KR20230106844A - 유도 가열 방식의 쿡탑 - Google Patents

유도 가열 방식의 쿡탑 Download PDF

Info

Publication number
KR20230106844A
KR20230106844A KR1020220002488A KR20220002488A KR20230106844A KR 20230106844 A KR20230106844 A KR 20230106844A KR 1020220002488 A KR1020220002488 A KR 1020220002488A KR 20220002488 A KR20220002488 A KR 20220002488A KR 20230106844 A KR20230106844 A KR 20230106844A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heated
coil
working coil
cooktop
induction heating
Prior art date
Application number
KR1020220002488A
Other languages
English (en)
Inventor
곽영환
손승호
전선호
조주형
지종성
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020220002488A priority Critical patent/KR20230106844A/ko
Priority to PCT/KR2022/007459 priority patent/WO2023132416A1/en
Publication of KR20230106844A publication Critical patent/KR20230106844A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/12—Cooking devices
    • H05B6/1209—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them
    • H05B6/1245—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements
    • H05B6/1263—Cooking devices induction cooking plates or the like and devices to be used in combination with them with special coil arrangements using coil cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2206/00—Aspects relating to heating by electric, magnetic, or electromagnetic fields covered by group H05B6/00
    • H05B2206/02—Induction heating
    • H05B2206/022—Special supports for the induction coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2213/00—Aspects relating both to resistive heating and to induction heating, covered by H05B3/00 and H05B6/00
    • H05B2213/05—Heating plates with pan detection means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Induction Heating Cooking Devices (AREA)

Abstract

본 개시는 중간 가열체를 구비하는 유도 가열 방식의 쿡탑에 있어서 자성체 및 비자성체 각각에 대한 가열 효율을 향상시키기 위한 것으로, 피가열 물체가 놓이는 상판부, 상판부에 설치되는 중간 가열체, 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일, 워킹 코일에 전류가 공급되도록 구동하는 인버터부, 및 피가열 물체의 종류에 따라 선택적으로 전류가 유도되는 쉴딩 코일을 포함할 수 있다.

