KR20230166609A - 음식물처리기 및 음식물처리기의 제어방법 - Google Patents

음식물처리기 및 음식물처리기의 제어방법 Download PDF

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KR20230166609A
KR20230166609A KR1020220066794A KR20220066794A KR20230166609A KR 20230166609 A KR20230166609 A KR 20230166609A KR 1020220066794 A KR1020220066794 A KR 1020220066794A KR 20220066794 A KR20220066794 A KR 20220066794A KR 20230166609 A KR20230166609 A KR 20230166609A
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박민호
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Abstract

본 발명은, 피처리물을 수용하는 볼과, 상기 볼을 가열하는 히팅플레이트를 포함하는 음식물처리기의 제어방법에 있어서, 제어부는, 상기 히팅플레이트의 출력을 상기 히팅플레이트의 온도에 따른 소정의 듀티비로 제어하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 제1 목표온도까지 승온시키는 승온제어단계, 및 상기 제어부는, 측정된 상기 히팅플레이트의 온도와 제2 목표온도의 오차값을 이용하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어하는 정온제어단계를 포함하는 음식물처리기의 제어방법을 제공한다.

Description

음식물처리기 및 음식물처리기의 제어방법 {FOOD WASTE DISPOSER AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은, 음식물처리기 및 이의 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로는 음식물 쓰레기를 용이하게 폐기할 수 있도록 처리 가능한 음식물처리기의 제어방법에 관한 것이다.
통상 음식물쓰레기는 분리수거를 위해 음식물쓰레기 저장통에 일정기간 소정의 양만큼 모아두었다가 배출하여야 하는 실정이다.
그러함에도 가정이나 식당 등지에서 배출되는 음식물쓰레기는 많은 수분을 함유하고 있고 악취를 풍기기 때문에, 이를 처리하는데 많은 어려움을 겪고 있다.
이러한 실정에 따라 음식물쓰레기를 처리할 수 있는 음식물쓰레기 처리장치가 등장하였지만, 대부분 부피가 크고 사용상 불편한 점이 많아 실생활에까지는 활용되고 있지 못하고 있다.
이에 따라, 최근 한국공개특허 제10-2011-0056076호, 한국공개특허 제10-2016-0044110호 등에서는 음식물처리기를 가정에서 사용할 수 있는 가전제품의 형태로 개발하고 있으며, 일반적으로 이러한 음식물처리기는 음식물쓰레기와 같은 피처리물을 수용하는 볼(bowl)과, 볼 내부의 피처리물을 분쇄 및/또는 교반하는 날개와, 볼 내부의 피처리물에 열을 가하여 건조시키는 가열장치 등의 구성요소를 포함하고 있다.
가열장치는 일반적으로 온(on)/오프(off)로 그 구동이 제어되고 있다. 구체적으로, 제어부는 목표온도에 도달할 때까지 히터를 온(on)하고, 목표 온도에 도달하면 히터를 오프(off)한 다음, 온도가 떨어지면 다시 히터를 온(on)하는 과정을 반복하고 있다.
만약, 가열장치가 가열의 반응속도가 늦거나, 오프 이후 잔열을 가진 장치인 경우, 일 예로 시즈히터(sheath heater) 등인 경우, 일정한 온도를 유지하기 어려운 문제가 있다.
이는, 단순히 가열장치의 온도를 일정하게 유지할 수 없는 문제에 그치지 않고, 가열장치가 일정한 온도를 유지하기 못하면 볼(bowl) 내부에 발생하는 습증기의 양이 달라져 그 내부의 피처리물에 대한 건조 성능에 영향을 줄 수 있는 분제가 있다.
따라서, 이러한 문제를 해소할 수 있는 필요기술이 요구되고 있다.
KR 10-2011-0056076 A1 KR 10-2016-0044110 A1
본 발명은, 볼(bowl)을 가열하는 가열장치의 온도를 목표온도까지 빠른 시간 내에 오버슈팅(overshooting)을 최소화하여 도달할 수 있도록 하는 음식물처리기 및 이의 제어방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 피처리물을 수용하는 볼과, 상기 볼을 가열하는 히팅플레이트를 포함하는 음식물처리기의 제어방법에 있어서, 제어부는, 상기 히팅플레이트의 출력을 상기 히팅플레이트의 온도에 따른 소정의 듀티비로 제어하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 제1 목표온도까지 승온시키는 승온제어단계, 및 상기 제어부는, 측정된 상기 히팅플레이트의 온도와 제2 목표온도의 오차값을 이용하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어하는 정온제어단계를 포함하는 음식물처리기의 제어방법을 제공한다.
일 실시예에 따라, 상기 제1 목표온도는, 상기 제2 목표온도 이하일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 승온제어단계는, 상기 히팅플레이트의 온도가 상기 제1 목표온도에 근접할 수록 상기 듀티비를 낮출 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 듀티비는, 0.8 ~ 1일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 듀티비는, 상기 히팅플레이트의 온도가 120도 이하에서는 1, 상기 히팅플레이트의 온도가 120도 초과 130도 이하에서는 0.9, 그리고 상기 히팅플레이트의 온도가 130도 초과 140도 이하에서는 0.85일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 정온제어단계는, 상기 오차값을 근거로 한 비례제어와 적분제어를 포함하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 비례제어의 계수는, 0.5 이하이고, 상기 적분제어의 계수는 0.05 이하일 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 정온제어단계는, 상기 오차값의 누적으로 발생하는 출력의 포화를 방지하기 위한 안티와인드업제어를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 정온제어단계는, 상기 오차값과 무관하게 외란에 대응하기 위해 피드포워드제어를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은, 피처리물을 수용하는 볼, 상기 볼을 가열하는 히팅플레이트, 및 상기 히팅플레이트의 출력을 상기 히팅플레이트의 온도에 따른 소정의 듀티비로 제어하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 제1 목표온도까지 승온시킨 다음, 측정된 상기 히팅플레이트의 온도와 제2 목표온도의 오차값을 이용하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어하는 제어부를 포함하는 음식물처리기를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 볼(bowl)을 가열하는 가열장치의 온도를 목표온도까지 빠른 시간 내에 오버슈팅(overshooting)을 최소화하여 도달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 전체 외관을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 도어가 개방된 음식물처리기의 전체 외관을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼이 음식물처리기 본체에 수납되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도어가 생략된 음식물처리기의 정면을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 기계실 내 냉동사이클을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기 내부의 공기 흐름을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 순환시스템에 대한 개략도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부와 구동장치 간의 관계도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 제어방법의 단계별 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 음식물처리기의 제어방법 중 승온제어단계의 단계별 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 음식물처리기의 제어방법 중 정온제어단계의 단계별 흐름도이다.
도 12는 도 11의 정온제어단계의 개략적인 제어 구조도이다.
도 13 내지 15는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 정온제어단계의 제어 구조도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라 히팅플레이트의 온도 제어 성능을 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "유닛" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다.
상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
음식물처리기
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 전체 외관을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 도어가 개방된 음식물처리기의 전체 외관을 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 볼이 음식물처리기 본체에 수납되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 1 내지 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기(1)는 내부에 볼(bowl)(50)이 수납되는 본체(10)와, 본체(10)에 마련되어 본체(10) 내 볼(50)이 수용되는 볼수납부(12)를 개폐하는 도어(20)를 포함할 수 있다.
