KR20220095898A - 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법 - Google Patents

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오두용
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박병욱
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑은 조리 용기가 놓이는 상판 글래스, 조리 용기가 가열되도록 자기장을 발생시키는 워킹 코일, 워킹 코일에 전류가 흐르도록 구동되는 인버터, 인버터의 파라미터를 통해 조리 용기의 임피던스를 산출하는 임피던스 산출부 및 임피던스에 기초하여 조리 용기가 과열 상태인지 판단하는 과열 상태 판단부를 포함할 수 있다.

Description

유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법{INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP AND OPERATING METHOD THEREOF}
본 개시는 유도 가열 방식의 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 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.
전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 저항 가열 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 조리 용기에 전달함으로써 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 조리 용기에 와전류(eddy current)를 발생시켜 조리 용기 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
최근에는 쿡탑(Cooktop)에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다. 이러한 유도 가열 방식의 쿡탑은 사용자 편의를 위해 다양한 기능을 제공하고 있다. 일 예로, 유도 가열 방식의 쿡탑은 조리 용기의 온도가 급격하게 상승할 경우 온도 퓨즈(thermal fuse)가 작동되어 과열로 인한 쿡탑의 파손 방지 기능을 제공하고 있다. 그런데, 온도 퓨즈가 일단 작동된 경우 온도 퓨즈는 재사용될 수 없어 교체가 필요하고, 이에 따라 쿡탑도 재작동을 위해서는 서비스를 받아야 하는 불편이 있다.
또한, 선행기술 국제공개국제출원 WO 2017/018589A1은 용기의 온도가 과다하게 상승되는 경우를 감지하여 전원을 차단하는 구성을 개시하나, 용기의 온도가 과다하게 상승하는 상황을 감지하기 위해 추가적으로 마그네틱 센서 및 패드가 필요하며, 전원이 소정 주기로 공급 및 차단이 반복되어 기동 소음이 발생하는 단점이 있다.
또한, 선행기술 대한민국 등록특허 KR 10-1364123B1은 과열되거나 고장이 발생하면 컨트롤러에 공급되는 전원을 차단하는 구성을 개시하나, 누전 차단기, 릴레이 등이 추가되기 때문에 비용이 증가하며 회로가 복잡해지는 문제, 각종 소자들이 노이즈로 인해 오작동하는 문제 등이 발생하는 단점이 있다.
따라서, 고가의 센서 등 추가 부품이 없이 용기의 과열 상태를 감지할 수 있는 방안이 요구된다.
본 개시는 상술한 문제들을 개선하는 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 개시는 추가 부품 없이 조리 용기의 과열 상태를 감지 가능한 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 개시는 조리 용기의 과열 상태를 신속하게 감지함에 따라 온도 퓨즈(thermal fuse)의 작동을 최소화한 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 개시는 조리 용기의 재질과 관계없이 조리 용기의 과열 상태를 감지 가능한 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법을 제공하고자 한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법은 전기적 파라미터를 이용하여 조리 용기의 과열 상태를 감지하고자 한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법은 온도 퓨즈(thermal fuse)의 작동 전에 조리 용기의 과열 상태를 먼저 감지하여 전원을 차단하고자 한다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법은 조리 용기의 재질별 특성을 고려하여 조리 용기를 과열 상태로 인지하는 기준을 상이하게 적용하고자 한다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 조리 용기의 과열 상태를 감지하기 위해 고가의 센서 등과 같은 부품이 요구되지 않으므로, 제조 비용을 추가 없이 조기 용기의 과열 상태를 보다 민감하게 감지 가능한 이점이 있다.
또한, 온도 퓨즈(thermal fuse)의 작동 전에 조리 용기의 과열 상태를 먼저 감지하여 전원을 차단하므로, 온도 퓨즈의 작동으로 인한 사용자 불편을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 조리 용기의 재질별로 조리 용기의 과열 상태를 판단하는 기준을 상이하게 적용하므로, 재질에 따라 과열 상태로 성급하게 판단하거나, 과열 상태를 너무 늦게 판단하는 문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 회로도가 도시된 도면이다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 출력 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 유도 가열 방식의 쿡탑에 있어 조리 용기의 실제 온도와 센서에 의해 감지된 측정 온도 사이의 관계를 측정한 일 예이다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑에서 조리 용기의 임피던스와 조리 용기의 실제 온도 사이의 관계를 측정한 일 예이다.
도 7은 도 6에 도시된 그래프가 측정될 때 함께 산출된 부하 인덕턴스가 도시된 그래프이다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑의 제어 블록도이다.
도 9는 본 개시의 제1 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다.
도 10은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다.
도 11은 본 개시의 제3 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다.
이하, 본 개시와 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
이하, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위해, “유도 가열 방식의 쿡탑”을 “쿡탑”으로 일컫는다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기의 단면도이다.
조리 용기(1)는 쿡탑(10) 상부에 위치할 수 있고, 쿡탑(10)은 상부에 위치하고 있는 조리 용기(1)를 가열시킬 수 있다.
먼저, 쿡탑(10)이 조리 용기(1)를 가열시키는 방법을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 쿡탑(10)은 적어도 일부가 조리 용기(1)를 통과하도록 자기장(20)을 발생시킬 수 있다. 이 때, 조리 용기(1)의 재질에 전기 저항 성분이 포함되어 있다면, 자기장(20)은 조리 용기(1)에 와류 전류(30)를 유도할 수 있다. 이러한 와류 전류(30)는 조리 용기(1) 자체를 발열시키고, 이러한 열은 전도 또는 방사되어 조리 용기(1)의 내부까지 전달되므로, 조리 용기(1)의 내용물이 조리될 수 있다.
한편, 조리 용기(1)의 재질에 전기 저항 성분이 포함되지 않은 경우에는 와류 전류(30)가 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 경우 쿡탑(10)은 조리 용기(1)를 가열시킬 수 없다.
따라서, 이러한 쿡탑(10)에 의해 가열될 수 있는 조리 용기(1)는 스테인리스 계열 혹은 법랑이나 주철 용기 같은 금속 재질 용기일 수 있다.