Description

유도 가열 방식의 쿡탑{INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP}
본 개시는 유도 가열 방식의 쿡탑에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 개시는 자성체 및 비자성체를 모두 가열 가능한 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 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.
이러한 유도 가열 방식의 쿡탑이 갖는 문제를 개선하기 위해, 쿡탑은 와전류가 인가되는 중간 가열체를 포함하고, 이러한 중간 가열체를 통해 비자성체를 가열할 수 있다. 그런데, 이 경우 쿡탑이 자성체를 가열할 때에도 자기장의 일부가 중간 가열체와 결합되기 때문에 가열 효율이 저하되는 문제가 있고, 이에 자성체에 대한 가열 효율을 높이기 위해 코일과 중간 가열체의 결합력이 작아지도록 중간 가열체를 형성하면 비자성체에 대한 출력이 매우 낮아지는 문제가 있다.
본 개시는 중간 가열체를 구비하는 유도 가열 방식의 쿡탑에 있어서 자성체 및 비자성체 각각에 대한 가열 효율을 향상시키고자 한다.
본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑은 별도의 쉴딩 코일을 구비함으로써 피가열 물체에 따라 자기장 집중 영역을 변경할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑은 피가열 물체가 놓이는 상판부, 상판부에 설치되는 중간 가열체, 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일, 워킹 코일에 전류가 공급되도록 구동하는 인버터부, 및 피가열 물체의 종류에 따라 선택적으로 전류가 유도되는 쉴딩 코일을 포함할 수 있다.
피가열 물체가 자성체인 경우, 쉴딩 코일에 유도 전류가 흐를 수 있다.
피가열 물체가 자성체인 경우, 쉴딩 코일은 워킹 코일에서 발생한 자기장과 상쇄되는 자기장을 발생시킬 수 있다.
피가열 물체가 비자성체인 경우, 쉴딩 코일에는 전류가 유도되지 않을 수 있다.
쿡탑은 쉴딩 코일에 전류를 선택적으로 유도시키기 위한 스위치를 더 포함할 수 있다.
스위치는 쉴딩 코일의 일단과 타단 각각에 연결될 수 있다.
스위치는 피가열 물체가 자성체인 경우 온되고, 피가열 물체가 비자성체인 경우 오프될 수 있다.
쿡탑은 워킹 코일은 좌우로 나란하게 배치되는 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일을 포함하고, 인버터는 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
쉴딩 코일은 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일에 동일 위상의 전류가 흐를 때 유도 전류가 흐르는 형상으로 배치될 수 있다.
쉴딩 코일은 내측에 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일이 위치되도록 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일의 바깥에 배치될 수 있다.
쉴딩 코일에서 발생하는 자기장은 가열 영역 바깥으로 누설되는 자기장과 상쇄될 수 있다.
쉴딩 코일은 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일에 반대 위상의 전류가 흐를 때 유도 전류가 흐르는 형상으로 배치될 수 있다.
쉴딩 코일은 유도 전류가 제1 워킹 코일의 외둘레를 지나 제2 워킹 코일의 외둘레를 따라 흐르도록 배치될 수 있다.
쉴딩 코일에서 발생하는 자기장은 워킹 코일에서 발생되어 중간 가열체를 통과하는 자기장과 상쇄될 수 있다.
쉴딩 코일은 상판부와 워킹 코일 사이에 배치될 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 유도 가열 방식의 쿡탑이 쉴딩 코일을 더 구비함으로써 위상 제어 효과를 획득 또는 극대화할 수 있는 이점이 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 쉴딩 코일의 적용만으로 위상 제어 효과를 획득 또는 극대화가 가능하여 비용 절감이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다.
도 4 및 도 5는 피가열 물체의 종류에 따른 중간 가열체와 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면이다.
도 6 내지 도 7은 본 개시의 제1 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑의 회로도이다.
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑에서 피가열 물체에 따라 스위치가 제어되는 방법을 설명하기 위한 제어 블록도이다.
도 9는 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑에서 피가열 물체에 따라 스위치가 제어되는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑의 회로도이다.
도 11은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑에 쉴딩 코일이 배치되는 모습이 나타난 도면이다.
도 12는 도 11의 (a)와 같이 쉴딩 코일이 배치된 경우 쉴딩 코일에 전류가 유도되는 모습이 도시된 도면이다.
도 13은 도 11의 (b)와 같이 쉴딩 코일이 배치된 경우 쉴딩 코일에 전류가 유도되는 모습이 도시된 도면이다.
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.
이하에서는, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하도록 한다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다. 도 2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다. 도 3은 본 개시의 다른 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑과 피가열 물체가 도시된 단면도이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 케이스(25), 커버 플레이트(20), 워킹 코일부(WC), 중간 가열체(IM)를 포함할 수 있다.
케이스(25)에는 워킹 코일부(WC)가 설치될 수 있다.
참고로, 케이스(25)에는 워킹 코일부(WC) 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 있다.
커버 플레이트(20)는 케이스(25)의 상단에 결합되고, 상면에 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. 즉, 상판부(15)에는 피가열 물체가 놓일 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 코일부(WC)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 코일부(WC)는 피가열 물체를 가열하기 위해 케이스(25) 내부에 설치될 수 있다.
구체적으로, 워킹 코일부(WC)는 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 코일부(WC)는 자성을 띄는 피가열 물체(즉, 자성체)를 직접 가열할 수 있고, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(즉, 비자성체)를 후술하는 중간 가열체(IM)를 통해 간접적으로 가열할 수 있다.
