가 쿡탑 위에 배치된 경우, 유도 가열 방식이 적용된 쿡탑은 해당 피가열 물체를 가열하지 못한다는 문제가 있다.
이에 따라, 종래에는 유도 가열 방식의 쿡탑이 가지는 한계를 극복하기 위해, 하기와 같이 다양한 방법이 고안되었다.
먼저, 쿡탑과 비자성체 사이에 유도 가열 방식으로 가열할 수 있는 가열판을 추가하는 방식이 고안되었다. 일본 등록특허공보 제5630495호(2014.10.17)를 참조하면, 가열판을 추가하여 유도 가열하는 방식이 개시되어 있다.
그러나 해당 방식의 경우, 가열 효율이 떨어질 뿐만 아니라 피가열 물체에 수납된 재료를 가열하는 데 필요한 시간이 기존보다 크게 늘어난다는 문제가 있었다.
또 다른 방법으로, 전기 저항 방식이 적용된 라디언트 히터(Radiant Heater)를 통해 비자성체를 가열하고, 유도 가열 방식이 적용된 워킹 코일을 통해 자성체를 가열하는 하이브리드 쿡탑이 고안되었다. 일본 공개특허공보 제2008-311058호(2008.12.25)를 참조하면, 하이브리드 쿡탑의 구성이 개시되어 있다.
그러나 해당 방식의 경우, 라디언트 히터의 출력이 낮고 가열 효율이 떨어진다는 문제가 있었고, 사용자가 가열 영역에 피가열 물체를 놓을 때 해당 피가열 물체의 재질을 고려해야 한다는 불편함이 있었다.
마지막으로, 모든 금속 피가열 물체(즉, 자성을 띠지 않는 금속 및 자성체)를 가열할 수 있는 올 메탈 쿡탑(All metal cooktop)이 고안되었다. 미국 등록특허공보 제6,770,857호(2004.08.03)를 참조하면, 올 메탈 쿡탑의 구성이 개시되어 있다.
그러나 해당 방식의 경우, 자성을 띠지 않는 비금속 피가열 물체를 가열하지 못한다는 문제가 있었다. 또한 자성을 띠지 않는 금속 피가열 물체를 가열하는 경우, 라디언트 히터 기술보다 가열 효율이 낮고 재료비가 높다는 문제도 있었다.
이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑이 가지는 한계를 극복할 수 있는 새로운 기술 개발의 필요성이 커지고 있다.
본 개시는 자성체와 비자성체 모두 가열 가능한 유도 가열 방식의 쿡탑을 제공하기 위한 것이다.
본 개시는 종래의 온도 센서를 통한 고온으로 유도 가열되는 물체의 온도 측정이 어렵다는 기술적 문제점을 고려하여, 유도 가열되는 물체에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과 온도와의 관계를 분석하여 박막의 온도를 결정하는 유도 가열 방식의 쿡탑을 제공하는 것이다.
본 개시는 유도 가열 방식을 이용하여 피가열 물체를 목표 출력대로 가열함으로써 저장 에너지가 존재하는 상황에서 자율 공진 과정을 이용하여 온도를 측정하는 경우 발생하는 입력 전압의 변동에 따른 기준 전압 산정의 어려움 및 허밍 사운드 발생에 따른 사용자 이용편의성 저하를 억제하면서 온도 추정 과정을 수행하기 위한 것이다.
이하의 실시예들을 통해 도출될 수 있는 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 실시예들에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 실시예들을 통해 도출될 수 있는 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 개시에 따른 실시예에 따라, 케이스의 상단에 결합되고, 상단에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트; 상판부의 상단 및 하단 중 적어도 하나에 코팅된 박막; 박막을 유도 가열하기 위해 케이스 내부에 구비된 워킹 코일; 박막의 온도와 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하도록 구성되는 메모리; 및 워킹 코일을 가동시키고, 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일에 의해 유도 가열된 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 박막의 현재 온도로서 결정하도록 구성되는 MCU를 포함하는, 유도 가열 방식의 쿡탑이 제공된다.
본 개시에서는, 박막 및 피가열 물체로 인해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분이 온도의 변화에 따른 일정한 변화 양상을 띠게 된다는 점을 고려하여, 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과 온도와의 상관관계를 분석한 결과를 기반으로 박막의 온도를 추정한다.
본 개시에서는, 유도 가열 과정에서 발생하는 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분의 분석을 기반으로 박막의 온도를 추정함으로써 종래 기술에서 이용되는 온도 센서(예를 들면, 써미스터)를 제거한다.
본 개시에서는 온도 추정의 정확성을 높이고 사용자의 이용 편의성을 확보하기 위해, 쿡탑의 동작 상태에서 소정의 주파수로 워킹 코일을 동작시키거나 또는 쿡탑의 대기 상태에서 소정의 전류로 충전된 커패시터를 이용한 공진 주파수로의 자율 공진 동작을 통해 박막의 온도를 추정한다.
본 개시에 따른 실시예를 통해, 종래의 온도 센서가 측정하기 어려운 고온의 범위까지의 온도 측정이 가능하며, 이에 따라 안정성을 확보할 수 있다.
본 개시에 따른 실시예를 통해, 피가열 물체를 고온으로 가열할 수 있음에 따라 사용의 효율성 및 사용 편의성을 확보할 수 있다.
본 개시에 따른 실시예를 통해, 가열 동작 중간에 미리 결정된 주파수로 구동되는 상태에서의 온도 추정을 통해 사용자가 워킹 코일이 동작하는 주파수의 변화를 인지하지 않은 상태에서 실질적인 출력 저하 없이 온도를 추정할 수 있으며 이에 따라 사용 편의성을 확보할 수 있다.
본 개시에 따른 실시예를 통해, 종래의 온도 센서라는 불필요한 물리적 구성을 제거함으로써 공간적, 비용적인 측면에서의 이점이 있다.
상술한 효과와 더불어 도출 가능한 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따른 박막의 두께와 스킨 뎁스(skin depth) 간 관계를 설명하는 도면들이다.
도 5 및 도 6은 피가열 물체의 종류에 따른 박막과 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면들이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다.
도 9는 도 7에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑에 피가열 물체가 배치된 모습을 설명하는 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따라 박막의 온도 추정을 수행하는 유도 가열 방식의 쿡탑에 포함된 구성들을 나타내는 블록도이다.
도 11a는 일 실시예에 따라 박막의 두께 및 워킹 코일의 구동 주파수를 기준으로 박막의 온도에 따라 박막의 등가회로의 저항 성분의 변화 양상을 나타내는 도면이다.
도 11b는 일 실시예에 따라 온도에 따른 출력전력, 공진 전류, 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분의 변화 양상을 나타내는 도면이다.
도 12a는 일 실시예에 따라 사용자에 의해 설정된 출력에 대응되는 구동 주파수 및 온도 추정을 위해 이용되는 고정 주파수에 따라 워킹 코일을 구동시키기 위한 입력 전압을 도시한다.
도 13a는 일 실시예에 따라 자율 공진 방식에 따른 온도 추정을 수행하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 13b는 일 실시예에 따라 온도 추정을 위한 자율 공진 방식에서 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 획득하기 위해 공진 주파수 및 감쇄폭을 획득하는 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따라 박막에 의해 형성되는 등가회로를 이용하여 추정되는 온도와 온도 센서를 통해 측정되는 온도를 비교하여 박막의 손상 여부를 파악하기 위한 유도 가열 방식의 쿡탑의 블록도를 도시한다.
도 15는 일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑이 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하여 박막이 손상되었는지를 결정하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 16은 일 실시예에 따라 쿡탑이 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 제1 범위에 포함되는지에 기초하여 박막의 손상 여부를 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 17은 일 실시예에 따라 쿡탑이 미리 설정된 제1 범위 및 제2 범위에 기초하여 박막이 손상되었는지, 박막이 손상되지는 않았으나 가열 효율이 감소한 상태인지, 아니면 박막이 손상되지도 않았고 가열 효율이 정상인 것으로 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 18은 일 실시예에 따라 피가열 물체가 상판부에 배치되었는지 여부에 기초하여 박막의 손상 여부를 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
설명하기 위한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑이 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하여 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 20은 일 실시예에 따라 쿡탑이 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 범위에 포함되는지에 따라 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지 결정하는 과정에 대한 흐름도를 도시한다.
도 21은 일 실시예에 따라 미리 설정된 조건에 기초하여 선택된 가열모드로 박막 및 피가열 물체(HO) 중 적어도 하나를 가열하는 상황에서의 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하는 과정을 수행하는 방법에 대한 흐름도이다.
도 22는 일 실시예에 따라 선택된 가열 모드와 피가열 물체(HO)의 재질이 대응되지 않는 경우에 쿡탑이 실시하게 되는 가열 모드 변경 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 23은 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 비교를 통해 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하고 피가열 물체(HO)의 배치 여부를 파악하여, 가열 모드를 제어할 수 있는 유도 가열 방식의 쿡탑의 블록도를 도시한다.
도 24는 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 비교를 통해 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하고 피가열 물체(H0)의 배치 여부를 파악하여, 가열 모드를 제어할 수 있는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 25는 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 배치 여부를 파악하여, 가열을 중단시키는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 26은 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 재질과 선택된 가열 모드가 서로 대응되지 않는 경우 배치 정보 및 선택된 가열 모드에 기초하여 가열 모드를 제어하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
이하, 실시예들과 관련된 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시예들은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명확한 설명을 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.
실시예들의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 임의의 구성요소 간 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 임의의 구성요소 간에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있고 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 개시에서, "포함한다", "구성된다" 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 개시를 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.
이하에서는, 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 케이스(25), 커버 플레이트(20), 워킹 코일(WC1, WC2; 즉, 제1 및 제2 워킹 코일), 박막(TL1, TL2; 즉, 제1 및 제2 박막)을 포함할 수 있다.
케이스(25)에는 워킹 코일(WC1, WC2)이 설치될 수 있다.
참고로, 케이스(25)에는 워킹 코일(WC1, WC2) 외에 워킹 코일의 구동과 관련된 각종 장치(예를 들어, 교류 전력을 제공하는 전원부, 전원부의 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부, 정류부에 의해 정류된 직류 전력을 스위칭 동작을 통해 공진 전류로 변환하여 워킹 코일에 제공하는 인버터부, 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 내 각종 장치의 동작을 제어하는 제어 모듈, 워킹 코일을 턴온 또는 턴오프하는 릴레이 또는 반도체 스위치 등)가 설치될 수 있으나, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
커버 플레이트(20)는 케이스(25)의 상단에 결합되고, 상단에 피가열 물체(미도시)가 배치되는 상판부(15)가 구비될 수 있다.
구체적으로, 커버 플레이트(20)는 조리 용기와 같은 피가열 물체를 올려놓기 위한 상판부(15)를 포함할 수 있다.
여기에서, 상판부(15)는 예를 들어, 유리 소재(예를 들어, 세라믹 글래스(ceramics glass))로 구성될 수 있다.
또한 상판부(15)에는 사용자로부터 입력을 제공받아 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)로 해당 입력을 전달하는 입력 인터페이스(미도시)가 구비될 수 있다. 물론, 입력 인터페이스는 상판부(15)가 아닌 다른 위치에 구비될 수도 있다.
참고로, 입력 인터페이스는 사용자가 원하는 가열 강도나 유도 가열 방식의 쿡탑(1)의 구동 시간 등을 입력하기 위한 모듈로서, 물리적인 버튼이나 터치 패널 등으로 다양하게 구현될 수 있다. 또한 입력 인터페이스에는 예를 들어, 전원 버튼, 잠금 버튼, 파워 레벨 조절 버튼(+, -), 타이머 조절 버튼(+, -), 충전 모드 버튼 등이 구비될 수 있다. 그리고, 입력 인터페이스는 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)에 사용자로부터 제공받은 입력을 전달하고, 입력 인터페이스용 제어 모듈은 전술한 제어 모듈(즉, 인버터용 제어 모듈)로 상기 입력을 전달할 수 있다. 또한 전술한 제어 모듈은 입력 인터페이스용 제어 모듈로부터 제공받은 입력(즉, 사용자의 입력)을 토대로 각종 장치(예를 들어, 워킹 코일)의 동작을 제어할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하도록 한다.
한편, 상판부(15)에는 워킹 코일(WC1, WC2)의 구동 여부 및 가열 세기(즉, 화력)가 화구 모양으로 시각적으로 표시될 수 있다. 이러한 화구 모양은 케이스(25) 내에 구비된 복수개의 발광 소자(예를 들어, LED)로 구성된 인디케이터(미도시)에 의해 표시될 수 있다.