다음으로, 쿡탑(10)이 자기장(20)을 발생시키는 방법을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 쿡탑(10)은 상판 글래스(11), 워킹 코일(12) 및 페라이트(13) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상판 글래스(11)는 조리 용기(1)를 지지할 수 있다. 즉, 조리 용기(1)는 상판 글래스(11)의 상면에 놓일 수 있다.
그리고, 상판 글래스(11)는 여러 광물질을 합성한 세라믹 재질의 강화 유리로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상판 글래스(11)는 쿡탑(10)을 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상판 글래스(11)는 쿡탑(10) 내부로 먼지 등의 이물질이 인입되는 문제를 방지할 수 있다.
워킹 코일(12)은 상판 글래스(11)의 아래에 위치할 수 있다. 이러한 워킹 코일(12)은 자기장(20)을 발생시키도록 전류가 공급되거나 공급되지 않을 수 있다. 구체적으로, 쿡탑(10) 내부 스위칭 소자의 온/오프에 따라 워킹 코일(12)에 전류가 흐르거나 흐르지 않을 수 있다.
워킹 코일(12)에 전류가 흐르면 자기장(20)이 발생하고, 이러한 자기장(20)은 조리 용기(1)에 포함된 전기 저항 성분을 만나 와류 전류(30)를 발생시킬 수 있다. 와류 전류는 조리 용기(1)를 가열시키고, 이에 따라 조리 용기(1)의 내용물이 조리될 수 있다.
또한, 워킹 코일(12)에 흐르는 전류의 양에 따라 쿡탑(10)의 화력이 조절될 수 있다. 구체적인 예로, 워킹 코일(12)을 흐르는 전류가 많을수록 자기장(20)이 많이 발생하게 되고, 이에 따라 조리 용기(1)를 통과하는 자기장이 증가하므로 쿡탑(10)의 화력이 높아질 수 있다.
페라이트(13)는 쿡탑(10)의 내부 회로를 보호하기 위한 구성 요소이다. 구체적으로, 페라이트(13)는 워킹 코일(12)에서 발생한 자기장(20) 또는 외부에서 발생한 전자기장이 쿡탑(10)의 내부 회로에 미치는 영향을 차단하는 차폐 역할을 한다.
이를 위해, 페라이트(13)는 투자율(permeability)이 매우 높은 물질로 형성될 수 있다. 페라이트(13)는 쿡탑(10)의 내부로 유입되는 자기장이 방사되지 않고, 페라이트(13)를 통해 흐르도록 유도하는 역할을 한다. 페라이트(13)에 의해 워킹 코일(12)에서 발생한 자기장(20)이 이동하는 모습은 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
한편, 쿡탑(10)은 상술한 상판 글래스(11), 워킹 코일(12) 및 페라이트(13) 외에 다른 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 쿡탑(10)은 상판 글래스(11)와 워킹 코일(12) 사이에 위치하는 단열재(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 본 개시에 따른 쿡탑은 도 2에 도시된 쿡탑(10)으로 제한되지 않는다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 회로도가 도시된 도면이다.
도 3에 도시된 쿡탑(10)의 회로도는 설명의 편의를 예시적으로 든 것에 불과하므로, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
도 3을 참조하면, 유도 가열 방식의 쿡탑은 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터(140), 워킹 코일(150), 공진 커패시터(160) 및 SMPS(170) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
전원부(110)는 외부 전원을 입력받을 수 있다. 전원부(110)가 외부로부터 입력받는 전원은 AC(Alternation Current) 전원일 수 있다.
전원부(110)은 정류부(120)로 교류 전압을 공급할 수 있다.
정류부(120, Rectifier)는 교류를 직류로 변환하기 위한 전기적 장치이다. 정류부(120)는 전원부(110)을 통해 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 정류부(120)는 변환된 전압을 DC 양단(121)으로 공급할 수 있다.
정류부(120)의 출력단은 DC 양단(121)으로 연결될 수 있다. 정류부(120)를 통해 출력되는 DC 양단(121)을 DC 링크라고 할 수 있다. DC 양단(121)에서 측정되는 전압을 DC 링크 전압이라고 한다.
DC 링크 커패시터(130)는 전원부(110)과 인버터(140) 사이의 버퍼 역할을 수행한다. 구체적으로, DC 링크 커패시터(130)는 정류부(120)를 통해 변환된 DC 링크 전압을 유지시켜 인버터(140)까지 공급하기 위한 용도로 사용된다.
인버터(140)는 워킹 코일(150)에 고주파의 전류가 흐르도록 워킹 코일(150)에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 인버터(140)는 통상 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어진 스위칭 소자를 구동시킴으로써 워킹 코일(150)에 고주파의 전류가 흐르게 하고, 이에 따라 워킹 코일(150)에 고주파 자계가 형성된다.
워킹 코일(150)은 스위칭 소자의 구동 여부에 따라 전류가 흐르거나 전류가 흐르지 않을 수 있다. 워킹 코일(150)에 전류가 흐르면 자기장이 발생한다. 워킹 코일(150)은 전류가 흐름에 따라 자기장을 발생시켜 조리기기를 가열시킬 수 있다.
워킹 코일(150)의 일측은 인버터(140)의 스위칭 소자의 접속점에 연결되어 있고, 다른 일측은 공진 커패시터(160)에 연결된다.
스위칭 소자의 구동은 구동부(미도시)에 의해서 이루어지며, 구동부에서 출력되는 스위칭 시간에 제어되어 스위칭 소자가 서로 교호로 동작하면서 워킹 코일(150)로 고주파의 전압을 인가한다. 그리고, 구동부(미도시)로터 인가되는 스위칭 소자의 온/오프 시간은 점차 보상되는 형태로 제어되기 때문에 워킹 코일(150)에 공급되는 전압은 저전압에서 고전압으로 변한다.
공진 커패시터(160)는 완충기 역할을 하기 위한 구성요소일 수 있다. 공진 커패시터(160)는 스위칭 소자의 턴오프 동안 포화 전압 상승 비율을 조절하여, 턴오프 시간 동안 에너지 손실에 영향을 준다.