그리고, 워킹 코일부(WC)는 유도 가열 방식에 의해 피가열 물체를 가열할 수 있고, 중간 가열체(IM)와 세로 방향(즉, 수직 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩되도록 구비될 수 있다.
참고로, 도 1에는 1개의 워킹 코일부(WC)가 케이스(25)에 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 1개 이상의 워킹 코일부(WC)가 케이스(25)에 설치될 수도 있다. 중간 가열체(IM)는 워킹 코일부(WC)와 대응되게 설치될 수 있다. 중간 가열체(IM)의 개수와 워킹 코일부(WC)의 개수는 동일할 수 있다.
중간 가열체(IM)는 상판부(15)에 설치될 수 있다. 중간 가열체(IM)는 피가열 물체 중 비자성체를 가열하기 위해 상판부(15)에 코팅될 수 있다. 중간 가열체(IM)는 워킹 코일부(WC)에 의해 유도 가열될 수 있다.
중간 가열체(IM)는 상판부(15)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 중간 가열체(IM)는 상판부(15)의 상면에 설치되거나, 도 3에 도시된 바와 같이 중간 가열체(IM)는 상판부(15)의 하면에 설치될 수 있다.
중간 가열체(IM)는 워킹 코일부(WC)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, 중간 가열체(IM)는 자성 및 비자성 중 적어도 하나의 특성(즉, 자성, 비자성, 또는 자성과 비자성 둘다)을 갖출 수 있다.
그리고, 중간 가열체(IM)는 예를 들어, 전도성 물질(예를 들어, 알루미늄)으로 이루어질 수 있고, 도면에 도시된 바와 같이, 서로 다른 직경의 복수개의 링이 반복되는 형상으로 상판부(15)에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 중간 가열체(IM)는 전도성 물질이 아닌 다른 재질로 이루어질 수도 있다. 그리고, 중간 가열체(IM)는 서로 다른 직경의 복수개의 링이 반복되는 형상이 아닌 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
참고로, 도 2 및 도 3에는 1개의 중간 가열체(IM)가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 복수개의 중간 가열체가 설치될 수도 있으나, 설명의 편의를 위해 1개의 중간 가열체(IM)가 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
중간 가열체(IM)에 대한 보다 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
이어서, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 단열재(35), 차폐판(45), 지지부재(50), 냉각팬(55) 중 적어도 일부 또는 전부를 더 포함할 수 있다.
단열재(35)는 상판부(15)와 워킹 코일부(WC) 사이에 구비될 수 있다.
구체적으로, 단열재(35)는 상판부(15)의 아래에 장착될 수 있고, 그 아래에는 워킹 코일부(WC)가 배치될 수 있다.
이러한 단열재(35)는 워킹 코일부(WC)의 구동에 의해 중간 가열체(IM) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면서 발생된 열이 워킹 코일부(WC)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 워킹 코일부(WC)의 전자기 유도에 의해 중간 가열체(IM) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면, 중간 가열체(IM) 또는 피가열 물체(HO)의 열이 상판부(15)로 전달되고, 상판부(15)의 열이 다시 워킹 코일부(WC)로 전달되어 워킹 코일부(WC)이 손상될 수 있다.
단열재(35)는 이와 같이, 워킹 코일부(WC)로 전달되는 열을 차단함으로써, 워킹 코일부(WC)가 열에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있고, 나아가 워킹 코일부(WC)의 가열 성능이 저하되는 것도 방지할 수 있다.
참고로, 필수적인 구성 요소는 아니지만, 스페이서(미도시)가 워킹 코일부(WC)와 단열재(35) 사이에 설치될 수도 있다.
구체적으로, 스페이서(미도시)는 워킹 코일부(WC)와 단열재(35)가 직접 접촉하지 않도록 워킹 코일부(WC)와 단열재(35) 사이에 삽입될 수 있다. 이에 따라, 스페이서(미도시)는 워킹 코일부(WC)의 구동에 의해 중간 가열체(IM) 또는 피가열 물체(HO)가 가열되면서 발생된 열이 단열재(35)를 통해 워킹 코일부(WC)로 전달되는 것을 차단할 수 있다.
즉, 스페이서(미도시)가 단열재(35)의 역할을 일부 분담할 수 있는바, 단열재(35)의 두께를 최소화할 수 있고, 이를 통해 피가열 물체(HO)와 워킹 코일부(WC) 사이의 간격을 최소화할 수 있다.
또한 스페이서(미도시)는 복수개가 구비될 수 있고, 복수개의 스페이서는 워킹 코일부(WC)와 단열재(35) 사이에 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 이에 따라, 후술하는 냉각팬(55)에 의해 케이스(25) 내부로 흡입된 공기는 스페이서(미도시)에 의해 워킹 코일부(WC)로 안내될 수 있다.
즉, 스페이서는 냉각팬(55)에 의해 케이스(25) 내부로 유입된 공기가 워킹 코일부(WC)로 적절하게 전달될 수 있도록 안내함으로써 워킹 코일부(WC)의 냉각 효율을 개선할 수 있다.
차폐판(45)은 워킹 코일부(WC)의 아래에 장착되어 워킹 코일부(WC)의 구동시 하방으로 발생되는 자기장을 차단할 수 있다.
구체적으로, 차폐판(45)은 워킹 코일부(WC)의 구동시 하방으로 발생되는 자기장을 차단할 수 있고, 지지부재(50)에 의해 상방으로 지지될 수 있다.
지지부재(50)는 차폐판(45)의 하면과 케이스(25)의 하판 사이에 설치되어 차폐판(45)을 상방으로 지지할 수 있다.
구체적으로, 지지부재(50)는 차폐판(45)을 상방으로 지지함으로써, 단열재(35)와 워킹 코일부(WC)를 상방으로 간접적으로 지지할 수 있고, 이를 통해, 단열재(35)가 상판부(15)에 밀착되도록 할 수 있다.
그 결과, 워킹 코일부(WC)와 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 아닌 바, 유도 가열 방식의 쿡탑(1)에서 생략될 수 있다.
냉각팬(55)은 워킹 코일부(WC)를 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, 본 개시의 실시 예에서는, 설명의 편의를 위해, 냉각팬(55)이 케이스(25)의 측벽에 설치되는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
또한 냉각팬(55)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 케이스(25) 외부의 공기를 흡입하여 워킹 코일부(WC)로 전달하거나 케이스(25) 내부의 공기(특히, 열기)를 흡입하여 케이스(25) 외부로 배출할 수 있다.
이를 통해, 케이스(25) 내부의 구성 요소들(특히, 워킹 코일부(WC))의 효율적인 냉각이 가능하다.
또한 전술한 바와 같이, 냉각팬(55)에 의해 워킹 코일부(WC)로 전달된 케이스(25) 외부의 공기는 스페이서에 의해 워킹 코일부(WC)로 안내될 수 있다. 이에 따라, 워킹 코일부(WC)에 대한 직접적이고 효율적인 냉각이 가능해져 워킹 코일부(WC)의 내구성 개선(즉, 열 손상 방지에 따른 내구성 개선)이 가능하다.
