KR20230115859A - 무선전력전송을 이용하는 조리장치에서 노이즈를 차폐하는 방법 및 장치 - Google Patents

무선전력전송을 이용하는 조리장치에서 노이즈를 차폐하는 방법 및 장치 Download PDF

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KR20230115859A
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 조리장치는, 적어도 하나의 송신코일을 포함하며, 송신코일을 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선전력송신부, 터치 패널부로부터 수신된 사용자 입력에 따라 무선전력송신부를 제어하는 프로세서가 포함된 PCB를 포함하며 또한, 조리장치는 터치 패널부와 PCB 사이에 PCB와 수직으로 배치되는 그라운드 접지된 차폐 도전체를 포함할 수 있다.

Description

무선전력전송을 이용하는 조리장치에서 노이즈를 차폐하는 방법 및 장치{Method and apparatus for noise shielding in a cordless cooking device using wireless power transmission}
본 개시의 실시예들은 무선전력전송을 이용하는 조리장치에서 노이즈를 차폐하는 방법과 장치에 관한 것이다.
무선전력전송기술(WPT: Wireless Power Transfer)이란 가전기기나 전기자동차 등에 전원을 공급하는 전원선을 없애고 이를 무선으로 대체하는 기술을 말한다.
전력이 필요한 기기가 어디에 위치해 있어도 소요 전력을 무선으로 자유롭게 공급하는 기술이 발전하면서 비단 가전기기 응용 아니라 IT 기술에서도 전력 공급과 전력선 관련 패러다임이 획기적으로 변화하고 있다.
다양한 주파수 영역에서 무선전력전송 기술이 개발되었지만 수백 kHz의 저주파를 사용하는 비접촉식 유도결합(Induction Coupling) 방식을 제외하고는 대부분 상용화에 어려움을 겪고 있다. 비접촉식 유도결합 방식은 주파수가 상대적으로 낮으므로 가격이 저렴한 스위칭 방식의 전력변환 소자를 사용할 수 있어서 전력전송 효율이 우수하여 무선면도기, 전동칫솔 등에서 상용화되었으며 최근에는 휴대폰 등 모바일 IT 기기로 응용되고 있다.
비접촉식 유도결합 방식에 따른 무선전력전송은 전력원이 있는 송전측 송신코일(자기 공진기)과 무선으로 전력을 수신하는 수전측 수신코일을 이용하여 상호 링크시킴으로써 전력을 무선으로 송/수전하는 방식이다.
최근 인덕션 조리장치는 송신코일로부터 전력을 수신하여 수신코일없이 와전류(eddy current)로 용기를 데우는 조리에 많이 응용되고 있다. 이 때 조리장치 상판에 구비된 터치 패널은 무선전력전송과 조리 기기의 와전류 등에 의한 노이즈에 의해 영향을 받게 된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조리장치는, 적어도 하나의 송신코일을 포함하며, 송신코일을 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선전력송신부가 제공된다. 또한 조리장치는 사용자 입력을 수신하는 터치 패널부를 포함할 수 있다. 조리장치는 터치 패널부로부터 수신된 사용자 입력에 따라 무선전력송신부를 제어하는 프로세서가 포함된 PCB를 포함할 수 있다. 또한 조리장치는 터치 패널부와 PCB 사이에 PCB와 수직으로 배치되는 그라운드 접지된 차폐 도전체를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 차폐 도전체는 조리장치가 무선전력전송과 조리 기기의 와전류 등에 의한 노이즈 영향을 최소화하도록 할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선전력 구동 조리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널부가 구비된 조리장치를 도시한다.
도 3a는 터치 패널부에 전자기 노이즈가 영향을 미치는 것을 보여주는 단면도이다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따라 터치 패널부에 전자기파가 영향을 미칠 때 이를 차폐하는 방법을 보여주는 단면도이다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 개시의 일 실시예에 따라 터치 패널부 상의 터치 동작에 따른 커패시턴스 값의 변동을 보여주는 도면이다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따라 그라운드 접지된 차폐용 PCB를 구비한 가열장치를 도시한다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따라 그라운드 접지된 차폐용 금속바를 구비한 가열장치를 도시한다.
도 5c는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어용 PCB에 차폐 도전체를 실장하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5d는 본 개시의 일 실시예에 따라 차폐 도전체가 제어용 PCB를 감싸는 형태를 보여주는 조감도이다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따라 유도 가열장치에서 정상 터치 동작을 나타내는 터치 데이터 파형도이다.
도 6b는 차폐 도전체가 구비되지 않을 때 가열장치에서 터치 동작 시 전자기 노이즈를 나타내는 파형도이다.
도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따라 차폐 도전체가 구비되었을 때 가열장치에서 터치 동작 시 터치 노이즈를 나타내는 파형도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자기 노이즈 차폐 도전체를 채용한 가열장치의 블록도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 가열장치에서 전자기 노이즈를 차폐하는 방법의 순서도이다.
본 개시에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 개시의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 개시에서 사용되는 용어는 본 개시의 일 실시예에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 본 개시의 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 개시 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 본 개시에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐서 조리장치는 가열장치와 동일한 의미로 사용될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시의 일 실시예는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시의 일 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 개시 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선전력 구동 조리 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에서 보는 바와 같이 무선전력으로 구동되는 조리 시스템(100)의 조리용기(1000)는 유도가열방식이나 히팅방식으로 조리가 이루어지는 모든 종류의 가전 조리용기 또는 용기를 의미한다. 본 개시에 따른 조리용기(1000)는 '가열'을 위한 조리기기를 포함하나, 반드시 '가열'을 위한 조리용기 외에 '전기' 공급이 무선으로 이루어져서 작동되는 조리기기를 포함하는 것으로 이해하여야 한다.
무선전력으로 구동된다는 것은, 자기유도 방식으로 조리용기(1000)의 수신코일 또는 금속(예컨대, 철 성분)에 유기되는 자기장을 이용하여 전력을 전달하여 조리용기(1000)를 가열하거나 전기 출력을 얻는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 가열장치(2000)는, 작동코일(혹은 송신코일)을 포함하는 무선전력송신부(2010)에 전류를 흘려 자기장을 형성하도록 함으로써, 조리용기(1000)에 와전류(eddy current)가 발생하도록 하거나, 수신코일을 포함하는 무선전력수신부(1010)에 자기장이 유도되도록 할 수 있다. 이렇게 유도된 와전류 혹은 무선전력수신부(1010)에 유도된 자기장을 통해 전기 출력이나 가열(히팅)이 이루어진다.