여기서 볼(50)은 음식물쓰레기와 같은 피처리물을 수용하는 용기로서, 사용자는 볼(50) 내부에 피처리물을 담은 다음, 볼(50)을 본체(10) 내 볼수납부(12)에 장착시키면, 본체(10) 내 마련된 히팅플레이트(13)에 의해 볼(50) 내부의 피처리물은 건조되고, 또 본체(10) 내 마련된 구동장치에 의해 커플링된 볼(50) 내부의 가동날개는 회동함으로써, 고정날개와의 상호작용으로 피건조물을 분쇄 및/또는 교반시킬 수 있다.
이하, 각 구성요소에 대해 살펴보기로 한다.
본체(10)는 음식물처리기(1)의 외관을 형성하는 것으로서, 내부에 볼(50)이 수용되는 볼수납부(12)와, 볼(50) 내부의 피처리물을 처리하기 위한 각종 장치가 마련되는 기계실을 포함할 수 있다.
본체(10)의 일측, 바람직하게는 전방측에 개폐가능한 도어(20)가 마련될 수 있다. 본 명세서에서는, 본 발명의 용이한 설명을 위해 본체(10)의 도어(20)가 마련된 방향을 전방으로 하여 설명하기로 한다.
도어(20)의 개방시 볼수납부(12)는 외부로 노출될 수 있으며, 사용자는 도어(20)를 개방하고 볼(50)을 볼수납부(12)에 장착한 다음, 도어(20)를 폐쇄함으로써 음식물처리기(1)에 의해 볼(50) 내부의 피처리물을 처리케할 수 있다.
볼수납부(12)는 도어(20) 폐쇄시 외부와 격리되어, 피처리물을 처리할 때 볼(50) 내부의 피처리물로부터 유발되는 악취 등이 외부로 새어나오지 않도록 하기 위해, 본체(10)와 도어(20)가 마주 접하는 부분에는 씰링부재(미도시)가 마련되어, 도어(20) 폐쇄시 볼수납부(12)는 기밀성을 유지하는 것이 바람직하다.
볼수납부(12)의 저면에는 히팅플레이트(13)가 마련될 수 있다.
히팅플레이트(13)는 피가열물을 가열하는 수단으로서, 전기를 이용하여 볼(50) 및/또는 그 내부의 피처리물에 열을 가할 수 있다. 본 발명은 볼(50) 및/또는 그 내부의 피처리물을 가열하는 방식에 대해 특별히 한정하지 않으나, 히팅플레이트(13)는 피가열물을 전기히터 따위의 발열체를 이용한 하이라이트방식으로 피가열물을 가열할 수도 있고, 유도가열을 이용한 인덕션방식으로 피가열물을 가열할 수도 있다.
히팅플레이트(13)에 의해 가해진 열에 의해, 볼수납부(12)에 장착된 볼(50) 내부의 피처리물은 가열되어 건조될 수 있다.
구체적으로, 히팅플레이트(13)에 의해 볼(50)의 내부는 젖은 피처리물로부터 고온의 습증기가 발생할 수 있고, 상기 피처리물을 건조시키기 위해 습증기를 응축시켜 수분을 제거하기 위한 장치 등은 본체(10) 내 기계실에 마련될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 도어가 생략된 음식물처리기의 정면을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 기계실 내 냉동사이클을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 5에 도시한 바와 같이, 본체(10)의 기계실에는 볼(50) 내부의 습증기를 응축시키기 위해 압축기(48)와, 응축기(47)와, 증발기(45)와, 유량조절밸브(46)가 마련될 수 있다. 이때, 기계실은 고장 발생 등에 사용자가 아닌 작업자만 접근할 수 있도록, 볼수납부(12)와 구획이 분리되어 있는 것이 바람직하며, 본체(10)의 외피 중 적어도 일부 영역은 수리 등을 위해 개폐 가능하도록 구현되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 본체(10)의 내부에는 볼수납부(12)를 형성하는 볼수용하우징(14)을 포함할 수 있으며, 볼(50)이 볼수납부(12)에 장착시 볼수용하우징(14)은 도어(20)와 함께 볼(50)을 감쌀 수 있다.
볼수용하우징(14)은 측면이 원통형의 볼(50) 또는 용기본체(51)의 측면을 감쌀 수 있도록, 볼(50) 또는 용기본체(51)의 측면과 상응하는 둥글게 굽은 형상을 가질 수 있다.
볼수용하우징(14)에 의해, 그 내부에 형성되는 볼수납부(12)는 그 외부의 본체(10) 내 기계실과 구획될 수 있으나, 다만, 볼수용하우징(14)의 내부에 볼(50)이 장착되었을 때, 볼(50)의 내부와 기계실 내 일 장치 간에 서로 연결될 수 있도록, 볼수용하우징(14)은 일측에 관통형성된 연통구(141)를 가질 수 있다.
볼수용하우징(14)에 관통형성된 연통구(141)는 볼수용하우징(14) 내 장착된 볼(50)의 통기구(미도시)와 대향하도록 위치할 수 있다. 일 예로 상기 연통구(141)는 전방측, 즉 도어(20)측을 향하도록 위치할 수 있고(도 4 참조), 볼(50)의 내외부를 서로 연통하는 볼(50)의 통기구는 볼수납부(12)에 장착시 상기 연통구(141)와 마주하도록 위치할 수 있다.
이에 따라, 볼수용하우징(14) 내 볼(50)이 장착되면, 볼(50)의 통기구는 기계실 내 일 장치(일 예로, 증발기)와 볼수용하우징(14)의 연통구(141)를 통해 서로 연통 연결될 수 있다.
구체적으로, 볼수용하우징(14)의 일측, 즉 볼수용하우징(14)의 연통구(141)의 후방 외측에는, 내부에 증발기(45)가 수용된 증발기함(451)이 마련될 수 있고, 이때, 증발기함(451)의 일측(일 예로 전방측)에 형성된 개구부가 볼수용하우징(14)의 연통구(141)와 마주하도록 마련됨으로써, 볼수용하우징(14) 내 볼(50) 장착시, 볼(50)의 내부는 볼(50)의 통기구와, 볼수용하우징(14)의 연통구(141)를 통해 증발기함(451)의 내부에 마련된 증발기(45)와 연통될 수 있다.
이렇게, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기(1)는 열교환기인 증발기(45)와 응축기(47)는 증발기함(451)에 의해 분리되어 구획된 서로 다른 공간에 마련될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기함(451)은, 내부에 응축기(47)를 제외한 증발기(45)만을 수용하는 함체일 수 있다.
다만, 증발기함(45)은 내부 수용공간에 증발기(45)를 수용하되, 다만 냉매가 증발기함(45) 외부에 마련된 기계실의 압축기(48) 및 응축기(47)와 순환할 수 있도록 구현될 수 있다.
냉동사이클의 구동으로, 냉매는 압축기(48)와, 응축기(47)와, 유량조절밸브(46)와, 증발기(45)를 순차로 순환하는 순환냉매유로(Fr)를 형성할 수 있고, 이때, 도 6 및 7에 도시한 바와 같이, 순환팬(44)에 의해 볼(50)의 내부에서 인출된 고온고습의 증기는 열교환기인 증발기(45)를 통과함으로써 저온저습의 증기로 변화하고, 이는 다시 볼(50)의 내부로 유입되는 순환기류를 형성할 수 있다.
