KR20240084062A - 조리기기 - Google Patents

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KR20240084062A
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옥승복
김성준
전선호
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 피가열 물체가 놓이는 상판부, 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일, 상판부의 온도를 감지하기 위한 메인 온도 센서, 상판부의 온도를 감지하기 위한 서브 온도 센서, 및 메인 온도 센서가 장착되는 메인 장착부와 서브 온도 센서가 장착되는 서브 장착부가 형성된 센서 서포터를 포함하고, 센서 서포터는 워킹 코일의 중심에서 외측 방향으로 길게 배치될 수 있다.

Description

조리기기{A cooking appliance}
본 개시는 조리기기에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 유도 가열 방식을 이용하여 음식물을 가열하는 조리기기에 관한 것이다.
가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 방식의 조리기기들이 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 조리기기에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다.
한편, 이러한 유도 가열 방식의 조리기기의 경우 자기장이 고르게 분포되지 않아 피가열 물체가 놓이는 상판부에는 자기장이 강하게 집중되는 영역과 약하게 도달하는 영역이 존재할 수 있다. 이에, 조리기기가 충분한 가열 동작을 하기 전에는 피가열 물체의 온도 분포 또한 불균일할 수 있다.
한편, 종래 조리기기는 피가열 물체의 온도를 추정하기 위한 온도 센서를 가열 존의 중심에 하나 구비하고 있다. 온도 센서는 피가열 물체로부터 상판부로 전달된 열을 센싱함으로써 피가열 물체의 온도를 추정하는데 사용되고 있다. 그러나, 피가열 물체의 재질, 음식물의 종류나 양 등에 따라서 피가열 물체로부터 가열 존의 중심에 위치한 온도 센서까지 열이 느리게 전도될 수 있다. 이 경우, 온도 센서의 반응 속도가 느려지는 바, 센싱된 온도를 이용한 다양한 기능들이 제대로 동작하지 못하는 2차적 문제까지 발생할 수 있다.
이에, 종래에는 별도의 온도 센서를 악세서리로 사용하는 등의 방안이 제안되었다. 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0095491호는 제2 온도 센서가 상판과 워킹 코일 사이의 이격 공간에서 유동하는 공기의 온도를 감지하는 바, 여전히 반응 속도가 느린 한계가 있다.
본 개시는 메인 온도 센서와 서브 온도 센서를 내부에 구비하여 반응 시간이 향상된 조리기기를 제공하고자 한다.
본 개시는 메인 온도 센서 뿐만 아니라 서브 온도 센서도 상판부에 밀착되어 온도 센싱 반응 속도가 개선된 조리기기를 제공하고자 한다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 워킹 코일의 중심에서 외측 방향을 따라 서브 온도 센서가 장착되는 센서 서포터를 구비함으로써, 넓은 면적의 가열 존의 온도를 신속하게 센싱할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 메인 온도 센서와 서브 온도 센서 모두 상판부의 하면에 밀착되어 온도를 센싱함으로써, 온도 센싱의 반응 시간을 단축시킬 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 피가열 물체가 놓이는 상판부, 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일, 상판부의 온도를 감지하기 위한 메인 온도 센서, 상판부의 온도를 감지하기 위한 서브 온도 센서, 및 메인 온도 센서가 장착되는 메인 장착부와 서브 온도 센서가 장착되는 서브 장착부가 형성된 센서 서포터를 포함하고, 센서 서포터는 워킹 코일의 중심에서 외측 방향으로 길게 배치될 수 있다.
메인 장착부는 워킹 코일의 중심에 위치하고, 서브 장착부는 워킹 코일의 상부에 위치할 수 있다.
서브 장착부는 메인 장착부와 워킹 코일의 외주(outer perimeter) 사이에 위치할 수 있다.
서브 온도 센서는 복수개이고, 서브 장착부에는 복수개의 서브 온도 센서가 배치되는 복수개의 센서 공간이 형성될 수 있다.
복수개의 센서 공간 각각은 메인 장착부와 이격 거리가 상이할 수 있다.
복수개의 센서 공간은 일직선 상에 배치될 수 있다.
서브 장착부에는 서브 온도 센서에 연결된 하니스가 배치되는 하니스 공간이 형성될 수 있다.
하니스 공간은 적어도 1회 굽은 절곡부를 갖을 수 있다.
절곡부는 워킹 코일의 중심 방향으로 볼록하게 굽을 수 있다.
