KR20220108587A - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법 - Google Patents

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박원규
윤바다
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Abstract

본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계, 상기 용기 감지 시작 조건이 만족되면 가열 영역에 대한 제1 용기 감지를 수행하는 단계, 상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 상기 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행하는 단계, 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함한다. 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 가열 영역에 용기가 놓여 있지 않거나 가열 영역에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 경우 수행되는 용기 감지 횟수를 줄임으로써 용기 감지 과정에서 발생하는 소음 및 용기 감지를 위해 소모되는 전력량이 감소한다.

Description

유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법{INDUCTION HEATING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING INDUCTION HEATING APPARATUS}
본 명세서는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
유도 가열 장치는 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 재질의 용기에 와전류(eddy current)를 발생시킴으로써 용기를 가열하는 장치이다. 유도 가열 장치가 구동되면 교류 전류가 워킹 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생한다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 워킹 코일의 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 용기의 바닥을 통과하면, 용기 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 용기에 흐르면 용기 자체가 가열된다.
만약 워킹 코일과 대응되는 가열 영역에 용기가 놓여 있지 않거나 용기가 비자성체인 상황에서 워킹 코일이 구동되면 워킹 코일에 전류를 공급하는 회로에 고장이 발생할 가능성이 있으며 구동 과정에서 큰 소음이 발생할 수 있다. 따라서 유도 가열 장치는 용기의 존재 여부 또는 용기가 가열 가능한지 여부를 판별하는 기능을 갖는다.
도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(7)는 4개의 워킹 코일(722, 724, 726a, 726b)을 포함한다. 4개의 워킹 코일 중 2개의 워킹 코일(722, 724)은 각각 서로 다른 가열 영역, 예컨대 제1 가열 영역 및 제2 가열 영역과 대응되도록 배치된다. 그러나 다른 2개의 워킹 코일(726a, 726b)은 하나의 가열 영역, 예컨대 제3 가열 영역과 대응되도록 배치된다. 예컨대 2개의 워킹 코일(726a, 726b)은 각각 중심을 공유하며 직경이 서로 다른 이너 워킹 코일(726a) 및 아우터 워킹 코일(726b)일 수 있다.
또한 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(7)는 제1 정류 회로(702), 제1 평활화 회로(704), 제1 인버터 회로(712), 제2 인버터 회로(714)를 포함한다.
제1 정류 회로(702)는 다수의 다이오드 소자를 포함한다. 제1 평활화 회로(704)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 직류 링크 커패시터(C1)를 포함한다.
제1 인버터 회로(712)는 2개의 스위칭 소자(SW1, SW2) 및 2개의 커패시터(C2, C3)를 포함하고, 제2 인버터 회로(714)는 2개의 스위칭 소자(SW3, SW4) 및 2개의 커패시터(C4, C5)를 포함한다.
제어기(미도시)의 제어에 따라서 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)가 공급되면, 제1 인버터 회로(712) 및 제2 인버터 회로(714)는 각각 제1 정류 회로(702) 및 제1 평활화 회로(704)를 통해서 전류를 입력받고 입력된 전류를 변환하여 제1 워킹 코일(722) 및 이너 워킹 코일(726a)에 각각 변환된 전류를 공급한다.
또한 종래 기술에 따른 유도 가열 장치(7)는 제2 정류 회로(706), 제2 평활화 회로(708), 제3 인버터 회로(716), 제4 인버터 회로(718)를 포함한다.
제2 정류 회로(702)는 다수의 다이오드 소자를 포함한다. 제2 평활화 회로(706)는 제2 인덕터(L2) 및 제2 직류 링크 커패시터(C6)를 포함한다.
제3 인버터 회로(716)는 2개의 스위칭 소자(SW5, SW6) 및 2개의 커패시터(C7, C8)를 포함하고, 제4 인버터 회로(718)는 2개의 스위칭 소자(SW7, SW8) 및 2개의 커패시터(C9, C10)를 포함한다.
제어기(미도시)의 제어에 따라서 스위칭 신호(S5, S6, S7, S8)가 공급되면, 제3 인버터 회로(716) 및 제4 인버터 회로(718)는 각각 제2 정류 회로(706) 및 제2 평활화 회로(708)를 통해서 전류를 입력받고 입력된 전류를 변환하여 제2 워킹 코일(724) 및 아우터 워킹 코일(726b)에 각각 변환된 전류를 공급한다.
도 2는 도 1에 도시된 유도 가열 장치가 가열 동작을 수행할 때 제1 직류 링크 커패시터의 출력 전압, 제1 워킹 코일 및 이너 워킹 코일의 구동 상태, 제2 직류 링크 커패시터의 출력 전압, 제2 워킹 코일 및 아우터 워킹 코일의 구동 상태를 각각 나타낸다. 도 2에서 ON은 워킹 코일이 구동 중인 상태를 의미하고, OFF는 워킹 코일이 구동되지 않는 상태를 의미한다.
도 2의 실시예에서 제1 가열 영역과 대응되도록 배치되는 제1 워킹 코일(722) 및 제3 가열 영역과 대응되도록 배치되는 이너 워킹 코일(726a) 및 아우터 워킹 코일(726b)은 각각 구동되어 용기를 가열 중이고, 제2 가열 영역과 대응되는 제2 워킹 코일(724)은 구동되지 않고 있는 상태이다. 이와 같은 상태에서 제1 가열 영역에 놓여 있던 용기가 사용자에 의해서 제1 가열 영역으로부터 제거되면, 제어기(미도시)는 제1 가열 영역에 대한 용기 감지 동작을 수행한다.
제1 가열 영역에 대한 용기 감지 동작이 시작되면, 제어기(미도시)는 제1 워킹 코일(722)의 구동 주파수를 미리 정해진 센싱 주파수(예컨대, 65kHz)로 설정한다. 제어기(미도시)는 센싱 주파수에 기초하여 제1 워킹 코일(722)을 구동시키면서 측정되는 입력 전류 값 및 공진 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 판별한다.
이 때 제1 정류 회로(702) 및 제1 평활화 회로(704)를 제1 워킹 코일(722)과 공유하는 이너 워킹 코일(726a)은 센싱 주파수와는 다른 구동 주파수로 구동되고 있는 상태이다. 따라서 제어기(미도시)는 미리 정해진 제1 감지 시간(t1~t3) 동안 이너 워킹 코일(726a)의 구동을 일시적으로 중단시키고, 센싱 주파수에 기초하여 제1 워킹 코일(722)을 구동시킨다
만약 제1 감지 시간(t1~t3) 동안 수행된 용기 감지 결과 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는 것으로 판별되면 용기 감지 동작은 더 이상 수행되지 않는다. 그러나 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 상태가 계속해서 유지되면, 용기 감지 동작은 미리 설정된 횟수 또는 미리 설정된 시간동안 주기적으로 그리고 반복적으로 실시된다. 예컨대 도 2의 실시예에서는 제2 감지 시간(t4~t6) 및 제3 감지 시간(t7~t9)에도 이너 워킹 코일(726a)의 구동이 중단되고 센싱 주파수에 기초하여 제1 워킹 코일(722)이 구동된다.