여기서, 압축기(48)는 냉매순환유로(Fr) 상 증발기(45)와 응축기(47) 사이에 위치하여, 냉매가 냉매순환유로(Fr)를 따라 순환할 수 있도록 냉매를 가압할 수 있다. 즉, 압축기(48)는 증발기(45)에서 배출되는 냉매를 압축하여 응축기(47)로 이송시킬 수 있다.
또한, 응축기(47)는 압축기(48)에서 이송되어 온 냉매와 외기 간 열교환을 시키는 수단으로, 응축기(47)를 통과하는 냉매는 외부로 열을 방출하여 응축될 수 있다.
이에 따라, 도 1 내지 3 등에 도시한 바와 같이, 본체(10)의 후측방에는 응축기(47)로부터 발생한 열을 외부로 배출하기 위해 다수 타공 형성된 통기공(11)을 포함할 수 있으며, 또, 도 6 등에 도시한 바와 같이, 기계실 내부에 있는 고온의 공기를 외부로 강제 배기시키기 위해 응축기(47)의 일 측면에는 적어도 하나의 방열팬(49)이 마련될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기(1)는, 증발기(45)를 통과한 볼(50) 내부의 증기가 응축기(47)로 유도되지 않도록 증발기함(45)에 의해 차단될 수 있다.
한편, 볼수용하우징(14)의 후방측에 마련된 증발기함(451)의 후방측에는 순환팬(44)이 마련될 수 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 볼수용하우징(14) 내 볼(50)과, 증발기함(451)과, 순환팬(44)은 직렬로 배치될 수 있고, 순환팬(44)의 구동으로 볼(50) 내부의 증기는 열교환기인 증발기(45)를 통과한 다음, 다시 볼(50) 내부로 순환하는 기류를 형성할 수 있다.
여기서, 순환팬(44)은 순환기류를 형성하는 것이면 그 종류는 특별히 한정하지 않으나, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 순환팬(44)은 원심팬일 수 있다.
이러한 순환팬(44)은 회전축이 전방측, 즉 증발기(45) 또는 볼(50)을 향하도록 배치될 수 있고, 이에 따라 순환팬(44) 회전축의 축방향 전방에 마련된 증발기함(451)의 흡기구를 통해, 증발기(45)를 통과한 저온저습의 증기는 흡기될 수 있다.
이렇게 흡기된 증기는, 순환팬(44)의 회전축을 중심으로 소정 거리에 원주를 따라 다수의 블레이드가 마련된 임펠러의 회전으로, 순환팬(44)의 원심방향에 연결된 배기덕트(미도시)로 배기될 수 있다.
즉, 히팅플레이트(13)에 의한 가열로 볼(50) 내부에 습기를 함유한 고온고습의 증기는, 순환팬(44)의 구동으로, 볼(50)의 통기구 및 증발기함(451)의 유입구를 통해, 증발기함(451) 내부의 증발기(45)로 유입될 수 있으며, 상기 고온고습의 증기는 증발기(45)를 통과하면서 저온저습의 증기로 변화되고, 이는 다시 순환팬(44)을 지나 배기덕트 및 증발기함(451)을 거쳐 다시 볼(50)의 통기구를 통해 볼(50) 내부로 유입되는 순환공기유로(Fa)를 형성할 수 있다(도 6 및 7 참조).
본 발명의 일 실시예에 따라, 볼(50)의 일측에 형성된 상기 통기구는 공기가 유입하는 경로와 공기가 배출되는 경로가 일체로 이루어진 하나의 관통구일 수 있다.
이에 상응하여, 증발기함(451)은 전방에 공기가 유동하는 유출입구가 마련될 수 있고, 이에 따라, 증발기함(451)의 유출입구는 볼수납부(12)에 장착된 볼(50)의 통기구와 마주하여 상호 연통 가능하도록 마련될 수 있다. 여기서, 증발기함(451)의 유입구는 볼(50)의 내부공기가 증발기함(451)의 내부로 유입되는 통로를 마련하고, 증발기함(451)의 배출구는 유입구와 반대로 증발기함(451)의 내부공기가 볼(50)의 내부로 배출되는 통로를 마련할 수 있다.
증발기함(451)의 유입구 및/또는 배출구는, 볼수납부(12)에 장착된 볼(50)의 통기구와 상호 연결될 수 있도록, 전방측, 즉 도어(20) 측을 향하여 돌출되도록 연장 형성될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따라, 볼수납부(12)에 볼(50)의 장착시, 증발기함(451)의 유입구 및 배출구는 볼(50)의 통기구와 상호 연결될 수 있다. 구체적인 일 예로, 볼수납부(12)에 볼(50)의 장착시, 볼(50)의 통기구 내주면에는, 증발기함(451)의 유입구 및 배출구가 삽입되어 끼워질 수 있다.
이때 볼(50)과 증발기함(451) 사이에 기밀성을 유지하기 위해 통기구의 내주면에는 고무나 실리콘재 따위의 패킹부재가 마련될 수 있다.
한편, 증발기함(451)의 유입구(미도시)와 배출구(미도시)는, 볼(50)의 통기구와 마찬가지로, 일체로 형성될 수 있으나, 바람직한일 실시예에 따라, 유입구와 배출구 각각은, 별개로 나누어지도록 형성된 것이 바람직하다.
이때, 본 발명은 특별히 한정하지 않으나, 증발기함(451)의 유입구는 배출구 보다 그 구멍 면적이 더 큰 것이 바람직하다. 왜냐하면, 볼(50)에서 증발기함(451)으로 유동하는 공기는, 볼(50)의 내부에서 히팅플레이트(13)에 의해 가열되어 열팽창된 공기이지만, 증발기함(451)에서 볼(50)로 유동하는 공기는, 증발기(45)에 의해 냉각되어 응축된 공기이기 때문이다.
한편, 전술한 바와 같이, 증발기함(451)은 후방에 관통 형성된 흡기구(미도시)가 마련될 수 있다.
내부에 순환팬(44)을 수용한 팬하우징(442)은, 일측(일 예로 전방측)에 개구 형성된 개구부를 포함하되, 팬하우징(442)의 개구부는 증발기함(451)의 흡기구와 마주하도록 마련될 수 있다.
즉, 증발기함(451)의 흡기구가 증발기함(451)의 후방측에 마련된 순환팬(44)의 회전축과 마주하도록 형성됨으로써, 팬하우징(442) 내 순환팬(44)의 구동으로 증발기함(451) 내 증발기(45)에 의해 냉각된 공기는 흡기구를 통해 순환팬(44)으로 흡입될 수 있다.
전술한 바와 같이, 증발기(45)를 통과한 저온저습의 증기는 순환팬(44)의 회전축의 축방향 전방으로부터 흡입되고, 이렇게 흡기된 증기는 순환팬(44)의 회전축을 중심으로 소정 거리에 원주를 따라 다수의 블레이드가 마련된 임펠러의 회전에 의해 순환팬(44)의 원심방향에 연결된 배기덕트로 배기될 수 있다.