센서 공간에는 서멀 그리스가 충전될 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 센서 서포터에 장착된 메인 온도 센서와 서브 온도 센서를 통해 가열 존의 중심 영역부터 외측 영역까지 가열 존 전체의 온도를 신속하게 센싱 가능한 이점이 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 가열 존 전체의 온도를 신속하게 센싱 가능한 바, 온도에 따른 다양한 알고리즘의 동작 정확성과 신뢰성, 안정성이 향상되는 이점이 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 복수의 서브 온도 센서가 워킹 코일의 중심부로부터 이격 거리가 상이하게 장착됨으로써, 자기장 분포에 따른 가열 존의 온도 분포를 보다 정확하게 인식 가능한 이점이 있다.
본 개시의 실시 예에 따르면, 하니스 공간의 설계를 통해 서브 온도 센서의 유격을 최소화화는 등 안정적인 장착이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기와 조리 용기가 도시된 사시도이다.
도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기와 조리 용기의 단면도이다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 회로도가 도시된 도면이다.
도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 출력 특성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기가 가열 중인 조리 용기 바닥의 전류 밀도가 도시된 도면이다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기의 제어 블록도이다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기의 메인 온도 센서와 서브 온도 센서가 장착된 센서 서포터 및 워킹 코일이 도시된 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 센서 서포터 및 워킹 코일의 단면도이다.
도 9는 본 개시의 실시 예에 따른 복수개의 서브 온도 센서가 배치되는 공간을 나타내는 도면이다.
도 10은 도 9에 도시된 공간에 복수개의 서브 온도 센서가 배치된 모습을 나타내는 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 조리기기 및 그의 동작 방법을 설명한다. 이하, “조리기기”는 유도 가열 방식의 쿡탑을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기와 조리 용기가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기와 조리 용기의 단면도이다.
조리 용기(1)는 조리기기(10) 상부에 위치할 수 있고, 조리기기(10)은 상부에 위치하고 있는 조리 용기(1)를 가열시킬 수 있다.
먼저, 조리기기(10)이 조리 용기(1)를 가열시키는 방법을 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 조리기기(10)은 적어도 일부가 조리 용기(1)를 통과하도록 자기장(20)을 발생시킬 수 있다. 이 때, 조리 용기(1)의 재질에 전기 저항 성분이 포함되어 있다면, 자기장(20)은 조리 용기(1)에 와류 전류(30)를 유도할 수 있다. 이러한 와류 전류(30)는 조리 용기(1) 자체를 발열시키고, 이러한 열은 전도 또는 방사되어 조리 용기(1)의 내부까지 전달되므로, 조리 용기(1)의 내용물이 조리될 수 있다.
한편, 조리 용기(1)의 재질에 전기 저항 성분이 포함되지 않은 경우에는 와류 전류(30)가 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 경우 조리기기(10)은 조리 용기(1)를 가열시킬 수 없다.
따라서, 이러한 조리기기(10)에 의해 가열될 수 있는 조리 용기(1)는 스테인리스 계열 혹은 법랑이나 주철 용기 같은 금속 재질 용기일 수 있다.
다음으로, 조리기기(10)이 자기장(20)을 발생시키는 방법을 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 조리기기(10)은 상판부(11), 워킹 코일(150) 및 페라이트 코어(13) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
상판부(11)는 조리 용기(1)가 놓이며, 조리 용기(1)를 지지할 수 있다. 즉, 조리 용기(1)는 상판부(11)의 상면에 놓일 수 있다. 상판부(11)에는 조리 용기(1)가 가열되는 가열 영역이 형성될 수 있다.
그리고, 상판부(11)는 여러 광물질을 합성한 세라믹 재질의 강화 유리로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상판부(11)는 조리기기(10)을 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상판부(11)는 조리기기(10) 내부로 먼지 등의 이물질이 인입되는 문제를 방지할 수 있다.
워킹 코일(150)은 상판부(11)의 아래에 위치할 수 있다. 이러한 워킹 코일(150)은 자기장(20)을 발생시키도록 전류가 공급되거나 공급되지 않을 수 있다. 구체적으로, 조리기기(10) 내부 스위칭 소자의 온/오프에 따라 워킹 코일(150)에 전류가 흐르거나 흐르지 않을 수 있다.
워킹 코일(150)에 전류가 흐르면 자기장(20)이 발생하고, 이러한 자기장(20)은 조리 용기(1)에 포함된 전기 저항 성분을 만나 와류 전류(30)를 발생시킬 수 있다. 와류 전류는 조리 용기(1)를 가열시키고, 이에 따라 조리 용기(1)의 내용물이 조리될 수 있다.
또한, 워킹 코일(150)에 흐르는 전류의 양에 따라 조리기기(10)의 화력이 조절될 수 있다. 구체적인 예로, 워킹 코일(150)을 흐르는 전류가 많을수록 자기장(20)이 많이 발생하게 되고, 이에 따라 조리 용기(1)를 통과하는 자기장이 증가하므로 조리기기(10)의 화력이 높아질 수 있다.