이너 워킹 코일(726a)의 구동이 중단되면, 동일한 제3 가열 영역에 배치되는 아우터 워킹 코일(726b)의 구동도 이너 워킹 코일(726a)과 동일한 타이밍에 중단된다.
용기 감지 동작이 주기적으로 수행될 때, 제1 정류 회로(702) 및 제1 평활화 회로(704)는 제1 인버터 회로(712) 또는 제2 인버터 회로(714)에 연속적으로 전력을 공급한다. 따라서 도 2에 도시된 바와 같이 제1 직류 링크 커패시터의 출력 전압은 변형되지 않고 일정한 파형으로 유지된다.
그러나 이너 워킹 코일(726a)과 함께 아우터 워킹 코일(726b)이 중단되면, 제2 정류 회로(706) 및 제2 평활화 회로(708)는 감지 시간(t1~t3, t4~t6, t7~t9) 동안 제3 인버터 회로(716) 또는 제4 인버터 회로(718)에 전력을 공급하지 않는다. 이에 따라서 제1 가열 영역에 대한 용기 감지 동작이 수행되는 동안 시점(t2, t5, t8)에서 제2 직류 링크 커패시터(C6)의 전압은 완전히 방전되지 않고 제2 직류 링크 커패시터(C6)에 다시 전압이 충전된다.
이후 제1 가열 영역에 대한 용기 감지 동작이 종료되고 이너 워킹 코일(726a) 및 아우터 워킹 코일(726b)의 구동이 재개되는 시점(t3, t6, t9)에서 제2 직류 링크 커패시터(C6)에 충전된 전압이 급격하게 방전되면서 큰 소음이 발생한다. 따라서 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 상태가 계속해서 유지되면, 용기 감지 동작이 수행될 때마다 큰 소음이 반복적으로 발생한다.
한편, 도면에는 도시되지 않았으나 전술한 용기 감지 동작은 사용자가 가열 영역에 대한 파워 레벨을 설정하여 가열 시작 명령이 입력된 후에도 동일하게 수행될 수 있다. 따라서 사용자가 가열 시작 명령을 입력한 후 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 상태가 계속해서 유지되면 전술한 용기 감지 동작이 반복적으로 수행되면서 직류 링크 커패시터의 급격한 방전에 따른 큰 소음이 반복적으로 발생한다.
이처럼 종래 기술에 따르면 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 워킹 코일이 구동 중이거나 워킹 코일의 구동이 시작될 때 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 상태가 계속해서 유지되면 용기 감지 동작이 반복적으로 수행되면서 큰 소음이 반복적으로 발생한다. 이러한 소음은 유도 가열 장치의 사용 과정에서 사용자에게 큰 불편감을 느끼게 하거나, 사용자가 유도 가열 장치에 고장이 발생한 것으로 오인하게 하는 문제가 있다.
또한 종래 기술에 따르면 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 상태가 유지될 때 미리 정해진 시간 동안 용기 감지 동작이 반복적으로 수행되므로 용기 감지에 많은 전력이 소모되는 문제가 있다.
본 명세서의 목적은 가열 영역에 용기가 놓여 있지 않거나 가열 영역에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 경우 수행되는 용기 감지 횟수를 줄임으로써 용기 감지 과정에서 발생하는 소음 및 용기 감지를 위해 소모되는 전력량이 감소하는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 명세서의 목적은 가열 영역에 용기가 놓여 있지 않거나 가열 영역에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 경우 조리가 불가능한 상황임을 사용자에게 빠르게 알릴 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 이하에서 기술되는 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 청구범위에 기재된 구성요소들 및 그 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계, 상기 용기 감지 시작 조건이 만족되면 가열 영역에 대한 제1 용기 감지를 수행하는 단계, 상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 상기 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행하는 단계, 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계는 상기 가열 영역에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계는 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소하면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 용기 감지를 수행하는 단계는 상기 워킹 코일에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 센싱 전류를 공급하는 단계, 상기 센싱 전류가 공급될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계 및 상기 구형파의 수에 기초하여 상기 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제2 용기 감지를 수행하는 단계는 상기 워킹 코일의 구동 주파수를 미리 정해진 센싱 주파수로 설정하는 단계 및 상기 워킹 코일이 상기 센싱 주파수에 기초하여 구동될 때 측정되는 공진 전류 값 및 입력 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 용기가 가열 가능한 용기인지 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되거나 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면 감지 실패 알림 동작을 수행하는 단계를 더 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 워킹 코일, 다수의 스위칭 소자를 포함하며 상기 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로, 상기 인버터 회로에 포함된 각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로 및 상기 워킹 코일의 구동 주파수를 결정하고, 상기 구동 주파수에 기초한 제어 신호를 상기 구동 회로에 공급하여 상기 워킹 코일을 구동시키는 제어기를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하고, 상기 용기 감지 시작 조건이 만족되면 가열 영역에 대한 제1 용기 감지를 수행하고, 상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 상기 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행하고, 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일을 구동시킨다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 가열 영역에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소하면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기가 상기 제1 용기 감지를 수행하는 단계는 상기 워킹 코일에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 센싱 전류를 공급하는 단계, 상기 센싱 전류가 공급될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계 및 상기 구형파의 수에 기초하여 상기 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기가 상기 제2 용기 감지를 수행하는 단계는 상기 워킹 코일의 구동 주파수를 미리 정해진 센싱 주파수로 설정하는 단계 및 상기 워킹 코일이 상기 센싱 주파수에 기초하여 구동될 때 측정되는 공진 전류 값 및 입력 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 용기가 가열 가능한 용기인지 여부를 판별하는 단계를 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에서, 상기 제어기는 상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되거나 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면 감지 실패 알림 동작을 수행한다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면, 가열 영역에 용기가 놓여 있지 않거나 가열 영역에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 경우 수행되는 용기 감지 횟수를 줄임으로써 용기 감지 과정에서 발생하는 소음 및 용기 감지를 위해 소모되는 전력량이 감소한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따르면, 가열 영역에 용기가 놓여 있지 않거나 가열 영역에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 경우 조리가 불가능한 상황임을 사용자가 빠르게 인지할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유도 가열 장치가 가열 동작을 수행할 때 제1 직류 링크 커패시터의 출력 전압, 제1 워킹 코일 및 이너 워킹 코일의 구동 상태, 제2 직류 링크 커패시터의 출력 전압, 제2 워킹 코일 및 아우터 워킹 코일의 구동 상태를 각각 나타낸다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 용기 감지 회로의 회로도이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 가열 영역에 용기가 존재하지 않을 때 공진 신호 생성 회로에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다.