구체적으로, 내부에 순환팬(44)을 수용한 팬하우징(442)은, 임펠러로부터 소정 거리만큼 이격되어 원주방향을 따라 가이드판이 마련될 수 있고, 이에 따라, 임펠러의 회전구동으로 회전축의 전방으로부터 흡입된 공기는 원심력이 부여되고, 원심력을 가진 공기가 회전축을 중심으로 어느 일 방향으로 회전 유동할 때 가이드판은 그 공기 흐름을 가이드할 수 있다.
이때, 가이드판의 일측, 일 예로 상측의 일부는 개구 형성되어, 가이드판의 내주면을 따라 회전 유동하는 공기는 원심력에 의해 가이드판의 개구부를 통해 원심방향으로 빠져나갈 수 있으며, 이는 상기 가이드판의 개구부에 연통 가능하도록 마련된 배기덕트를 따라 유동할 수 있다.
본 발명은 특별히 한정하지 않으나, 팬하우징(442)의 내측에 격벽 형태로 가이드판과, 일측 개구부에서 연장 형성된 배기덕트가 마련될 수 있다.
결국, 배기덕트를 따라 유동하는 공기는 그 전방에 마련된, 즉 증발기함(451)의 후방측에 형성된 배기구를 통해 증발기함(451)의 내부로 유입될 수 있다.
다시말해, 증발기함(451)의 후방측에는 순환팬(44)으로 공기가 흡입되는 흡기구가 관통 형성될 수 있고, 이 이외에 순환팬(44)으로부터 공기가 배출되는 배기구가 관통 형성될 수 있다.
증발기함(451)의 흡기구는 증발기함(451) 내 증발기(45)를 통과한 공기가 순환팬(44)으로 유동하는 통로를 마련하기 위한 것이지만, 배기구는 순환팬(44)으로부터 배출된 공기를 볼(50)의 내부에 공급하기 위한 것으로서, 증발기함(451)은 후방측의 배기구로부터 유입된 저온저습의 증기가 볼(50)의 내부로 직접 공급될 수 있도록, 증발기함(451)은 후방측의 배기구와 전방측의 배출구를 서로 연통 가능하도록 연결하는 연결배관(456)을 포함할 수 있다(도 4 참조).
즉, 연결배관(456)은 증발기함(451)의 전후방을 가로지르도록 마련되어, 증발기함(451)의 배기구와 배출구를 서로 연통 가능하도록 연결할 수 있고, 이에 따라, 순환팬(44)으로부터 배출된 공기는 증발기함(451) 내 증발기(45)를 직접 접촉하지 않고 볼(50)의 내부로 직접 공급될 수 있다.
여기서 연결배관은 증발기함(451)의 배기구와 배출구를 서로 연통 가능하도록 연결하기 위한 것이면 그 형태 등은 특별히 한정하지 않는다.
한편, 볼(50) 내부의 고온고습의 습증기는, 증발기함(45) 내부의 증발기(45)를 지나면서 저온저습의 증기로 변화하며, 이때 냉각에 의해 발생하는 응축수는, 증발기함(45)의 내부에 저류할 수 있다.
이때, 증발기함(45)은 내부에 저류하고 있는 응축수가 자연적으로 또는 강제로 증발기함(45) 외부의 기계실이나 본체(10) 외부로 배출될 수 있도록 응축수배출구(452)를 포함할 수 있다.
즉, 증발기(45)는 순환공기유로(Fa)를 따라 볼(50) 내부로부터 인출된 고온고습의 증기와 순환냉매유로(Fr)를 따라 유동하는 냉매 간에 열교환을 시키는 수단으로, 증발기(45)를 통과하는 증기는 냉각되고, 증발기(45)를 통과할 때 증기 중에 포함된 수분은 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발기(45)는 통과하는 공기와 접촉면을 넓히기 위해, 도 4에 도시한 바와 같이, 핀앤튜브(pin&tube) 타입일 수 있으나, 본 발명은 그 종류를 특별히 한정하지 않는다.
이렇게 제거된 수분에는 피처리물로부터 유래된 악취가 용해되어 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는 순환팬(44)을 소정의 구동속도로 지속 구동하여, 히팅플레이트(13)에 의해 가열된 볼(50)의 내부공기, 즉 고온고습의 습증기를 증발기(45)에 반복 공급하도록 할 수 있고, 이에 따라 증발기(45)가 고온고습의 습증기를 반복 응축함으로써, 증발기함(451) 내에서 발생하는 응축수에 악취를 농축시키도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 제어부는 음식물처리기(1)의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 음식물처리기(1)의 각 구성요소와 연동하여 각종 응용 프로그램을 실행하고, 그와 관련된 동작을 수행하기 위한 제어부를 포함할 수 있다. 구체적으로, 제어부는 음식물처리기(1)의 구성요소들을 통해 입출력되는 각종 신호나 데이터 등을 처리하거나, 저장부에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 볼(50) 내부의 피처리물을 가열시키거나, 냉동사이클의 구동으로 상기 피처리물의 습기를 제거하는 등 다양한 구현예에 따라 음식물처리기(1)의 각종 동작을 수행 또는 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부는, 볼(50)의 내부에 대하여 건조행정을 완료한 이후라고 하더라도, 순환팬(44)의 구동을 계속하여 증발기(45)에 의해 냉각된 공기를 볼(50)의 내부로 공급하여 냉각시키도록 하는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 볼(50)의 내부가 건조되었다고 하더라도 히팅플레이트(13)에 의한 가열로 볼(50)의 내부는 여전히 고온의 분위기를 가질 수 있고, 이는 볼(50)을 본체(10)로부터 인출하는 사용자에게 화상을 입힐 수 있는 문제가 있기 때문이다.
따라서, 제어부는 볼(50)의 내부에 대한 건조가 완료된 이후라고 하더라도, 순환팬(44)의 구동은 물론, 바람직하게는 냉동사이클의 구동을 계속하여, 볼(50)의 내부를 냉각시키도록 하는 것이 바람직하다.
다만, 사용자가 볼(50) 내부에 처리가 완료된 잔여 피처리물을 단시간에 처리할 수 있도록 하기 위해, 제어부는 볼(50) 내부에 대한 건조가 완료된 이후, 오히려 순환팬(44)의 구동속도를 건조행정에서의 구동속도 보다 더 높일 수 있고, 또 압축기(48)의 구동속도 역시 건조행정에서의 구동속도 보다 더 높일 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이, 증발기(45)를 내부에 수용한 증발기함(451)의 내부에는, 순환팬(44)에 의해 인입된 볼(50) 내부의 고온고습의 습증기가 응축되어, 응축수가 저류될 수 있다.
증발기함(451) 내부에 발생된 응축수를 증발기함(451)의 외부로 배출하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 증발기함(451)의 저면에는 응축수배출구(미도시)가 관통 형성될 수 있고, 이에 따라 증발기함(451)의 내부에 발생된 응축수는 자중에 의해 응축수배출구를 통해 외부로 자연배수될 수 있다.