중간 가열체(IM)는 워킹 코일부(WC)에 의해 가열될 수 있는 저항값을 갖는 물질일 수 있다.
도 4 및 도 5는 피가열 물체의 종류에 따른 중간 가열체와 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면이다.
중간 가열체(IM)의 두께는 중간 가열체(IM)의 저항값(즉, 표면 저항값)과 반비례 관계일 수 있다. 즉, 중간 가열체(IM)의 두께가 얇을수록 중간 가열체(IM)의 저항값(즉, 표면 저항값)이 커지는 바, 중간 가열체(IM)는 상판부(15)에 얇게 설치됨으로써 가열 가능한 부하로 특성 변화될 수 있다.
참고로, 중간 가열체(IM)는 예를 들어, 0.1um 내지 1,000um 사이의 두께를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이와 같은 특징을 가지는 중간 가열체(IM)는 비자성체를 가열하기 위해 존재하는 바, 중간 가열체(IM)와 피가열 물체(HO) 간 임피던스 특성은 상판부(15)에 배치되는 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지에 따라 변화될 수 있다.
먼저, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우를 설명하면 다음과 같다.
자성의 띄는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되고, 워킹 코일부(WC)가 구동되는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 자성을 띄는 피가열 물체(HO)의 저항 성분(R1) 및 인덕터 성분(L1)이 중간 가열체(IM)의 저항 성분(R2) 및 인덕터 성분(L2)과 등가회로를 형성할 수 있다.
이 경우, 등가회로에서 자성을 띄는 피가열 물체(HO)의 임피던스(impedance)(즉, R1과 L1으로 구성된 임피던스)는 중간 가열체(IM)의 임피던스(즉, R2와 L2)로 구성된 임피던스) 보다 작을 수 있다.
이에 따라, 전술한 바와 같은 등가회로가 형성되는 경우, 자성을 띄는 피가열 물체(HO)로 인가된 와전류(I1)의 크기는 중간 가열체(IM)으로 인가된 와전류(I2)의 크기 보다 클 수 있다. 이에 따라, 워킹 코일부(WC)에 의해 발생한 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 인가되는 바, 워킹 코일부(WC)는 피가열 물체(HO)를 직접 가열할 수 있다.
물론, 중간 가열체(IM)에도 일부 와전류가 인가되어 중간 가열체(IM)가 약간 가열되는 바, 피가열 물체(HO)는 중간 가열체(IM)에 의해 간접적으로 약간 가열될 수 있다. 이 경우, 워킹 코일부(WC)가 주 가열원이고, 중간 가열체(IM)는 부 가열원일 수 있다. 다만, 워킹 코일부(WC)에 의해 피가열 물체(HO)가 직접 가열되는 정도와 비교하였을 때, 중간 가열체(IM)에 의해 피가열 물체(HO)가 간접적으로 가열되는 정도는 유의미하다고 할 수 없다.
다음으로, 피가열 물체가 비자성체인 경우를 설명하면 다음과 같다.
자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되고, 워킹 코일부(WC)가 구동되는 경우, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)에는 임피던스가 존재하지 않고, 중간 가열체(IM)에는 임피던스가 존재할 수 있다. 즉, 중간 가열체(IM)에만 저항 성분(R) 및 인덕터 성분(L)이 존재할 수 있다.
따라서, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)가 상판부(15)에 배치되고, 워킹 코일부(WC)가 구동되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 중간 가열체(IM)의 저항 성분(R) 및 인덕터 성분(L)이 등가회로를 형성할 수 있다.
이에 따라, 중간 가열체(IM)에만 와전류(I)가 인가되고, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)에는 와전류가 인가되지 않을 수 있다. 보다 구체적으로, 워킹 코일부(WC)에 의해 발생한 와전류(I)가 중간 가열체(IM)에만 인가되어, 중간 가열체(IM)가 가열될 수 있다.
즉, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우, 전술한 바와 같이, 와전류(I)가 중간 가열체(IM)로 인가되어 중간 가열체(IM)가 가열되는 바, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(HO)는 워킹 코일부(WC)에 의해 가열된 중간 가열체(IM)에 의해 간접적으로 가열될 수 있다. 이 경우, 중간 가열체(IM)는 주 가열원일 수 있다.
정리하자면, 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지 여부와 상관없이 워킹 코일부(WC)라는 하나의 열원에 의해 피가열 물체(HO)가 직간접적으로 가열될 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우, 워킹 코일부(WC)가 직접 피가열 물체(HO)를 가열하고, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우, 워킹 코일부(WC)에 의해 가열된 중간 가열체(IM)가 피가열 물체(HO)를 간접적으로 가열할 수 있는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 자성체와 비자성체 모두를 가열할 수 있는 바, 피가열 물체(HO)의 배치 위치 및 종류에 상관없이 해당 피가열 물체를 가열할 수 있다. 이에 따라, 사용자는 피가열 물체(HO)가 자성체인지 비자성체인지 여부를 파악할 필요 없이 상판부(15) 상의 임의의 가열 영역에 피가열 물체를 올려놓아도 되는 바, 사용 편의성이 개선될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 동일한 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.
한편, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우, 피가열 물체(HO) 뿐만 아니라 중간 가열체(IM)도 가열되기 때문에 피가열 물체(HO)에 대한 가열 효율이 다소 저하되는 문제가 있다. 이를 개선하기 위해, 중간 가열체(IM)와 결합하는 자기장이 감소하도록 형성되면 반대로 비자성체인 피가열 물체(HO)에 대한 출력이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 본 개시의 일 실시 예에 따른 쿡탑(1)은 자성체를 가열할 경우에는 자기장을 피가열 물체(HO)로 집중시키고, 비자성체를 가열할 경우에는 자기장을 중간 가열체(IM)로 집중시키고자 한다.
본 개시는 중간 가열체(IM)가 포함된 쿡탑(1)에서 피가열 물체(HO)에 따라 자기장 집중 영역을 제어하고자 한다.
도 6 내지 도 7은 본 개시의 제1 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑의 회로도이다.
도 6과 도 7은 인버터(140)가 하프 브릿지(half-bridge) 방식으로 동작하느냐, 풀 브릿지(full-bridge) 방식으로 동작하느냐의 차이만 있을 뿐, 나머지는 동일하다. 그리고, 도 6 내지 도 7에 도시된 쿡탑(1)의 회로도는 설명의 편의를 예시적으로 든 것에 불과하므로, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