SMPS(170, Switching Mode Power Supply)는 스위칭 동작에 따라 전력을 효율적으로 변환시키는 전원공급장치를 의미한다. SMPS(170)는 직류 입력 전압을 구형파 형태의 전압으로 변환한 후, 필터를 통하여 제어된 직류 출력 전압을 획득한다. SMPS(170)는 스위칭 프로세서를 이용하여, 전력의 흐름을 제어함으로써 불필요한 손실을 최소화할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 회로도로 구성되는 쿡탑(10)의 경우, 공진 주파수(resonance frequency)는 워킹 코일(150)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 의해 결정된다. 그리고, 결정된 공진 주파수를 중심으로 공진 곡선이 형성되며, 공진 곡선은 주파수 대역에 따라 쿡탑(10)의 출력 파워를 나타낼 수 있다.
다음으로, 도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 출력 특성을 나타내는 도면이다.
먼저, Q 팩터(quality factor)는 공진 회로에서 공진의 예리함을 나타내는 값일 수 있다. 따라서, 쿡탑(10)의 경우, 쿡탑(10)에 포함된 워킹 코일(150)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 의해 Q 팩터가 결정된다. Q 팩터에 따라 공진 곡선은 상이하다. 따라서, 워킹 코일(150)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 따라 쿡탑(10)은 상이한 출력 특성을 갖는다.
도 4에는 Q 팩터에 따른 공진 곡선의 일 예가 도시되어 있다. 일반적으로, Q 팩터가 클수록 곡선의 모양이 샤프(sharp)하고, Q 팩터가 작을수록 곡선의 모양이 브로드(broad)하다.
공진 곡선의 가로축은 주파수(frequency)를 나타내고, 세로축은 출력되는 전력(power)을 나타낼 수 있다. 공진 곡선에서 최대 전력을 출력하는 주파수를 공진 주파수(f0)라고 한다.
일반적으로, 쿡탑(10)은 공진 곡선의 공진 주파수(f0)를 기준으로 오른쪽 영역의 주파수를 이용한다. 그리고, 쿡탑(1)은 동작 가능한 최소 동작 주파수와 최대 동작 주파수가 미리 설정되어 있을 수 있다.
일 예로, 쿡탑(10)은 최대 동작 주파수(fmax)부터 최소 동작 주파수(fmin)의 범위에 해당하는 주파수로 동작할 수 있다. 즉, 쿡탑(10)의 동작 주파수 범위는 최대 동작 주파수(fmax)부터 최소 동작 주파수(fmin)까지일 수 있다.
일 예로, 최대 동작 주파수(fmax)는 IGBT 최대 스위칭 주파수일 수 있다. IGBT 최대 스위칭 주파수란 IGBT 스위칭 소자의 내압 및 용량 등을 고려하여, 구동 가능한 최대 주파수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 최대 동작 주파수(fmax)는 75kHz일 수 있다.
최소 동작 주파수(fmin)는 약 20kHz일 수 있다. 이 경우, 쿡탑(10)이 가청 주파수(약 16Hz~ 20kHz)로 동작하지 않으므로, 쿡탑(10)의 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 상술한 최대 동작 주파수(fmax) 및 최소 동작 주파수(fmin)의 설정 값은 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않는다.
이러한 쿡탑(10)은 가열 명령을 수신하면 가열 명령에서 설정된 화력 단계에 따라 동작 주파수를 결정할 수 있다. 구체적으로, 쿡탑(10)은 설정된 화력 단계가 높을수록 동작 주파수를 낮추고, 설정된 화력 단계가 낮을수록 동작 주파수를 높임으로써 출력 파워를 조절할 수 있다. 즉, 쿡탑(10)은 가열 명령을 수신하면 설정된 화력에 따라 동작 주파수 범위 중 어느 하나로 동작하는 가열 모드를 실시할 수 있다.
한편, 이러한 쿡탑(10)에 의해 가열되는 조리 용기(1)는 복수개의 상태로 구분될 수 있다. 구체적인 예로, 조리 용기(1) 내부의 물(혹은 음식물) 온도가 일정하게 상승하는 가열 상태, 조리 용기(1) 내부의 물(혹은 음식물) 온도가 유지되는 끓음 상태, 조리 용기(1) 내부의 물(혹은 음식물)이 없는 과열 상태로 구분될 수 있다.
여기서, 과열 상태는 조리 용기(1) 내부의 물(혹은 음식물)이 없는 상태를 의미하는 것으로, 쿡탑(10)이 과열 상태의 조리 용기(1)를 계속해서 가열할 경우 화재 발생 위험 등이 매우 증가하게 된다. 따라서, 쿡탑(10)은 조리 용기(1)의 과열 상태를 감지하여 전원을 차단할 수 있다.
이를 위해, 쿡탑(10)은 가열 중인 조리 용기(1)의 상태를 구분할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 쿡탑(10)은 조리 용기(1)의 온도에 따라 조리 용기(1)의 상태를 구분할 수 있고, 이를 위해 조리 용기(1)의 온도를 감지하는 센서(미도시)를 더 구비할 수 있고, 이러한 센서(미도시)는 조리 용기(1)에 접촉되기 위해 상판 글래스(11)에 배치되는 것이 일반적이다. 한편, 이러한 센서(미도시)는 반응 속도가 매우 느리고, 이에 따라 쿡탑(1)은 조리 용기(1)가 과열 상태로 진입하였으나, 이를 즉시 판단하기 어려운 단점이 있다.
도 5는 유도 가열 방식의 쿡탑에 있어 조리 용기의 실제 온도와 센서에 의해 감지된 측정 온도 사이의 관계를 측정한 일 예이다.
도 5에는 재질을 달리하는 조리 용기 3가지에 대한 조리 용기(1)의 실제 온도를 나타내는 그래프(G111)(G121)(G131)와 센서(미도시)에 의해 감지된 측정 온도를 나타내는 그래프(G112)(G122)(G132)가 도시되어 있다.