도 7은 공진 신호 변환 회로가 도 6에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 가열 영역에 용기가 존재할 때 공진 신호 생성 회로에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다.
도 9는 공진 신호 변환 회로가 도 8에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 실시예들을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서와 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 분해 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 본체를 구성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(110)를 포함한다.
커버 플레이트(110)의 하부면은 케이스(102)의 상부면과 결합되어 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(110)의 상부면에는 피가열 물체, 즉 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(106)가 형성된다. 상판부(106)는 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 소재로 이루어질 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
커버 플레이트(110)와 케이스(102)가 결합되어 형성되는 케이스(102) 내부 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)이 배치된다. 보다 구체적으로, 케이스(102) 내부에는 제1 워킹 코일(102), 제2 워킹 코일(104), 이너 워킹 코일(106a), 아우터 워킹 코일(106b)이 배치된다.
도 3의 실시예에서, 제1 워킹 코일(102)은 제1 가열 영역(142)과 대응되는 위치에 배치되고, 제2 워킹 코일(104)은 제2 가열 영역(144)과 대응되는 위치에 배치된다. 또한 이너 워킹 코일(106a) 및 아우터 워킹 코일(106b)은 제3 가열 영역(146)과 대응되는 위치에 배치된다. 이너 워킹 코일(106a) 및 아우터 워킹 코일(106b)은 중심을 공유하며, 서로 다른 직경을 갖는다.
도 3에서 제1 워킹 코일(102) 및 제2 워킹 코일(104)은 각각 모서리가 곡선인 사각형의 형상을 가지며, 제3 워킹 코일(106a, 106b)은 원형으로 구성되나, 각 워킹 코일의 형상은 실시예에 따라서 달라질 수 있다. 예컨대 제1 워킹 코일(102) 및 제2 워킹 코일(104)은 각각 원형으로 이루어질 수도 있다.
사용자가 커버 플레이트(110) 상에 용기를 안착시킬 때 용기의 위치를 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)의 위치와 일치시킬 수 있도록, 커버 플레이트(110)의 상판부(106) 표면에는 제1 워킹 코일(102), 제2 워킹 코일(104), 이너 워킹 코일(106a) 및 아우터 워킹 코일(106b)의 위치와 각각 대응되는 위치에 제1 가열 영역(142), 제2 가열 영역(144), 제3 가열 영역(146)이 표시된다.
또한 케이스(102) 내부 공간에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나, 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)의 출력을 조절하게 하거나, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(108)가 구비된다. 이하에서는 인터페이스부(108)가 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 구현되는 실시예를 중심으로 본 명세서의 실시예들이 기술되지만, 인터페이스부(108)는 다른 형태나 구조로 구현될 수도 있다.
또한 커버 플레이트(110)의 상판부(106)에는 인터페이스부(108)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 형성된다. 조작 영역(118)에는 사용자의 조작 또는 정보 표시를 위한 특정 문자나 이미지 등이 표시될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118) 상에 표시된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 조작(예컨대, 터치)함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 예컨대 사용자의 조작에 의해서 유도 가열 장치(10)의 전원이 온/오프되거나 파워 레벨이 변경되거나 가열 시작 명령 또는 가열 종료 명령이 입력된다. 또한 사용자의 조작이나 유도 가열 장치(10)의 동작에 따라서 인터페이스부(114)가 출력하는 각종 정보가 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.
또한 케이스(102) 내부 공간에는 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)이나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전원 모듈(미도시)이 배치된다. 전원 모듈은 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b) 또는 인터페이스부(108)와 전기적으로 연결되며, 외부 전원으로부터 인가되는 전력을 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b) 또는 인터페이스부(108)의 구동에 적합한 전력으로 변환하여 공급한다.
참고로 도 3의 실시예에서는 케이스(102) 내부 공간에 4개의 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)이 배치된 것으로 도시되어 있으나, 실시예에 따라서 케이스(102) 내부 공간에는 3개 이하 또는 5개 이상의 워킹 코일이 배치될 수도 있다.
또한 도 3에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부 공간에는 제어기(미도시)가 배치될 수 있다. 제어기(미도시)는 인터페이스부(108)를 통해서 입력되는 사용자의 명령(가열 시작 명령, 가열 종료 명령, 파워 레벨 변경 명령 등)에 따라서 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)의 구동을 제어하거나 워킹 코일(102, 104, 106a, 106b)의 출력 전력 값을 조절한다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 제1 정류 회로(302), 제1 평활화 회로(304), 제1 인버터 회로(312), 제2 인버터 회로(314), 제1 워킹 코일(102), 이너 워킹 코일(106a), 제2 정류 회로(306), 제2 평활화 회로(308), 제3 인버터 회로(316), 제4 인버터 회로(318), 제2 워킹 코일(104), 아우터 워킹 코일(106b), 제어기(32), 제1 구동 회로(34), 제2 구동 회로(36)를 포함한다.
제1 정류 회로(302) 및 제2 정류 회로(306)는 외부 전원(30)으로부터 공급되는 교류 전력을 정류하여 출력한다. 제1 정류 회로(302) 및 제2 정류 회로(306)는 각각 다수의 다이오드 소자를 포함한다. 제1 정류 회로(302) 및 제2 정류 회로(306)의 예시로서 브릿지 다이오드 회로를 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
제1 평활화 회로(304) 및 제2 평활화 회로(308)는 각각 제1 정류 회로(302) 및 제2 정류 회로(306)로부터 출력되는 전력을 평활화하여 직류 전력으로 변환하여 출력한다. 제1 평활화 회로(304)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 직류 링크 커패시터(C1)를 포함하고 제2 평활화 회로(308)는 제2 인덕터(L2) 및 제2 직류 링크 커패시터(C6)를 포함한다.
제1 인버터 회로(312) 및 제2 인버터 회로(314)는 제1 평활화 회로(304)로부터 출력되는 전류를 변환하여 워킹 코일(102, 106a)의 구동을 위한 교류 전류를 출력한다. 본 명세서에서 제1 인버터 회로(312) 및 제2 인버터 회로(314)는 제1 정류 회로(302) 및 제1 평활화 회로(304)를 공유한다고도 표현될 수 있다.