워킹 코일(WC1, WC2)은 피가열 물체를 가열하기 위해 케이스(25) 내부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 워킹 코일(WC1, WC2)은 전술한 제어 모듈(미도시)에 의해 구동이 제어될 수 있으며, 피가열 물체가 상판부(15) 위에 배치된 경우, 제어 모듈에 의해 구동될 수 있다.
또한 워킹 코일(WC1, WC2)은 자성을 띠는 피가열 물체(즉, 자성체)를 직접 가열할 수 있고, 자성을 띠지 않는 피가열 물체(즉, 비자성체)를 후술하는 박막(TL1, TL2)을 통해 간접적으로 가열할 수 있다.
그리고 워킹 코일(WC1, WC2)은 유도 가열 방식에 의해 피가열 물체를 가열할 수 있고, 박막(TL1, TL2)과 세로 방향(즉, 수직 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩되도록 구비될 수 있다.
참고로, 도 1에는 2개의 워킹 코일(WC1, WC2)이 케이스(25)에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 1개 또는 3개 이상의 워킹 코일이 케이스(25)에 설치될 수도 있으나, 설명의 편의를 위해 일 실시예에서는, 2개의 워킹 코일(WC1, WC2)이 케이스(25)에 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
박막(TL1, TL2)은 피가열 물체 중 비자성체를 가열하기 위해 상판부(15)에 코팅될 수 있다.
구체적으로, 박막(TL1, TL2)은 상판부(15)의 상단 표면 또는 하단 표면에 코팅될 수 있고, 워킹 코일(WC1, WC2)과 세로 방향(즉, 수직 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩되도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 피가열 물체의 배치 위치 및 종류에 상관없이 해당 피가열 물체에 대한 가열이 가능하다.
또한 박막(TL1, TL2)은 자성 및 비자성 중 적어도 하나의 특성(즉, 자성, 비자성, 또는 자성과 비자성 둘다)을 갖출 수 있다.
그리고 박막(TL1, TL2)은 예를 들어, 전도성 물질로 이루어질 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 서로 다른 직경의 복수개의 링이 반복되는 형상으로 상판부(15)의 상단 표면에 코팅될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 박막(TL1, TL2)은 전도성 물질이 아닌 다른 재질로 이루어질 수도 있고, 다른 형상으로 상판부(15)에 코팅될 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해, 일 실시예에서는, 박막(TL1, TL2)이 전도성 물질로 이루어지고, 서로 다른 직경의 복수개의 링이 반복되는 형상으로 상판부(15)에 코팅되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
참고로, 도 1에는 2개의 박막(TL1, TL2)이 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 1개 또는 3개 이상의 박막이 코팅될 수도 있으나, 설명의 편의를 위해 일 실시예에서는, 2개의 박막(TL1, TL2)이 코팅되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
다만 도 1은 본 개시에서 이용되는 구성들 간의 예시적 배치관계를 설명하기 위한 도면이므로, 구성들의 형태, 개수 및 위치 등이 도 1에 도시된 대로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
박막(TL1, TL2)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
도 2는 일 실시예에 따라 도 1에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 단열재(35), 차폐판(45), 지지부재(50), 냉각팬(55)을 더 포함할 수 있다.
참고로, 제1 워킹 코일(WC1)의 주변에 배치되는 구성 요소와 제2 워킹 코일(도 1의 WC2)의 주변에 배치되는 구성 요소는 동일한바, 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 제1 워킹 코일(WC1)을 중심으로 주변 구성 요소(제1 박막(TL1), 단열재(35), 차폐판(45), 지지부재(50), 냉각팬(55))를 설명하도록 한다.
단열재(35)는 상판부(15)의 하단 표면과 제1 워킹 코일(WC1) 사이에 구비될 수 있다.
구체적으로, 단열재(35)는 커버 플레이트(20), 즉, 상판부(15)의 하단에 장착될 수 있고, 그 아래에는 제1 워킹 코일(WC1)이 배치될 수 있다.
이러한 단열재(35)는 제1 워킹 코일(WC1)의 구동에 의해 제1 박막(TL1) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면서 발생된 열이 제1 워킹 코일(WC1)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 제1 워킹 코일(WC1)의 전자기 유도에 의해 제1 박막(TL1) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면, 제1 박막(TL1) 또는 피가열 물체(HO)의 열이 상판부(15)로 전달되고, 상판부(15)의 열이 다시 제1 워킹 코일(WC1)로 전달되어 제1 워킹 코일(WC1)이 손상될 수 있다.
단열재(35)는 이와 같이, 제1 워킹 코일(WC1)로 전달되는 열을 차단함으로써, 제1 워킹 코일(WC1)이 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 나아가 제1 워킹 코일(WC1)의 가열 성능이 저하되는 것도 방지할 수 있다.
참고로, 필수적인 구성 요소는 아니지만, 스페이서(미도시)가 제1 워킹 코일(WC1)과 단열재(35) 사이에 설치될 수도 있다.
구체적으로, 스페이서는 제1 워킹 코일(WC1)과 단열재(35)가 직접 접촉하지 않도록 제1 워킹 코일(WC1)과 단열재(35) 사이에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 스페이서는 제1 워킹 코일(WC1)의 구동에 의해 제1 박막(TL1) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면서 발생된 열이 단열재(35)를 통해 제1 워킹 코일(WC1)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 스페이서가 단열재(35)의 역할을 일부 분담할 수 있는바, 단열재(35)의 두께를 최소화할 수 있고, 이를 통해 피가열 물체(HO)와 제1 워킹 코일(WC1) 사이의 간격을 최소화할 수 있다.
또한 스페이서는 복수개가 구비될 수 있고, 복수개의 스페이서는 제1 워킹 코일(WC1)과 단열재(35) 사이에 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 냉각팬(55)에 의해 케이스(25) 내부로 흡입된 공기는 스페이서에 의해 제1 워킹 코일(WC1)로 안내될 수 있다.
즉, 스페이서는 냉각팬(55)에 의해 케이스(25) 내부로 유입된 공기가 제1 워킹 코일(WC1)로 적절하게 전달될 수 있도록 안내함으로써 제1 워킹 코일(WC1)의 냉각 효율을 개선할 수 있다.
차폐판(45)은 제1 워킹 코일(WC1)의 하단에 장착되어 제1 워킹 코일(WC1)의 구동시 하방으로 발생되는 자기장을 차단할 수 있다.
구체적으로, 차폐판(45)은 제1 워킹 코일(WC1)의 구동시 하방으로 발생되는 자기장을 차단할 수 있고, 지지부재(50)에 의해 상방으로 지지될 수 있다.
지지부재(50)는 차폐판(45)의 하단 표면과 케이스(25)의 하단 표면 사이에 설치되어 차폐판(45)을 상방으로 지지할 수 있다.
구체적으로, 지지부재(50)는 차폐판(45)을 상방으로 지지함으로써, 단열재(35)와 제1 워킹 코일(WC1)을 상방으로 간접적으로 지지할 수 있고, 이를 통해, 단열재(35)가 상판부(15)에 밀착되도록 할 수 있다.
그 결과, 제1 워킹 코일(WC1)과 피가열 물체(HO) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있다.
참고로, 지지부재(50)는 예를 들어, 차폐판(45)을 상방으로 지지하기 위한 탄성체(예를 들어, 스프링)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 지지부재(50)는 필수적인 구성요소가 아닌바, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)에서 생략될 수 있다.
냉각팬(55)은 제1 워킹 코일(WC1)을 냉각하기 위해 케이스(25) 내부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 냉각팬(55)은 전술한 제어 모듈에 의해 구동이 제어될 수 있고, 케이스(25)의 측벽에 설치될 수 있다. 물론, 냉각팬(55)은 케이스(25)의 측벽이 아닌 다른 위치에 설치될 수도 있으나, 일 실시예에서는, 설명의 편의를 위해, 냉각팬(55)이 케이스(25)의 측벽에 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한 냉각팬(55)은 도 2에 도시된 바와 같이, 케이스(25) 외부의 공기를 흡입하여 제1 워킹 코일(WC1)로 전달하거나 케이스(25) 내부의 공기(특히, 열기)를 흡입하여 케이스(25) 외부로 배출할 수 있다.
이를 통해, 케이스(25) 내부의 구성 요소들(특히, 제1 워킹 코일(WC1))의 효율적인 냉각이 가능하다.
또한 전술한 바와 같이, 냉각팬(55)에 의해 제1 워킹 코일(WC1)로 전달된 케이스(25) 외부의 공기는 스페이서에 의해 제1 워킹 코일(WC1)로 안내될 수 있다. 이에 따라, 제1 워킹 코일(WC1)에 대한 직접적이고 효율적인 냉각이 가능해져 제1 워킹 코일(WC1)의 내구성 개선(즉, 열 손상 방지에 따른 내구성 개선)이 가능하다.
이와 같이, 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 전술한 특징 및 구성을 가질 수 있는바, 이하에서는, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 전술한 박막의 특징 및 구성을 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 3 및 도 4는 일 실시예에 따라 박막의 두께와 스킨 뎁스(skin depth) 간 관계를 설명하는 도면들이다. 도 5 및 도 6은 일 실시예에 따라 피가열 물체의 종류에 따른 박막과 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면들이다.
참고로, 제1 박막(TL1)과 제2 박막(TL2)은 동일한 기술적 특징을 가지고, 박막(TL1, TL2)은 상판부(15)의 상단 표면 또는 하단 표면에 코팅될 수 있는바, 이하에서는, 설명의 편의를 위해, 상판부(15)의 상단 표면에 코팅된 제1 박막(TL1)을 예로 들어, 설명하도록 한다.
제1 박막(TL1)의 특징을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1 박막(TL1)은 낮은 비투자율(relative permeability)을 가진 재질로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 제1 박막(TL1)의 비투자율이 낮은바, 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스는 깊을 수 있다. 여기에서, 스킨 뎁스는 재질 표면으로부터의 전류 침투 깊이를 의미하고, 비투자율은 스킨 뎁스(skin depth)와 반비례 관계일 수 있다. 이에 따라, 제1 박막(TL1)의 비투자율이 낮을수록 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스는 깊어지는 것이다.
또한, 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스(skin depth)는 제1 박막(TL1)의 두께보다 깊을 수 있다. 즉, 제1 박막(TL1)은 얇은 두께(예를 들어, 0.1um~1,000um 두께)를 가지고, 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스는 제1 박막(TL1)의 두께보다 깊은바, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 발생된 자기장이 제1 박막(TL1)을 통과하여 피가열 물체(HO)까지 전달됨으로써 피가열 물체(HO)에 와전류가 유도될 수 있는 것이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스가 제1 박막(TL1)의 두께보다 얕은 경우, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 발생된 자기장이 피가열 물체(HO)까지 도달하기 어렵다는 것을 알 수 있다.
그러나, 일 실시예와 같이(즉, 도 4에 도시된 바와 같이), 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스가 제1 박막(TL1)의 두께보다 깊은 경우, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 발생된 자기장이 피가열 물체(HO)로 대부분 전달된다는 것을 알 수 있다. 즉, 일 실시예에서는, 제1 박막(TL1)의 스킨 뎁스가 제1 박막(TL1)의 두께보다 깊은바, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 발생된 자기장이 제1 박막(TL1)을 통과하여 피가열 물체(HO)에서 대부분 소진되고, 이를 통해, 피가열 물체(HO)가 주로 가열될 수 있는 것이다.
한편, 제1 박막(TL1)은 전술한 바와 같이 얇은 두께를 가지는바, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 가열될 수 있는 저항값을 가질 수 있다.
구체적으로, 제1 박막(TL1)의 두께는 제1 박막(TL1)의 저항값(즉, 표면 저항값)과 반비례 관계일 수 있다. 즉, 상판부(15)에 코팅되는 제1 박막(TL1)의 두께가 얇을수록 제1 박막(TL1)의 저항값(즉, 표면 저항)이 커지는바, 제1 박막(TL1)은 상판부(15)에 얇게 코팅됨으로써 가열 가능한 부하로 특성 변화될 수 있다.
참고로, 제1 박막(TL1)은 예를 들어, 0.1um 내지 1,000um 사이의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 특징을 가지는 제1 박막(TL1)은 비자성체를 가열하기 위해 존재하는바, 제1 박막(TL1)과 피가열 물체(HO) 간 임피던스 특성은 상판부(15)의 상단에 배치되는 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지에 따라 변화될 수 있다.
먼저, 피가열 물체가 자성체인 경우를 설명하자면 다음과 같다.
도 2 및 도 5를 참조하면, 자성을 띠는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)의 상단에 배치되고, 제1 워킹 코일(WC1)이 구동되는 경우, 자성을 띠는 피가열 물체(HO)의 저항 성분(R1) 및 인덕터 성분(L1)은 제1 박막(TL1)의 저항 성분(R2) 및 인덕터 성분(L2)과 등가회로를 형성할 수 있다.