먼저, 제1-1 그래프(G111)와 제1-2 그래프(G112)는 각각 제1 조리 용기의 실제 온도와 센서(미도시)에 의해 감지된 제1 조리 용기의 측정 온도일 수 있다. 제1-1 그래프(G111)를 참조하면, 약 0~30 초는 온도가 1차적으로 상승하는 구간으로, 조리 용기가 가열 상태이고, 약 30~270 초는 온도가 유지되는 구간으로, 조리 용기가 끓음 상태이고, 약 270초부터는 온도가 2차적으로 상승하는 구간으로, 조리 용기가 과열 상태임을 확인할 수 있다. 그런데, 제1-2 그래프(G112)를 참조하면, 센서(미도시)의 측정 온도가 약 270초까지 꾸준하게 증가하고 있으며, 센서(미도시)의 측정 온도는 약 270초에서 아직 약 80도에 불과하므로, 센서(미도시)의 측정 온도로 조리 용기의 과열 상태를 판단하기 어려움을 확인할 수 있다.
마찬가지로, 제2-1 그래프(G121)와 제2-2 그래프(G122)는 각각 제2 조리 용기의 실제 온도와 센서(미도시)에 의해 감지된 제2 조리 용기의 측정 온도일 수 있다. 제2-1 그래프(G121)를 참조하면, 약 0~50 초는 온도가 1차적으로 상승하는 구간으로, 조리 용기가 가열 상태이고, 약 50~330 초는 온도가 유지되는 구간으로, 조리 용기가 끓음 상태이고, 약 330초부터는 온도가 2차적으로 상승하는 구간으로, 조리 용기가 과열 상태임을 확인할 수 있다. 그런데, 제2-2 그래프(G122)를 참조하면, 센서(미도시)의 측정 온도가 약 330초부터 다소 급격하기 증가하기는 하나, 약 370초에서 조리 용기의 실제 온도는 270도까지 도달하였으나, 센서(미도시)의 측정 온도는 아직 약 170도에 불과하여, 센서(미도시)의 측정 온도로 조리 용기의 과열 상태를 판단하기 어려움을 확인할 수 있다.
마지막으로, 제3-1 그래프(G131)와 제3-2 그래프(G132)는 각각 제3 조리 용기의 실제 온도와 센서(미도시)에 의해 감지된 제3 조리 용기의 측정 온도일 수 있다. 제3-1 그래프(G131)를 참조하면, 약 0~30 초는 온도가 1차적으로 상승하는 구간으로, 조리 용기가 가열 상태이고, 약 30~330 초는 온도가 유지되는 구간으로, 조리 용기가 끓음 상태이고, 약 330초부터는 온도가 2차적으로 상승하는 구간으로, 조리 용기가 과열 상태임을 확인할 수 있다. 그런데, 제3-2 그래프(G132)를 참조하면, 센서(미도시)의 측정 온도는 약 370초를 경과할 때까지도 급격한 변화를 보이지 않으며, 약 370초에서 조리 용기의 실제 온도는 270도까지 도달하였으나, 센서(미도시)의 측정 온도는 아직 약 80도에 불과하여, 센서(미도시)의 측정 온도로 조리 용기의 과열 상태를 판단하기 어려움을 확인할 수 있다.
이와 같이, 조리 용기의 온도를 감지하는 센서(미도시)를 이용할 경우에는 조리 용기의 과열 상태를 보다 민감하게 반응하기 어려운 한계가 있고, 만일 보다 민감한 센서를 통해 조리 용기의 과열 상태를 빠르게 감지 가능한 것으로 가정하더라도 이 경우에는 센서가 고가이기 때문에 비용이 증가하는 문제가 있다.
따라서, 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(10)은 별도의 부품을 추가하지 않고, 전기적 파라미터를 이용하여 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단하고자 한다. 특히, 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(10)은 인버터(140)의 파라미터를 통해 산출되는 조리 용기(1)의 임피던스 혹은 인덕턴스 등을 이용하여 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단하고자 한다. 여기서, 임피던스(Z)는 주파수 영역에서, 저항의 개념과(R) 인덕터와 커패시터에 의해 발생하는 위상의 개념을 합한 교류 시스템에서의 전류의 흐름을 방해하는 정도를 의미하고, 인덕턴스(L)는 코일에 발생하는 역기전력을 전류의 변화율로 나타낸 양을 의미한다.
다음으로, 도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑에서 조리 용기의 임피던스와 조리 용기의 실제 온도 사이의 관계를 측정한 일 예이다.
먼저, 도 6을 참조하면, 도 6에는 재질을 달리하는 조리 용기 3가지에 대한 조리 용기(1)의 임피던스 그래프(G211)(G212)(G213)와 조리 용기(1)의 실제 온도를 타내는 실제 온도 그래프(G221)(G222)(G223)가 도시되어 있다.
먼저, 제1 임피던스 그래프(G211)를 참조하면, 제1 조리 용기의 임피던스는 약 200초까지 일정 값을 유지하다가 약 200초부터 증가하는 모습을 보이고 있다. 그리고, 제1 조리 용기의 실제 온도 그래프(G221)를 참조하면, 제1 조리 용기는 약 230초부터 과열 상태에 진입하는 모습을 보이고 있다.
다음으로, 제2 임피던스 그래프(G212)를 참조하면, 제2 조리 용기의 임피던스는 약 300초까지 일정 값을 유지하다가 약 300초부터 증가하는 모습을 보이고 있다. 그리고, 제2 조리 용기의 실제 온도 그래프(G222)를 참조하면, 제2 조리 용기는 약 300초부터 과열 상태에 진입하는 모습을 보이고 있다.
마지막으로, 제3 임피던스 그래프(G213)를 참조하면, 제3 조리 용기의 임피던스는 약 260초부터 증가하는 모습을 보이고 있다. 그리고, 제3 조리 용기의 실제 온도 그래프(G223)를 참조하면, 제3 조리 용기는 약 330초부터 과열 상태에 진입하는 모습을 보이고 있다.