제1 인버터 회로(312)는 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제1 커패시터(C2), 제2 커패시터(C3)를 포함하고, 제2 인버터 회로(314)는 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4), 제3 커패시터(C4), 제4 커패시터(C5)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 서로 직렬로 연결되며, 제1 구동회로(34)로부터 출력되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)에 의해서 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 이와 같은 스위칭 소자의 교번적인 턴 온 및 턴 오프 동작은 '스위칭 동작'으로 지칭된다. 마찬가지로 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 서로 직렬로 연결되며, 제1 구동회로(34)로부터 출력되는 제3 스위칭 신호(S3) 및 제4 스위칭 신호(S4)에 의해서 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다.
제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)의 스위칭 동작에 의해서 출력되는 교류 전류는 제1 워킹 코일(102)를 구동시키고 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)의 스위칭 동작에 의해서 출력되는 교류 전류는 이너 워킹 코일(106a)을 구동시킨다. 각 워킹 코일에 교류 전류가 공급되면 각 워킹 코일 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.
제3 인버터 회로(316) 및 제4 인버터 회로(318)는 제2 평활화 회로(308)로부터 출력되는 전류를 변환하여 워킹 코일(104, 106b)의 구동을 위한 교류 전류를 출력한다. 본 명세서에서 제3 인버터 회로(316) 및 제4 인버터 회로(318)는 제2 정류 회로(306) 및 제2 평활화 회로(308)를 공유한다고도 표현될 수 있다.
제3 인버터 회로(316)는 제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6), 제5 커패시터(C7), 제6 커패시터(C8)를 포함하고, 제4 인버터 회로(318)는 제7 스위칭 소자(SW7), 제8 스위칭 소자(SW8), 제7 커패시터(C9), 제8 커패시터(C10)를 포함한다.
제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)는 서로 직렬로 연결되며, 제2 구동회로(36)로부터 출력되는 제5 스위칭 신호(S5) 및 제6 스위칭 신호(S6)에 의해서 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 마찬가지로 제7 스위칭 소자(SW7) 및 제8 스위칭 소자(SW8)는 서로 직렬로 연결되며, 제2 구동회로(36)로부터 출력되는 제7 스위칭 신호(S7) 및 제8 스위칭 신호(S8)에 의해서 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다.
제5 스위칭 소자(SW5) 및 제6 스위칭 소자(SW6)의 스위칭 동작에 의해서 출력되는 교류 전류는 제2 워킹 코일(104)를 구동시키고 제7 스위칭 소자(SW7) 및 제8 스위칭 소자(SW8)의 스위칭 동작에 의해서 출력되는 교류 전류는 아우터 워킹 코일(106b)을 구동시킨다. 각 워킹 코일에 교류 전류가 공급되면 각 워킹 코일 상부에 놓인 용기에 와전류가 흐르면서 용기가 가열된다.
제1 구동 회로(34)는 제어기(32)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서 제1 스위칭 소자(SW1), 제2 스위칭 소자(SW2), 제3 스위칭 소자(SW3), 제4 스위칭 소자(SW4)에 각각 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)를 공급한다.
제2 구동 회로(36)는 제어기(32)로부터 공급되는 제어 신호에 따라서 제5 스위칭 소자(SW5), 제6 스위칭 소자(SW6), 제7 스위칭 소자(SW7), 제8 스위칭 소자(SW8)에 각각 제5 스위칭 신호(S5), 제6 스위칭 신호(S6), 제7 스위칭 신호(S7), 제8 스위칭 신호(S8)를 공급한다.
제어기(32)는 제1 구동 회로(34)에 제어 신호를 공급하여 제1 구동 회로(34)에 의한 스위칭 신호(S1, S2, S3, S4)의 출력을 제어하고, 제2 구동 회로(36)에 제어 신호를 인가하여 제2 구동 회로(36)에 의한 스위칭 신호(S5, S6, S7, S8)의 출력을 제어한다. 예컨대 제어기(32)는 제1 구동 회로(34)가 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)만을 공급하도록 제어하여 제1 워킹 코일(102)에만 전력이 공급되도록 하거나, 제1 구동 회로(34)가 제3 스위칭 신호(S3) 및 제4 스위칭 신호(S4)만을 공급하도록 제어하여 이너 워킹 코일(106a)에만 전력이 공급되도록 할 수 있다. 또한 제어기(32)는 제1 구동 회로(34)가 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)를 모두 공급하도록 제어하여 제1 워킹 코일(102) 및 이너 워킹 코일(106a)에 모두 전력이 공급되게 할 수 있다.
또한 제어기(32)는 각 워킹 코일의 구동 주파수를 결정하고, 각 워킹 코일의 구동 주파수에 기초하여 제1 구동 회로(34) 및 제2 구동 회로(36)에 제어 신호를 공급한다. 제어기(32)가 결정하는 구동 주파수에 따라서 제1 구동 회로(34) 및 제2 구동 회로(36)가 출력하는 스위칭 신호의 스위칭 주파수가 달라진다. 또한 각 인버터 회로(312, 314, 316, 318)에 입력되는 스위칭 신호의 스위칭 주파수에 따라서 각 인버터 회로(312, 314, 316, 318)로부터 출력되는 전류 및 각 워킹 코일의 출력 전력 값이 달라진다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 입력 전류 센서(330)를 포함한다. 입력 전류 센서(330)는 외부 전원(30)을 통해서 입력되는 입력 전류의 크기, 즉 입력 전류 값을 측정하고 측정된 입력 전류 값을 제어기(32)에 전달한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 제1 공진 전류 센서(332), 제2 공진 전류 센서(334), 제3 공진 전류 센서(336), 제4 공진 전류 센서(338)를 포함한다. 제1 공진 전류 센서(332), 제2 공진 전류 센서(334), 제3 공진 전류 센서(336), 제4 공진 전류 센서(338)는 각각 제1 워킹 코일(102), 이너 워킹 코일(106a), 제2 워킹 코일(104), 아우터 워킹 코일(106b)이 구동될 때 제1 워킹 코일(102), 이너 워킹 코일(106a), 제2 워킹 코일(104), 아우터 워킹 코일(106b)에 흐르는 공진 전류의 크기, 즉 공진 전류 값을 측정하고 측정된 공진 전류 값을 제어기(32)에 전달한다.