이 경우, 등가회로에서 자성을 띠는 피가열 물체의 임피던스(impedance)(즉, R1과 L1으로 구성된 임피던스)는 제1 박막(TL1)의 임피던스(즉, R2와 L2로 구성된 임피던스)보다 작을 수 있다.
이에 따라, 전술한 등가회로가 형성되는 경우, 자성을 띠는 피가열 물체(HO)로 인가된 와전류(I1)의 크기는 제1 박막(TL1)으로 인가된 와전류(I2)의 크기보다 클 수 있다. 보다 구체적으로, 대부분의 와전류가 피가열 물체(HO)로 인가되어 피가열 물체(HO)가 가열될 수 있다.
즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우, 전술한 등가회로가 형성되어 대부분의 와전류가 피가열 물체(HO)로 인가되는바, 제1 워킹 코일(WC1)은 피가열 물체(HO)를 직접 가열할 수 있다.
물론, 제1 박막(TL1)에도 일부 와전류가 인가되어 제1 박막(TL1)이 약간 가열되는바, 피가열 물체(HO)는 제1 박막(TL1)에 의해 간접적으로 약간 가열될 수 있다. 다만, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 피가열 물체(HO)가 직접 가열되는 정도와 비교하였을 때, 제1 박막(TL1)에 의해 피가열 물체(HO)가 간접적으로 가열되는 정도는 유의미하다고 할 수 없다.
반면에 피가열 물체가 비자성체인 경우를 설명하자면 다음과 같다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 자성을 띠지 않는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)의 상단에 배치되고, 제1 워킹 코일(WC1)이 구동되는 경우, 자성을 띠지 않는 피가열 물체(HO)에는 임피던스가 존재하지 않고, 제1 박막(TL1)에는 임피던스가 존재할 수 있다. 즉, 제1 박막(TL1)에만 저항 성분(R) 및 인덕터 성분(L)이 존재할 수 있다.
이에 따라, 제1 박막(TL1)에만 와전류(I)가 인가되고, 자성을 띠지 않는 피가열 물체(HO)에는 와전류가 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 와전류(I)가 제1 박막(TL1)에만 인가되어 제1 박막(TL1)이 가열될 수 있다.
즉, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우, 전술한 바와 같이, 와전류(I)가 제1 박막(TL1)으로 인가되어 제1 박막(TL1)이 가열되는바, 자성을 띠지 않는 피가열 물체(HO)는 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 가열된 제1 박막(TL1)에 의해 간접적으로 가열될 수 있다.
정리하자면, 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지 여부와 상관없이 제1 워킹 코일(WC1)이라는 하나의 열원에 의해 피가열 물체(HO)가 직간접적으로 가열될 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우, 제1 워킹 코일(WC1)이 직접 피가열 물체(HO)를 가열하고, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우, 제1 워킹 코일(WC1)에 의해 가열된 제1 박막(TL1)이 피가열 물체(HO)를 간접적으로 가열할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 자성체와 비자성체 모두를 가열할 수 있는바, 피가열 물체의 배치 위치 및 종류에 상관없이 해당 피가열 물체를 가열할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 피가열 물체가 자성체인지 비자성체인지 여부를 파악할 필요 없이 상판부 상의 임의의 가열 영역에 피가열 물체를 올려놓아도 되는바, 사용 편의성이 개선될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 동일 열원으로 피가열 물체를 직간접적으로 가열할 수 있는바, 별도의 가열판 또는 라디언트 히터를 구비할 필요가 없다. 이에 따라, 가열 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라 재료비를 절감할 수 있다.
이하에서는, 다른 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하도록 한다.
도 7은 다른 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다. 도 9는 도 7에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑에 피가열 물체가 배치된 모습을 설명하는 도면이다.
참고로, 다른 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(2)은 도 1의 유도 가열 방식의 쿡탑(1)과 일부 구성 요소 및 효과를 제외하고는 동일한바, 차이점을 중심으로 설명하도록 한다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 다른 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(2)은 도 1의 유도 가열 방식의 쿡탑(1)과 달리, 존프리(ZONE FREE) 방식의 쿡탑일 수 있다.
구체적으로, 유도 가열 방식의 쿡탑(2)은 케이스(25), 커버 플레이트(20), 복수개의 박막(TLG), 단열재(35), 복수개의 워킹 코일(WCG), 차폐판(45), 지지부재(50), 냉각팬(미도시), 스페이서(미도시), 제어 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
여기에서, 복수개의 박막(TLG)과 복수개의 워킹 코일(WCG)은 세로 방향으로 서로 오버랩될 수 있고, 각각이 일대일 대응되도록 배치될 수 있다. 물론, 복수개의 박막(TLG)과 복수개의 워킹 코일(WCG)이 1대1 대응이 아닌 다(多)대1 대응 또는 1대다(多) 대응일 수도 있으나, 설명의 편의를 위해, 다른 실시예에서는, 복수개의 박막(TLG)과 복수개의 워킹 코일(WCG)이 일대일 대응되도록 배치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
즉, 유도 가열 방식의 쿡탑(2)은 복수개의 박막(TLG)과 복수개의 워킹 코일(WCG)을 포함하는 존프리 방식의 쿡탑인바, 하나의 피가열 물체(HO)를 복수개의 워킹 코일(WCG) 중 일부 또는 전부로 동시에 가열하거나 복수개의 박막(TLG) 중 일부 또는 전부로 동시에 가열할 수 있다. 물론, 복수개의 워킹 코일(WCG) 중 일부 또는 전부 및 복수개의 박막(TLG) 중 일부 또는 전부 둘다를 이용하여 피가열 물체(HO)를 가열할 수도 있다.
따라서, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수개의 워킹 코일(도 8의 WCG) 및 복수개의 박막(TLG)이 존재하는 영역(예를 들어, 상판부(15) 영역) 내에서는 피가열 물체(HO1, HO2)의 크기, 위치, 종류에 상관없이 피가열 물체(HO1, HO2)의 가열이 가능하다.
이와 같이 상판부(15) 상에 배치된 박막(TL)이 직접 유도 가열되는 쿡탑(1 또는 2)에서는 얇은 두께를 가지는 박막(TL)이 유도 가열로 인해 약 600℃ 이상까지 가열되는 경우, 절대적으로 상승하게 되는 온도 구간 뿐만 아니라 그 온도 상승 속도가 매우 빨라 정확한 온도 측정을 위한 지연시간이 필요한 종래의 온도 센서(예를 들면, 써미스터)를 통한 온도 측정 시 그 오차가 매우 클 수 있으며 이에 따라 쿡탑의 부품이 파손될 수 있다. 따라서 이러한 유도 가열되는 박막(TL)의 온도를 측정하기 위해서는 종래의 기술과는 다른 방식으로 온도 측정 방식이 요구된다. 특히, 상판부(15) 상에 배치되는 피가열 물체(HO)가 비자성 재질인 경우 피가열 물체(HO)는 유도 가열되지 않고 박막(TL)이 유도 가열 됨으로써 피가열 물체(HO)로의 열 전도를 통해 가열이 이루어지므로 매우 급격하게 상승하는 박막(TL)의 온도를 정확하고 신속하게 측정하는 것이 매우 중요하다.
도 10은 일 실시예에 따라 박막의 온도 추정을 수행하는 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)에 포함된 구성들을 나타내는 블록도이다.
일 실시예에 따라 도 10으로부터의 설명에 활용되는 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)은 도 1 내지 도 9를 통해 상술한 다양한 실시예에서 이용되는 유도 가열 방식의 쿡탑(1)에 대응되는 것일 수 있다. 따라서, 도 10에 도시되지 않은 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)의 구성요소는 도 1 내지 도 9 및 그에 대한 설명을 통해 뒷받침되는 범위 내에서 쿡탑(1)의 구성요소를 선택적으로 포함할 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 나아가 도 10에 도시된 구성 중 도 1 내지 도 9의 구성에 대응되는 구성은 도 1 내지 도 9에 관하여 설명한 상술한 실시예들에 대한 특징에 대응되는 특징을 가질 수 있다.
도 10을 참조하면, 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)은 일 실시예에 따라, 케이스의 상단에 결합되고, 상단에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트(1010); 상판부(15)의 상단 및 하단 중 적어도 하나에 코팅된 박막(1020); 박막(1020)을 유도 가열하기 위해 케이스 내부에 구비된 워킹 코일(1050); 박막(1020)의 온도와 박막(1020)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하도록 구성되는 메모리(1030); 및 워킹 코일(1050)을 가동시키고, 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일(1050)에 의해 유도 가열된 박막(1020)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 박막(1020)의 현재 온도로서 결정하도록 구성되는 MCU(1040)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라 상판부(15)의 상단에 박막(1020)이 배치될 수 있으며 추가 금속막(ML)은 이러한 상판부(15)의 하단에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라 추가 금속막(ML)은 상판부(15)의 하단 및 단열재(35)의 상단에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라 박막(1020)은 커버 플레이트(1010)에 포함되는 상판부(15) 상에 배치되어 피가열 물체(HO)와 접촉할 수 있다.
일 실시예에 따라 상판부(15)의 상단에 박막(1020)이 배치되는 대신 커버 플레이트(1010)의 하단에 박막(1020)이 배치될 수 있다. 일 실시예에 따라 박막(1020)은 커버 플레이트(1010)의 하단에 접촉 또는 코팅된 것일 수 있거나 또는 박막(1020)으로 인한 격차를 줄이기 위해 커버 플레이트(1010)의 하단 표면의 일부를 이룰 수도 있다. 즉, 이 경우 박막(1020)은 상판부(15)의 상단 표면에 배치되지 않아 외부에 노출되지 않으면서 커버 플레이트(1010)의 하단면에 다양한 방식으로 배치될 수도 있다.
다만 도 10은 유도 가열 방식의 쿡탑에 어떠한 구성들이 이용되는지에 대한 관계를 설명하기 위한 도면이므로, 도 10의 블록들 간의 위치, 개수 및 포함관계 등으로 실시예들이 한정 해석되어서는 안 된다.
일 실시예에 따라 메모리(1030)는 박막(1020)의 온도와 박막(1020)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하도록 구성될 수 있으며, 이러한 상관관계에 대한 정보는 적어도 MCU(1040)에 의해 박막(1020)의 현재 온도를 결정하기 전에 저장된 것일 수 있다. 일 실시예에 따라 상관관계에 대한 정보는, 박막(1020)의 온도마다의 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분 중 적어도 하나를 박막(1020)의 두께 및 워킹 코일(1050)이 구동되는 주파수를 기준으로 정리한 데이터일 수 있다.
일 실시예에 따라 미리 저장된 상관관계에 대한 정보에 포함된 저항 성분 및 인덕터 성분은 출력 전력 및 공진 전류의 값을 통해 계산된 저항 성분 및 인덕터 성분이 계산된 것일 수 있다. 일 실시예에 따라 미리 구성된 쿡탑(1000)의 회로 상에서 커패시턴스(capacitance)의 값은 일정하기 때문에, 구동 중인 워킹 코일(1050)에 의해 유도 가열된 박막(1020)의 실제 가열 온도에서의 출력 전력 및 공진 전류를 알 수 있다면, 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분은 산출될 수 있다.
도 11a는 일 실시예에 따라 박막(1020)의 두께 및 워킹 코일(1050)이 구동되는 주파수를 기준으로, 박막(1020)의 온도 변화에 따른 박막(1020)의 등가회로의 저항 성분의 변화 양상을 나타내는 도면이다.
도 11a를 참조하면, 박막(1020)의 두께에 따라 온도가 증가함에 따른 등가 회로의 저항성분의 변화 양상이 결정된다. 예를 들면, 박막(1020)의 두께가 1μm인 경우 박막(1020)의 온도가 증가할수록 저항성분이 감소하는 경향을 보이며, 다른 예에 따라 박막(1020)의 두께가 10μm인 경우 박막(1020)의 온도가 증가할수록, 저항성분이 증가하는 경향을 보일 수 있다. 또 다른 예에 따라 박막(1020)의 두께가 6μm인 경우 박막(1020)의 온도가 증가할수록, 저항성분이 증가하다가 감소하는 경향을 보일 수 있다.
일 실시예에 따라 등가 회로의 인덕터 성분은 박막(1020)의 온도가 증가함에 따라 크기가 증가하는 양상을 띨 수 있다.