증발기함(451)의 저면에는 응축수배출구(452)가 마련되되, 증발기함(451)의 저면은 상기 응축수배출구(452)의 위치를 중심으로 하향 경사진 적어도 하나의 경사면을 가질 수 있고, 이에 따라 증발기함(451)의 내부에서 발생된 응축수가 바닥으로 낙하한 경우, 이는 적어도 하나의 경사면을 따라 응축수배출구(452)로 유도됨으로써, 증발기함(451)의 외부로 배수될 수 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 순환팬(44)의 구동으로 볼(50)의 내부 고온고습의 증기는 증발기함(451) 내 증발기(45)를 거쳐 저온저습의 증기로 변화하고, 저온저습의 증기는 팬하우징(442)의 배기덕트와, 증발기함(451) 내 연결배관을 통해 다시 볼(50)의 내부로 유동하는 순환기류를 형성할 수 있다.
순환기류를 따라 유동하는 과정에서 볼(50) 내부의 수분과 악취는 증발기함(451) 내 응축수 형태로 변환될 수 있고, 증발기(45)에 의해 수분과 악취가 제거된 공기는 다시 볼(50)의 내부로 공급될 수 있다.
증발기함(451)의 내부에서 발생된 응축수, 즉 악취가 용해되어 있는 응축수는, 전술한 바와 같이, 응축수배출구(452)를 통해 증발기함(451)의 외부로 배수되되, 이때 증발기함(451)의 응축수배출구(452)는 응축수탱크(70)의 내부와 연통 가능하도록 연결되어 있어, 증발기함(451) 내 응축수는 자연적으로 응축수탱크(70)로 유입되어 응축수탱크(70) 내 저장될 수 있다.
이때, 응축수탱크(70) 또는 응축수탱크유입구는, 증발기함(451) 또는 증발기함(451)의 응축수배출구(452)의 하부, 즉 상대적으로 낮은 위치에 마련되어, 증발기함(451) 내 발생된 응축수가 응축수탱크(70)로 자연배수될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 응축수탱크(70)의 상부에는, 응축수탱크(70) 내 공기가 외부로 배기되는 통로로서 제1 통기공이 마련될 수 있다.
본 발명은 특별히 한정하지 않으나, 제1 통기공은 응축수탱크(70)의 상면에 관통 형성될 수 있고, 구체적으로 응축수탱크(70)의 탱크커버에 관통 형성될 수 있다.
이때, 제1 통기공은 응축수탱크(70) 내 공기가 외부로 배기되는 통로를 제공할 뿐만 아니라, 외부의 공기(일 예로, 본체(10) 내 기계실 또는 본체(10) 외부의 공기)가 유입될 수 있는 통로를 제공할 수 있다.
이에 따라, 응축수탱크유입구를 통해 유입된 응축수는 응축수탱크(70)의 내부에 저장되지만, 이와 함께 응축수탱크유입구는 증발기함(451)의 응축수배출구(452)와 연통 가능하도록 연결되어 있고, 응축수탱크유입구는 제1 통기공과 연통 가능하도록 연결되어 있기 때문에, 순환팬(44)의 구동으로 발생하는 순환기류(볼(50) - 증발기함(451) - 순환팬(44)) 내 압력은 제거될 수 있다.
즉, 증발기함(451)의 내부는 응축수탱크(70)의 내부와 연결되고, 응축수탱크(70)에 관통 형성된 제1 통기공을 매개로, 외부 공기가 응축수탱크(70)나 증발기함(451)의 내부로 유입되거나, 이와 반대로 순환기류 내 공기 일부가 외부로 배출될 수 있기 때문에, 상기 폐쇄된 순환기류 내 압력 변화가 발생하는 경우 그 압력은 제거될 수 있다.
한편, 피처리물로부터 발생된 악취는 응축수에 농축되어 용해되어 있기 때문에, 제1 통기공을 통해 외부로 배출되는 순환기류 내 일부 공기에서는 악취 유발 물질이 적다.
다만, 적은 양이더라도 악취 유발 물질이 포함된 공기가 외부로 배기되면, 사용자에게 불쾌감을 유발할 수 있기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 통기공에는 탈취필터(60)가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탈취필터(60)는 공기 내 악취를 흡착하여 제거할 수 있는 것이면 그 종류를 특별히 한정하지 않으나, 일 예로 활성탄 소재의 흡착제를 포함한 필터일 수 있고, 또 충진형(분말형 또는 가루형 등)이나 블럭형 등일 수 있으나, 1종 또는 2종 이상의 필터가 조합된 것일 수 있다.
다만, 블럭형 필터는 분말형태의 필터가 열과 압력 등에 의해 압축되어 형성된 것으로, 분말사이로 공기가 빠져나가 필터기능이 저하되는 충진형 필터보다, 바람직한 일 실시예에 따른 탈취필터(60)는, 블럭형 필터일 수 있다.
왜냐하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 탈취필터(60)를 유동하는 공기의 유량은 작기 때문에 여과 성능이 상대적으로 우수한 블럭형 필터인 것이 바람직하기 때문이다.
이러한 탈취필터(60)는 탈취능력이 저하되거나 사용기한을 도과한 경우 등에는 교체 가능하도록 탈장착 가능하도록 마련되되, 본체(10) 내 사용자나 작업자가 용이하게 접근할 수 있는 위치, 일 예로 본체(10)의 전방에 위치할 수 있다.
이에 따라, 사용자나 작업자는 본체(10)의 외피 중 탈취필터(60)와 상응하는 부분을 탈거하여, 기존 탈취필터(60)를 탈착하고 새로운 탈취필터(60)를 장착할 수 있다.
이를 위해, 응축수탱크(70)의 제1 통기공과 전방의 탈취필터(60) 사이에 공기가 유동하는 경로를 형성하기 위한 배기관(91)이 마련될 수 있다. 즉, 배기관(91)의 일단은 제1 통기공에 연결되고, 배기관(91)의 타단은 탈취필터(60)에 연결될 수 있다.
결국, 볼(50), 증발기함(451), 그리고 순환팬(44) 간에 순환하는 순환기류 내 공기 일부는, 도 6에 도시한 바와 같이, 증발기함(451)으로부터 응축수탱크(70)로, 그리고 응축수탱크(70)의 제1 통기공을 거쳐 배기관(91)을 따라 외부로 배기되되, 이때 배기관(91)의 말단에 위치한 탈취필터(60)를 거쳐 외부로 배기됨으로써, 배기되는 공기 내 악취 유발 물질이 흡착 제거될 수 있음은 물론, 이에 따라 폐쇄된 순환유로에서 발생하는 압력은 제거될 수 있다.
구체적으로, 볼(50)의 내부 공기는 히팅플레이트(13)에 의해 가열되는 경우 순환기류 내 양압 분위기가 형성될 수 있으며, 이에 따라 순환기류 내 일부 공기는 응축수탱크(70)의 제1 통기공에 연결된 배기관(91)과 탈취필터(60)를 통해 본체(10) 외부로 배출됨으로써, 순환유로 내 양압은 제거될 수 있다.
이와 반대로, 도 6에 도시한 바와 같이, 외기는 탈취필터(60)를 통해 배기관(91)을 따라 제1 통기공을 거쳐 응축수탱크(70) 또는 증발기함(451)에 제공될 수 있으며, 이에 의해 폐쇄된 순환유로 내 음압발생시 그 압력은 제거될 수 있다.