제어기(32)는 입력 전류 값 또는 공진 전류 값이 미리 정해진 기준 값보다 클 경우 각 워킹 코일의 구동을 중단시키는 프로텍션 동작을 수행할 수 있다. 또한 제어기(32)는 후술하는 바와 같이 입력 전류 값 및 공진 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 각 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행하여 각 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 판별할 수 있다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 제1 워킹 코일(102), 이너 워킹 코일(106a), 제2 워킹 코일(104), 아우터 워킹 코일(106b)과 각각 연결되는 제1 용기 감지 회로(52), 제2 용기 감지 회로(54), 제3 용기 감지 회로(56), 제4 용기 감지 회로(58)를 포함한다.
제1 용기 감지 회로(52), 제2 용기 감지 회로(54), 제3 용기 감지 회로(56), 제4 용기 감지 회로(58)는 후술하는 바와 같이 제1 용기 감지에 사용된다. 제1 용기 감지 회로(52), 제2 용기 감지 회로(54), 제3 용기 감지 회로(56), 제4 용기 감지 회로(58)는 제어기(32)의 제어에 따라서 제1 워킹 코일(102), 이너 워킹 코일(106a), 제2 워킹 코일(104), 아우터 워킹 코일(106b)에 센싱 전류를 공급하고, 센싱 전류가 흐를 때 발생하는 공진 신호에 기초하여 구형파를 출력한다. 제어기(32)는 제1 용기 감지 회로(52), 제2 용기 감지 회로(54), 제3 용기 감지 회로(56), 제4 용기 감지 회로(58)가 각각 출력하는 구형파를 기초로 각 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판별할 수 있다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 용기 감지 회로의 회로도이다.
도 5에는 제1 용기 감지 회로(52)의 회로도가 도시되어 있다. 도시되지는 않았으나 제2 용기 감지 회로(54), 제3 용기 감지 회로(56), 제4 용기 감지 회로(58) 또한 도 5에 도시된 회로도와 동일하게 구현될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 제1 용기 감지 회로(52)는 공진 신호 생성 회로(522) 및 공진 신호 변환 회로(524)를 포함한다.
공진 신호 생성 회로(522)는 제1 워킹 코일(102)과 병렬로 연결되는 커패시터(C11)를 포함한다. 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)는 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)에 전류를 공급하기 위한 제1 전원(V1)과 접지 단자 사이에 연결된다.
또한 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)와 접지 단자 사이에는 스위칭 소자(SWD)가 연결된다. 제1 용기 감지 동작이 시작되면, 스위칭 소자(SWD)가 스위칭 신호(PS)에 의해서 턴 온되어 미리 정해진 진폭 및 위상을 갖는 전류가 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)를 통해 흐른다. 제1 용기 감지 수행 시 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)에는 매우 짧은 시간(예컨대, 0.1초 이하) 동안 순간적인 전류가 공급된다.
스위칭 소자(SWD)의 스위칭 동작에 따라서 제1 전원(V1)으로부터 공급되는 전력에 의해서 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)에 전류가 흐르면, 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)는 자율 공진 현상(LC 공진)을 일으킨다. 이러한 공진 현상에 따라서 시간에 따라 감쇠하는 공진 신호가 발생하며, 발생된 공진 신호는 공진 신호 변환 회로(524)에 포함된 비교기(CP)에 입력된다.
공진 신호 변환 회로(524)는 공진 신호 생성 회로(522)에 의해서 발생하는 공진 신호와 기준 신호를 비교하여 구형파를 생성한다. 공진 신호 변환 회로(524)는 공진 신호 생성 회로(522)에 의해서 발생하는 공진 신호 및 제2 전원(V2)에 의해서 발생되는 기준 신호를 비교하고, 비교 결과를 출력하는 비교기(CP)를 포함한다.
보다 구체적으로, 비교기(CP)는 제2 전원(V2)에 의해서 발생되는 기준 신호의 전압 크기와 공진 신호 생성 회로(522)에 의해서 발생하는 공진 신호의 전압 크기를 비교하고, 비교 결과에 따라서 서로 다른 레벨의 전압 크기를 갖는 출력 신호(구형파)를 출력한다. 예를 들어 공진 신호 생성 회로(522)에 의해서 발생하는 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 이상이면 비교기(CP)는 제1 레벨(예컨대, 5V)의 전압 크기를 갖는 신호를 출력하고, 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 미만이면 비교기(CP)는 제2 레벨(예컨대, 0V)의 전압 크기를 갖는 신호를 출력할 수 있다.
이 때 제2 전원(V2)에 의해서 생성되는 기준 신호의 전압 크기는 분압 저항(R2, R3)의 크기를 조절함으로써 다르게 설정될 수 있다.
제어기(32)는 공진 신호 변환 회로(524)로부터 출력되는 구형파의 파형 수를 카운트하고, 카운트된 구형파의 파형 수에 기초하여 워킹 코일(204)과 대응되는 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다. 본 명세서에서, 공진 신호 변환 회로(524)로부터 출력되는 구형파의 파형 수를 '센싱값'으로 지칭한다.
이하에서는 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 명세서에 따른 용기 감지 회로 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 때와 존재할 때 공진 신호 생성 회로(522)에 의해서 발생하는 공진 신호 및 공진 신호 변환 회로(524)에 의해서 출력되는 구형파의 패턴에 대하여 설명한다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에서 가열 영역에 용기가 존재하지 않을 때 공진 신호 생성 회로에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다. 또한 도 7은 공진 신호 변환 회로가 도 6에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 본 명세서에 따른 용기 감지 회로 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않는 상태에서 제어기(32)에 의한 용기 감지 동작이 시작되면, 스위칭 소자(SWD)가 턴 온되어 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 전류가 공급된다. 이러한 전류 공급에 의해서 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)는 자율 공진 현상을 나타낸다. 이에 따라서 공진 신호 생성부(702)는 도 6에 도시된 바와 같이 시간(t)에 따라서 감쇠하는 공진 신호를 출력한다.
본 명세서에 따른 용기 감지 회로 주변에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 경우에는 사용 가능 용기가 존재하는 경우에 비해서 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11) 회로의 임피던스가 상대적으로 낮게 유지된다. 따라서 도 6에 도시된 바와 같이 공진 신호 생성부(702)에 의해서 출력되는 공진 신호는 상대적으로 긴 시간 동안 감쇠되다가 시간(T1)에 이르러 소멸된다.