다만 이러한 저항 성분의 변화 양상은 워킹 코일(1050)의 구동 주파수 및 박막(1020)의 재질 또는 형태 등에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면 도 11a에 도시된 저항 성분은 워킹 코일(1050)의 구동 주파수가 40kHz인 경우일 수 있고 등가 회로의 저항 성분은 박막(1020)의 재질, 형태 등에 다양할 수 있다. 따라서 도 11a에 도시된 내용으로 본원의 다양한 실시예들에 이용되는 등가 회로의 저항 성분이 한정해석될 필요는 없다.
일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)의 박막(1020)은 미리 결정된 폼 팩터(form factor)로 설계된 것일 수 있으며, 메모리(1030)는 이러한 폼 팩터(즉, 박막(1020)의 두께)에 대응되는 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하고 있을 수 있다. 일 실시예에 따라 메모리(1030)는 다양한 폼 팩터에 대응되는 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하고 있을 수 있고, MCU(1040)는 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)의 폼 팩터를 나타내는 정보를 획득하여 해당 폼 팩터에 대응되는 상관관계에 대한 정보를 선택함으로써 온도를 추정하는 과정에 이용할 수 있다.
도 11b는 일 실시예에 따라 온도에 따른 출력 전력, 공진 전류, 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분의 변화 양상을 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따라 도 11b에 도시된 데이터는 미리 결정된 폼 팩터, 워킹 코일(1050)이 구동되는 주파수가 미리 결정된 상태에서의 변화 양상을 도시한 것이므로 본원의 다양한 실시예들의 특징들이 이에 한정해석될 필요는 없다. 일 실시예에 따라 도 11b에 도시된 데이터는 박막(1020)의 두께가 6μm이고 워킹 코일(1050)이 구동되는 주파수가 60kHz일 때 획득된 데이터일 수 있다.
도 11b를 참조하면, 박막(1020)의 온도에 따라 출력 전력이 변화하는 양상을 확인할 수 있다. 일 실시예에 따라 박막(1020)의 온도가 증가함에 따라 출력 전력은 감소하는 경향을 나타내는데, 여기서 출력 전력은 워킹 코일(1050) 및 박막(1020)에 의해 형성된 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 따라 결정될 수 있는 것이다.
도 11b를 참조하면, 박막(1020)의 온도에 따라 워킹 코일(1050)에 흐르는 공진 전류의 값이 변화하는 양상을 확인할 수 있다. 일 실시예에 따라 박막(1020)의 온도가 증가함에 따라 공진 전류 역시 감소하는 경향을 나타낸다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1000)에서의 커패시터의 커패시턴스 값을 미리 결정된 상태이므로, 일정한 주파수에서의 워킹 코일(1050) 및 박막(1020)에 의해 형성되는 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분은 측정된 출력 전력 및 공진 전류값에 기초하여 알 수 있게 된다.
예를 들면, 워킹 코일(1050) 및 박막(1020)에 의한 등가 회로에서의 출력 전력(P)은 아래와 같은 수학식 1을 통해 계산될 수 있다.
Figure pat00001
일 실시예에 따라, Vin은 입력 전원, Req는 등가 회로의 저항 성분을 나타낸다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1000)의 인버터 회로 상에서 확인할 수 있는 커패시터는 미리 결정된 것이므로, 이러한 커패시터와 등가 회로의 인덕터 성분의 관계에 의해 결정된 리액턴스와 저항 성분과의 관계에 의한 임피던스 각(
Figure pat00002
)에 의해
Figure pat00003
값이 결정된다.
일 실시예에 따라 공진 주파수(fres)는 인덕터 성분 및 커패시터에 의해
Figure pat00004
로 결정되며, 이에 따라 현재 워킹 코일(1050)의 구동 주파수가 fs일 때 워킹 코일(1050) 및 박막(1020)에 의하여 형성된 등가 회로에서의 출력 전력 (P)은 아래 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00005
이에 따라, MCU(1040)는 각 온도마다 측정되는 출력 전력 및 공진 전류에 기초하여 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 산출해낼 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 현재 쿡탑(1000)의 출력 전력 및 공진 전류를 측정하고 이에 기초하여 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 결정한 후, 이를 메모리(1030)에 저장된 각 온도 마다의 저항 성분 및 인덕터 성분과 비교하여 박막(1020)의 온도를 추정할 수 있다.
도 12a는 일 실시예에 따라 사용자에 의해 설정된 출력에 대응되는 구동 주파수 및 온도 추정을 위해 이용되는 고정 주파수에 따라 워킹 코일(1050)을 동작시키기 위한 입력 전압을 도시한다.
일 실시예에 따라 사용자는 쿡탑(1000)을 이용하여 피가열 물체(HO)를 가열시키기 위한 출력을 설정할 수 있고, 이러한 설정 과정을 통해 입력된 신호에 기초하여 MCU(1040)는 워킹 코일(1050)의 구동 주파수를 설정할 수 있다. 즉, 이러한 구동 주파수는 사용자에 의해 설정된 출력에 따라 달라질 수 있으며, 쿡탑(1000)의 동작 환경에 따라 변경될 수 있는 가변 주파수이다.
일 실시예에 따라, MCU(1040)는 사용자에 의해 설정된 출력에 대응되는 구동 주파수와는 별개로, 박막(1020)의 온도 추정을 위한 미리 설정된 고정 주파수를 이용하여 박막(1020)의 온도를 추정하여 현재 온도로서 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 고정 주파수의 종류는 적어도 하나일 수 있다.
이하에서는 사용자에 의해 설정된 출력에 대응되는 구동 주파수를 제1 주파수로, 박막(1020)의 온도 추정을 위한 미리 설정된 고정 주파수를 제2 주파수로 지칭하도록 한다.
일 실시예에 따라 MCU(1040)는 제1 주파수로 워킹 코일(1050)이 구동되도록 제어할 수 있으며, 제1 주파수로 구동 중인 워킹 코일(1050)을 제2 주파수로 구동되도록 제어할 수 있다. 제2 주파수로 구동되도록 워킹 코일(1050)이 제어되면, 제2 주파수에 기초하여 추정 온도 정보에 대응되는 저항 성분 및 인덕터 성분이 결정될 수 있다. 즉, MCU(1040)는 사용자에 의해 설정된 출력으로(즉, 제1 주파수로) 워킹 코일(1050)이 구동 중인 상황에서 미리 결정된 제2 주파수로 동작하도록 워킹 코일(1050)을 제어하고, 해당 주파수에 동작되는 과정에서 산출되는 저항 성분 및 인덕터 성분에 기초하여 박막(1020)의 온도를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따라 제2 주파수의 종류는 복수일 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 미리 결정된 조건에 따라 복수개의 제2 주파수 중 하나를 선택하여 박막(1020)의 온도 추정을 위한 제2 주파수로서 이용할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1040)는 미리 결정된 복수의 제2 주파수 각각에 의한 구동을 통해 박막(1020)의 온도 추정을 할 수 있고, 이러한 경우 복수의 제2 주파수 중 어느 하나만을 이용한 온도 추정 결과보다 상대적으로 정확한 결과를 얻을 수도 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1040)는 복수의 제2 주파수 중 어느 하나로 적어도 한 주기 이상씩은 동작하도록 워킹 코일(1050)을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 어느 제2 주파수로 한 주기 이상씩 동작 후, 연속적으로 다른 제2 주파수로 한 주기 이상씩 동작하도록 워킹 코일(1050)을 제어할 수 있다. 또 다른 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 어느 제2 주파수로 한 주기 이상씩 동작 후 다시 제1 주파수로 동작하고, 그 후 다른 제2 주파수로 한 주기 이상씩 동작하도록 워킹 코일(1050)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1040)는 제1 주파수로 구동 중인 워킹 코일(1050)이 제2 주파수로 동작하도록 워킹 코일(1050)을 제어할 수 있으며, 제1 주파수에서 제2 주파수로 주파수를 변경시키는 동작은 워킹 코일(1050)의 동작 중 미리 결정된 주기에 따라 주기적으로 이행될 수 있다. 일 실시예에 따라 미리 결정된 주기는 쿡탑(1000)이 제1 주파수로 구동되는 상태에서의 입력 전압의 주기의 정수배(예를 들면, 2배)의 시간일 수 있다.
도 12a를 참조하면, 일 실시예에 따라 MCU(1020)는 제1 주파수로 구동되는 상태에서의 입력 전압에 대한 두 번의 주기(1210a, 1212a)가 도래한 후 제2 주파수로 주파수를 변환시킨 후 제2 주파수로 적어도 한 번의 주기(1220a)동안 워킹 코일(1050)을 동작시킬 수 있다. 일 실시예에 따라, MCU(1040)는 워킹 코일(1050)이 제2 주파수로 구동되는 동안의 출력 전력 및 공진 전류에 기초하여 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 계산할 수 있으며, 이렇게 제2 주파수에 기초하여 계산된 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보에 따라 박막(1020)의 온도를 추정할 수 있다. MCU(1040)는 추정된 온도를 박막(1020)의 현재 온도로서 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 제2 주파수에서 추정된 온도를 현재 온도로서 결정한 이후, MCU(1040)는 워킹 코일(1050)의 주파수를 제2 주파수에서 다시 제1 주파수로 변경함으로써 다시 워킹 코일(1050)이 사용자가 설정한 출력에 따라 제1 주파수로 동작하도록 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 제2 주파수로 적어도 한 번의 주기(1220a)동안 워킹 코일(1050)이 동작된 후, MCU(1040)는 다시 입력 전압에 대한 두 번의 주기(1210b, 1212b) 동안 제1 주파수로 워킹 코일(1050)을 동작시킬 수 있고, 그 후 제2 주파수로 주파수를 변환시킨 후 제2 주파수로 적어도 한 번의 주기(1220b)동안 워킹 코일(1050)을 동작시킬 수 있다.
도 12b는 일 실시예에 따라 사용자에 의해 설정된 출력에 대응되는 구동 주파수 및 온도 추정을 위해 이용되는 복수의 고정 주파수에 따라 워킹 코일(1050)을 동작시키기 위한 입력 전압을 도시한다.
일 실시예에 따라 MCU(1040)는 복수의 제2 주파수 중 하나로 제2 주파수를 변경하면서 온도를 추정할 수 있다. 즉, 제2 주파수는 미리 결정된 조건에 따라 복수의 고정 주파수 중 하나가 선택된 것이므로, 현재 주기에서 이전 주기와 다른 조건을 만족하게 되는 경우, 이전 주기에서와 다른 고정 주파수로 제2 주파수가 설정될 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 워킹 코일(1050)이 현재 제2 주파수로 미리 결정된 주기 동안 동작한 경우, 다른 제2 주파수로 동작하면서 박막(1020)의 온도를 추정하도록 워킹 코일(1050)을 제어할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 워킹 코일(1050)을 제어하여 제1 주파수로 미리 결정된 주기(1230a, 1232a) 동안 동작 후 제2 주파수에서 미리 결정된 주기(1240a) 동안 동작하도록 하며, 제2 주파수로 동작할 때 박막(1020)의 현재 온도를 추정할 수 있다. 이러한 제1 주파수 및 제2 주파수로 동작하는 주기(1235a)는 미리 결정된 횟수만큼 반복될 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1040)는 미리 결정된 횟수만큼 동작 주기(1235a)가 경과한 후, 온도 추정을 위한 워킹 코일(1050)의 제2 주파수를 변경할 수 있다. 도 12b를 참조하면, MCU(1040)는 워킹 코일(1050)로 하여금 현재의 제2 주파수로 미리 결정된 주기(1235a)동안 동작 후, 변경된 제2 주파수로 미리 결정된 주기(1240b)동안 동작하게 함으로써 온도를 추정할 수 있다. MCU(1040)는 미리 결정된 주기(1240b)동안 미리 결정된 주기(1230b, 1232b) 동안 제1 주파수로 동작하고, 미리 결정된 주기(1240b)동안 제2 주파수로 동작하도록 워킹 코일(1050)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 제1 주파수 및 제2 주파수로 워킹 코일(1050)이 동작하게 되는 미리 결정된 주기(1235a, 1235)는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1040)는 변경된 제2 주파수로 동작하는 주기를 포함하는 미리 결정된 주기(1235b)가 경과한 후에는, 다시 변경 전 제2 주파수로 미리 결정된 주기(1235a)동안 동작하게 하거나 또는 또 다른 제2 주파수로 변경함으로써 온도를 추정할 수 있다.