도 1에 도시된 조리용기(1000)는 일례로써 전자기 유도를 이용한 인덕션 조리용기를 도시한다. 하지만, 본 개시에 따른 무선전력으로 구동되는 조리용기(1000)는 인덕션 조리용기에 한정되는 것은 아니다. 본 개시에 따른 조리용기(1000)는 커피 머신, 토스터기, 인덕션 히터, 전기밥솥, 전기 와플메이커, 블렌더, 전기주전자, 냄비, 프라이팬, 찜기(steamer) 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 조리용기(1000)는, 가열장치(2000)에 의해 유도 가열될 수 있고, 가열장치(2000)와 통신할 수 있는 자성을 가지는 형태의 용기일 수 있다. 무선전력으로 구동되는 조리용기(1000) 안의 내용물은 물, 차, 커피, 국 등과 같은 액체 류일 수도 있고, 버터, 육류, 채소 등과 같은 고체 류일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 조리용기(1000)는 유도 가열(IH: induction heating) 방식의 조리기기일 수도 있고, 히터 방식의 조리기기일 수도 있다. 유도 가열(IH)이란 전자기 유도 현상을 이용하여 금속 물체를 가열시키는 방법이다. 예를 들어, 가열장치(2000)의 무선전력송신부(2010)에 교류 전류가 공급되면, 무선전력송신부가 포함하는 송신코일의 내측에 시간적으로 변화하는 자기장 - 진동 자기장 - 이 유도된다. 송신코일에 의해 생성된 자기장은 조리용기(1000)의 저면을 통과한다. 시간적으로 변화하는 자기장이 조리용기(1000)의 저면에 포함된 금속(예컨대, 철, 강철 니켈 또는 합금 등)을 통과하면, 금속에는 자기장을 중심으로 회전하는 전류가 발생한다. 이 회전하는 전류를 와전류(eddy current)라고 하며, 시간적으로 변화하는 자기장에 의하여 전류가 유도되는 현상을 전자기 유도 현상이라고 한다. 조리용기(1000)가 유도 가열(IH) 방식의 조리기기인 경우, 와전류가 흐를 때 금속(예컨대, 철)의 저항에 의한 마찰열로 조리용기(1000)의 저면에서 열이 발생하게 된다. 이때 발생된 열로 조리용기(1000)의 내용물이 가열될 수 있다. 그리고 유도 가열(IH) 방식에 따른 자기장이 형성되면 이러한 자기장은 전자기 노이즈로 주변 전자기기의 동작에 영향을 미칠 수 있다.
조리용기(1000)가 히터 방식의 조리기기인 경우, 조리용기(1000)는 부하를 구동하는 수신코일을 포함하는 무선전력수신부(1010)를 포함할 수 있다. 부하는 히터나 모터를 비롯하여 가전기기를 동작시킬 수 있는 전기적 부하는 모두 가능하다. 조리용기(1000)는 내부 부하의 일례로서 히터나 모터 혹은 충전 대상 배터리일 수 있다. 무선전력수신부(1010)는 부하로서 히터를 가열하거나 모터를 구동하는 외에 전력을 공급하여 동작할 수 있는 모든 수단에 전력을 공급할 수 있다.
히터는 조리용기(1000) 안의 내용물을 가열하기 위한 것이다. 히터의 형상은 다양할 수 있으며, 외피의 재질(예컨대, 철, 스테인레스, 동, 알루미늄, 인코로이, 인코텔 등)도 다양할 수 있다.
조리용기(1000)의 수신코일은 가열장치(2000)의 무선전력송신부(2010)에 포함된 송신코일로부터 자기 유도 방식을 통해서 무선으로 전력을 수신할 수 있다. 자기 유도 방식은 송신코일에 흐르는 전류에 의해서 형성된 자기장을 수신코일에 인가함으로써 에너지를 전달하는 방식이다.
도 1의 110은 무선전력으로 구동되는 조리용기(1000)와 가열장치(2000)의 단면을 도시한다. 도 1의 110을 참조하면, 가열장치(2000)는 유선으로 상용전원을 공급받고 공급받은 상용전원을 무선으로 송신하는 송신코일을 포함하는 무선전력송신부(2010)를 포함한다.
조리용기(1000)는 가열장치(2000)의 송신코일로부터 자기 유도 방식에 의해 무선으로 전력을 공급받는 수신코일을 포함하는 무선전력수신부(1010)를 포함한다. 조리용기(1000)의 무선전력수신부(1010) 상단에는 수신코일에 의해 가열되는 부하(1070)가 포함된다. 부하(1070)는 히터, 모터, 충전 대상 배터리 등으로 이루어진다.
가열장치(2000)는 무선전력송신부(2010) 상단에 글래스(2020)를 포함할 수 있다. 가열장치(2000)의 글래스(2020)는 가열장치(2000)의 상판이 쉽게 파손되지 않도록 세라믹 글래스(ceramic glass) 등의 강화 유리로 구성될 수 있다.
무선전력수신부(1010)와 부하(1070)를 포함하는 조리용기(1000)와 가열장치(2000) 간에는 유선 연결이 없으므로 조리용기(1000)는 무선전력송신부(2010)를 포함하는 가열장치(2000)으로부터 코드프리(cord-free) 상태로 자유롭게 이격될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 조리장치는 조리용기(1000), 가열장치(2000)까지 포함하는 일체형일 수 있다. 예를 들어, 조리용기(1000)와 가열장치(2000)가 별도로 취급되고 별매되는 제품일 수도 있고, 조리용기(1000)와 가열장치(2000)가 하나의 제품으로 취급되는 가전기기인 조리장치일 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐 가열장치(2000)는 '스테이션 (장치)'혹은 조리장치로도 불리울 것이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 터치 패널부가 구비된 조리장치를 도시한다.
도 2에 따르면, 가열장치(2000)의 상판에는 사용자의 터치 입력을 수신하기 위한 터치 패널부(2700)가 구비된다. 터치 패널부(2700) 상에 사용자 입력이 가해지면 해당 터치 영역에 대응되는 가열장치(2000)의 기능이 수행되며, 조리용기(1000)의 가열이 이루어질 수 있다.
가열장치(2000) 상에는 4개의 조리 영역인 조리영역 1(2701), 조리영역 2(2702), 조리영역 3(2703), 및 조리영역 4(2704)가 있다. 이는 일 실시예일 뿐, 조리 영역은 가열장치(2000)의 사양에 따라 더 적은 수 혹은 더 많은 수가 구비될 수 있다.
가열장치(2000)가 유도 가열 방식이나 수신코일 방식으로 조리용기(1000)를 가열할 때 전자기 노이즈가 발생하고 이러한 전자기 노이즈는 터치 패널부(2700)의 터치 인식에도 영향을 미치게 된다.
도 3a는 터치 패널부에 전자기 노이즈가 영향을 미치는 것을 보여주는 단면도이다.
도 3a를 참조하면, 가열장치(2000)의 송신코일(2011)이 조리용기(1000)에 무선전력을 전송할 때 발생하는 전자기파는 터치 패널부(2700)에 영향을 미치게 된다. 이러한 전자기파의 영향은 터치 패널부(2700)에서의 터치 오인식을 일으킬 수 있다. 따라서, 전자기파에 의해 터치 패널부(2700)에서 이루어지는 터치의 오인식이 일어나지 않도록 적절한 조치가 필요하다.
도 3b는 본 개시의 일 실시예에 따라 터치 패널부에 전자기파가 영향을 미칠 때 이를 차폐하는 방법을 보여주는 단면도이다.