즉, 제1 내지 제3 조리 용기에 대한 임피던스 그래프와 실제 온도 그래프에 따르면, 조리 용기가 과열 상태에 진입하는 시점 혹은 그 전에 조리 용기의 임피던스가 증가하는 모습을 확인할 수 있다.
그리고, 도 7은 도 6에 도시된 그래프가 측정될 때 함께 산출된 부하 인덕턴스가 도시된 그래프이다.
도 7을 참조하면, 제1 인덕턴스 그래프(G311)는 제1 조리 용기의 인덕턴스를 나타내는 것으로, 약 210초부터 증가하는 모습을 보이고 있다. 그리고, 도 6에서 검토한 바와 같이 제1 조리 용기의 실제 온도 그래프(G221)를 참조하면, 제1 조리 용기는 약 230초부터 과열 상태에 진입하는 모습을 보이고 있다.
그리고, 제2 인덕턴스 그래프(G312)는 제2 조리 용기의 인덕턴스를 나타내는 것으로, 약 270초부터 증가하는 모습을 보이고 있다. 그리고, 도 6에서 검토한 바와 같이 제2 조리 용기의 실제 온도 그래프(G222)를 참조하면, 제2 조리 용기는 약 300초부터 과열 상태에 진입하는 모습을 보이고 있다.
또한, 제3 인덕턴스 그래프(G313)는 제3 조리 용기의 인덕턴스를 나타내는 것으로, 약 270초부터 증가하는 모습을 보이고 있다. 그리고, 도 6에서 검토한 바와 같이 제3 조리 용기의 실제 온도 그래프(G223)를 참조하면, 제3 조리 용기는 약 330초부터 과열 상태에 진입하는 모습을 보이고 있다.
즉, 제1 내지 제3 조리 용기에 대한 인덕턴스 그래프와 실제 온도 그래프에 따르면, 조리 용기가 과열 상태에 진입하는 시점 혹은 그 전에 조리 용기의 인덕턴스가 증가하는 모습을 확인할 수 있다.
정리하면, 조리 용기(1)에 대한 임피던스 및 인덕턴스는 조리 용기(1)의 실제 온도가 증가하기에 앞서 증가하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(10)은 조리 용기(1)에 대한 임피던스 또는 인덕턴스 중 적어도 하나를 이용하여 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 본 개시에서는 쿡탑(10)이 조리 용기(1)의 임피던스를 이용하여 조리 용기(1)의 과열 상태를 감지하는 것으로 가정하여 설명한다. 그러나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하며, 이하 조리 용기(1)의 임피던스는 조리 용기(1)의 인덕턴스로 대체될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑의 제어 블록도이다.
본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(10)은 프로세서(180), 인터페이스 모듈(181), 메모리(183), 임피던스 산출부(185), 타이머(186), 조리용기 재질 감지부(187), 과열 상태 판단부(189) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라 쿡탑(10)은 상술한 구성요소들 중 일부를 생략하거나 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다. 즉, 도 8에 도시된 구성요소들은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(10)을 설명하기 위해 예시로 든 것에 불과하다.
프로세서(180)는 쿡탑(10)을 제어할 수 있다. 프로세서(180)는 도 8에 도시된 인터페이스 모듈(181), 메모리(183), 임피던스 산출부(185), 타이머(186), 조리용기 재질 감지부(187), 과열 상태 판단부(189) 및 도 3에 도시된 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터(140), 워킹 코일(150), 공진 커패시터(160) 및 SMPS(170) 각각을 제어할 수 있다.
인터페이스 모듈(181)은 사용자 입력을 수신할 수 있다. 인터페이스 모듈(181)은 물리적인 키 버튼을 구비하거나 터치스크린의 형태로 구현되어, 사용자 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 인터페이스 모듈(181)은 가열 모드를 시작하는 가열 명령, 화력을 조절하는 화력 선택 명령 등을 수신할 수 있다.
메모리(183)는 쿡탑(10)의 동작과 관련된 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 메모리(183)는 조리 용기의 재질 별로 과열 상태를 구별하는 임피던스가 맵핑된 데이터를 저장할 수 있다. 구체적인 예로, 메모리(183)는 제1 재질과 제1 재질의 조리 용기를 과열 상태로 구별하는 제1 임피던스가 맵핑되고, 제2 재질과 제2 재질의 조리 용기를 과열 상태로 구별하는 제2 임피던스가 맵핑되고, ..., 제N 재질과 제N 재질의 조리 용기를 과열 상태로 구별하는 제N 임피던스가 맵핑된 데이터를 저장하고 있을 수 있다.
임피던스 산출부(185)는 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 임피던스를 산출할 수 있다. 임피던스 산출부(185)는 인버터(140)의 파라미터를 통해 조리 용기(1)의 임피던스를 산출할 수 있다.
아래는, 임피던스 산출부(185)가 조리 용기(1)의 임피던스를 산출하는 수학식의 일 예이다.
Figure pat00001
여기서, Irms는 공진 전류이고, Vin은 입력 전압일 수 있다.
또한, 임피던스 산출부(185)는 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 인덕턴스를 산출할 수도 있다.
아래는, 임피던스 산출부(185)가 조리 용기(1)의 인덕턴스를 산출하는 수학식의 일 예이다.
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
임피던스 산출부(185)는 상술한 수학식 등을 조리 용기(1)의 임피던스 혹은 인덕턴스를 산출할 수 있다.
또한, 임피던스 산출부(185)는 산출된 임피던스를 통해 임피던스의 기울기를 더 산출할 수 있다. 예를 들어, 임피던스 산출부(185)는 소정 시간(예를 들어, 1초) 주기로 임피던스를 산출하면서, 소정 시간(예를 들어, 1초) 주기로 임피던스 기울기를 산출할 수 있다. 구체적으로, 임피던스 산출부(185)는 소정 시간 마다 1번째 산출된 임피던스와 (1+M)번째 산출된 임피던스의 차이를 계산하고, 2번째 산출된 임피던스와 (2+M)번째 산출된 임피던스의 차이를 계산하고, ..., N번째 산출된 임피던스와 (N+M)번째 산출된 임피던스의 차이를 계산하는 방식으로 임피던스 기울기를 산출할 수 있다. 이 때, 임피던스 산출 주기, 임피던스 기울기 산출 주기, M 값 등은 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않음이 타당하다.