도 6과 같은 공진 신호를 입력받은 공진 신호 변환 회로(524)의 비교기(CP)는 입력된 공진 신호의 전압 크기를 기준 신호의 전압 크기(예컨대, 5V)와 비교한다. 이에 따라서 비교기(CP)는 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 이상일 경우에만 제1 레벨(예컨대, 5V)의 신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 제2 레벨(예컨대, 0V)의 신호를 출력한다. 이와 같은 비교기(CP)의 출력 신호 출력에 따른 파형은 도 12와 같은 구형파로 나타나게 된다. 도 7의 실시예에서는 제1 용기 감지 동작이 시작된 시점으로부터 시간(T1)에 이를 때까지 총 16개의 구형파가 생성된다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에서 가열 영역에 용기가 존재할 때 공진 신호 생성 회로에 의해서 출력되는 공진 신호의 파형을 나타낸다. 또한 도 9는 공진 신호 변환 회로가 도 8에 도시된 공진 신호를 변환할 때 출력되는 구형파의 파형을 나타낸다.
도 8을 참조하면, 본 명세서에 따른 용기 감지 회로 주변에 사용 가능 용기가 존재하는 상태에서 제1 용기 감지 동작이 시작되면, 스위칭 소자(SWD)가 턴 온되어 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 전류가 공급된다. 이러한 전류 공급에 의해서 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)는 자율 공진 현상을 나타낸다. 이에 따라서 공진 신호 생성 회로(522)는 도 8에 도시된 바와 같이 시간(t)에 따라서 감쇠하는 공진 신호를 출력한다.
본 명세서에 따른 용기 감지 회로 주변에 사용 가능 용기가 존재할 경우에는 사용 가능 용기가 존재하지 않는 경우에 비해서 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11) 회로의 임피던스가 상대적으로 높게 나타난다. 따라서 도 8에 도시된 바와 같이 공진 신호 생성부(702)에 의해서 출력되는 공진 신호는 도 6의 실시예와 비교할 때 상대적으로 짧은 시간 동안 감쇠되다가 시간(T2)에 이르러 소멸된다.
도 8과 같은 공진 신호를 입력받은 공진 신호 변환 회로(524)의 비교기(CP)는 입력된 공진 신호의 전압 크기를 기준 신호의 전압 크기(예컨대, 5V)와 비교한다. 이에 따라서 비교기(CP)는 공진 신호의 전압 크기가 기준 신호의 전압 크기 이상일 경우에만 제1 레벨(예컨대, 5V)의 신호를 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 제2 레벨(예컨대, 0V)의 신호를 출력한다. 이와 같은 비교기(CP)의 출력 신호 출력에 따른 파형은 도 9와 같은 구형파로 나타나게 된다. 도 9의 실시예에서는 제1 용기 감지 동작이 시작된 시점으로부터 시간(T2)에 이를 때까지 총 7개의 구형파가 생성된다.
결국 도 6 내지 도 9를 통해 설명된 바와 같이, 가열 영역에 사용 가능 용기가 존재하지 않을 경우에 공진 신호 변환 회로(524)에 의해서 출력되는 구형파의 파형 수, 즉 센싱값은 가열 영역에 사용 가능 용기가 존재할 경우에 공진 신호 변환 회로(524)에 의해서 출력되는 구형파의 파형 수보다 크게 나타난다.
따라서 제어기(32)는 용기 감지 회로(52, 54, 56, 58)로부터 출력되는 구형파의 파형 수, 즉 센싱값에 기초하여 워킹 코일(204)과 대응되는 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판단하는 제1 용기 감지를 수행할 수 있다. 예컨대 제어기(32)는 카운트된 구형파의 파형 수, 즉 센싱값이 미리 정해진 기준값 이하이면 워킹 코일(204)과 대응되는 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판단하고, 센싱값이 미리 정해진 기준값을 초과하면 워킹 코일(204)과 대응되는 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
전술한 바와 같은 제1 용기 감지가 수행될 때에는 용기 감지 회로(52, 54, 56, 58)를 통해서 매우 짧은 센싱 시간(예컨대, 0.1초 이하) 동안 워킹 코일에 센싱 전류가 공급된다. 따라서 특정 가열 영역에 대한 제1 용기 감지가 수행되는 동안 다른 가열 영역에 배치된 워킹 코일의 구동이 중단되지 않는다.
한편, 제어기(32)는 제2 용기 감지를 수행하여 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 판별할 수 있다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(32)는 워킹 코일이 미리 정해진 센싱 주파수(예컨대, 65kHz)로 구동될 때 입력 전류 센서(330)에 의해서 측정되는 입력 전류 값 및 공진 전류 센서(332, 334, 336, 338)에 의해서 측정되는 공진 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 제2 용기 감지를 수행할 수 있다.
예를 들어 제1 워킹 코일(102)과 대응되는 제1 가열 영역에 대한 제2 용기 감지가 수행될 경우, 제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)의 구동 주파수를 미리 정해진 센싱 주파수(예컨대, 65kHz)로 설정하고 미리 정해진 센싱 시간(예컨대, 10초) 동안 제1 워킹 코일(102)을 구동시킨다.
제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)이 센싱 주파수로 구동되는 동안 측정되는 공진 전류 값이 미리 정해진 기준 값보다 클 경우 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 것으로 판별할 수 있다. 반대로 제1 워킹 코일(102)이 센싱 주파수로 구동되는 동안 측정되는 공진 전류 값이 미리 정해진 기준 값보다 작을 경우 제어기(32)는 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는 것으로 판별할 수 있다.
또 다른 예로, 제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)이 센싱 주파수로 구동되는 동안 측정되는 공진 전류 값에 대한 입력 전류 값의 비율(입력 전류 값/공진 전류 값)이 미리 정해진 기준 값보다 작을 경우 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하지 않는 것으로 판별할 수 있다. 반대로 제1 워킹 코일(102)이 센싱 주파수로 구동되는 동안 측정되는 공진 전류 값에 대한 입력 전류 값의 비율(입력 전류 값/공진 전류 값)이 미리 정해진 기준 값보다 클 경우 제어기(32)는 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는 것으로 판별할 수 있다.
또 다른 예로, 제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)이 센싱 주파수로 구동되는 동안 측정되는 입력 전류 값을 기초로 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 판별할 수 있다. 또 다른 예로, 제어기(320)는 전술한 공진 전류 값에 대한 입력 전류 값의 비율(입력 전류 값/공진 전류 값) 및 공진 전류 값이 모두 정해진 기준을 만족시키는지 여부를 토대로 제1 가열 영역에 가열 가능한 용기가 존재하는지 여부를 판별할 수도 있다.
임의의 용기가 제2 용기 감지에 의해서 가열 가능한 용기로 판별되면 해당 용기는 유도 가열 특성을 갖는 것으로 정의될 수 있다.