즉, 증발기(45)에 의해 순환유로 내 공기가 냉각 응축되어 폐쇄된 순환유로 내 음압 분위기가 형성될 수 있고, 또 배출모터(75)의 구동으로 응축수탱크(70)의 내부 역시 음압의 분위기가 형성될 수 있으며, 이로 인하여 외기는 탈취필터(60)를 통해 도입될 수 있다. 탈취필터(60)로 도입된 외기는 이에 연결된 배기관(91) 및 제1 통기공을 통해 증발기함(451) 또는 응축수탱크(70)로 유입됨으로써, 순환유로 내 음압은 제거될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라 응축수탱크(70)와 탈취필터(60) 사이에 마련되어, 응축수탱크(70)에서 배출되는 공기 내 습기를 제거하기 위한 팽창탱크(80)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 팽창탱크(80)는 외부에서 내부로 공기가 유입되는 연통공을 포함할 수 있고, 또 팽창탱크(80) 내 공기가 외부로 배출되는 제2 통기공을 포함할 수 있다.
여기서, 팽창탱크(80)의 연통공은 응축수탱크(70)의 제1 통기공과 연통 가능하도록 연결될 수 있고, 팽창탱크(80)의 제2 통기공은 배기관(91)과 연통 가능하도록 연결됨으로써, 응축수탱크(70) 내 공기는 제1 통기공, 연통공, 그리고 제2 통기공을 순차로 통과하고 배기관(91)과 탈취필터(60)를 통해 외부로 배출될 수 있다.
팽창탱크(80)는 응축수탱크(70)의 상부, 구체적으로 팽창탱크(80)의 연통공이 응축수탱크(70)의 제1 통기공 보다 높은 위치에 마련되되, 서로 연통 가능하도록 연결되어, 응축수탱크(70)로부터 습기를 포함하지 않은 공기가 팽창탱크(80)로 자연 유입될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 팽창탱크(80)의 제2 통기공은, 연통공을 통해 내부로 유입된 공기로부터 습기가 제거된 공기가 배출될 수 있다.
이때, 본 발명은 특별히 한정하지 않으나, 본 발명의 일 실시예에 따라 팽창탱크(80)의 제2 통기공을 통해 습기를 함유하지 않은 공기가 배출될 수 있도록, 상기 제2 통기공은 팽창탱크(80)의 상부에 위치할 수 있고, 이와 반대로, 응축수탱크(70)의 제1 통기공과 연통 가능하도록 연결된 연통공은 팽창탱크(80)의 하부에 위치할 수 있다.
즉, 팽창탱크(80)를 중심으로 하부의 연통공으로부터 유입된 공기는 습기가 제거되어, 그 상부의 제2 통기공으로 배기될 수 있으며, 이때 팽창탱크(80)가 연통공을 통해 유입된 공기 중 습기를 제거하기 위해, 팽창탱크(80)의 내부에는 탈습을 위한 부재가 마련될 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따라 팽창탱크하우징(80)의 내부에는 탈습을 위한 적어도 하나의 격벽(미도시)을 마련함으로써, 팽창탱크(80)의 내부로 유입된 공기 내 습기를 제거할 수 있다.
구체적으로, 격벽은 팽창탱크(80) 내 연통공에서 제2 통기공으로 유동하는 공기의 유로 상에 마련되되, 그 유로 중 일부를 차단할 수 있다.
일 실시예에 따라, 팽창탱크(80)의 하측에 마련된 연통공과, 상측에 마련된 제2 통기공의 위치는, 팽창탱크(80)의 종방향의 중심을 기준으로 서로 엇갈리게 배치되고, 이때, 연통공과 제2 통기공 사이에, 팽창탱크(80)의 내상벽에는 하향 형성된 적어도 하나의 격벽에 의해, 연통공을 통해 유입된 공기가 제2 통기공을 통해 배출될 때, 그 유로 중 일부는 차단될 수 있고, 이때 그 과정에서 습기를 함유한 공기가 격벽에 충돌함으로써, 공기 내 수분은 분리되어 탈습된 다음, 제2 통기공을 통해 외부로 배출될 수 있다.
결국, 팽창탱크(80)의 내부를 통과하는 공기가 유동할 때, 공기 내 수분은 제거되어 탈습될 수 있고, 이에 따라 팽창탱크(80)를 통해 탈취필터(60)로 인가되는 공기가 제습되어 건조된 상태이기 때문에 탈취필터(60)의 수명을 향상시킬 수 있다.
음식물처리기의 제어방법
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 제어방법의 단계별 흐름도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기(1)의 제어방법은, 제어부(110)가 히팅플레이트(13)의 출력을 히팅플레이트(13)의 온도에 따른 소정의 듀티비(duty ratio)로 제어하여, 히팅플레이트(13)의 온도를 제1 목표온도까지 승온시키는 승온제어단계(S10)와, 제어부(110)가 측정된 히팅플레이트(13)의 온도와 제2 목표온도의 오차값을 이용하여, 히팅플레이트(13)의 온도를 제2 목표온도로 제어하는 정온제어단계(S20)를 포함할 수 있다.
이렇게, 히팅플레이트(13)의 온도를 목표온도까지 승온시킬 때, 목표온도까지 빠른 시간 내에 오버슈팅(over shooting)을 최소화하여 도달할 수 있다.
다만, 도 9에 도시된 단계 또는 위에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 단계들은 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 단계들을 갖거나 그보다 적은 단계들을 갖는 음식물처리기의 제어방법이 구현될 수도 있다.
이하, 각 단계에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
전술한 바와 같이, 제어부(110)는 음식물처리기(1)의 전반적인 동작을 제어하는 수단으로서, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 히팅플레이트(13)에 제어지령을 인가(또는 제어신호를 출력)하여, 히팅플레이트(13)를 작동시킬 수 있다.
즉, 제어부(110)는 히팅플레이트(13)의 작동을 소정의 동작모드에 따라 연속 또는 불연속적으로 작동시키기 위해, 제어지령을 생성하여 히팅플레이트(13)에 전달할 수 있으며, 히팅플레이트(13)는 온도센서(115)로부터 전기적 신호를 획득하여 히팅플레이트(13)의 온도를 측정할 수 있다.
히팅플레이트(13)는, 전술한 바와 같이, 볼(50) 및/또는 그 내부의 피처리물을 가열하기 위한 수단으로서, 그 종류나 가열방식 등에 대해 특별히 한정하지 않으나, 시즈히터(sheathe heater)일 수 있다.
시즈히터는 전기를 이용하여 열을 발하는 히터로서, 금속 보호관에 코일모양의 전열선을 내장하고, 전열선과 금속 보호관 사이를 절연한 파이프 형태를 가질 수 있다.
이러한 시즈히터는 다양한 형태로 구현할 수 있고, 액체에 타입이 가능한 장점 등이 있지만, 반응속도가 늦고 잔열에 의해 일정한 온도를 유지하기 어려운 문제가 있다.
또한, 음식물처리기의 외부 환경이나 내부 음식물의 양에 따라 일정한 온도를 유지할 수 없기 때문에, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 두 단계로 나누어 히팅플레이트(13)의 출력을 제어함으로써, 빠른 시간 내에 낮은 온도에서 높은 온도까지 도달하되, 최소한의 오버슈팅으로 목표 온도에 안정적으로 도달할 수 있도록 할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 히팅플레이트(13)의 출력을 히팅플레이트(13)의 온도에 따른 소정의 듀티비(duty ratio)로 제어하여, 히팅플레이트(13)의 온도를 제1 목표온도까지 승온시킬 수 있다(S10).