일 실시예에 따라 제1 주파수 및 제2 주파수로 동작하게 되는 동안의 평균 출력은 사용자에 의해 설정된 출력에 대응되는 것일 수 있다. 즉, MCU(1040)는 제1 주파수에서 제2 주파수로의 주파수 변화에 의해 순간 전력의 변화를 보완하기 위해 제1 주파수 및 제2 주파수로 동작하는 동안의 출력을 조절할 수 있다. 예를 들면, 제2 주파수가 제1 주파수보다 낮은 경우, 제2 주파수로 동작하는 동안의 순간 전력은 제1 주파수로 동작하는 동안의 순간 전력 보다 낮을 수 있으므로, MCU(1040)는 제1 주파수 및 제2 주파수로 동작하게 되는 동안의 평균 전력이 사용자가 설정한 출력에 대응되도록, 제1 주파수의 값을 조절할 수 있다(즉, 사용자가 설정한 출력에 대응되는 주파수보다 높은 주파수로 조절할 수 있다).
일 실시예에 따라 제1 주파수와 제2 주파수는 사용자가 설정한 출력에 따라 가변적이거나 또는 미리 결정된 복수의 주파수 중 하나라는 점에서 차이가 있을 뿐, 주파수 자체의 값이 상이해야 하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
일 실시예에 따라 제1 주파수와 제2 주파수가 상이할 수 있으며, 이에 따라 MCU(1040)는 제1 주파수가 동작되는 기간 내지 제2 주파수로 동작되는 기간으로 구성되는 주기(예를 들면, 1210a, 1212a, 1220a)에서의 출력이, 사용자가 설정한 출력에 대응되도록, 제1 주파수를 설정할 수 있다.
상술한 실시예에서의 온도 추정 과정은 사용자가 설정한 출력에 따라 제1 주파수로 워킹 코일(1050)이 가동되는 동안에 주기적으로 수행될 수 있으며, 제2 주파수는 0이 아닌 미리 결정된 적어도 하나의 주파수이므로 워킹 코일(1050)이 가동되는 중간에 가동이 중단됨에 따른 허밍 사운드 발생 등의 상황이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 13a는 일 실시예에 따라 자율 공진 방식에 따른 온도 추정을 수행하는 방법을 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따라 쿡탑(1000)은 게이트 소자(1310, 1312), 게이트 드라이버(1320), MCU(1330), 비교기(1340), 워킹 코일(1350) 및 스위칭 제어부(1360)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라 게이트 드라이버(1320)는 스위칭 제어부(1360)는 로부터의 제어 신호에 기초하여 게이트 소자(1310, 1312)의 온/오프 동작을 수행할 수 있다. 비교기(1340)는 워킹 코일(1350)에 흐르는 공진 전류를 측정할 수 있으며 측정된 공진 전류가 미리 결정된 기준 전류값보다 큰지 여부에 따라 펄스파를 생성하여 출력할 수 있다. 이러한 비교기(1340)의 출력을 수신한 스위칭 제어부(1360)는 공진 주파수 및 감쇄폭을 산출할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1350) 및 스위칭 제어부(1360)는 단일의 구성으로 이해될 수도 있으며, 이에 따라 상술한 스위칭 제어부(1360)의 동작은 MCU(1350)에 의해 수행될 수도 있다.
도 13a를 참조하면, 쿡탑(1000)은 스위칭 동작에 기초하여 워킹 코일(1350)에 공진 전류를 제공할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1000)은 사용자에 의해 입력된 출력에 대응되는 출력으로 워킹 코일(1350)이 구동되는 상황에서 고정 주파수(즉, 제2 주파수)를 이용한 구동 과정에서의 온도 측정을 수행할 수도 있을 뿐만 아니라, 미리 결정된 전류가 워킹 코일(1350)에 흐를 때 자율 공진 상태로 천이시키고 공진 전류의 공진 주파수 및 감쇄폭을 측정하여 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 쿡탑(1000)은 피가열 물체가 상판부(15) 상에 배치되지 않은 상태(이하, 대기 상태)에서 미리 결정된 값을 가지는 전류가 워킹 코일(1350)에 흐르게 되면, 게이트 소자(1310, 1312)의 스위칭 동작을 통해, 대기 상태에서 자율 공진 상태로 변경될 수 있다. 도 13a를 참조하면, 대기 상태에서 게이트 소자(1310, 1312) 중 상부 게이트(1310)는 오프 상태이고 하부 게이트(1312)는 온 상태일 수 있다.
일 실시예에 따라 대기 상태에서 공진 전류가 미리 결정된 전류값을 가지고 있으며, MCU(1330)는 게이트 소자(1310, 1312)의 스위칭 동작이 수행되도록 게이트 드라이버(1320)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 스위칭 동작이 개시되면(1st phase) 하부 게이트(1312)는 오프 상태로 변경되고 상부 게이트(1310)는 온 상태로 변경될 수 있다. 상부 게이트(1310)가 온 상태로 변경되고 하부 게이트(1312)가 오프 상태로 변경되면 상부 게이트(1310)를 통해 흐르는 전류에 따라 공진 커패시터에 전하량이 충전될 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1330)는 게이트 소자(1310, 1312)의 스위칭 동작이 수행되도록 게이트 드라이버(1320)를 제어함으로써 온 상태였던 상부 게이트(1310)는 다시 오프 상태로 변경하고, 오프 상태였던 하부 게이트(1312)는 다시 온 상태로 변경한다(2nd phase). 이에 따라 1st phase에서 충전된 공진 커패시터 및 워킹 코일(1350)로 구성된 폐회로 내에서 자율 공진 상태가 되며, 쿡탑(1000)은 이러한 자율 공진 상태에서 워킹 코일(1350)로 흐르는 전류를 측정할 수 있다. 쿡탑(1000)은 이러한 자율 공진 상태에서의 전류에 기초하여 인덕터 성분 및 저항 성분을 산출할 수 있으며, 이에 따라 박막(1020)의 현재 온도를 결정할 수 있다.
도 13b는 일 실시예에 따라 온도 추정을 위한 자율 공진 방식에서 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 획득하기 위해 공진 주파수 및 감쇄폭을 획득하는 특징을 설명하기 위한 도면이다.
도 13b를 참조하면, 일 실시예에 따라 비교기(1340)는 공진 전류의 최대값의 감소 추이에 기초하여 감쇄폭을 결정할 수 있으며 이에 따라 저항 성분을 결정할 수 있고, 공진 전류의 반복 주기에 기초하여 공진 주파수를 결정할 수 있으며 이에 따라 인덕터 성분을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1360)은 공진 주파수 및 감쇄폭에 기초하여 결정된 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 미리 저장된 상관관계에 대한 정보가 무엇인지 결정함으로써, 상관관계에 대한 정보에 기초하여 결정되는 추정 온도 정보를 현재 박막(1020)의 온도로서 결정할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따라 박막에 의해 형성되는 등가회로를 이용하여 추정되는 온도와 온도 센서를 통해 측정되는 온도를 비교하여 박막의 손상 여부를 파악하기 위한 유도 가열 방식의 쿡탑의 블록도를 도시한다. 도 14의 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)에 포함된 구성 중 커버 플레이트(1410), 박막(1420), 메모리(1430), MCU(1440) 워킹 코일(1450)은 도 10의 유도 가열 방식의 쿡탑(1000)에 커버 플레이트(1010), 박막(1020), 메모리(1030), MCU(1040) 워킹 코일(1050)에 대응되는 구성일 수 있다.
일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)은 온도 센서(1460)를 더 포함할 수 있으며, 이에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)은 박막(1420)의 온도를 측정할 수 있다.
일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)의 MCU(1440)는 메모리(1430)에 미리 저장된 박막(1420)의 온도와 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 이용하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1440)는 워킹 코일(1450)을 가동시키고, 메모리(1430)에 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열된 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 결정할 수 있다. MCU(1440)는 이렇게 결정된 추정 온도 정보와 온도 센서(1460)에 의해 실제 측정된 박막(1420)의 온도를 나타내는 측정 온도 정보를 비교하여 박막(1420)이 손상되었는지 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 메모리(1430)에 미리 저장된 박막(1420)의 온도와 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보는, 손상되지 않은 상태의 박막(1420)이 가열된 온도마다 형성된 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 메모리(1430)에 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 추정되는 추정 온도는 실제 박막(1420)의 온도를 측정한 결과와 거의 동일하거나 미리 결정된 범위 내의 차이를 보일 수 있다. 일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)이 박막(1420)의 온도를 추정하는 방식은 도 10 내지 도 13b를 통해 상술한 다양한 실시예를 통해 구현될 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)이 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하여 박막이 손상되었는지를 결정하는 방법에 대한 흐름도이다.
S1510단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 박막(1420)의 온도와 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 메모리(1430)에 미리 저장할 수 있다. 일 실시예에 따라 메모리(1430)가 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 저장하는 시점은 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하는 S1540단계의 임의의 시점일 수 있으나, 설명의 편의 상 S1510단계에 수행된 것을 전제로 설명하도록 한다. 쿡탑(1400)은 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하는 과정 이전에 메모리(1430)에 상관관계에 대한 정보를 저장하고 있을 수 있는 것이고, 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하는 과정 이전에 반드시 소정의 제어, 통신, 저장 과정을 통해 저장하는 데이터 처리를 수행해야 하는 것은 아니다. 예를 들면 쿡탑(1400)의 메모리(1430)에 저장된 상관관계에 대한 정보는 공장 초기 설정 데이터로서 메모리(1430)에 저장되어있던 정보일 수도 있고, 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하는 과정 이전의 임의의 시점에서 외부 서버를 통해 수신한 정보를 메모리(1430)에 저장한 것일 수도 있다.
S1520단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 S1510단계에서 미리 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열된 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 워킹 코일(1450)이 동작함에 따라 박막(1420)은 유도 가열될 수 있으며, 박막(1420)이 유도 가열됨에 따라 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분이 변화할 수 있다. MCU(1440)는 이러한 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 워킹 코일(1450)의 출력 전력 및 공진 전류 등을 통해 산출할 수 있고, 미리 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 결정할 수 있다. MCU(1440)에 의해 결정된 추정 온도 정보는 온도 센서(1460)를 통해 실제 측정된 온도가 아닌 추정 값이다.
S1530단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 온도 센서(1460)를 이용하여 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열된 박막(1420)의 온도를 측정하여 측정 온도 정보를 획득할 수 있다.
S1540단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 S1520단계에서 결정된 추정 온도 정보와 S1530단계에서 획득된 측정 온도 정보를 서로 비교함으로써 박막(1420)이 손상되었는지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 박막(1420)이 손상되지 않은 경우 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보는 서로 동일하거나 차이가 크지 않아야 한다. 하지만 박막(1420)이 손상되는 경우 박막(1420)에 의해 형성된 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분의 변화로 인해 이에 대응되는 추정 온도 정보 자체가 급격하게 변하게 되므로, MCU(1440)는 박막(1420)의 손상에 따른 실제 온도와 추정 온도 차이에 기반하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)이 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 제1 범위에 포함되는지에 기초하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 16의 S1610단계, S1620단계 및 S1630단계에 대한 특징은 도 15의 S1510단계, S1520단계 및 S1530단계에 대한 특징과 각각 동일하거나 매우 유사할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
S1640단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 S1620단계에서 결정된 추정 온도 정보와 S1630단계에서 획득된 측정 온도 정보를 비교하여, 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 제1 범위(예를 들면, 미리 설정된 값(TH1) 이하인 범위)에 포함되는지 여부를 결정할 수 있다. 즉, MCU(1440)는 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이를 계산하고, 계산된 차이가 미리 설정된 제1 범위에 포함되지 않을 정도로 큰지 아니면 미리 설정된 제1 범위에 포함될 정도로 미미한 것인지를 결정하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다.
S1650단계에서 MCU(1440)는 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이가 미리 설정된 제1 범위에 포함되지 않는 경우, 박막(1420)이 손상된 것으로 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이(D)가 미리 설정된 제1 범위에 포함되지 않는 경우(예를 들면, D>TH1인 경우), 박막(1420)이 손상된 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 쿡탑(1400)은 시각적 정보 및 청각적 정보 중 적어도 하나를 출력할 수 있는 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, MCU(1440)는 이러한 출력부(미도시)를 제어하여 임의의 정보를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따라 S1650단계에서 박막(1420)이 손상된 것으로 결정된 경우, MCU(1440)는 S1660단계에서 출력부(미도시)를 통해 박막(1420)이 손상되었음을 나타내는 시각적 정보 및/또는 청각적 정보를 출력할 수 있다. 이러한 출력을 통해 사용자는 현재 박막(1420)이 손상된 상태임을 인지할 수 있다.