도 6 내지 도 7을 참고하면, 쿡탑(1)은 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터(140), 워킹 코일(150) 및 공진 커패시터(160) 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 반도체 스위치를 포함할 수 있고, 반도체 스위치는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 또는 WBG(Wide Band Gab) 소자일 수 있으나, 이는 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않음이 타당하다. 한편, WBG 소자는 SiC(Silicon Carbide) 또는 GaN(Gallium Nitride) 등일 수 있다. 인버터(140)는 반도체 스위치를 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)은 도 1 내지 도 3에 도시된 워킹 코일(WC)과 동일하다. 즉, 본 명세서에서 워킹 코일을 나타내는 도면 부호는 150과 WC가 혼용되어 사용되고 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.
그리고, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 쿡탑(1)은 쉴딩 코일(200)을 더 포함할 수 있다.
쉴딩 코일(200)은 워킹 코일(150)에서 발생한 자기장을 상쇄시키는 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 쉴딩 코일(200)은 중간 가열체(IM)의 발열을 억제할 수 있다.
쉴딩 코일(200)은 상판부(15)와 워킹 코일(WC) 사이에 배치될 수 있다. 한편, 상판부(15)와 워킹 코일(WC) 사이에는 쉴딩 코일(200) 외에 다른 구성이 더 배치될 수도 있다. 즉, 쉴딩 코일(200)은 상판부(15)의 바로 밑과 워킹 코일(WC)의 바로 위에 배치된 경우 뿐만 아니라, 다른 구성과 함께 상판부(15)와 워킹 코일(WC) 사이에 배치된 경우를 포함한다.
쉴딩 코일(200)은 피가열 물체(HO)의 종류에 따라 선택적으로 전류가 유도될 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)의 종류에 따라, 쉴딩 코일(200)에는 유도 전류가 흐르거나, 유도 전류가 흐르지 않을 수 있다.
쿡탑(1)은 쉴딩 코일(200)에 연결되는 스위치(210)를 더 포함할 수 있다. 스위치(210)는 쉴딩 코일(200)에 전류를 선택적으로 유도시키기 위한 것일 수 있다.
스위치(210)는 쉴딩 코일(200)의 일단(201)과 타단(202) 각각에 연결될 수 있다. 스위치(210)는 쉴딩 코일(200)이 연결된 회로를 폐회로(closed circuit) 또는 개회로(open circuit)로 제어할 수 있다.
예를 들어, 스위치(210)는 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우 온되고, 이에 따라 쉴딩 코일(200)에 유도 전류가 흐를 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우 쉴딩 코일(200)에 유도 전류가 흐를 수 있다. 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우 쉴딩 코일(200)이 연결된 회로는 폐회로를 형성할 수 있다. 그리고, 유도 전류는 자기장의 변화를 상쇄하려는 방향으로 발생하는 바, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우 쉴딩 코일(200)은 워킹 코일(150)에서 발생한 자기장과 상쇄되는 자기장을 발생시킬 수 있다. 즉, 쉴딩 코일(200)은 워킹 코일(WC)과 중간 가열체(IM) 사이에 배치되는 바, 쉴딩 코일(200)에서 발생한 자기장은 워킹 코일(WC)에서 발생되어 중간 가열체(IM)를 통과하는 자기장과 상쇄될 수 있다. 따라서, 워킹 코일(WC)에서 발생된 자기장은 피가열 물체(HO)로 집중될 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 자성체인 경우 자기장 집중 영역은 피가열 물체(HO)에 형성될 수 있다.
한편, 스위치(210)는 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우 오프되고, 이에 따라 쉴딩 코일(200)에 전류가 유도되지 않을 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우 쉴딩 코일(200)에 유도 전류가 흐르지 않을 수 있다. 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우 쉴딩 코일(200)이 연결된 회로는 개회로를 형성할 수 있다. 따라서, 쉴딩 코일(200)에서는 자기장이 발생하지 않는 바, 워킹 코일(WC)에서 발생한 자기장은 중간 가열체(IM)로 집중될 수 있다. 즉, 피가열 물체(HO)가 비자성체인 경우 자기장 집중 영역은 중간 가열체(IM)에 형성될 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑에서 피가열 물체에 따라 스위치가 제어되는 방법을 설명하기 위한 제어 블록도이다.
도 8에는 쿡탑(1)이 피가열 물체(HO)에 따라 동작하는 방법을 설명하기 위해 필요한 구성만이 예시적으로 도시된 것으로, 도 8에 도시된 구성 중 일부가 생략되거나, 도 8에 도시되지 않은 다른 구성을 더 포함할 수도 있다.
쿡탑(1)은 용기 판별부(191), 제어부(193) 및 스위치(210)를 포함할 수 있다.
용기 판별부(191)는 피가열 물체(HO)의 종류, 즉 조리 용기의 종류를 판별할 수 있다. 용기 판별부(191)는 피가열 물체(HO)의 재질을 판별할 수 있다. 정리하면, 용기 판별부(191)는 피가열 물체(HO)의 종류 또는 피가열 물체(HO)의 재질을 획득할 수 있다. 피가열 물체(HO)의 종류는 조리 용기의 재질을 포함하는 개념일 수 있다. 용기 판별부(191)가 피가열 물체(HO)의 종류를 판별하는 방법은 다양할 수 있다.
제어부(193)는 용기 판별부(191)가 판별한 피가열 물체(HO)의 종류에 따라 스위치(210)를 제어할 수 있다.
도 9는 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑에서 피가열 물체에 따라 스위치가 제어되는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
용기 판별부(191)는 피가열 물체(HO)의 종류를 감지할 수 있다(S10).
제어부(193)는 피가열 물체(HO)의 종류를 감지하도록 용기 판별부(191)를 제어할 수 있다.
제어부(193)는 피가열 물체(HO)가 자성체인지 여부를 판단할 수 있다(S20).
제어부(193)는 용기 판별부(191)의 감지 결과에 기초하여, 피가열 물체(HO)가 자성체인지 또는 비자성체인지를 판단할 수 있다.
제어부(193)는 피가열 물체(HO)가 자성체이면 스위치(210)를 온으로 제어할 수 있다(S30).
그리고, 제어부(193)는 피가열 물체(HO)가 비자성체이면 스위치(210)를 오프로 제어할 수 있다(S40).
혹은, 제어부(193)는 피가열 물체(HO)가 자성체가 아니면 스위치(210)를 오프로 제어할 수 있다.
한편, 워킹 코일(WC)이 복수개로 구성된 경우, 복수개의 워킹 코일(WC)을 위상 제어할 경우 자기장의 방향이 일정하지 않기 때문에, 복수개의 워킹 코일(WC)에서의 위상에 따라 선택적으로 동작하도록 쉴딩 코일(200)은 복수개의 워킹 코일(WC)을 감싸는 형태로 구성될 수 있다.