타이머(186)는 조리 용기(1)를 가열한 시간을 카운트할 수 있다. 즉, 타이머(186)는 조리 용기(1)를 가열한 가열 모드로의 동작 시간을 카운트할 수 있다.
조리용기 재질 감지부(187)는 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 재질을 감지할 수 있다. 예를 들어, 조리용기 재질 감지부(187)는 현재 가열 중인 조리 용기(1)가 제1 재질인지, 제2 재질인지, ..., 제N 재질 중 어느 재질인지 감지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 조리용기 재질 감지부(187)는 기설정된 조리 용기의 재질 판단 알고리즘에 기초하여 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 재질을 감지할 수 있다.
다른 실시 예에 따르면, 조리용기 재질 감지부(187)는 가열 모드를 개시하는 즉시 조리 용기(1)의 임피던스를 감지하고, 이와 같이 감지된 초기 임피던스를 통해 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 재질을 감지할 수 있다.
한편, 상술한 실시 예들은 예시적인 것에 불과하며, 조리용기 재질 감지부(187)는 다양한 방법으로 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 재질을 감지할 수 있다.
한편, 실시 예에 따라 쿡탑(10)은 조리용기 재질 감지부(187)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 후술하는 도 9에 도시된 방법과 같이 동작하는 쿡탑(10)은 조리용기 재질 감지부(187)를 포함하지 않을 수 있다.
과열 상태 판단부(189)는 임피던스 산출부(185)에 의해 산출된 임피던스에 기초하여 조리 용기(1)가 과열 상태인지 판단할 수 있다. 구체적으로, 과열 상태 판단부(189)는 임피던스 또는 임피던스 기울기 중 적어도 하나를 이용하여 조리 용기(1)가 과열 상태인지 판단할 수 있다.
다음으로, 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(10)이 동작하는 방법을 설명한다.
도 9는 본 개시의 제1 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다.
먼저, 쿡탑(10)은 가열 모드로 동작할 수 있다(S111).
프로세서(180)는 인터페이스 모듈(181)을 통해 가열 명령을 수신하면 가열 모드로 동작할 수 있다. 프로세서(180)는 가열 모드로 동작할 때 인버터(140) 및 워킹 코일(150) 등을 제어할 수 있고, 이에 따라 인버터(140)는 워킹 코일(150)에 전류가 흐르도록 구동되며, 워킹 코일(140)은 조리 용기(1)가 가열되도록 자기장을 발생시킬 수 있다.
그리고, 프로세서(180)는 가열 모드로 동작하는 동안 가열 모드로의 동작 시간을 카운트하도록 타이머(186)를 제어할 수 있다. 따라서, 타이머(186)는 가열 모드로의 동작 시간을 카운트할 수 있다. 이하, 타이머 시간은, 타이머(186)가 카운트한 가열 모드로의 동작 시간을 의미한다.
프로세서(180)는 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과하는지 판단할 수 있다(S113).
프로세서(180)는 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과하지 않은 경우, 계속해서 가열 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
제1 기준 시간은, 임피던스의 기울기가 산출되기 위해 요구되는 최소의 시간을 의미할 수 있다. 구체적으로 도 6의 제1 내지 제3 임피던스 그래프(G211)(G212)(G213)를 참조하면, 제1 임피던스 그래프(G211)는 약 200초부터 증가하기 시작하고, 제2 임피던스 그래프(G212)는 약 300초부터 증가하기 시작하고, 제3 임피던스 그래프(G213)는 약 270초부터 증가하기 시작하는 바, 이 경우 제1 기준 시간은 약 300초일 수 있다.
이와 같이, 쿡탑(10)은 제1 기준 시간의 도과 여부를 판단한 후 과열 상태를 판단함으로써, 제1 기준 시간을 도과하기 전에 산출된 임피던스 기울기를 이용하여 과열 상태를 판단시 발생하는 오류를 최소화할 수 있다.
그러나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 제1 기준 시간은 쿡탑(10)의 성능 등에 따라 변경될 수 있다. 그리고, '제1 기준 시간'에서 '제1'은 도 10의 '제2 기준 시간'과 구분하기 위해 사용된 용어에 불과하므로, 이에 제한되지 않음이 타당하다.
이와 같이, 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑(10)은 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과한 경우 과열 상태를 판단함으로써, 제1 기준 시간이 후술하는 제2 기준 시간 보다 길어 감지 속도가 다소 느릴 수는 있으나, 기울기에 기초하기 때문에 과열 상태 판단 정확도가 향상되는 이점이 있다.
프로세서(180)는 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과하면 임피던스의 기울기를 산출할 수 있다(S115).
즉, 프로세서(180)는 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과하면, 임피던스의 기울기를 산출하도록 임피던스 산출부(185)를 제어할 수 있다.
임피던스 산출부(185)가 임피던스의 기울기를 산출하는 방법은 도 8에서 설명한 바, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
프로세서(180)는 임피던스의 기울기를 산출한 후, 산출된 임피던스의 기울기가 임계 기울기 보다 큰지 판단할 수 있다(S117).
즉, 프로세서(180)는 산출된 임피던스의 기울기가 임계 기울기 보다 큰지 판단하도록 과열 상태 판단부(189)를 제어할 수 있다. 과열 상태 판단부(189)는 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간을 초과할 때, 임피던스의 기울기에 기초하여 과열 상태를 판단할 수 있다.
임계 기울기는, 끓음 상태인 조리 용기의 임피던스 기울기와 과열 상태인 조리 용기의 임피던스의 기울기를 구별하는 값으로, 조리 용기들에 대해 미리 측정된 실험 값을 통해 쿡탑(10)의 제조시 미리 설정되는 값일 수 있다.
프로세서(180)는 임피던스의 기울기가 임계 기울기 이하이면 계속해서 임피던스의 기울기를 산출하도록 임피던스 산출부(185)를 제어할 수 있다.