S1652단계에서 MCU(1440)는 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이가 미리 설정된 제1 범위에 포함되는 경우, 박막(1420)이 손상되지 않은 것으로 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이(D)가 미리 설정된 제1 범위에 포함되지 않는 경우(예를 들면, D≤TH1인 경우), 박막(1420)이 손상되지 않은 것으로 결정할 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)이 미리 설정된 제1 범위 및 제2 범위에 기초하여 박막(1420)이 손상되었는지, 박막(1420)이 손상되지는 않았으나 가열 효율이 감소한 상태인지, 아니면 박막(1420)이 손상되지도 않았고 가열 효율이 정상인 것으로 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 17의 S1710단계, S1720단계, S1730단계, S1740단계 및 S1742단계에 대한 특징은 도 16의 S1610단계, S1620단계, S1630단계, S1640단계 및 S1650단계에 대한 특징과 각각 동일하거나 매우 유사할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
S1740단계에서 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이가 미리 설정된 제1 범위에 포함되는 것으로 결정된 경우, MCU(1440)는 일 실시예에 따라 S1750단계에서 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 제2 범위에 포함되는지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 제2 범위는 제1 범위의 일부 범위에 해당하는 것으로 미리 설정된 범위일 수 있다. 일 실시예에 따라, 제2 범위는 미리 설정된 제1 범위(예를 들면, TH1 이하의 범위(x≤TH1)) 내에서 편향적인 범위(예를 들면, TH1 이하이고 TH2 이상인 범위(TH2≤x≤TH1))로 미리 설정된 것일 수 있다. 즉, MCU(1440)는 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이(D)가 다양한 기준으로 나뉘어진 범위(예를 들면, 0≤D<TH2; TH2≤D≤TH1; D>TH1)에 포함되는지 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 제2 범위에 포함되는 것으로 결정되는 경우(예를 들면, TH2≤D≤TH1), MCU(1440)는 일 실시예에 따라 S1752단계에서 박막(1420)의 가열 효율이 감소한 상태인 것으로 결정할 수 있다. 이 경우, 박막(1420)이 완전히 손상되어 실질적으로 유도 가열될 수 없는 정도로 손상되지는 않았으나, 박막(1420)이 일부 손상됨으로써 정상적으로 유도 가열되었을 경우에 비해 가열 효율이 미리 설정된 정도 이하(예를 들면, 정상적으로 유도 가열되었을 경우의 출력의 X% 이하)로 떨어진 것으로서 결정된 것일 수 있다.
일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 제2 범위에 포함되지 않는 것으로 결정되는 경우(예를 들면, 0≤D<TH2), MCU(1440)는 일 실시예에 따라 S1754단계에서 박막(1420)이 손상되지 않았고 가열 효율이 정상인 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 쿡탑(1400)은 출력부(미도시)를 제어함으로써, S1742단계에서 박막(1420)이 손상된 것으로 결정되었거나, S1752단계에서 박막(1420)의 가열 효율이 감소한 상태인 것으로 결정된 경우, 각각의 상태를 출력할 수 있다. 이를 통해 사용자는 박막(1420)이 손상되었는지 또는 가열 효율이 감소한 상태인 것을 인지할 수 있다.
일 실시예에 따라 박막(1420)이 손상된 것으로 결정된 경우, MCU(1440)는 비금속 재질의 피가열 물체(HO)의 가열을 위해 워킹 코일(1420)이 가동되지 않도록 워킹 코일(1420)을 제어할 수 있다. 박막(1420)이 손상된 상태로 비금속 재질의 피가열 물체(HO)를 가열시키는 경우 쿡탑(1440)이 오작동할 수도 있다는 점을 고려하여 이 경우 워킹 코일(1420)이 가동되지 않도록 제어함으로써 안전성이 확보될 수 있다. 또한 워킹 코일(1420)이 가동되지 않도록 제어함으로써, 박막(1420)의 손상으로 인해 비금속 재질의 피가열 물체(HO)가 실질적으로 가열되지 않는 상태임에도 사용자로서는 가열되고 있다고 오인할 수도 있다는 점을 방지하고 이를 통해 쿡탑 사용의 신뢰성을 보장할 수 있다.
일 실시예에 따라 쿡탑(1400)은 상판부(15) 상에 배치된 피가열 물체(HO)가 금속 재질인지 비금속 재질인지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 피가열 물체가 비금속 재질인 경우이고 박막(1420)이 손상된 것으로 결정된 경우, MCU(1440)는 비금속 재질의 피가열 물체(HO)의 가열을 위해 워킹 코일(1420)이 가동되지 않도록 워킹 코일(1420)을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)가 금속 재질인 경우에는, MCU(1440)는 박막(1420)이 손상된 것으로 결정된 경우라고 하더라도 사용자가 설정한 출력에 따라 워킹 코일(1450)이 동작하도록 제어할 수 있다. 즉, 금속 재질의 용기가 상판부(15)에 배치된 경우에는 금속 재질 용기가 직접 유도 가열될 수 있으므로, MCU(1440)는 박막(1420)의 손상된 경우에도 워킹 코일(1450)이 동작하도록 제어함으로써 사용 편의성을 확보할 수 있다.
일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)가 금속 재질인지 비금속 재질인지 여부는 박막(1420) 및 피가열 물체(HO)로 인해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 기초하여 결정될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하도록 한다.
도 18은 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되었는지 여부에 기초하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 18의 S1810단계, S1820단계, S1830단계 및 S1840단계의 특징은 도 14의 S1410단계, S1420단계, S1430단계 및 S1440단계의 특징에 대응될 수 있으므로, 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따라, 쿡탑(1400)은 피가열 물체(HO)가 상판부(15) 상에 배치된 경우에 한해 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)의 메모리(1430)에 미리 저장된 상관관계에 대한 정보는 피가열 물체(HO)가 배치되지 않은 상태에서 박막(1420)에 의해서 형성된 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과 온도 간의 상관관계에 대한 정보일 수 있다. 따라서 쿡탑(1400)은 박막(1420)에 의해서만 형성된 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과 미리 저장된 상관관계에 대한 정보를 비교함으로써 온도를 추정할 수 있게 할 수 있다.
일 실시예에 따라 쿡탑(1400)은 상판부(15)에 피가열 물체(HO)가 배치되었는지 확인하기 위한 인지 센서(예를 들면, 적외선 센서)를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라 S1800단계는 다양한 주변 상황에 기초하여 수행이 개시될 수 있다. 예를 들면, 사용자가 출력을 입력하였을 때, 상판부(15) 상에 배치되어있던 피가열 물체(HO)가 상판부(15) 상에서 제거되었을 때, 박막 손상 여부 결정과정의 개시 명령이 사용자에 의해 입력되었을 때 등의 시점에서 S1800단계의 수행이 개시될 수 있다.
일 실시예에 따라 S1800단계에서 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치된 것으로 결정된 경우, MCU(1440)는 S1810단계를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따라 S1800단계에서 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되지 않은 것으로 결정된 경우, MCU(1440)는 박막이 손상되었는지 여부를 확인하기 위한 과정을 수행하지 않는다.
일 실시예에 따라 MCU(1440)는 고정 주파수 방식을 이용하여 추정되는 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 비교를 통해 박막(1420)이 손상되었는지를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1440)는 제1 주파수로 워킹 코일(1450)이 구동되도록 제어할 수 있으며, 제1 주파수로 구동 중인 워킹 코일(14450)을 제2 주파수로 구동되도록 제어할 수 있다. 제2 주파수로 구동되도록 워킹 코일(1450)이 제어되면, 제2 주파수에 기초하여 추정 온도 정보에 대응되는 저항 성분 및 인덕터 성분이 결정될 수 있다. 즉, MCU(1440)는 사용자에 의해 설정된 출력으로(즉, 제1 주파수로) 워킹 코일(1450)이 구동 중인 상황에서 미리 결정된 제2 주파수로 동작하도록 워킹 코일(1450)을 제어하고, 해당 주파수에 동작되는 과정에서 산출되는 저항 성분 및 인덕터 성분에 기초하여 박막(1420)의 온도를 추정할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1440)는 이러한 고정 주파수 방식을 통해 추정된 박막(1420)의 온도와 온도 센서(1460)에 의해 획득된 측정 온도 정보를 비교한 결과를 통해 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)이 고정 주파수 방식을 이용하여 박막(1420)의 온도를 추정하는 방식에 대한 특징은 도 12a 및 도 12b를 포함한 다양한 실시예를 통해 상술하였으므로 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따라 MCU(1440)는 자율 공진 방식을 이용하여 추정되는 온도를 이용하여 박막(1420)이 손상되었는지를 결정할 수 있다. 쿡탑(1400)은 스위칭 동작에 기초하여 워킹 코일(1450)에 공진 전류를 제공할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)은 사용자에 의해 입력된 출력에 대응되는 출력으로 워킹 코일(1450)이 구동되는 상황에서 고정 주파수(즉, 제2 주파수)를 이용한 구동 과정에서의 온도 측정을 수행할 수도 있을 뿐만 아니라, 미리 결정된 전류가 워킹 코일(1450)에 흐를 때 자율 공진 상태로 천이시키고 공진 전류의 공진 주파수 및 감쇄폭을 측정하여 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 결정할 수 있다. MCU(1440)는 측정된 저항 성분 및 인덕터 성분에 기초하여 추정 온도 정보를 결정하고, 온도 센서(1460)에 의해 획득된 측정 온도 정보와 비교하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)이 자율 공진 방식을 이용하여 박막(1420)의 온도를 추정하는 방식에 대한 특징은 도 13a 및 도 13b를 포함한 다양한 실시예를 통해 상술하였으므로 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)은 박막에 의해 형성되는 등가회로를 이용하여 추정되는 온도와 온도 센서를 통해 측정되는 온도를 비교하여 피가열 물체(HO)인 용기의 재질을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)의 MCU(1440)는 메모리(1430)에 미리 저장된 박막(1420)의 온도와 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 이용하여 박막(1420)의 피가열 물체(HO)의 재질을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(1440)는 워킹 코일(1450)을 가동시키고, 메모리(1430)에 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열된 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 결정할 수 있다. MCU(1440)는 이렇게 결정된 추정 온도 정보와 온도 센서(1460)에 의해 실제 측정된 박막(1420)의 온도를 나타내는 측정 온도 정보를 비교하여 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 메모리(1430)에 미리 저장된 박막(1420)의 온도와 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보는, 박막(1420)이 가열된 온도마다 형성된 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 메모리(1430)에 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 추정되는 추정 온도는 실제 박막(1420)의 온도를 측정한 결과와 거의 동일하거나 미리 결정된 범위 내의 차이를 보일 수 있다. 일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)이 박막(1420)의 온도를 추정하는 방식은 도 10 내지 도 13b를 통해 상술한 다양한 실시예를 통해 구현될 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)이 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하여 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하는 방법에 대한 흐름도이다.
S1910단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 박막(1420)의 온도와 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 메모리(1430)에 미리 저장할 수 있다. 일 실시예에 따라 메모리(1430)가 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 저장하는 시점은 추정 온도 정보와 측정 온도 정보를 비교하는 S1940단계의 임의의 시점일 수 있으나, 설명의 편의 상 S1910단계에 수행된 것을 전제로 설명하도록 한다.
일 실시예에 따라 S1910단계에서 미리 저장된 상관관계에 대한 정보는 박막(1420)에 의해 형성된 등가회로에 대한 저항 성분 및 인덕터 성분과 박막(1420)의 실제 온도와의 상관관계를 나타내는 정보이다.
일 실시예에 따라 박막(1420)은 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열될 수 있는 재질로 구성되며, 이에 따라 워킹 코일(1450)에서 바라본 등가 회로는 박막(1420)에 의해 형성된 것일 수 있다. 다만, 상판부(15)에 배치된 용기가 금속 재질인 경우 박막(1420)과 같이 유도 가열될 수 있으며, 금속 재질의 용기가 상판부(15) 상에 배치된 경우 워킹 코일(1450)에서 바라본 등가 회로는 박막(1420) 및 용기에 의해 형성된 것일 수 있다.
S1920단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 S1910단계에서 미리 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열된 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 워킹 코일(1450)이 동작함에 따라 박막(1420)은 유도 가열될 수 있으며, 박막(1420)이 유도 가열됨에 따라 박막(1420)에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분이 변화할 수 있다. MCU(1440)는 이러한 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분을 워킹 코일(1450)의 출력 전력 및 공진 전류 등을 통해 산출할 수 있고, 미리 저장된 상관관계에 대한 정보에 기초하여 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 결정할 수 있다. MCU(1440)에 의해 결정된 추정 온도 정보는 온도 센서(1460)를 통해 실제 측정된 온도가 아닌 추정 값이다.
S1930단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 온도 센서(1460)를 이용하여 워킹 코일(1450)에 의해 유도 가열된 박막(1420)의 온도를 측정하여 측정 온도 정보를 획득할 수 있다.