전술한 바와 같은 제2 용기 감지가 수행될 때에는 비교적 긴 시간(예컨대, 10초)동안 워킹 코일이 센싱 주파수로 구동되어야 한다. 따라서 제2 용기 감지가 수행되는 동안에는, 제2 용기 감지가 수행되는 가열 영역에 배치된 워킹 코일(예컨대, 제1 워킹 코일(102))과 정류 회로(302 또는 306) 및 평활화 회로(304 또는 308)를 공유하는 다른 워킹 코일(예컨대, 이너 워킹 코일(106a))의 구동이 중단된다. 이 때 구동이 중단되는 워킹 코일이 이너 워킹 코일(106a)이면 아우터 워킹 코일(106b)의 구동도 동시에 중단될 수 있고, 구동이 중단되는 워킹 코일이 아우터 워킹 코일(106b)이면 이너 워킹 코일(106a)의 구동도 동시에 중단될 수 있다.
이하에서는 종래 기술에 따른 유도 가열 장치에서 용기 감지가 수행될 때 발생하는 소음을 감소시킬 수 있는 본 명세서의 유도 가열 장치의 제어 방법에 대한 실시예들이 기술된다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)의 제어기(32)는 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별한다(1002).
본 명세서의 일 실시예에서, 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계(1002)는 가열 영역에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 다른 실시예에서, 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계(1002)는 가열 영역과 대응되는 워킹 코일의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소하면 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는 단계를 포함한다.
용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별되면, 제어기(32)는 가열 영역에 대한 제1 용기 감지를 수행한다(1004). 종래 기술에 따르면 가열 영역에 대해서 제2 용기 감지가 수행되나, 본 명세서의 일 실시예에서는 제1 용기 감지가 먼저 수행되어 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부가 판별된다.
제1 용기 감지 수행 결과 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 제어기(32)는 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행한다(1006).
제2 용기 감지를 수행한 결과 가열 영역에 존재하는 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면 제어기(32)는 가열 영역과 대응되는 워킹 코일을 구동시킨다(1008). 이에 따라서 가열 영역에 놓인 용기가 가열된다.
도면에는 도시되지 않았으나, 단계(1004)에서 수행된 제1 용기 감지 수행 결과 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면 제어기(32)는 감지 실패 알림 동작을 수행할 수 있다. 또한 단계(1006)에서 수행된 제2 용기 감지 수행 결과 가열 영역에 존재하는 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면 제어기(32)는 감지 실패 알림 동작을 수행할 수 있다.
도 11은 본 명세서의 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 사용자는 인터페이스부(108)를 통해서 제1 가열 영역(142)의 파워 레벨을 설정함으로써 제1 가열 영역(142)에 대한 가열 시작 명령을 입력할 수 있다. 제어기(32)는 인터페이스부(108)를 통해서 제1 가열 영역(142)에 대한 가열 시작 명령을 입력받는다(1102).
제1 가열 영역(142)에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 제어기(32)는 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하고, 제1 용기 감지를 수행한다(1104). 제어기(32)는 제1 용기 감지 회로(52)의 스위칭 소자(SWD)를 턴 온시켜 센싱 시간(예컨대, 0.1초 이하) 동안 제1 워킹 코일(102) 및 커패시터(C11)에 센싱 전류를 공급한다. 제1 용기 감지가 수행되는 동안 구동되는 다른 워킹 코일들은 정지되지 않고 구동 상태를 유지한다.
제어기(32)는 제1 용기 감지 수행 결과 제1 용기 감지 회로(52)로부터 출력되는 구형파의 파형 수에 기초하여 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하는지 여부를 판별한다(1106). 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(32)는 미리 정해진 횟수(예컨대, 3회)만큼 제1 용기 감지를 반복해서 수행할 수 있다.
단계(1106)에서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면, 제어기(32)는 감지 실패 알림 동작을 수행한다(1114). 예컨대 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면, 제어기(32)는 인터페이스부(108)를 통해서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않음을 의미하는 문자(예컨대, 'U')를 표시할 수 있다.
또 다른 예시로서, 제어기(32)는 미리 정해진 기준 시간(예컨대, 30초)동안 제1 용기 감지를 반복적으로 수행한다. 제어기(32)는 미리 정해진 기준 횟수(예컨대, 3회)만큼 제1 용기 감지가 수행된 후에도 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면 인터페이스부(108)를 통해서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않음을 의미하는 문자(예컨대, 'U')를 표시하고, 기준 시간이 경과할 때까지 제1 용기 감지를 계속해서 수행한다. 만약 기준 시간이 경과한 후에도 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면 제어기(32)는 인터페이스부(108)에 아무런 문자도 표시되지 않도록 제어하고 용기 감지를 종료할 수 있다.
이러한 감지 실패 알림 동작에 의해서 사용자는 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않아 조리가 불가능하다는 점을 용이하고 빠르게 인식할 수 있다.
다시 도 11을 참조하면, 단계(1106)에서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 제어기(32)는 제1 가열 영역(142)에 대한 제2 용기 감지를 수행한다(1108).
본 명세서의 일 실시예에서, 제2 용기 감지는 1회 또는 2회만 수행될 수 있으나, 제2 용기 감지의 수행 횟수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 제어기(32)는 제2 용기 감지 수행 결과에 따라서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열 가능한 용기인지 여부를 판별한다(1110).
단계(1110)에서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면, 제어기(32)는 감지 실패 알림 동작을 수행한다(1114).
단계(1110)에서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면, 제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)을 구동시킨다(1112). 이에 따라서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열된다.
도 12는 본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 사용자의 가열 시작 명령에 따라서 제1 워킹 코일(102)이 구동된다(1202).
제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)이 구동될 때 제1 워킹 코일(102)의 출력 전력 값을 산출한다(1204).
제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율(예컨대, 50%)만큼 감소했는지 여부를 판별한다(1206).
만약 제1 워킹 코일(102)에 의해서 용기가 가열되고 있는 도중에 사용자에 의해서 용기가 움직여서 제1 워킹 코일(102)의 중심과 용기의 중심 간의 거리가 멀어지거나, 사용자에 의해서 제1 가열 영역(142)으로부터 용기가 제거되면 제1 워킹 코일(102)의 출력 전력 값은 급격하게 감소한다.
따라서 제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 급격하게 감소하면 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 움직이거나 제거되어 정상적인 가열이 불가능한 것으로 판별한다. 이 경우 제어기(32)는 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별한다.
단계(1206)에서 제1 워킹 코일(102)의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소하지 않은 것으로 판별되면, 제어기(32)는 단계(1202)로 복귀한다.