그리고, 과열 상태 판단부(189)는 임피던스의 기울기가 임계 기울기 보다 크면 과열 상태로 판단할 수 있다(S119).
프로세서(180)는 과열 상태 판단부(189)가 조리 용기(1)를 과열 상태로 판단할 경우, 가열 모드를 종료할 수 있다. 또는, 프로세서(180)는 과열 상태 판단부(189)가 조리 용기(1)를 과열 상태로 판단할 경우 전원을 오프시킬 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 쿡탑(10)이 임피던스의 기울기를 이용하여 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단할 경우, 가열 중인 조리 용기(1)의 재질을 몰라도 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단 가능한 이점이 있다. 즉, 쿡탑(10)은 조리 용기(1) 부하의 종류, 부하량과 관계없이 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단 가능한 이점이 있다.
도 10은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다.
쿡탑(10)은 가열 모드로 동작할 수 있다(S211).
이는, 도 9의 단계 S111과 동일한 바, 중복된 설명을 생략하기로 한다.
프로세서(180)는 조리 용기의 재질을 감지할 수 있다(S213).
즉, 프로세서(180)는 현재 가열 중인 조리 용기(1)의 재질을 감지하도록 조리용기 재질 감지부(187)를 제어할 수 있다. 한편, 조리 용기의 재질을 감지하는 단계 S213은 후술하는 단계 S215 혹은 단계 S217의 다음에 수행될 수도 있다. 즉 단계 S213의 순서는 변경될 수 있다.
프로세서(180)는 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하는지 판단할 수 있다(S215).
타이머 시간은 도 9에서 상술한 것과 동일하므로, 중복된 설명을 생략하기로 한다.
프로세서(180)는 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하지 않은 경우, 계속해서 가열 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
제2 기준 시간은, 인버터(140)가 동작을 개시한 후 임피던스가 정상상태에 도달하기 위해 필요로 하는 최소 시간을 의미할 수 있다. 일 예로, 쿡탑(10)이 가열 중인 조리 용기는 완전히 식은 상태에서 가열되는 조리 용기일 수도 있으나, 경우에 따라 어느 정도 가열되다가 중단된 후 다시 가열되는 조리 용기일 수도 있다. 상술한 두 가지 경우에 가열 모드를 시작함에 따라 바로 산출되는 조리 용기의 임피던스는 각각 상이할 수 있고, 이렇게 산출된 임피던스에 기초하여 과열 상태를 판단시 오류가 발생할 수 있다. 따라서, 쿡탑(10)은 임피던스가 정상상태에 도달하는데 필요한 제2 기준 시간을 도과한 후에 산출되는 임피던스를 이용함으로써, 과열 상태의 판단 오류를 최소화할 수 있다. 이러한 제2 기준 시간은 쿡탑(10)의 성능 등에 따라 변경될 수 있다. 그리고, '제2 기준 시간'에서 '제2'는 도 9의 '제1 기준 시간'과 구분하기 위해 사용된 용어에 불과하므로, 이에 제한되지 않음이 타당하다. 다만, 제2 기준 시간은 도 9의 제1 기준 시간 보다 짧다.
프로세서(180)는 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하면, 임피던스를 산출할 수 있다(S217).
즉, 프로세서(180)는 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하면, 임피던스를 산출하도록 임피던스 산출부(185)를 제어할 수 있다.
임피던스 산출부(185)가 임피던스를 산출하는 방법은 도 8에서 설명한 바, 중복된 설명을 생략하기로 한다.
프로세서(180)는 산출된 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 보다 큰지 판단할 수 있다(S219).
즉, 프로세서(180)는 산출된 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 보다 큰지 판단하도록 과열 상태 판단부(189)를 제어할 수 있다. 과열 상태 판단부(189)는 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제2 기준 시간을 초과할 때, 임피던스에 기초하여 과열 상태를 판단할 수 있다. 그리고, 과열 상태 판단부(189)는 조리 용기의 재질을 감지한 경우, 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제2 기준 시간을 초과하면 임피던스를 이용하여 과열 상태를 판단할 수 있다.
여기서, 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스는 메모리(183)에서 추출되는 값일 수 있다. 따라서, 프로세서(180)는 조리 용기의 재질을 감지한 후 메모리(183)에서 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스를 추출하여, 임피던스 산출부(185)에 의해 산출된 임피던스와 비교할 수 있다.
프로세서(180)는 산출된 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 이하이면, 계속해서 임피던스를 산출하도록 임피던스 산출부(185)를 제어할 수 있다.
과열 상태 판단부(189)는 산출된 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 보다 크면, 과열 상태로 판단할 수 있다(S221).
즉, 과열 상태 판단부(189)는 조리 용기의 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 보다 크면 과열 상태로 판단할 수 있다.
이는 도 9의 단계 S119에서 설명한 것과 동일하므로, 중복된 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 10에서 설명한 바와 같이, 쿡탑(10)이 임피던스를 비교하여 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단할 경우, 제2 기준 시간이 제1 기준 시간 보다 짧기 때문에 보다 신속하게 조리 용기(1)의 과열 상태를 판단 가능한 이점이 있다.
도 11은 본 개시의 제3 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다.
도 11은 도 9에 따른 동작 방법과 도 10에 따른 동작 방법을 결합한 동작 방법일 수 있다. 따라서, 도 9와 도 10에서 설명한 바와 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
쿡탑(10)은 가열 모드로 동작할 수 있다(S311).
프로세서(180)는 가열 모드로 동작하는 동안 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과하는지 판단할 수 있다(S313).
프로세서(180)는 타이머 시간이 제1 기준 시간을 초과하면, 임피던스의 기울기를 산출할 수 있다(S315).
프로세서(180)는 임피던스의 기울기를 산출한 후, 임피던스의 기울기를 임계 기울기와 비교할 수 있다(S317).
프로세서(180)는 임피던스의 기울기가 임계 기울기 이하이면 계속해서 임피던스의 기울기를 산출할 수 있다(S315).
프로세서(180)는 임피던스의 기울기가 임계 기울기 보다 크면, 과열 상태로 판단할 수 있다(S319).