구체적으로 제어부(110)는 히팅플레이트(13)의 작동을 온(on)/오프(off) 제어할 수 있으며, 이때 제어부(110)는 히팅플레이트(13)를 소정의 주기에 따라 소정의 듀티비로 온오프 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기(1)는, 히팅플레이트(13)의 온도를 측정하기 위해 온도센서(115)를 포함할 수 있다. 여기서, 온도센서(115)는 히팅플레이트(13)의 온도를 측정하기 위한 것이면 그 종류나 위치 등은 특별히 한정하지 않는다.
이를 이용하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 히팅플레이트(13)를 소정의 듀티비에 따라 온오프 제어하되, 온도센서(115)에 의해 측정된 히팅플레이트(13)의 온도가 제1 목표온도(일 예로, 140℃)나 그에 근접(일 예로, 제1 목표온도를 기준으로 한 ±5℃의 범위 내)한 온도에 도달할 때까지 히팅플레이트(13)의 작동을 제어할 수 있다.
여기서, 듀티비에 대해 본 발명은 특별히 한정하지 않으며, 고정 또는 가변할 수 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 듀티비는 히팅플레이트(13)의 온도에 따라 가변하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게 상기 듀티비는 히팅플레이트(13)의 온도가 제1 목표온도에 근접할수록 또는 히팅플레이트(13)의 온도가 높아질수록, 점차 낮아지는 것이 바람직하다.
구체적인 일 실시예에 따라, 상기 듀티비는 0.8 내지 1의 범위 내에서 가변될 수 있으며, 하기 표와 같이 히팅플레이트(13)의 온도에 따라 달라질 수 있다.
히팅플레이트의 온도 듀티비
t <= 120℃ 1
t <= 130℃ 0.9
t <= 140℃ 0.85
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 음식물처리기의 제어방법 중 승온제어단계의 단계별 흐름도이다.
도 10에 도시한 바와 같이, 먼저 제어부(110)는 히팅플레이트(13)의 온도를 측정(S110)하고, 측정된 히팅플레이트(13)의 온도(t)가 120℃이하인지(S120), 130℃이하인지(S130), 그리고 140℃이하인지(S140)에 따라 히팅플레이트(13)의 출력을 조절할 수 있다.
이렇게, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는 소정의 듀티비에 따라 히팅플레이트(13)를 온오프 제어함으로써, 제1 목표온도까지 빠르고 안정적으로 도달시킬 수 있으며, 이후 정온제어단계(S20)에서 피드백제어를 통해 히팅플레이트(13)를 목표온도로 제어할 때, 오버슈팅을 최소화하고 안정적으로 제어할 수 있다.
승온제어단계(S10) 이후, 즉 히팅플레이트(13)의 온도가 제1 목표온도에 도달하거나 그에 근접한 이후, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)는, 정온제어단계(S20)에서 현재 측정된 히팅플레이트(13)의 온도와 제2 목표온도 간의 오차값을 이용하여 히팅플레이트(13)의 온도를 제2 목표온도로 제어함으로써 피드백(feed-back) 제어를 할 수 있다(S20).
여기서, 제2 목표온도는 제1 목표온도와 같거나 이를 초과할 수 있다. 즉 제1 목표온도는 제2 목표온도 이하일 수 있으며, 일 예로, 제1 목표온도는 140℃일 수 있고, 제2 목표온도는 140℃를 초과할 수 있다.
즉, 정온제어단계(S20)는, 제어부(110)가 현재 온도센서(115)에 의해 측정된 히팅플레이트(13)의 온도를 피드백(feed-back)받아서, 제2 목표온도와의 오차(error)를 근거로 히팅플레이트(13)에 대한 제어지령을 계산하여 출력할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따라 음식물처리기의 제어방법 중 정온제어단계의 단계별 흐름도이다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제어부(110)는 온도센서(115)를 이용하여 히팅플레이트(13)의 온도를 측정(S210)하고, 현재 히팅플레이트(13)의 온도와 제2 목표온도와의 오차값을 계산(S220)한 다음, 상기 오차값을 근거로 히팅플레이트(13)에 대한 피드백 제어(S230)를 할 수 있다.
이를 도식화하면 도 12과 같으며, 제1 누산기(210)는 온도센서(115)에 의해 측정된 히팅플레이트(13)의 온도값(output)과 제2 목표온도(input) 간의 차이를 합하고, 피드백제어기(220)는 그 오차값(error)을 근거로 히팅플레이트(13)에 대한 제어 지령을 출력할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 피드백제어기(220)는 비례제어기, 적분제어기 및 미분제어기 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있으며, 바람직한 본 발명의 일 실시예에 따라 상기 피드백제어기(220)는 비례제어기와 적분제어기의 조합일 수 있다. 즉, 정온제어단계(S20)에서 제어부(110)는 상기 오차값을 근거로 한 비례제어 및 적분제어를 병합하여 출력을 제어할 수 있다.
도 13 내지 15는 본 발명의 구체적인 실시예에 따른 정온제어단계의 제어 구조도이다.
즉, 도 13과 같이, 피드백제어기(220)는 비례승산기(221)에 의해 상기 오차값에 비례제어의 계수(Kp)가 곱하여질 수 있고, 또 적분기(222)와 적분승산기(223)에 의해 상기 오차값을 적분한 값에 적분제어의 계수(Ki)가 곱하여진 다음, 각각은 제2 누산기(224)에 의해 합하여져 히팅플레이트(13)에 대한 제어 지령을 출력할 수 있다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
[식]
여기서, 바람직한 일 실시예에 따라, 상기 비례제어의 계수(Kp)와 적분제어의 계수(Ki)는, 승온제어단계(S10)를 생략하고 정온제어단계(S20)로만 히팅플레이트(13)의 온도를 제어할 때의 계수보다 상대적으로 낮은 값인 것이 좋다. 왜냐하면, 정온제어단계(S20) 이전에 승온제어단계(S10)에서 이미 제1 목표온도(또는 제2 목표온도)까지 듀티비 제어로 승온되었기 때문에, 오차값에 민감하지 않도록 제어하여 안정적으로 제어하는 것이 바람직하기 때문이다.
구체적인 일 예로, 비례제어의 계수(Kp)는 0.7 이하, 더욱 바람직하게는 0.5 이하일 수 있고, 또한 적분제어의 계수(Ki)는 0.07 이하, 더욱 바람직하게는 0.7 이하일 수 있다.
여기서, 비례제어의 계수(Kp)를 상대적으로 낮게 설정하는 것보다, 적분제어의 계수(Ki)를 상대적으로 더 낮게 설정하여, 누적 오차 등으로 인한 제어 불안정성을 해소하여, 히팅플레이트(13)의 온도를 더욱 안정적으로 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따라, 정온제어단계(S20)는 적분제어를 포함한 피드백제어기(220)에서 상기의 오차값(error)의 누적으로 발생하는 출력의 포화를 방지하기 위한 안티와인드업(anti-windup)제어를 포함할 수 있다.