도 3b에 따르면, 조리용기(1000)와 가열장치(2000) 간에 무선 전력 전송에 의해 생성되는 전자기파는 터치 패널부(2700) 하단의 터치 스프링부와 병행하게 터치 패널부(2700)에 대해 수직으로 세워지는 차폐 도전체(2800)에 의해 차폐(shield)됨을 알 수 있다. 차폐 도전체(2800)를 터치 패널부(2700)와 무선 전력 전송이 이루어지는 가열장치(2000)의 무선전력송신부(2010) 사이에 위치시킴으로써, 터치 패널부(2700)로의 전자기파 영향을 최소화시킬 수 있다.
보통 터치 패널부(2700)는 가열장치(2000)를 제어하는 프로세서가 포함된 PCB(도시되지 않음)와 일체화되거나 적어도 전기적으로 연결된 경우가 대부분이므로, 차폐 도전체(2800)는 제어용 프로세서가 포함된 PCB - 제어용 PCB - 와 일체화되거나 적어도 PCB에 전기적으로 연결되는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 PCB는 가열장치(2000)를 제어하기 위한 제어용 PCB로 지칭되나 이에 한정되는 것은 아니고 제어와 아날로그 회로를 포함하는 PCB일 수 있다. 또한 본 명세서에서 제어용 PCB는 단순히 PCB로 지칭될 수도 있다.
일 실시예에 따라, 차폐 도전체(2800)는 차폐를 위한 도전체로서, 도전 패턴을 식각한 차폐 PCB일 수 있다. 도전 패턴은 여러가지 방식으로 식각될 수 있다. 예를 들어 도전 패턴은 차폐 PCB에 해치(hatched) 패턴으로 식각될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또 다른 일례로 도전 패턴은 차폐 PCB에 도체가 하나의 레이어(layer)를 이루도록 할 수 있다.
일 실시예에 따라 차폐 도전체(2800)는 차폐를 위한 도전체로서, 도전 금속바일 수 있다. 다시 말해서, 차폐 도전체(2800) 전체가 금속물질로 이루어진 바(bar) 형태로 제어용 PCB에 실장될 수 있다. 도전 금속바는 제어용 PCB에 수직으로 솔더링(soldering, 납땜)될 수 있다. 차폐용 도전체(2800)가 제어용 PCB에 실장되는 실시예는 도 5c를 참조하여 좀더 상세히 설명된다.
도 4a, 도 4b, 및 도 4c는 본 개시의 일 실시예에 따라 터치 패널부 상의 터치 동작에 따른 커패시턴스 값의 변동을 보여주는 도면이다.
도 4a는 터치 패널부(2700)에 터치가 이루어질 때 커패시턴스 값의 변동을 보여준다. 도 4a를 참조하면, 사용자가 터치 패널부(2700)에 터치를 하기 전 터치 패널부가 접지와 이루는 커패시턴스 값은 Co이다. 따라서, 총 커패시터 값 Ctotal = Co가 되고, 터치 전 커패시턴스 값 Co이 오실레이터 회로를 거쳐 주파수로 변환되면 최종 주파수 값은 1/To로 나타난다.
사용자가 터치 패널부(2700)에 터치를 하게 되면 사용자 인체와 그라운드(접지) 간 이루는 커패시턴스 값 Cbody가 전체 커패시턴스 값에 영향을 주게 되고, Ctotal = Co + Cbody가 된다. 변화된 커패시턴스 값 Ctotal = Co + Cbody이 오실레이터 회로를 거쳐 주파수로 변환되면 1/(To + Tbody)가 되어 시간 지연이 발생되고, 이 시간 지연 값을 기초로 가열장치(2000)의 프로세서는 '터치'를 인식하게 된다.
그런데, 인체의 접촉으로 생성되는 커패시턴스 Cbody는 수 pF에 불과한 상당히 작은 값이므로 이를 얼마나 정확하게 감지하는지가 '터치 인식'에서 중요한 기술이 된다.
도 4b는 본 개시의 일 실시예에 따라 터치 패널부 상의 터치 동작에 따른 커패시턴스 값의 변동을 보여주는 도면이다.
도 4b를 참조하면, 422는 터치 패널부(2700)에 사람의 터치가 이루어지지 않은 상태를 도시한다. 이 때 터치 패널부(2700)에서 그라운드 사이에 이루어지는 센서 커패시턴스(Cs)는 Cp가 된다. Cp는 센서와 접지 간에 존재하는 고유의 기생 커패시턴스이다. 424는 터치 패널부(2700)에 사람의 터치가 이루어진 상태를 도시한다. 터치를 하는 인체의 일부(예를 들어, 손가락)와 그라운드 사이의 커패시턴스가 CF라고 하면 센서 커패시턴스(Cs)는 Cp + CF가 된다.
420은 터치 패널부(2700)에 사람의 터치가 이루어질 때 커패시턴스가 형성되는 회로를 같이 보여주는 도면이다. 420에서 볼 수 있는 바와 같이 터치 패널부(2700) 상에 터치가 이루어지면, 기존 터치 패널부(2700)가 그라운드 사이에 이루고 있는 커패시턴스 Cp 에 순간적으로 인체의 일부와 그라운드 사이에 이루어지는 커패시턴스 CF가 회로적으로 병렬로 더해지므로, 터치 패널부(2700)에서 바라보는 커패시턴스 값이 순간적으로 커지게 된다. 이와 같이 가열장치(2000)의 프로세서는 터치 패널부(2700)와 그라운드 사이의 커패시턴스 값의 변화를 감지하여 터치 인식을 결정하게 된다.
도 4c는 본 개시의 일 실시예에 따라 터치 패널부 상의 터치 동작에 따른 커패시턴스 값의 변동을 보여주는 그래프를 함께 도시하였다.
커패시터의 커패시턴스는 그 값이 클 수록 커패시터 양단 전압 변동을 줄이는 역할을 한다. 도 4c의 432는 터치 패널부(2700)에 아직 사용자의 터치가 이루어지지 않은 상태이다. 이 때 433 그래프를 참조하면, 터치 패널부(2700)와 그라운드 사이 양단 전압 VCs가 0에서 최대치로 올라가 안정화되는 데까지 걸리는 시간은 S1이다.
그런데 도 4c의 434에서 보는 바와 같이 터치가 이루어지면 순간적으로 터치 패널부(2700)에서 센싱되는 커패시턴스 Cs = Cp + CF 가 되어 커패시턴스가 약간 커지게 된다. 따라서, 435 그래프에서 알 수 있는 바와 같이 터치 패널부(2700)와 그라운드 사이 양단 전압 VCs가 0에서 최대치로 올라가 안정화되는 데까지 걸리는 시간은 S1 S2 로 증가하게 된다. 따라서, 가열장치(2000)의 프로세서는 터치 패널부(2700)와 그라운드 양단 간의 전압이 안정화되는 데 걸리는 시간을 체크하여 터치를 인식할 수 있다. 430은 터치 패널부(2700)에 터치가 이루어지는 순간 형성되는 전기 회로를 보여준다.
도 5a는 본 개시의 일 실시예에 따라 그라운드 접지된 차폐용 PCB를 구비한 가열장치를 도시한다.