S1940단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 S1920단계에서 결정된 추정 온도 정보와 S1930단계에서 획득된 측정 온도 정보를 서로 비교함으로써 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 경우 워킹 코일(1450)에서 바라보는 등가 회로는 박막(1420)에 의해서만 형성된 것이기 때문에, S1920단계에서 획득된 추정 온도 정보와 S1930단계에서 획득된 측정 온도 정보는 서로 동일하거나 차이가 크지 않아야 한다.
하지만 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인 경우, 워킹 코일(1450)에서 바라보는 등가회로는 박막(1420) 및 금속 재질의 피가열 물체(HO)에 의해 등가회로에 형성되기 때문에, 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분의 변화로 인해 이에 대응되는 추정 온도 정보 자체가 급격하게 변하게 되므로, MCU(1440)는 박막(1420)의 손상에 따른 실제 온도와 추정 온도 차이에 기반하여 박막(1420)의 손상 여부를 결정할 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)이 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 범위에 포함되는지에 따라 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지 결정하는 과정에 대한 흐름도를 도시한다. 도 20의 S2010단계, S2020단계 및 S2030단계에 대한 특징은 도 19의 S1910단계, S1920단계 및 S1930단계에 대한 특징과 동일하거나 유사할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
S2040단계에서 MCU(1440)는 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 범위에 포함되는지를 판단할 수 있다.
일 실시예에 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이가 미리 설정된 범위에 포함되는 경우, S2050단계에서 MCU(1440)는 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 것으로 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이(D)가 미리 설정된 범위에 포함되지 않는 경우(예를 들면, D>TH3인 경우), 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이가 미리 설정된 범위에 포함되지 않는 경우, S2052단계에서 MCU(1440)는 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 것으로 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이(D)가 미리 설정된 범위에 포함되는 경우(예를 들면, D≤TH3), 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라, 쿡탑(1400)은 시각적 정보 및 청각적 정보 중 적어도 하나를 출력할 수 있는 출력부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, MCU(1440)는 이러한 출력부(미도시)를 제어하여 임의의 정보를 출력할 수 있다. 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 범위 내에 포함되는지에 따라 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지가 결정되면, 출력부(미도시)를 통해 피가열 물체(HO)의 재질에 대한 시각적 정보 및/또는 청각적 정보를 출력할 수 있다. 이러한 출력을 통해 사용자는 피가열 물체(HO)의 재질에 대한 인지할 수 있으며 이에 따라 피가열 물체(HO)의 재질을 쿡탑(1400)이 올바르게 감지하였는지 확인할 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따라 미리 설정된 조건에 기초하여 선택된 가열모드로 박막(1420) 및 피가열 물체(HO) 중 적어도 하나를 가열하는 상황에서의 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하는 과정을 수행하는 방법에 대한 흐름도이다. 도 21의 S2110단계, S2120단계, S2130단계, S2140단계, S2150단계 및 S2152단계에 대한 특징은 도 20의 S2010단계, S2020단계, S2030단계, S2040단계, S2050단계 및 S2052단계에 대한 특징과 동일하거나 유사하므로 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따라 MCU(1440)는 S2156단계에서 복수의 가열모드 중 미리 설정된 조건에 기초하여 가열 모드를 선택할 수 있다. 일 실시예에 따라 미리 설정된 조건에 따라 가열 모드를 선택하는 과정은, 다양한 실시 형태에 따라 구현될 수 있다. 예를 들면, MCU(1440)는 S2150단계 또는 S2152단계에서 결정된 피가열 물체(HO)의 재질에 따라 복수의 가열 모드에 포함된 금속 가열 모드 또는 비금속 가열 모드 중 하나로 선택할 수 있다. 또 다른 예를 들면, MCU(1440)는 사용자 인터페이스(미도시)로 수신된 외부 입력에 따라 금속 가열 모드 또는 비금속 가열 모드를 선택할 수 있다. S2156단계에서 쿡탑(1400)은 선택된 가열모드로 박막(1420) 및 피가열 물체(HO) 중 적어도 하나를 가열할 수 있다.
일 실시예에 따라 쿡탑(1400)가 금속 가열 모드로 동작하는 경우, 비금속 가열모드로 동작하는 경우보다 더 높은 출력을 가열을 수행할 수 있다. 예를 들면, 금속 가열 모드에서의 워킹 코일(1450)의 최대 출력은 3KW, 비금속 가열 모드에서의 워킹 코일(1450)의 최대 출력은 2KW로 설정될 수 있다.
S2160단계에서 MCU(1440)는 일 실시예에 따라 선택된 가열모드와, 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 결정된 피가열 물체(HO)의 재질이 서로 대응되는지를 판단할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)의 상판부(15)에 배치된 피가열 물체(HO)는 사용 상황에 따라서 임의 시점에 교체될 수 있고, 이에 따라 가열되는 피가열 물체(HO)의 재질은 달라질 수 있다. 따라서 선택된 가열 모드와 피가열 물체(HO)의 재질이 서로 대응되었다고 하더라도, 사용자의 사용 상황에 따라서는 선택된 가열 모드와 피가열 물체(HO)의 재질이 서로 대응하지 않게 변할 수도 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(1400)은 임의의 주기마다 반복적으로 S2160단계를 수행하여 선택된 가열 모드와 피가열 물체(HO)의 재질이 서로 대응하는지 여부를 지속적으로 파악할 수 있다.
S2162단계에서 쿡탑(1400)은 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 재질에 대응되는 가열 모드로 박막 및 피가열 물체 중 적어도 하나를 가열할 수 있다. 일 실시예에 따라 S2160단계에서의 대응 여부 판단 결과가 피가열 물체(HO)의 재질이 선택된 가열 모드에 대응되지 않는 것으로 판단된 경우, MCU(1440)는 피가열 물체(HO)의 재질에 대응되는 가열 모드로 동작하도록 워킹 코일(1450)을 제어할 수 있다. 이에 따라 쿡탑(1400)은 사용자의 사용 현황에 따라 워킹 코일(1450)의 가열 모드를 적응적으로 조절할 수 있으며 이에 따라 피가열 물체(HO)의 재질에 적합한 가열 모드를 실행할 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따라 선택된 가열 모드와 피가열 물체(HO)의 재질이 대응되지 않는 경우에 쿡탑(1400)이 실시하게 되는 가열 모드 변경 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 일 실시예에 따라 도 22의 S2260단계의 특징은 도 21의 S2160단계의 특징과 동일하거나 유사할 수 있으며, 이에 따라 S2260단계는 도 21에 도시된 흐름도 상의 S2110단계 내지 S2156단계 중 적어도 일부를 거쳐 도달한 것일 수 있다.
일 실시예에 따라 S2260단계에서 선택된 가열 모드와, 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 결정된 피가열 물체의 재질이 서로 대응되지 않는 것으로 결정된 경우, S2271단계에서 쿡탑(1400)은 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인지 비금속 가열 모드인지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 S2271단계에서 쿡탑(1400)이 가열 모드가 금속 가열 모드인지 결정하는 것은, 가열 모드가 비금속 가열 모드인데 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인 경우와, 가열 모드가 금속 가열 모드인데 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 경우를 구분하여 가열 모드를 변경하기 위한 것이다. 따라서, S2271단계에서 쿡탑(1400)이 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인지 또는 비금속 가열 모드인지 결정하는 과정은, 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 또는 비금속 재질인지를 결정하는 것으로 대체될 수 있다. 다만 이하에서는 설명 상 편의를 위해, S2271단계에서 쿡탑(1400)은 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인지 또는 비금속 가열 모드인지 결정하는 것을 전제로 설명하도록 한다.
S2271단계에서 선택된 가열 모드가 비금속 가열 모드인 것으로 결정된 경우, S2272단계에서 쿡탑(1400)은 가열 모드를 금속 가열 모드로 변경할 수 있으며 이에 기초하여 피가열 물체(HO) 및 박막(1420) 중 적어도 하나를 가열할 수 있다.
S2271단계에서 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인 것으로 결정된 경우, S2273단계에서 쿡탑(1400)은 가열 모드를 비금속 가열 모드로 변경할 수 있으며 이에 기초하여 피가열 물체(HO) 및 박막(1420) 중 적어도 하나를 가열할 수 있다.
일 실시예에 따라 S2271단계에서 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인 것으로 결정된 경우, S2273단계에서 쿡탑(1400)은 가열 모드를 비금속 가열 모드로 변경하는 대신 가열을 중단할 수도 있다. 일 실시예에 따라, 박막(1420)이 배치된 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)에서는 워킹 코일(1450)에서 바라본 등가 회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대한 정보를 이용하므로, 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 경우와 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되지 않은 경우 모두 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 차이가 미리 설정된 범위에 포함되어 버릴 수도 있다. 따라서 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되지 않은 경우(예를 들면, 가열 도중에 사용자가 피가열 물체(HO)를 상판부(15)에서 제거한 경우)에도 가열 모드를 비금속 가열 모드로 변경하여 지속적으로 동작하게 되는 상황을 방지하기 위해, MCU(1440)는 S2271단계에서 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인 것으로 결정된 경우 가열 모드를 비금속 가열 모드로 변경하는 대신 가열을 중단하도록 워킹 코일(1450)을 제어할 수도 있다.
일 실시예에 따라 MCU(1440)가 S2273단계에서 가열 모드를 비금속 가열 모드로 변경하는 대신 가열을 중단하게 되는 과정은 미리 결정된 조건에 부합하는 경우에 수행될 수 있다. 예를 들면, 가열 모드를 비금속 가열 모드로 변경하여 가열을 지속할 것을 지시하는 외부 신호가 미리 결정된 시간 이내에 쿡탑(1400)의 사용자 인터페이스(미도시)에 입력되지 않는 경우이거나, 금속 재질의 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 다시 배치되었음이 결정되었거나 또는 쿡탑(1400)에 포함된 별도의 용기 검출 센서(미도시)에 의해 피가열 물체(HO)가 상판부(HO)에 배치되지 않은 것으로 결정된 경우에, 가열이 중단될 수 있다.
도 23은 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 비교를 통해 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하고 피가열 물체(HO)의 배치 여부를 파악하여, 가열 모드를 제어할 수 있는 유도 가열 방식의 쿡탑(2300)의 블록도를 도시한다. 일 실시예에 따라 도 23의 유도 가열 방식의 쿡탑(2300)에 포함된 구성 중 커버 플레이트(2310), 박막(2320), 메모리(2330), MCU(2340) 워킹 코일(2350)은 도 14의 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)에 포함된 구성 중 커버 플레이트(1410), 박막(1420), 메모리(1430), MCU(1440) 워킹 코일(1450)에 대응되는 구성일 수 있다. 따라서 도 23의 유도 가열 방식의 쿡탑(2300)의 특징은 도 14 내지 도 22를 통해 설명된 유도 가열 방식의 쿡탑(1400)의 특징을 적어도 부분적으로 이용할 수 있다.
일 실시예에 따라 유도 가열 방식의 쿡탑(2300)은 용기 검출 센서(2370)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 용기 검출 센서(2370)는 상판부(15)의 상에 피가열 물체(HO)가 배치되었는지 여부를 나타내는 배치 정보를 획득할 수 있다. 일 실시예에 따라 용기 검출 센서(2370)는 획득되는 정보에 기초하여 임의의 물체의 존재 여부를 파악할 수 있게 하는 다양한 종류의 센서(예를 들면, 적외선 센서, 광학 센서, 압력 센서, 초음파 센서, 근접 센서 등)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(2340)은 용기 검출 센서(2370)로부터 획득되는 배치 정보에 기초하여 피가열 물체(HO)가 상판부(15) 상에 배치되었는지 결정할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(2340)는 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보에 기초하여 피가열 물체(HO)가 금속 재질인지 비금속 재질인지를 결정할 수 있으며, 이에 따라 피가열 물체(HO)의 재질에 바람직한 가열 모드로 동작하도록 워킹 코일(2350)을 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(2340)는 피가열 물체(HO)가 상판부(15) 상에 배치된 것인지에 기초하여 가열 모드를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(2340)는 피가열 물체(HO)가 배치되지 않은 것으로 판단되는 경우, 안정성 확보를 위해 가열을 중단하도록 워킹 코일(2350)를 제어할 수 있다.
도 24는 일 실시예에 따라 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보의 비교를 통해 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하고 피가열 물체(H0)의 배치 여부를 파악하여, 가열 모드를 제어할 수 있는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 24의 S2410단계, S2430단계, S2440단계 및 S2450단계의 특징은 도 19의 S1910단계, S1920단계, S1930단계 및 S1940단계의 특징과 동일하거나 유사할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
S2420단계에서 유도 가열 방식의 쿡탑(2300)은 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)가 배치되었는지 여부를 나타내는 배치 정보를 용기 검출 센서(2370)를 통해 획득할 수 있다. 일 실시예에 따라 배치 정보를 획득하는 S2420단계는 가열 모드를 제어하는 S2460단계 이전의 임의의 시점에서 적어도 한 번 수행될 수 있다.