단계(1206)에서 제1 워킹 코일(102)의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소한 것으로 판별되면 제어기(32)는 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 결정하고 제1 용기 감지를 수행한다(1208)
제어기(32)는 제1 용기 감지 수행 결과 제1 용기 감지 회로(52)로부터 출력되는 구형파의 파형 수에 기초하여 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하는지 여부를 판별한다(1210). 본 명세서의 일 실시예에서, 제어기(32)는 미리 정해진 횟수(예컨대, 3회)만큼 제1 용기 감지를 반복해서 수행할 수 있다.
단계(1210)에서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면, 제어기(32)는 감지 실패 알림 동작을 수행한다(1218). 예컨대 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면, 제어기(32)는 인터페이스부(108)를 통해서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않음을 의미하는 문자(예컨대, 'U')를 표시할 수 있다.
또 다른 예시로서, 제어기(32)는 미리 정해진 기준 시간(예컨대, 30초)동안 제1 용기 감지를 반복적으로 수행한다. 제어기(32)는 미리 정해진 기준 횟수(예컨대, 3회)만큼 제1 용기 감지가 수행된 후에도 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면 인터페이스부(108)를 통해서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않음을 의미하는 문자(예컨대, 'U')를 표시하고, 기준 시간이 경과할 때까지 제1 용기 감지를 계속해서 수행한다. 만약 기준 시간이 경과한 후에도 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면 제어기(32)는 인터페이스부(108)에 아무런 문자도 표시되지 않도록 제어하고 용기 감지를 종료할 수 있다.
이러한 감지 실패 알림 동작에 의해서 사용자는 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하지 않아 조리가 불가능하다는 점을 용이하고 빠르게 인식할 수 있다.
다시 도 12를 참조하면, 단계(1210)에서 제1 가열 영역(142)에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 제어기(32)는 제1 가열 영역(142)에 대한 제2 용기 감지를 수행한다(1212).
본 명세서의 일 실시예에서, 제2 용기 감지는 1회 또는 2회만 수행될 수 있으나, 제2 용기 감지의 수행 횟수는 실시예에 따라 달라질 수 있다. 제어기(32)는 제2 용기 감지 수행 결과에 따라서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열 가능한 용기인지 여부를 판별한다(1214).
단계(1214)에서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면, 제어기(32)는 감지 실패 알림 동작을 수행한다(1218).
단계(1214)에서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면, 제어기(32)는 제1 워킹 코일(102)을 구동시킨다(1216). 이에 따라서 제1 가열 영역(142)에 놓인 용기가 가열된다.
본 명세서의 일 실시예에 따르면 제1 용기 감지에 의해서 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되면 제2 용기 감지가 수행되지 않고 감지 실패 알림 동작이 수행된다. 전술한 바와 같이 제1 용기 감지는 제2 용기 감지에 비해 매우 짧은 시간 동안 수행되어 다른 워킹 코일의 구동이 중단될 필요가 없으므로, 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 상황에서 종래 제2 용기 감지가 수행될 때 발생하는 소음이 발생하지 않는다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따르면 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 상황에서 상대적으로 전력 소모량이 낮은 제1 용기 감지만이 수행되며, 가열 영역에 용기가 존재할 경우 제2 용기 감지가 반복적으로 수행되지 않으므로, 종래에 비해 용기 감지에 소모되는 전력량이 감소한다.
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있을 것이다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 한다.

Claims (12)

  1. 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계;
    상기 용기 감지 시작 조건이 만족되면 가열 영역에 대한 제1 용기 감지를 수행하는 단계;
    상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 상기 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행하는 단계;
    상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일을 구동시키는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계는
    상기 가열 영역에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하는 단계는
    상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소하면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용기 감지를 수행하는 단계는
    상기 워킹 코일에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 센싱 전류를 공급하는 단계;
    상기 센싱 전류가 공급될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계; 및
    상기 구형파의 수에 기초하여 상기 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판별하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 용기 감지를 수행하는 단계는
    상기 워킹 코일의 구동 주파수를 미리 정해진 센싱 주파수로 설정하는 단계; 및
    상기 워킹 코일이 상기 센싱 주파수에 기초하여 구동될 때 측정되는 공진 전류 값 및 입력 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 용기가 가열 가능한 용기인지 여부를 판별하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되거나 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면 감지 실패 알림 동작을 수행하는 단계를 더 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  7. 가열 영역과 대응되는 위치에 배치되는 워킹 코일;
    다수의 스위칭 소자를 포함하며 상기 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터 회로;
    상기 인버터 회로에 포함된 각각의 스위칭 소자에 스위칭 신호를 공급하는 구동 회로; 및
    상기 워킹 코일의 구동 주파수를 결정하고, 상기 구동 주파수에 기초한 제어 신호를 상기 구동 회로에 공급하여 상기 워킹 코일을 구동시키는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는
    용기 감지 시작 조건이 만족되는지 여부를 판별하고, 상기 용기 감지 시작 조건이 만족되면 가열 영역에 대한 제1 용기 감지를 수행하고, 상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하는 것으로 판별되면 상기 가열 영역에 대한 제2 용기 감지를 수행하고, 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기인 것으로 판별되면 상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일을 구동시키는
    유도 가열 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 가열 영역에 대한 가열 시작 명령이 입력되면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는
    유도 가열 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 가열 영역과 대응되는 워킹 코일의 출력 전력 값이 미리 정해진 기준 비율만큼 감소하면 상기 용기 감지 시작 조건이 만족된 것으로 판별하는
    유도 가열 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 제1 용기 감지를 수행하는 단계는
    상기 워킹 코일에 미리 정해진 진폭 및 크기를 갖는 센싱 전류를 공급하는 단계;
    상기 센싱 전류가 공급될 때 발생하는 공진 신호를 구형파로 변환하는 단계; 및
    상기 구형파의 수에 기초하여 상기 가열 영역에 용기가 존재하는지 여부를 판별하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제어기가 상기 제2 용기 감지를 수행하는 단계는
    상기 워킹 코일의 구동 주파수를 미리 정해진 센싱 주파수로 설정하는 단계; 및
    상기 워킹 코일이 상기 센싱 주파수에 기초하여 구동될 때 측정되는 공진 전류 값 및 입력 전류 값 중 적어도 하나에 기초하여 상기 용기가 가열 가능한 용기인지 여부를 판별하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제어기는
    상기 제1 용기 감지 수행 결과 상기 가열 영역에 용기가 존재하지 않는 것으로 판별되거나 상기 제2 용기 감지 수행 결과 상기 용기가 가열 가능한 용기가 아닌 것으로 판별되면 감지 실패 알림 동작을 수행하는
    유도 가열 장치.
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