먼저, 도 10은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑의 회로도이다.
본 개시의 제2 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 복수개의 워킹 코일(150)을 포함할 수 있다. 이러한 쿡탑(1)은 두 개의 인버터(140a)(140b)에 의해 각각 구동될 수 있다.
제2 실시 예에 따른 쿡탑(1)은 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터(140a)(140b), 워킹 코일(150a)(150b) 및 공진 커패시터(160a)(160b) 및 쉴딩 코일(200) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130)는 도 6 내지 도 7에서 설명한 것과 동일하다.
인버터(140a)(140b), 워킹 코일(150a)(150b) 및 공진 커패시터(160a)(160b)는 복수개로 구성되어, 인버터(140a)(140b) 각각이 워킹 코일(150a)(150b) 각각을 제어하는 점에서 차이가 있을 뿐 나머지는 동일하다.
도 10의 (a)는 동일한 전원부(110)에서 전원을 공급받는 실시 예를 나타내고, 도 10의 (b)는 상이한 전원부(110a)(110b)를 통해 전원을 공급받는 실시 예로써 전원부(110a)(110b), 정류부(120a)(120a) 및 DC 링크 커패시터(130a)(130a)도 각각 별개로 구성될 수 있다.
한편, 제2 실시 예에 따른 쿡탑(1)은 도 10에 도시된 구성에 제한되지 않으며, 위상 제어가 가능하도록 복수의 워킹 코일(150)을 구비하는 쿡탑(1)을 포함할 수 있다.
한편, 제2 실시 예에 따른 쿡탑(1)의 쉴딩 코일(200)은 하나의 폐회로로 형성될 수 있다. 그리고, 쉴딩 코일(200)은 복수개의 워킹 코일(150a)(150b)을 감싸는 형태로 배치될 수 있다.
도 11은 본 개시의 제2 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑에 쉴딩 코일이 배치되는 모습이 나타난 도면이다.
제2 실시 예에 따르면, 워킹 코일(150)은 좌우로 나란하게 배치되는 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)을 포함하고, 인버터부(140)는 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다.
복수의 워킹 코일(150a)(150b)이 좌우로 나란하게 배치된 경우, 비자성체를 가열시에는 동일 위상으로 동작하고, 자성체를 가열시에는 반대 위상으로 동작할 수 있다.
쉴딩 코일(200)은 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)에 동일 위상의 전류가 흐를 때 유도 전류가 흐르는 형상으로 배치되거나, 또는 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)에 반대 위상의 전류가 흐를 때 유도 전류가 흐르는 형상으로 배치될 수 있다.
먼저, 도 12를 참조하여, 쉴딩 코일(200)이 도 11의 (a)에 도시된 바와 같이 배치된 경우를 상세히 설명한다.
도 12는 도 11의 (a)와 같이 쉴딩 코일이 배치된 경우 쉴딩 코일에 전류가 유도되는 모습이 도시된 도면이다.
쉴딩 코일(200)은 내측에 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 위치되도록 제1 워킹 코일(150a) 및 제2 워킹 코일(150b)의 바깥에 배치될 수 있다.
이 경우, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 반대 위상으로 동작할 경우에는, 쉴딩 코일(200)에 전류가 유도되지 않는다. 즉, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 반대 위상으로 동작할 경우 쉴드 코일(200)은 동작하지 않는다.
한편, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 동일 위상으로 동작할 경우, 그 위상과 반대 위상으로 쉴딩 코일(200)이 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b) 각각에 시계 방향으로 전류가 흐르면, 쉴딩 코일(200)에는 반시계 방향으로 전류가 유도될 수 있다.
따라서, 도 12에 도시된 쉴딩 코일(200)은 쿡탑(1)이 자성체를 가열할 때에는 자기장을 발생시키기 않고, 쿡탑(1)이 비자성체를 가열할 때에만 자기장을 발생시킬 수 있다.
즉, 쉴딩 코일(200)은 제1 및 제2 워킹 코일(150a)(150b)이 동일 위상으로 동작시 바깥쪽 자기장을 상쇄시킬 수 있고, 이에 따라 제1 및 제2 워킹 코일(150a)(150b)에서 발생한 자기장이 가열 영역 바깥으로 누설되는 문제를 최소화할 수 있다. 즉, 쉴딩 코일(200)에서 발생하는 자기장은 가열 영역 바깥으로 누설되는 자기장과 상쇄될 수 있다. 쉴딩 코일(200)은 자성체가 가열될 때는 동작하지 않고, 비자성체가 가열될 때 자기장 누설을 최소화하여 위상 제어 효과를 획득할 수 있다.
다음으로, 도 13를 참조하여, 쉴딩 코일(200)이 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 배치된 경우를 상세히 설명한다.
도 13은 도 11의 (b)와 같이 쉴딩 코일이 배치된 경우 쉴딩 코일에 전류가 유도되는 모습이 도시된 도면이다.
쉴딩 코일(200)은 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)을 각각 감싸도록 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b) 사이에서 적어도 한번 교차되도록 제1 워킹 코일(150a) 및 제2 워킹 코일(150b)의 주변에 배치될 수 있다. 쉴딩 코일(200)은 유도 전류가 제1 워킹 코일(150a)의 외둘레를 지나 제2 워킹 코일(150b)의 외둘레를 따라 흐르도록 배치될 수 있다.
이 경우, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 동일 위상으로 동작할 경우, 쉴딩 코일(200)에 전류가 유도되지 않는다. 즉, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 동일 위상으로 동작할 경우 쉴드 코일(200)은 동작하지 않는다.
한편, 제1 워킹 코일(150a)과 제2 워킹 코일(150b)이 반대 위상으로 동작할 경우, 쉴딩 코일(200)이 동작할 수 있다. 예를 들어, 제1 워킹 코일(150a)에 시계 방향으로 전류가 흐르고, 제2 워킹 코일(150b)에 반시계 방향으로 전류가 흐르면, 쉴딩 코일(200)은 제1 워킹 코일(150a) 주위에서는 반시계 방향으로 전류가 유도되고, 제2 워킹 코일(150b) 주위에서는 시계 방향으로 전류가 유도될 수 있다.
따라서, 도 13에 도시된 쉴딩 코일(200)은 쿡탑(1)이 비자성체를 가열할 때에는 자기장을 발생시키기 않고, 쿡탑(1)이 자성체를 가열할 때에만 자기장을 발생시킬 수 있다.
즉, 쉴딩 코일(200)은 제1 및 제2 워킹 코일(150a)(150b)이 반대 위상으로 동작시 바깥쪽 자기장을 더 상쇄시키고, 자기장 상쇄량 만큼 중간 가열체(IM)의 발열량을 줄여 자기장을 보다 피가열 물체(HO)로 집중시킴으로써 위상 제어 효과를 극대화할 수 있다. 그리고, 쉴딩 코일(200)은 비자성체를 가열시에는 동작하지 않으므로, 비자성체 가열 성능에는 아무런 영향을 끼치지 않을 수 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.