한편, 프로세서(180)는 타이머 시간이 제1 기준 시간 이하인 경우, 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하는지 판단할 수 있다(S321).
프로세서(180)는 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하지 않으면, 계속해서 가열 모드로 동작하며 단계 S313을 수행할 수 있다.
프로세서(180)는 타이머 시간이 제2 기준 시간을 초과하면, 조리 용기의 재질을 감지하고(S323), 임피던스를 산출할 수 있다(S325).
프로세서(180)는 산출된 임피던스와 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스를 비교할 수 있다(S327).
프로세서(180)는 산출된 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 이하이면 계속해서 임피던스를 계산하고(S325), 산출된 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 보다 크면 과열 상태로 판단할 수 있다(S319).
도 11에 따르면, 과열 상태 판단부(189)는 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간을 초과한 경우에는 임피던스의 기울기에 기초하여 과열 상태를 판단하고, 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간 이하이면 임피던스에 기초하여 과열 상태를 판단할 수 있고, 특 히 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간 이하이며, 제1 기준 시간 보다 짧은 제2 기준 시간을 초과한 경우 임피던스에 기초하여 과열 상태를 판단할 수 있다.
도 11에 도시된 동작 방법에 따르면, 쿡탑(10)은 타이머 시간에 따라 임피던스를 이용하여, 보다 신속하며 정확하게 조리 용기의 과열 상태를 판단 가능한 이점이 있다.
또한, 도 9 내지 도 11에 도시된 방법들에 따르면, 쿡탑(10)은 조리 용기의 과열 상태를 감지하기 위해 고가의 센서 등과 같은 부품이 요구되지 않으므로, 제조 비용을 추가 없이 조기 용기의 과열 상태를 보다 민감하게 감지 가능한 이점이 있다. 또한, 쿡탑(10)은 온도 퓨즈(thermal fuse)의 작동 전에 조리 용기의 과열 상태를 먼저 감지하여 전원을 차단하므로, 온도 퓨즈의 작동으로 인한 사용자 불편을 최소화할 수 있는 이점이 있다. 그리고, 쿡탑(10)은 조리 용기의 재질별로 조리 용기의 과열 상태를 판단하는 기준을 상이하게 적용하므로, 재질에 따라 과열 상태로 성급하게 판단하거나, 과열 상태를 너무 늦게 판단하는 문제를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
이상의 설명은 본 개시의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 개시에 개시된 실시 예들은 본 개시의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 개시의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
180: 프로세서 181: 인터페이스 모듈
183: 메모리 185: 임피던스 산출부
186: 타이머 187: 조리용기 재질 감지부
189: 과열 상태 판단부

Claims (10)

  1. 조리 용기가 놓이는 상판 글래스;
    상기 조리 용기가 가열되도록 자기장을 발생시키는 워킹 코일;
    상기 워킹 코일에 전류가 흐르도록 구동되는 인버터;
    상기 인버터의 파라미터를 통해 상기 조리 용기의 임피던스를 산출하는 임피던스 산출부; 및
    상기 임피던스에 기초하여 상기 조리 용기가 과열 상태인지 판단하는 과열 상태 판단부를 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 임피던스 산출부는
    상기 임피던스의 기울기를 산출하며,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 임피던스의 기울기가 임계 기울기 보다 크면 과열 상태로 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간을 초과할 때, 상기 임피던스의 기울기에 기초하여 상기 과열 상태를 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 조리 용기의 재질을 감지하는 조리용기 재질 감지부를 더 포함하고,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 조리 용기의 임피던스가 감지된 조리 용기의 재질에 대응하는 임피던스 보다 크면 과열 상태로 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  5. 청구항 4에 있어서,
    조리 용기의 재질 별로 과열 상태를 구별하는 임피던스가 맵핑된 데이터를 저장하는 메모리를 더 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제2 기준 시간을 초과할 때, 상기 임피던스에 기초하여 상기 과열 상태를 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간을 초과한 경우에는 상기 임피던스의 기울기에 기초하여 과열 상태를 판단하고,
    상기 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간 이하이면 상기 임피던스에 기초하여 과열 상태를 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제1 기준 시간 이하이며, 상기 제1 기준 시간 보다 짧은 제2 기준 시간을 초과한 경우 상기 임피던스에 기초하여 과열 상태를 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 과열 상태 판단부는
    상기 조리 용기의 재질을 감지한 경우, 상기 조리 용기를 가열하는 가열 모드로의 동작 시간이 제2 기준 시간을 초과하면 상기 임피던스를 이용하여 과열 상태를 판단하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  10. 유도 가열 방식의 쿡탑의 동작 방법에 있어서,
    워킹 코일에 전류가 흐르도록 인버터가 구동되는 단계;
    상기 워킹 코일에서 발생한 자기장에 의해 조리 용기가 가열되는 단계;
    상기 조리 용기가 가열되는 동안 상기 인버터의 파라미터를 통해 상기 조리 용기의 임피던스를 산출하는 단계; 및
    상기 임피던스에 기초하여 상기 조리 용기가 과열 상태인지 판단하는 단계를 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑의 동작 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003083543A (ja) * 2001-09-11 2003-03-19 Shinko Denki:Kk 加熱調理器具の安全装置
JP4894191B2 (ja) * 2005-08-04 2012-03-14 パナソニック株式会社 誘導加熱装置
KR101981671B1 (ko) * 2012-07-27 2019-05-24 삼성전자주식회사 유도가열조리기 및 그 제어방법
KR101364123B1 (ko) 2013-07-11 2014-02-20 안종득 조리기기의 과열 방지 장치
JP6332852B2 (ja) * 2014-05-16 2018-05-30 トクデン株式会社 誘導加熱装置
KR101757336B1 (ko) 2014-07-25 2017-07-12 김강수 인덕션 레인지의 안전부재
KR102238455B1 (ko) * 2018-03-21 2021-04-09 (주)쿠첸 피가열체 특성에 따른 온도 제어를 수행하는 조리 기기 및 그 동작방법

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