도 5a는 가열장치(2000)의 상판 글래스를 제거한 상태에서 가열장치(2000)의 내부를 보여주고 있다. 도 5a에 따른 가열장치(2000)는 3개의 송신코일(2011, 2013, 2015)를 구비하고 있고, 하단에 제어용 PCB(2001)를 구비하고 있다. 제어용 PCB(2001)는 터치 패널부(2700), 디스플레이부(2510), 및 차폐 도전체(2800)로서 차폐 PCB(2810)를 포함할 수 있다. 도 5a에서는 가열장치(2000)의 상판 글래스를 제거하였으므로, 사용자가 터치할 수 있는 상판 터치 패널 부분이 제거된 상태이므로 터치 패널부(2500) 내부의 터치 스프링들이 보이고 있다.
도 5a에서 차폐 PCB(2810)는 효율적인 차폐를 위해 송신코일(2011, 2013, 2015)과 제어용 PCB(2001) 사이에 수직으로 세워져 있음을 알 수 있다. 도 5a에 따른 차폐 PCB(2810)는 PCB로 이루어진 차폐 도전체이다. 차폐 PCB(2810)는 도전 패턴을 PCB 상에 식각한 것으로서, 해치 패턴(hatched pattern)이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 차폐 PCB(2810)는 양면에 도전 패턴이 식각될 수 있다. 더불어, 도전 패턴의 면적이 넓을수록 차폐 효과가 더 좋을 수 있으므로, 일 실시예에 따르면 도전 패턴을 차폐 PCB(2810)에 식각하지 않고 하나의 레이어(layer) 전체를 차폐용 도전체가 되도록 차폐 PCB(2810)를 제작할 수도 있다. 차폐 PCB(2810)는 제어용 PCB(2001)에 수직으로 실장될 수 있으므로, 별도의 PCB로 제작될 수 있지만, 제어용 PCB(2001)에 솔더링할 필요없는 일체형 PCB로 제작될 수도 있다.
도 5a를 참조하면, 여러가지 송신코일 중에서도 제어용 PCB(2001)와의 거리와 근접도를 고려할 때 송신코일(2015)이 제어용 PCB(2001)에 전자기파 영향을 가장 크게 주는 송신코일임을 알 수 있다. 차폐 PCB(2810)는 전자기파에 따른 터치 패널부(2700)의 터치 오인식을 방지하기 위해 제어용 PCB(2001) 혹은 터치 패널부(2700)의 길이와 동일하거나 더 길게 만들어서 차폐 효과를 최대화할 수 있다. 이 때, 차폐 PCB(2810)가 제어용 PCB(2001) 혹은 터치 패널부(2700)의 길이와 동일하다는 것은 실제로 그 길이가 동일하거나 최소한의 오차 이내에서 동일하다는 것을 의미한다. 일 실시예에서, 차폐 PCB(2810)로서 차폐 도전체(2800)는 송신코일(2011, 2013, 2015)에 대해 터치 패널부(2700) 내지는 제어용 PCB(2001)를 요(凹) 형상이 아래로 향하도록 감싸는 형태를 취하여 차폐 효과를 더 높일 수도 있다. 이러한 형상을 보여주는 도면이 도 5d이다.
도 5d를 참조하도록 한다. 도 5d는 본 개시의 일 실시예에 따라 차폐 도전체가 제어용 PCB를 감싸는 형태를 보여주는 조감도이다.
앞서 설명한 바와 같이 차폐 도전체(2800)는 제어용 PCB(2001)를 요(凹) 형상이 아래로 향한 모양으로 감싸고 있다. 따라서, 도 5d에 따른 차폐 도전체(2800)를 사용하면 송신코일로부터 발생하는 전자기파를 제어용 PCB(2001)에서 볼 때 세 방향으로 차폐할 수 있다.
도 5b는 본 개시의 일 실시예에 따라 그라운드 접지된 차폐용 금속바를 구비한 가열장치를 도시한다.
도 5b에 따른 차폐 도전체(2800)는 금속물질로 이루어진 금속바(metal bar)(2820)이다. 일 실시예에서, 금속바(2820)도 앞선 차폐 PCB(2810)와 마찬가지로 제어용 PCB(2001)에 수직으로 솔더링(soldering)되어 실장될 수 있다. 금속바(2820)는 전체가 도전체이므로 차폐 PCB(2810)보다 차폐 효율이 더 높을 수도 있으나 차폐 PCB(2810)보다 무게가 더 무거울 수 있다.
도 5b는 가열장치(2000)의 상판 글래스를 제거한 상태에서 가열장치(2000)의 내부를 보여주고 있다. 도 5b에 따른 가열장치(2000)는 송신코일(2011, 2013, 2015)을 구비하고 있고, 하단에 제어용 PCB(2001)를 포함하고 있다. 제어용 PCB(2001)는 터치 패널부(2700)와 디스플레이부(2510) 및 차폐 도전체(2800)로서 금속바(2820)를 포함할 수 있다. 도 5b에서는 가열장치(2000)의 상판 글래스를 제거하였으므로, 사용자가 터치할 수 있는 상판 터치 패널 부분이 제거된 상태이므로 터치 패널부(2500) 하단의 터치 스프링들이 보이고 있다.
도 5b에서 차폐 도전체(2800)로서 금속바(2820)는 효율적인 차폐를 위해 송신코일(2011, 2013, 2015)과 제어용 PCB(2001) 사이에 수직으로 세워져 있음을 알 수 있다. 도 5b를 참조하면, 여러가지 송신코일 중에서도 제어용 PCB(2001)와의 거리와 근접도를 고려할 때 송신코일(2015)이 제어용 PCB(2001)에 전자기파 영향을 가장 크게 주는 송신코일임을 알 수 있다. 금속바(2820)는 전자기파에 따른 터치 패널부(2700)의 터치 오인식을 방지하기 위해 제어용 PCB(2001) 혹은 터치 패널부(2700)의 길이와 동일하거나 더 길게 만들어져서 차폐 효과를 최대화할 수 있다. 이 때, 금속바(2820)가 제어용 PCB(2001) 혹은 터치 패널부(2700)의 길이와 동일하다는 것은 실제로 그 길이가 동일하거나 최소한의 오차 이내에서 동일하다는 것을 의미한다. 일 실시예에서, 최소한의 오차는 일례로 5mm ~ 5cm 일 수 있다. 일 실시예에서, 금속바(2820)인 차폐 도전체(2800)는 송신코일(2011, 2013, 2015)에 대해 터치 패널부(2700) 내지는 제어용 PCB(2001)를 요(凹) 형상이 아래로 향하도록 감싸는 형태를 취하여 차폐 효과를 더 높일 수도 있다. 이러한 형상을 보여주는 도면이 앞서 살펴본 바 있는 도 5d이다. 도 5d는 본 개시의 일 실시예에 따라 차폐 도전체(2800)가 제어용 PCB(2001)를 감싸는 형태를 보여주고 있다. 따라서, 도 5d에 따른 차폐 도전체(2800)를 사용하면 송신코일(2011, 2013, 2015)로부터 발생하는 전자기파를 세가지 방향으로 차폐할 수 있다. 일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)를 요(凹) 형상으로 만드는 제작비가 높을 경우 차폐 도전체(2800)의 길이를 제어용 PCB(2001)보다 상기 최소한의 오차보다 더 큰 길이를 가지도록 하여 차폐 효과를 더 높일 수도 있다.