S2460단계에서 유도 가열 방식의 쿡탑(2300)은 일 실시예에 따라 배치 정보 및 피가열 물체(HO)의 재질에 기초하여 가열 모드를 제어할 수 있다. 피가열 물체(HO)의 재질에 기반하여 가열 모드를 제어하는 다양한 방법들은 도 19 내지 도 22에서 앞서 설명한 다양한 실시예를 통해 수행될 수 있다. 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 재질에 기반하여 가열 모드를 제어하기 위해 배치 정보를 더 고려하는 방법에 대하여는 다양한 실시예를 통해 후술하도록 한다.
도 25는 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 배치 여부를 파악하여, 가열을 중단시키는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 25의 S2510단계, S2520단계, S2530단계, S2540단계, S2550단계 및 S2560단계의 특징은 도 24의 S2410단계, S2420단계, S2430단계, S2440단계, S2450단계 및 S2460단계의 특징과 동일하거나 유사할 수 있으므로 자세한 설명은 생략한다.
일 실시예에 따라 쿡탑(2300)은 S2520단계에서 획득한 배치 정보에 기초하여, 피가열 물체(HO)가 배치되었는지를 S2522단계에서 판단할 수 있다.
일 실시예에 따라 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치되지 않은 것을 나타내는 경우, S2524단계에서 MCU(2340)는 가열을 중단하도록 워킹 코일(2350)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치된 것을 나타내는 경우, MCU(2540)는 S2530단계 내지 S2560단계를 통해 배치 정보 및 피가열 물체의 재질에 기초하여 가열 모드를 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(2540)는 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치되었음을 나타내는 경우, 피가열 물체(HO)의 재질에 기초하여 워킹 코일(2550)의 가열 모드를 제어할 수 있다. 즉, MCU(2540)는 용기 검출 센서(2570)가 용기를 검출한 시점 기준으로 상판부(15)에 피가열 물체(HO)가 배치된 것으로 결정되었을 경우에 한하여, 피가열 물체(HO)의 재질에 기초하여 가열 모드를 제어한다.
일 실시예에 따라 MCU(2540)는 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치되었음을 나타내는 경우, 추정 온도 정보 및 상기 측정 온도 정보 간의 차이(D)가 미리 설정된 범위 내에 포함되었는지 판단할 수 있다. 일 실시예에 따라 차이(D)가 미리 설정된 범위 내에 포함되는 경우(예를 들면, D≤TH3인 경우) MCU(2540)는 배치된 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 것으로 결정하고, 차이(D)가 미리 설정된 범위 내에 포함되지 않는 경우(예를 들면, D>TH3인 경우) 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인 것으로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(2540)는 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지에 따라 선택된 가열 모드로 박막(2520) 및 피가열 물체(HO) 중 적어도 하나를 가열하도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다. MCU(2540)는 피가열 물체(HO)의 재질에 대응되는 가열 모드로 구동되도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 MCU(2540)는 복수의 가열 모드 중 미리 설정된 조건에 기초하여 선택된 가열 모드로 박막(2520) 및 피가열 물체(HO) 중 적어도 하나를 가열하도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 복수의 가열 모드는 금속 가열 모드 및 비금속 가열 모드를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 MCU(2540)은 금속 가열 모드에서 비금속 가열 모드 보다 더 높은 출력으로 가동되도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 워킹 코일(2550)의 가열 모드는 미리 설정된 조건에 기초하여 결정될 수 있으며, 미리 설정된 조건은 현재 배치된 피가열 물체(HO)의 재질이 무엇인지 또는 가열 모드를 선택하기 위한 외부 신호가 수신되었는지 여부 등을 포함하는 다양한 조건 중 적어도 하나일 수 있다. 일 실시예에 따라 사용자는 가열 모드를 선택하기 위한 외부 신호를 사용자 인터페이스를 통해 쿡탑(2500)에 입력할 수 있다.
일 실시예에 따라 외부 신호에 기초하여 선택된 가열 모드와 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 결정된 피가열 물체(HO)의 재질이 서로 대응되지 않는 경우, MCU(2540)는 피가열 물체(HO)의 재질에 대응되는 가열 모드로 구동하도록 워킹 코일(2550)를 제어할 수 있다. 일 실시예에 따라 이러한 가열 모드를 변경하는 과정이 수행되는 경우 쿡탑(2500)은 출력부(미도시)를 통해 가열 모드가 변경되었음을 시각적 또는 청각적 정보의 형태로 출력할 수 있다.
도 26은 일 실시예에 따라 피가열 물체(HO)의 재질과 선택된 가열 모드가 서로 대응되지 않는 경우 배치 정보 및 선택된 가열 모드에 기초하여 가열 모드를 제어하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 도 26의 S2660단계는 도 25의 S2650단계에 대응될 수 있다. 따라서 도 26의 동작이 수행되기 전에는 도 25의 S2650단계 이전의 동작들 중 적어도 일부가 수행된 상태일 수 있다.
S2660단계에서 쿡탑(2500)은 일 실시예에 따라 선택된 가열 모드와, 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 결정된 피가열 물체의 재질이 서로 대응되는 것으로 판단되는 경우, 가열 모드를 변경하지 않고 그대로 유지한다.
S2660단계에서 쿡탑(2500)은 일 실시예에 따라 선택된 가열 모드와, 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 결정된 피가열 물체의 재질이 서로 대응되지 않는 것으로 판단되는 경우, S2671단계에서 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인지 비금속 가열 모드인지 결정할 수 있다. S2671단계에서 쿡탑(1400)이 선택된 가열 모드가 금속 가열 모드인지 또는 비금속 가열 모드인지 결정하는 과정은, 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 또는 비금속 재질인지를 결정하는 것으로 대체될 수도 있다. S2671단계에서의 판단 결과에 기초하여, 쿡탑(2500)은 배치된 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인지 비금속 재질인지에 따라 가열 모드를 다르게 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 미리 설정된 조건에 기초하여 가열 모드가 비금속 가열 모드로 선택되었는데 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 피가열 물체(HO)의 재질이 금속 재질인 것으로 결정된 경우, S2672단계에서 MCU(2540)는 가열 모드를 금속 가열 모드로 변경하여 가열하도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 미리 설정된 조건에 기초하여 가열 모드가 금속 가열 모드로 선택되었는데 추정 온도 정보 및 측정 온도 정보 간의 차이에 기초하여 피가열 물체(HO)의 재질이 비금속 재질인 것으로 결정된 경우, S2675단계에서 MCU(2540)는 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치됨을 나타내는지를 판단할 수 있다. 즉, 쿡탑(2500)은 용기 검출 센서(2570)를 이용하여 획득된 배치 정보에 기초하여 피가열 물체(HO)가 배치되었음을 인지함에 따라 피가열 물체(HO)의 재질을 결정하고 또는 재질에 대응되는 가열 모드를 선택한 이후에, 선택된 가열 모드가 피가열 물체(HO)의 재질과 달라지게 된 것으로 인지하게 된 경우(예를 들면, 기존에 가열하고 있던 피가열 물체(HO)를 제거하거나 다른 재질의 피가열 물체(HO)로 바꿔서 배치하는 경우)가 발생할 수 있다. 일 실시예에 따라 쿡탑(2500)은 유도 가열 될 수 있는 박막(2520)이 상판부(15)에 배치되어있기 때문에, 비금속 재질의 피가열 물체(HO)가 배치된 경우와 피가열 물체(HO)가 배치되지 않은 경우에 쿡탑(2500)이 인지하게 되는 등가회로의 전기적 파라미터(즉, 저항 성분 및 인덕터 성분)이 동일하거나 유사할 수 있다. 이에 따라 쿡탑(2500)이 인지하게 되는 등가회로의 전기적 파라미터에만 기초하면, 비금속 재질의 피가열 물체(HO)가 배치된 것인지 피가열 물체(HO)가 배치되지 않은 것인지 구분하기 어려울 수 있다.
일 실시예에 따라 쿡탑(2500)은 용기 검출 센서(2570)를 이용하여 S2675단계에서 피가열 물체(HO)의 배치 여부를 나타내는 배치 정보를 다시 획득함으로써, 비금속 재질의 피가열 물체(HO)가 배치된 것인지 피가열 물체(HO)가 배치되지 않은 것인지 구분할 수 있다.
일 실시예에 따라 S2675단계에서 다시 획득된 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치됨을 나타내는 경우, S2673단계에서 MCU(2540)는 가열 모드를 금속 가열 모드로 변경하여 가열하도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라 S2675단계에서 다시 획득된 배치 정보가 피가열 물체(HO)가 배치되지 않음을 나타내는 경우, S2676단계에서 MCU(2540)는 가열을 중단하도록 워킹 코일(2550)을 제어할 수 있다. 이에 따라 피가열 물체(HO)도 없는 상황에서 가열이 지속되는 상황을 방지함으로써 사용 안정성을 보장할 수 있다.
전술한 개시 내용들은, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 실시예들의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
15: 상판부 HO: 피가열 물체
20: 커버 플레이트 25: 케이스
TL: 박막 WC: 워킹 코일
35: 단열재 45: 차폐판 50: 지지부재 55: 냉각팬

Claims (12)

  1. 케이스의 상단에 결합되고, 상단에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트;
    상기 상판부의 상단 및 하단 중 적어도 하나에 코팅된 박막;
    상기 박막을 유도 가열하기 위해 상기 케이스 내부에 구비된 워킹 코일;
    상기 박막의 온도와 상기 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분과의 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하도록 구성되는 메모리; 및
    상기 워킹 코일을 가동시키고, 상기 상관관계에 대한 정보에 기초하여 상기 워킹 코일에 의해 유도 가열된 상기 박막에 의해 형성되는 등가회로의 저항 성분 및 인덕터 성분에 대응되는 추정 온도 정보를 상기 박막의 현재 온도로서 결정하도록 구성되는 MCU를 포함하는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 박막 및 상기 피가열 물체 중 적어도 하나를 사용자로부터 입력받은 출력 레벨로 가열하기 위해 제1 주파수로 구동되는 상기 워킹 코일이 미리 설정된 제2 주파수로 구동되도록 제어한 후 상기 박막의 현재 온도를 결정하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 워킹 코일이 상기 제1 주파수로 구동되는 동안 미리 결정된 시간이 경과하면 상기 워킹 코일이 상기 제2 주파수로 구동되도록 상기 워킹 코일을 제어하고 상기 박막의 현재 온도를 결정하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 워킹 코일의 입력 전압이 미리 결정된 횟수의 주기만큼 경과하면 상기 워킹 코일이 상기 제2 주파수로 구동되도록 상기 워킹 코일을 제어하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 워킹 코일에 미리 결정된 전류가 흐르는 대기 상태에서 자율 공진 상태로 변경시키고, 상기 자율 공진 상태에서 측정되는 상기 워킹 코일에 흐르는 전류에 대한 공진주파수 및 감쇄폭에 기초하여 상기 박막의 현재 온도를 결정하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는, 상기 공진주파수에 기초하여 결정된 인덕터 성분에 대응되는 상기 추정 온도 정보에 기초하여 상기 박막의 현재 온도를 결정하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는, 상기 감쇄폭에 기초하여 결정된 저항 성분에 대응되는 상기 추정 온도 정보에 기초하여 상기 박막의 현재 온도를 결정하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 대기 상태에서 일정한 값을 가지는 미리 설정된 전류가 상기 워킹 코일에 흐르게 하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 박막 및 상기 피가열 물체 중 적어도 하나를 사용자로부터 입력받은 출력 레벨에 대응되는 주파수로 상기 워킹 코일을 구동시키기 전의 대기 상태에서부터 상기 자율 공진 상태로 변경되도록 상기 워킹 코일을 제어하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 박막의 두께 및 상기 워킹 코일이 구동되는 주파수 중 적어도 하나를 기준으로 상기 상관관계에 대한 정보를 미리 저장하도록 구성되는, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 피가열 물체는 비금속 재질인, 유도 가열 방식의 쿡탑.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막의 두께는 상기 박막의 스킨 뎁스(skin depth) 미만인, 유도 가열 방식의 쿡탑.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3715398B2 (ja) * 1997-01-31 2005-11-09 株式会社東芝 誘導加熱調理器
JP2002056959A (ja) * 2000-08-08 2002-02-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 誘導加熱装置
DE10127051C2 (de) * 2001-06-02 2003-06-26 Schott Glas Kochfeld
DE102015002201A1 (de) * 2015-02-20 2016-08-25 obz innovation gmbh Erwärmungsanordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
WO2020122599A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Samsung Electronics Co., Ltd. Induction heating apparatus

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