Claims (15)

  1. 피가열 물체가 놓이는 상판부;
    상기 상판부에 설치되는 중간 가열체;
    상기 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일;
    상기 워킹 코일에 전류가 공급되도록 구동하는 인버터부; 및
    상기 피가열 물체의 종류에 따라 선택적으로 전류가 유도되는 쉴딩 코일을 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 피가열 물체가 자성체인 경우, 상기 쉴딩 코일에 유도 전류가 흐르는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 피가열 물체가 자성체인 경우, 상기 쉴딩 코일은 상기 워킹 코일에서 발생한 자기장과 상쇄되는 자기장을 발생시키는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 피가열 물체가 비자성체인 경우, 상기 쉴딩 코일에는 전류가 유도되지 않는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴딩 코일에 전류를 선택적으로 유도시키기 위한 스위치를 더 포함하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스위치는
    상기 쉴딩 코일의 일단과 타단 각각에 연결되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 스위치는
    상기 피가열 물체가 자성체인 경우 온되고, 상기 피가열 물체가 비자성체인 경우 오프되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 워킹 코일은 좌우로 나란하게 배치되는 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일을 포함하고,
    상기 인버터는 상기 제1 워킹 코일과 상기 제2 워킹 코일에 흐르는 전류를 제어하는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 쉴딩 코일은
    상기 제1 워킹 코일과 상기 제2 워킹 코일에 동일 위상의 전류가 흐를 때 유도 전류가 흐르는 형상으로 배치되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 쉴딩 코일은
    내측에 상기 제1 워킹 코일과 상기 제2 워킹 코일이 위치되도록 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일의 바깥에 배치되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 쉴딩 코일에서 발생하는 자기장은 가열 영역 바깥으로 누설되는 자기장과 상쇄되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  12. 청구항 8에 있어서,
    상기 쉴딩 코일은
    상기 제1 워킹 코일과 상기 제2 워킹 코일에 반대 위상의 전류가 흐를 때 유도 전류가 흐르는 형상으로 배치되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 쉴딩 코일은
    유도 전류가 상기 제1 워킹 코일의 외둘레를 지나 상기 제2 워킹 코일의 외둘레를 따라 흐르도록 배치되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 쉴딩 코일에서 발생하는 자기장은 상기 워킹 코일에서 발생되어 상기 중간 가열체를 통과하는 자기장과 상쇄되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 쉴딩 코일은
    상기 상판부와 상기 워킹 코일 사이에 배치되는
    유도 가열 방식의 쿡탑.
KR1020220002488A 2022-01-07 2022-01-07 유도 가열 방식의 쿡탑 KR20230106844A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220002488A KR20230106844A (ko) 2022-01-07 2022-01-07 유도 가열 방식의 쿡탑
PCT/KR2022/007459 WO2023132416A1 (en) 2022-01-07 2022-05-25 Induction heating type cooktop