도 5c는 본 개시의 일 실시예에 따른 제어용 PCB에 차폐 도전체를 실장하는 것을 나타내는 도면이다.
도 5c에 따른 일 실시예에 의하면, 제어용 PCB(2001)에 차폐 도전체(2800)가 수직으로 실장되고 있다. 이 때 차폐 도전체(2800)는 두개로 나누어진 차폐 도전체(2800_1)로서, 디스플레이부(2510)를 중심으로 양쪽으로 나누어진 터치 패널부(2700)의 길이와 각각 소정의 범위내로 동일하도록 두 개로 나누어져 제어용 PCB(2001)에 실장될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 차폐 도전체(2800)는 제어용 PCB(2001) 전체 길이와 동일하거나 소정의 오차값 이내로 동일한 길이를 가지는 하나의 차폐 도전체(2800_2)로 제작되어 제어용 PCB(2001)에 실장될 수 있다. 차폐 도전체(2800)가 제어용 PCB(2001) 전체 길이와 동일하거나 소정의 오차값 이내로 동일한 길이를 가지면 도 5c에서 보이는 바와 같이 디스플레이(2510)를 비롯하여 제어용 PCB(2001)의 동작이 이루어질 때 전자기 노이즈로부터의 차폐 효과를 더 높일 수 있을 것이다.
차폐 도전체(2800_1, 2800_2)는 하단으로 돌출 삽입부(2801)를 포함할 수 있고, 돌출 삽입부(2801)를 통해 제어용 PCB(2001)에 수직으로 삽입될 수 있다. 돌출 삽입부(2001)는 제어용 PCB(2001)에 기계적으로도 삽입될 수 있지만, 솔더링(soldering)으로 삽입될 수도 있다.
도 6a는 본 개시의 일 실시예에 따른 유도 가열장치에서 정상 터치 동작을 나타내는 터치 데이터 파형도이다.
터치 패널부(2700) 상에 사용자의 터치가 이루어지면 터치 데이터는 도 6a에서 보는 바와 같이 대략 터치 스케일값 40 부근의 값인 터치 인식 임계값을 넘어서게 된다. 따라서, 가열장치(2000)의 프로세서는 터치에 따른 데이터가 터치 인식 임계값을 넘어서면 터치로 인식하게 된다. 하지만, 이는 가열장치(2000)에서 발생하는 전자기파 - 전자기 노이즈 - 영향이 크지 않을 경우를 가정하고 있는데, 도 6b는 가열장치(2000)에서 전자기파의 영향을 고려한 파형도이다.
도 6b는 차폐 도전체가 구비되지 않을 때 가열장치에서 터치 동작 시 전자기 노이즈를 나타내는 파형도이다.
도 6b를 참조하면, 전자기 노이즈 유입시 실제 터치가 이루어지지 않는 경우에도 전자기 노이즈가 크면 터치 인식 임계값을 넘는 터치 스케일값이 발생하고, 이는 터치 오인식으로 연결됨을 알 수 있다. 따라서, 적절한 차폐를 하지 않으면 가열장치(2000)에서 무선전력 전송이 이루어질 때 송신코일과 조리용기(1000) 간에 이루어지는 전자기 노이즈에 의해 터치 인식 오류가 발생할 수 있다.
도 6c는 본 개시의 일 실시예에 따라 차폐 도전체가 구비되었을 때 가열장치에서 터치 동작 시 터치 노이즈를 나타내는 파형도이다.
도 6c를 참조하면, 가열장치(2000)에는 본 개시의 일 실시예에 따른 차폐 도전체(2800)가 가열장치(2000)의 제어용 PCB(2001)에 실장되었다. 차폐 도전체(2800)에 의해 앞선 도 6b와 달리 전자기 노이즈의 크기가 현저히 줄어들었음을 확인할 수 있다. 도 6c에 따르면, 가열장치(2000)에서 발생하는 전자기 노이즈 값은 아무리 커도 터치 인식 임계값에 다다르지 않으며 따라서 터치 인식 오류가 발생하지 않을 것이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 전자기 노이즈 차폐 도전체를 채용한 가열장치의 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 가열 장치(2000)는, 유도 가열장치(induction heating device)일 수 있다. 가열장치(2000)는 무선 전력 송신부(2100), 제어용 PCB(2001), 센서부(2400)를 포함할 수 있다. 제어용 PCB(2001)은 프로세서(2200), 통신 인터페이스(2300), 사용자 인터페이스(2500), 메모리(2600), 터치 패널부(2700), 및 차폐 도전체(2800)를 포함할 수 있다. 그러나 도시된 구성요소 모두가 필수구성요소인 것은 아니다. 도시된 구성요소보다 많은 구성요소에 의해 유도 가열 장치(2000)가 구현될 수도 있고, 그보다 적은 구성요소에 의해서도 유도 가열 장치(2000)는 구현될 수 있다. 또한 제어용 PCB(2001)는 센서부(2400)를 포함할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 또한 제어용 PCB(2001)는 무선 전력 송신부(2100)의 일부 구성 - 예를 들어 구동 프로세서(2116)를 더 포함할 수도 있다.
이하 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.
무선 전력 송신부(2100)는, 구동부(2110)와 송신코일(2120)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 구동부(2110)는 외부 전원으로부터 전력을 공급받고, 프로세서(2200)의 구동 제어 신호에 따라 송신코일(2120)에 전류를 공급할 수 있다. 구동부(2110)는 EMI (Electro Magnetic Interference) 필터(2111), 정류 회로(2112), 인버터 회로(2113), 분배 회로(2114), 전류 감지 회로(2115), 구동 프로세서(2116)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
EMI 필터(2111)는 외부 전원(External Source)으로부터 공급되는 교류 전력에 포함된 고주파 잡음을 차단하고, 미리 정해진 주파수(예를 들어, 50Hz 또는 60Hz)의 교류 전압과 교류 전류를 통과시킬 수 있다. EMI 필터(2111)와 외부 전원 사이에는 과전류를 차단하기 위한 퓨즈(Fuse)와 릴레이(Relay)가 마련될 수 있다. EMI 필터(2111)에 의하여 고주파 잡음이 차단된 교류 전력은 정류 회로(2112)에 공급된다.