도 14에 도시한 바와 같이, 상기 안티와인드업제어는, 제3 누산기(226)에 의해 피드백제어기(220)의 출력값에서 온도센서(115)에 의해 측정되는 히팅플레이트(13)의 온도를 뺀 값이, 적분기(222) 전단에 마련된 제4 누산기(227)에 인가되어, 오차값(error)에서 차감된 다음 적분제어될 수 있다.
다시말해, 피드백제어기(220)의 출력값은 리미터(225)에 의해 소정 범위 내의 값으로 제한됨으로써, 히팅플레이트(13)에 그 출력이 제한될 수 있으며, 결국 리미터(225)의 입력값과 출력값의 차이가 적분기(222)에 피드백되어, 적분제어의 입력값을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 피드백제어기(220)의 출력 포화를 방지하며, 피드백제어기(220)에 의해 출력되는 값의 오버슈팅을 최소화할 수 있다.
여기서, 리미터(225)의 입력값과 출력값의 차이가 적분제어의 입력단에 인가될 때, 본 발명의 일 실시예에 따라 적분누적방지승산기(228)에 의해 적분누적방지계수(Kc)가 곱하여질 수 있으나, 이에 한하지 않고, 조건에 따라 적분하는 방법이나 적분기의 출력을 제한하는 방법 등에 따를 수 있으며, 이때 적분누적방지계수(Kc)의 값도 특별히 한정하지 않는다.
다만, 바람직한 일 실시예에 따라 리미터(225)에 의해 히팅플레이트(13)에 대한 출력이 제한될 때, 그 출력의 제한 범위는 최대 출력을 기준으로 -30% ~ 30%, 더욱 바람직하게 -25% ~ +25%인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따라, 정온제어단계(S20)는, 상기의 오차값(error)과 무관하게, 히팅플레이트(13)에 인가되는 전압이나 전류, 또는 외부 온도 등과 같은 외란에 대응할 수 있도록 피드포워드(feed-forward)제어를 포함할 수 있다.
도 15에 도시한 바와 같이, 상기 피드포워드제어는 온도센서(115)에 의해 측정되는 히팅플레이트(13)의 온도와 무관하게 입력신호인 제2 목표온도에 피드포워드계수(Ka)를 승산하고, 이를 상기 제2 누산기(224)에 인가함으로써, 피드백제어기(220)는 히팅플레이트(13)에 대한 제어 지령을 출력할 수 있다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.
[식]
즉, 피드포워드제어는 피드백제어와 달리 개루프(open-loop) 제어로서 오차값(error), 또는 피드백되는 히팅플레이트(13)의 온도와 무관하게, 제어 지령을 출력할 수 있다.
여기서, 입력신호인 제2 목표온도에 승산되는 피드포워드계수(Ka)에 대해 본 발명은 특별히 한정하지 않으나, 피드백제어기(220)에서 히팅플레이트(13)로의 출력이 최대 출력을 기준으로 -10% ~ +10%의 범위가 되도록 가변 설정될 수 있다.
결국, 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 제어방법에 따르면, 도 21에 도시한 바와 같이, 승온제어단계(S10) 및 정온제어단계(S20)를 거쳐 히팅플레이트(13)의 온도 제어를 하였을 때, 제2 목표온도로 안정적인 제어가 가능하며, 오버슈팅 역시 최소화시킬 수 있다.
이에 대한 결과를 도 16에 그래프로 나타내었다.
도 16(a)는 제어부(110)가 히팅플레이트(13)에 대하여 온/오프 제어로 온도를 조절하였을 때와, 본 발명의 일 실시예에 따라 승온제어단계(S10) 및 정온제어단계(S20)를 거쳐 히팅플레이트(13)의 온도 제어를 하였을 때를 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 16(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 승온제어단계(S10) 및 정온제어단계(S20)를 제어 구간에 따라 나누어 표시한 그래프이다.
컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
이상 설명된 본 발명의 일 실시예에 따른 음식물처리기의 제어방법은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참고하여 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 음식물처리기 10: 본체 11: 통기공
12: 볼수납부 13: 히팅플레이트 14: 볼수용하우징
141: 연통구 20: 도어 22: 도어내측홈
34: 구동장치 44: 순환팬 45: 증발기
451: 증발기함 46: 유량조절밸브 47: 응축기
48: 압축기 49: 방열팬 50: 볼
51: 용기본체 511: 가이드돌기 512: 접이식손잡이
52: 용기뚜껑 521: 개폐손잡이 53: 차단부
531: 관통구 532: 플랜지부 534: 회전축
535: 패킹부재 54: 통기구 541: 패킹부재
55: 볼손잡이 56: 볼커플링 57: 회전부
58: 가동날개 59a: 제1 고정날개 59b: 제2 고정날개
60: 탈취필터 70: 응축수탱크 80: 팽창탱크
91: 배기관 110: 제어부 115: 온도센서
210: 제1 누산기 220: 피드백제어기 221: 비례승산기
222: 적분기 223: 적분승산기 224: 제2 누산기
225: 리미터 226: 제3 누산기 227: 제4 누산기
228: 적분누적방지승산기

Claims (10)

  1. 피처리물을 수용하는 볼과, 상기 볼을 가열하는 히팅플레이트를 포함하는 음식물처리기의 제어방법에 있어서,
    제어부는, 상기 히팅플레이트의 출력을 상기 히팅플레이트의 온도에 따른 소정의 듀티비로 제어하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 제1 목표온도까지 승온시키는 승온제어단계; 및
    상기 제어부는, 측정된 상기 히팅플레이트의 온도와 제2 목표온도의 오차값을 이용하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어하는 정온제어단계;
    를 포함하는 음식물처리기의 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 목표온도는, 상기 제2 목표온도 이하인 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 승온제어단계는, 상기 히팅플레이트의 온도가 상기 제1 목표온도에 근접할 수록 상기 듀티비를 낮추는 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 듀티비는, 0.8 ~ 1인 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 듀티비는, 상기 히팅플레이트의 온도가 120도 이하에서는 1, 상기 히팅플레이트의 온도가 120도 초과 130도 이하에서는 0.9, 그리고 상기 히팅플레이트의 온도가 130도 초과 140도 이하에서는 0.85인 것을 특징으로 음식물처리기의 제어방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정온제어단계는, 상기 오차값을 근거로 한 비례제어 및 적분제어를 포함하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어하는 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비례제어의 계수는, 0.5 이하이고, 상기 적분제어의 계수는 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 정온제어단계는, 상기 오차값의 누적으로 발생하는 출력의 포화를 방지하기 위한 안티와인드업제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 정온제어단계는,
    상기 오차값과 무관하게 외란에 대응하기 위해 피드포워드제어를 포함하는 것을 특징으로 하는 음식물처리기의 제어방법.
  10. 피처리물을 수용하는 볼;
    상기 볼을 가열하는 히팅플리에트; 및
    상기 히팅플레이트의 출력을 상기 히팅플레이트의 온도에 따른 소정의 듀티비로 제어하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 제1 목표온도까지 승온시킨 다음, 측정된 상기 히팅플레이트의 온도와 제2 목표온도의 오차값을 이용하여, 상기 히팅플레이트의 온도를 상기 제2 목표온도로 제어하는 제어부;
    를 포함하는 음식물처리기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20160044110A (ko) 2014-10-14 2016-04-25 주식회사 스마트카라 음식물 쓰레기 처리장치

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