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220002488A KR20230106844A (ko) 2022-01-07 2022-01-07 유도 가열 방식의 쿡탑

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230106844A true KR20230106844A (ko) 2023-07-14

Family

ID=87073838

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220002488A KR20230106844A (ko) 2022-01-07 2022-01-07 유도 가열 방식의 쿡탑

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20230106844A (ko)
WO (1) WO2023132416A1 (ko)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5523211B2 (ja) * 2010-06-14 2014-06-18 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器
ES2883583T3 (es) * 2015-07-31 2021-12-09 Mitsubishi Electric Corp Elemento para cocinar de calentamiento por inducción y método de control para el mismo
JP7154321B2 (ja) * 2019-02-15 2022-10-17 三菱電機株式会社 誘導加熱調理器
KR20210105689A (ko) * 2020-02-19 2021-08-27 엘지전자 주식회사 유도 가열 방식의 쿡탑
KR102306813B1 (ko) * 2020-04-01 2021-09-30 엘지전자 주식회사 유도 가열 방식의 쿡탑

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023132416A1 (en) 2023-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102633797B1 (ko) 사용 편의성이 개선된 유도 가열 방식의 쿡탑
US20190223263A1 (en) Hybrid cooktop having improved heat insulation structure and heating performance
KR102306813B1 (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
US20210259063A1 (en) Induction heating type cooktop for heating various objects
US20230354484A1 (en) Cooking appliance
KR20230106844A (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
KR102306561B1 (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
KR102633700B1 (ko) 사용 편의성이 개선된 유도 가열 방식의 쿡탑
US20240057226A1 (en) Cooking appliance
EP4274383A1 (en) Cooking appliance
KR20230139625A (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
KR102306812B1 (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
KR20230171105A (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
US20230371139A1 (en) Cooking appliance
KR102292255B1 (ko) 전자 유도 가열 조리기기 및 그의 구동 모듈
US20230292411A1 (en) Induction heating cooktop and wireless indicator for indicating operation state thereof
EP4333563A1 (en) Induction heating type cooktop
EP4333562A1 (en) Induction heating type cooktop
KR102633707B1 (ko) 사용 편의성이 개선된 유도 가열 방식의 쿡탑
US20230422359A1 (en) Induction heating-type cooktop
US20240015857A1 (en) Induction heating type cooktop and operating method thereof
US20240121867A1 (en) Induction heating cooktop
US20220386425A1 (en) Induction hob
KR20230123740A (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑
KR20220126532A (ko) 유도 가열 방식의 쿡탑