정류 회로(2112)는 교류 전력을 직류 전력으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(2112)는 시간에 따라 크기와 극성(양의 전압 또는 음의 전압)이 변화하는 교류 전압을 크기와 극성이 일정한 직류 전압으로 변환하고, 시간에 따라 크기와 방향(양의 전류 또는 음의 전류)이 변화하는 교류 전류를 크기가 일정한 직류 전류로 변환할 수 있다. 정류 회로(2112)는 브리지 다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정류 회로(2112)는 4개의 다이오드를 포함할 수 있다. 브리지 다이오드는 시간에 따라 극성이 변화하는 교류 전압을 극성이 일정한 양의 전압으로 변환하고, 시간에 따라 방향이 변화하는 교류 전류를 방향이 일정한 양의 전류로 변환할 수 있다. 정류 회로(2112)는 직류 연결 커패시터(DC link capacitor)를 포함할 수 있다. 직류 연결 커패시터는 시간에 따라 크기가 변화하는 양의 전압을 일정한 크기의 직류 전압으로 변환할 수 있다.
인버터 회로(2113)는 송신코일(2120)로의 구동 전류를 공급하거나 차단하는 스위칭 회로와, 송신코일(2120)과 함께 공진을 일으키는 공진 회로를 포함할 수 있다. 스위칭 회로는 제 1 스위치와 제 2 스위치를 포함할 수 있다. 제 1 스위치와 제 2 스위치는 정류 회로(2112)로부터 출력되는 플러스 라인과 마이너스 라인 사이에서 직렬로 연결될 수 있다. 제 1 스위치와 제 2 스위치는 구동 프로세서(2116)의 구동 제어 신호에 따라 턴온되거나 턴오프될 수 있다.
인버터 회로(2113)는 송신코일(2120)에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 예를 들어, 인버터 회로(2113)에 포함된 제 1 스위치와 제 2 스위치의 턴온/턴오프에 따라 송신코일(2120)에 흐르는 전류의 크기 및 방향이 변화할 수 있다. 이 경우, 송신코일(2120)에는 교류 전류가 공급될 수 있다. 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 스위칭 동작에 따라 송신코일(2120)에 사인파 형태의 교류 전류가 공급된다. 또한, 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 스위칭 주기가 길수록(예컨대, 제 1 스위치 및 제 2 스위치의 스위칭 주파수가 작을수록) 송신코일(2120)에 공급되는 전류가 커질 수 있으며, 송신코일(2120)이 출력하는 자기장의 세기(유도 가열 장치(2000)의 출력)가 커질 수 있다. 송신코일(2120)은 자기장을 형성시켜 가열 동작을 일으키는 측면에서 작동 코일이라 불리울 수도 있다.
가열 장치(2000)가 복수의 송신코일(2120)을 포함하는 경우, 구동부(2110)는 분배 회로(2114)를 포함할 수 있다. 분배 회로(2114)는 복수의 송신코일(2120)에 공급되는 전류를 통과시키거나 차단하는 복수의 스위치를 포함할 수 있으며, 복수의 스위치는 구동 프로세서(2116)의 분배 제어 신호에 따라 턴온되거나 턴오프될 수 있다.
전류 감지 회로(2115)는 인버터 회로(2113)로부터 출력되는 전류를 측정하는 전류 센서를 포함할 수 있다. 전류 센서는 측정된 전류 값에 대응하는 전기적 신호를 구동 프로세서(2116)로 전달할 수 있다.
구동 프로세서(2116)는 가열 장치(2000)의 출력 세기(파워 레벨)에 기초하여 인버터 회로(2113)에 포함된 스위칭 회로의 스위칭 주파수(턴온/턴오프 주파수)를 결정할 수 있다. 구동 프로세서(2116)는, 결정된 스위칭 주파수에 따라 스위칭 회로를 턴온/턴오프하기 위한 구동 제어 신호를 생성할 수 있다.
송신코일(2120)은 조리용기(1000)를 가열하기 위한 자기장을 생성할 수 있다. 예를 들어, 송신코일(2120)에 구동 전류가 공급되면, 송신코일(2120)의 주변에 자기장이 유도될 수 있다. 송신코일(2120)에 시간에 따라 크기와 방향이 변화하는 전류, 즉 교류 전류가 공급되면, 송신코일(2120)의 주변에 시간에 따라 크기와 방향이 변화하는 자기장이 유도될 수 있다. 송신코일(2120) 주변의 자기장은 강화 유리로 구성된 상판을 통과할 수 있으며, 상판에 놓인 조리 용기(10)에 도달할 수 있다. 시간에 따라 크기와 방향이 변화하는 자기장으로 인하여 조리용기(1000)에는 자기장을 중심으로 회전하는 와전류(eddy current)가 발생할 수 있으며, 와전류로 인해 조리용기(1000)에는 전기 저항 열이 발생할 수 있다. 전기 저항 열은 저항체에 전류가 흐를 때 저항체에 발생하는 열로써, 줄 열(Joule Heat)이라고도 한다. 전기 저항 열에 의하여 조리용기(1000)가 가열되며, 조리용기(1000) 안의 내용물이 가열될 수 있다.
프로세서(2200)는, 가열 장치(2000)의 전반적인 동작을 제어한다. 프로세서(2200)는 메모리(2700)에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 무선 전력 송신부(2100), 통신 인터페이스(2300), 센서부(2400), 사용자 인터페이스(2500), 메모리(2600), 터치 패널부(2700)를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 가열 장치(2000)는, 인공 지능(AI) 프로세서를 탑재할 수 있다. 인공 지능(AI) 프로세서는, 인공 지능(AI)을 위한 전용 하드웨어 칩 형태로 제작될 수도 있고, 기존의 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor) 또는 그래픽 전용 프로세서(예: GPU)의 일부로 제작되어 유도 가열 장치(2000)에 탑재될 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 프로세서(2200)는, 온도 센서(2420)로부터 획득되는 음식물 온도 데이터에 기초하여, 파워 레벨을 제어함으로써 자동 조리 동작을 수행하거나, 사용자에게 조리를 가이드하는 정보를 출력하도록 사용자 인터페이스(2500)를 제어할 수 있다.
통신 인터페이스(2300)는 가열 장치(2000)와 서버 장치 간의 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(2300)는, 근거리 통신부(2310), 이동 통신부(2320)를 포함할 수 있다. 근거리 통신부(short-range wireless communication interface)는, 블루투스 통신부, BLE(Bluetooth Low Energy) 통신부, 근거리 무선 통신부(Near Field Communication interface), WLAN(와이파이) 통신부, 지그비(Zigbee) 통신부, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신부, WFD(Wi-Fi Direct) 통신부, UWB(Ultra Wideband) 통신부, Ant+ 통신부 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이동 통신부(2320)는 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기에서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다. 이동 통신부(2320)는, 3G 모듈, 4G 모듈, LTE 모듈, 5G 모듈, 6G 모듈, NB-IoT 모듈, LTE-M 모듈 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 통신 인터페이스(2300)는, 온도 센서(2420)에 의해 측정된 음식물 온도 데이터 정보를 수신할 수 있다.
센서부(2400)는, 용기 감지 센서(2410), 온도 센서(2420)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
용기 감지 센서(2410)는 조리용기(1000)가 가열장치(2000) 상판에 놓이는 것을 감지하는 센서일 수 있다. 예를 들어, 용기 감지 센서(2410)는 전류 센서로 구현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 용기 감지 센서(2410)는 근접 센서, 터치 센서, 중량 센서, 온도 센서, 조도 센서, 자기 센서 중 적어도 하나로 구현될 수도 있다.
온도 센서(2420)는 상판에 놓인 조리용기(1000)의 온도, 가열장치(2000) 상판의 온도 또는 조리용기(1000) 내용물의 온도를 감지할 수 있다. 조리용기(1000)는 송신코일(2120)에 의하여 유도 가열되며, 재질에 따라 과열될 수 있다. 따라서, 가열장치(2000)는 상판에 놓인 조리용기(1000) 또는 가열장치(2000) 상판의 온도를 감지하고, 조리용기(1000)가 과열되면 송신코일(2120)의 동작을 차단할 수 있다. 온도 센서(2420)는 송신코일(2120) 인근에 설치될 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(2420)는 송신코일(2120) 정중앙에 위치할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 의하면, 온도 센서(2420)는　온도에 따라 전기적 저항값이 변화하는 서미스터(thermistor)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서는 NTC　(Negative Temperature Coefficient) 온도 센서일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 온도 센서는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 온도 센서일 수도 있다.
사용자 인터페이스(2500)는 오디오 신호 또는 비디오 신호의 출력을 위한 것으로, 디스플레이부(2510)와 음향 출력부(2520) 등을 포함할 수 있다.
디스플레이부(2510)와 터치패드가 레이어 구조를 이루어 터치 스크린으로 구성되는 경우, 디스플레이부(2510)는 출력 인터페이스 이외에 입력 인터페이스로도 사용될 수 있다. 디스플레이부(2510)는 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 발광 다이오드(LED, light-emitting diode), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전기영동 디스플레이(electrophoretic display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고 가열 장치(2000)의 구현 형태에 따라 가열 장치(2000)는 디스플레이부(2510)를 2개 이상 포함할 수도 있다.
음향 출력부(2520)는 통신 인터페이스(2300)로부터 수신되거나 메모리(2600)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 또한, 음향 출력부(2520)는 유도 가열 장치(2000)에서 수행되는 기능과 관련된 음향 신호를 출력할 수 있다. 음향 출력부(2520)는 스피커(speaker), 부저(Buzzer) 등을 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 의하면, 디스플레이부(2510)는 현재 파워 레벨에 관한 정보, 현재 조리 모드에 관한 정보, 현재 사용 중인 조리 영역에 관한 정보, 조리용기(1000) 안의 내용물의 현재 온도에 관한 정보, 조리를 가이드하는 정보 등을 출력할 수도 있다.
터치 패널부(2700)는, 사용자로부터의 입력을 수신하기 위한 것이다. 터치 패널부(2700)는, 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
가열장치(2000)는 자연어 이해(Natural Language Understanding, NLU) 모델을 이용하여 변환된 텍스트를 해석하여, 사용자의 발화 의도를 획득할 수 있다. 여기서 ASR 모델 또는 NLU 모델은 인공지능 모델일 수 있다. 인공지능 모델은 인공지능 모델의 처리에 특화된 하드웨어 구조로 설계된 인공지능 전용 프로세서에 의해 처리될 수 있다. 인공지능 모델은 학습을 통해 만들어 질 수 있다. 여기서, 학습을 통해 만들어진다는 것은, 기본 인공지능 모델이 학습 알고리즘에 의하여 다수의 학습 데이터들을 이용하여 학습됨으로써, 원하는 특성(또는, 목적)을 수행하도록 설정된 기 정의된 동작 규칙 또는 인공지능 모델이 만들어짐을 의미한다. 인공지능 모델은, 복수의 신경망 레이어들로 구성될 수 있다. 복수의 신경망 레이어들 각각은 복수의 가중치들(weight values)을 갖고 있으며, 이전(previous) 레이어의 연산 결과와 복수의 가중치들 간의 연산을 통해 신경망 연산을 수행한다.
언어적 이해는 인간의 언어/문자를 인식하고 응용/처리하는 기술로서, 자연어 처리(Natural Language Processing), 기계 번역(Machine Translation), 대화 시스템(Dialog System), 질의 응답(Question Answering), 음성 인식/합성(Speech Recognition/Synthesis) 등을 포함한다.
메모리(2600)는, 프로세서(2200)의 처리 및 제어를 위한 프로그램을 저장할 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예컨대, 조리 레시피, 기준 온도 데이터, 배터리(1060)의 잔량 정보 등)을 저장할 수도 있다. 메모리(2600)는 인공지능 모델을 저장할 수도 있다.
메모리(2600)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 가열장치(2000)는 인터넷(Internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버를 운영할 수도 있다.
차폐 도전체(2800)는 송신코일(2120)과 제어용 PCB(2001) 사이에 설비되어 가열장치(2000)에서 발생하는 전자기파를 차폐하는 기능을 수행한다. 차폐 도전체(2800)의 차폐에 의해 터치 패널부(2700)에서 터치 인식 오류를 줄이거나 없앨 수 있다.
차폐 도전체(2800)는 하단으로 돌출 삽입부(2801)를 포함할 수 있고, 돌출 삽입부(2801)를 통해 제어용 PCB(2001)에 수직으로 삽입될 수 있다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 가열장치에서 전자기 노이즈를 차단하는 방법의 순서도이다.
801 단계에서, 가열장치(2000)는 송신코일(2011)을 통해 조리용기(1000)에 무선으로 전력을 전송한다. 조리용기(1000)가 수신코일을 포함하는 경우 가열장치(2000)는 조리용기(1000)를 포함하는 장치일 수도 있다.
803 단계에서, 가열장치(2000)가 동작하기 위해서 터치 패널부(2700)를 통해 사용자가 터치를 하게 되면 - 명령을 입력하면 - 가열장치(2000)는 사용자의 터치 입력을 수신하게 된다.
805 단계에서, 가열장치(2000)는 제어용 PCB(2001)에 포함된 프로세서(2200)에 의해 상기 사용자 입력에 따른 기능을 수행하게 된다.
807 단계에서, 터치 패널부(2700)와 제어용 PCB(2001) 사이에 제어용 PCB(2001) 상에 수직으로 배치되는 그라운드 접지된 차폐 도전체(2800)를 통해 무선으로 전력을 전송하는 송신코일(2011) 및/또는 가열장치(2000) 상판에 놓인 조리용기(1000)를 상기 송신코일(2011)을 통해 가열하는 중 유입되는 전자기 노이즈를 차단하게 된다. 이 때 차폐 도전체(2800)는 도전 패턴을 식각한 차폐 PCB(2810) 또는 도전 금속바(2820) 중 어느 하나일 수 있다. 또한 차폐 도전체(2800)의 높이는 가열장치(2000)의 상판 글래스 하부로부터 제어용 PCB(2001) 상판까지의 길이와 동일하거나 소정의 오차 이내의 범위에서 거의 동일한 높이를 가지게 설계될 수 있다.
또한, 차폐 도전체(2800)는 터치 패널부(2700)의 터치 키의 배열 길이와 같거나 소정의 오차 이내로 동일한 길이를 가지도록 설계되어 터치 키가 눌릴 때 노이즈를 적절히 차단할 수 있도록 한다. 또는, 차폐 도전체(2800)는 제어용 PCB(2001)의 길이와 동일한 길이를 가지도록 설계되어 제어용 PCB(2001)에 유입되는 전자기 노이즈를 차단하거나 최소화할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 인덕션 조리장치인 가열장치(2000)는 전력을 수신하여 수신코일없이 와전류(eddy current)로 용기를 데우는 조리에 많이 응용되고 있다. 이 때 조리장치 상판에 구비된 터치 패널은 무선전력전송과 조리 기기의 와전류 등에 의한 노이즈에 의해 영향을 받게 된다. 이러한 노이즈를 적절한 차폐 도전체를 통해 터치 패널에서의 영향을 저감할 필요가 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 가열장치(2000)는 적어도 하나의 송신코일(2011, 2120)을 포함한다. 무선전력송신부(2010)는 송신코일(2011, 2120)을 통해 무선으로 전력을 조리용기나 조리기기에 송신하여 조리가 이루어지도록 한다. 가열장치 (2000)는 사용자 입력을 수신하는 터치 패널부(2700)를 포함한다. 가열장치(2000)는 터치 패널부(2700)로부터 수신된 사용자 입력에 따라 무선전력송신부(2010)를 제어하는 프로세서(2200)가 포함된 PCB(2001)를 포함한다. 가열장치(2000)는 터치 패널부(2700)와 제어용 PCB(2001) 사이에 제어용 PCB(2001)와 수직으로 배치되는 그라운드 접지된 차폐 도전체(2800)를 포함한다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)는 도전 패턴을 식각한 차폐 PCB(2810) 또는 도전 금속바(2820) 중 어느 하나일 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 PCB(2810)는 제어용 PCB(2001)와 일체된 PCB 일 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 PCB(2810)는 양면에 도전 패턴이 식각된 것일 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)는 송신코일(2011, 2120)에 대해 제어용 PCB(2001)를 적어도 3방향에서 감싸는 형상일 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)의 높이는 제어용 PCB(2001)로부터 가열장치(2000)의 상판 글래스의 하부까지의 높이와 소정의 오차 이내로 같은 높이일 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)는 상기 터치 패널부(2700)의 터치 키가 배열된 길이와 소정의 오차 이내로 동일한 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)는 제어용 PCB(2001)의 길이와 소정의 오차 이내로 동일한 길이를 가질 수 있다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)는 돌출 삽입부(2801)를 포함하는데, 이 돌출 삽입부(2801)는 제어용 PCB(2001)에 수직으로 삽입되어 조립되고 솔더링(soldering)될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 가열장치(2000)에서 전자기 노이즈 차단 방법은, 무선으로 전력을 송신하는 무선전력송신부(2010) 내의 송신코일(2011, 2120)을 통해 무선으로 전력이 전송되는 단계, 터치 패널부(2700)를 통해 사용자 입력을 수신하는 단계, 제어용 PCB(2001)에 포함된 프로세서(2200)에 의해 사용자 입력에 따른 기능을 수행하는 단계, 및 터치 패널부(2700)와 제어용 PCB(2001) 사이에 제어용 PCB(2001)와 수직으로 배치되는 그라운드 접지된 차폐 도전체(2800)를 통해 무선으로 전력을 전송하는 송신코일(2011, 2120)을 통해 유입되는 노이즈 또는 가열장치(2000)의 상판에 놓인 조리용기(1000)를 가열하는 동작 중 유입되는 노이즈를 차단하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)는 도전 패턴을 식각한 차폐 PCB(2810) 또는 도전 차례 금속바(2820) 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)의 높이는 제어용 PCB(2001)로부터 가열장치(2000)의 상판 글래스의 하부까지의 높이와 소정의 오차 이내의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)의 길이는 터치 패널부(2700)의 터치 키의 배열 길이와 소정의 오차 이내로 동일한 것을 특징으로 한다.
일 실시예에서, 차폐 도전체(2800)의 길이는 제어용 PCB(2001)의 길이와 소정의 오차 이내로 동일한 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 차폐 도전체(2800)에 의해 가열장치(2000)와 조리용기(1000) 간에 조리 과정 중 발생하는 전자기 노이즈를 차단하여 사용자가 가열장치(2000)의 터치 패널부에 터치 동작을 할 때 오인식이 발생하는 것을 줄이거나 없앨 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 개시를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
본 개시의 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.　 또한, 본 개시의 일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터 프로그램 제품 (computer program product)으로도 구현될 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어(예: 플레이 스토어TM)를 통해 또는 두 개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.
이상에서 본 개시의 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 개시의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 개시의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 개시의 권리범위에 속한다.
2000; 가열장치(조리장치)
2001; 제어용 PCB
2011, 2013, 2015; 송신 코일
2100; 무선 전력 송신부
2110; 구동부
2111; EMI 필터
2112; 정류 회로
2113; 인버터 회로
2114; 분배 회로
2115; 전류 감지 회로
2116; 구동 프로세서
2200; 프로세서
2300; 통신 인터페이스
2310; 근거리 통신부
2320; 이동 통신부
2400; 센서부
2410; 용기 감지 센서
2420; 온도 센서
2500; 사용자 인터페이스
2510; 디스플레이부
2520; 음향 출력부
2600; 메모리
2700; 터치 패널부
2800; 차폐 도전부
2810; 차폐 PCB
2820; 금속바

Claims (9)

  1. 적어도 하나의 송신코일(2011; 2120)을 포함하며, 상기 송신코일(2011; 2120)을 통해 무선으로 전력을 송신하는 무선전력송신부(2010);
    사용자 입력을 수신하는 터치 패널부(2700);
    상기 터치 패널부(2700)로부터 수신된 사용자 입력에 따라 상기 무선전력송신부(2010)를 제어하는 프로세서(2200)가 포함된 PCB(2001); 및
    상기 터치 패널부(2700)와 상기 PCB(2001) 사이에 상기 PCB(2001)와 수직으로 배치되는 그라운드 접지된 차폐 도전체(2800)를 포함하는 조리장치(2000).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 도전체(2800)는 도전 패턴을 식각한 차폐 PCB(2810) 또는 도전 금속바(2820) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 차폐 PCB(2810)는 상기 PCB(2001)와 일체를 이루는 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 차폐 PCB(2810)는 양면에 도전 패턴이 식각된 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 도전체(2800)는 상기 송신코일(2011; 2120)에 대해 상기 PCB(2001)를 적어도 3방향에서 감싸는 형상인 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 도전체(2800)의 높이는 상기 PCB(2001)로부터 상기 조리장치(2000)의 상판 글래스의 하부까지의 높이와 소정의 오차 이내로 같은 높이인 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 도전체(2800)는 상기 터치 패널부(2700)의 터치 키가 배열된 길이와 소정의 오차 이내로 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 도전체(2800)는 상기 PCB(2001)의 길이와 소정의 오차 이내로 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 차폐 도전체(2800)는 돌출 삽입부(2801)를 포함하고, 상기 돌출 삽입부(2801)는 상기 PCB(2001)에 수직으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 조리장치(2000).

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