페라이트 코어(13)는 조리기기(10)의 내부 회로를 보호하기 위한 구성 요소이다. 구체적으로, 페라이트 코어(13)는 워킹 코일(150)에서 발생한 자기장(20) 또는 외부에서 발생한 전자기장이 조리기기(10)의 내부 회로에 미치는 영향을 차단하는 차폐 역할을 한다.
이를 위해, 페라이트 코어(13)는 투자율(permeability)이 매우 높은 물질로 형성될 수 있다. 페라이트 코어(13)는 조리기기(10)의 내부로 유입되는 자기장이 방사되지 않고, 페라이트 코어(13)를 통해 흐르도록 유도하는 역할을 한다. 페라이트 코어(13)에 의해 워킹 코일(150)에서 발생한 자기장(20)이 이동하는 모습은 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다.
한편, 조리기기(10)은 상술한 상판부(11), 워킹 코일(150) 및 페라이트 코어(13) 외에 다른 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 조리기기(10)은 상판부(11)와 워킹 코일(150) 사이에 위치하는 단열재(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 본 개시에 따른 쿡탑은 도 2에 도시된 조리기기(10)으로 제한되지 않는다.
또한, 조리기기(10)는 조리 용기(1)의 온도를 추정하기 위한 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도 센서(170)는 도 1에 도시된 바와 같이 워킹 코일(150)의 중심부에 위치하여 상판부(11)의 온도를 센싱함으로써 조리 용기(1)의 온도를 추정할 수 있다. 그러나, 조리기기(10)가 1개의 온도 센서만 구비할 경우에는 센싱 영역이 좁은 바, 가열 존의 다른 영역(예를 들어, 워킹 코일의 중심과 외주 사이)에 온도가 가장 높은 핫 스팟이 형성될 경우 온도 센서까지의 열 전도에 소요되는 시간으로 인해 반응 시간이 느린 단점이 있다.
도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 회로도가 도시된 도면이다.
도 3에 도시된 조리기기(10)의 회로도는 설명의 편의를 예시적으로 든 것에 불과하므로, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
도 3을 참조하면, 유도 가열 방식의 쿡탑은 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터(140), 워킹 코일(150) 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)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.
도 3에 도시된 바와 같은 회로도로 구성되는 조리기기(10)의 경우, 공진 주파수(resonance frequency)는 워킹 코일(150)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 의해 결정된다. 그리고, 결정된 공진 주파수를 중심으로 공진 곡선이 형성되며, 공진 곡선은 주파수 대역에 따라 조리기기(10)의 출력 파워를 나타낼 수 있다.
다음으로, 도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 출력 특성을 나타내는 도면이다.
먼저, Q 팩터(quality factor)는 공진 회로에서 공진의 예리함을 나타내는 값일 수 있다. 따라서, 조리기기(10)의 경우, 조리기기(10)에 포함된 워킹 코일(150)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 의해 Q 팩터가 결정된다. Q 팩터에 따라 공진 곡선은 상이하다. 따라서, 워킹 코일(150)의 인덕턴스 값과 공진 커패시터(160)의 커패시턴스 값에 따라 조리기기(10)은 상이한 출력 특성을 갖는다.
도 4에는 Q 팩터에 따른 공진 곡선의 일 예가 도시되어 있다. 일반적으로, Q 팩터가 클수록 곡선의 모양이 샤프(sharp)하고, Q 팩터가 작을수록 곡선의 모양이 브로드(broad)하다.
공진 곡선의 가로축은 주파수(frequency)를 나타내고, 세로축은 출력되는 전력(power)을 나타낼 수 있다. 공진 곡선에서 최대 전력을 출력하는 주파수를 공진 주파수(f0)라고 한다.
일반적으로, 조리기기(10)은 공진 곡선의 공진 주파수(f0)를 기준으로 오른쪽 영역의 주파수를 이용한다. 그리고, 조리기기(10)은 동작 가능한 최소 동작 주파수와 최대 동작 주파수가 미리 설정되어 있을 수 있다.
일 예로, 조리기기(10)은 최대 동작 주파수(fmax)부터 최소 동작 주파수(fmin)의 범위에 해당하는 주파수로 동작할 수 있다. 즉, 조리기기(10)의 동작 주파수 범위는 최대 동작 주파수(fmax)부터 최소 동작 주파수(fmin)까지일 수 있다.
일 예로, 최대 동작 주파수(fmax)는 IGBT 최대 스위칭 주파수일 수 있다. IGBT 최대 스위칭 주파수란 IGBT 스위칭 소자의 내압 및 용량 등을 고려하여, 구동 가능한 최대 주파수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 최대 동작 주파수(fmax)는 75kHz일 수 있다.
최소 동작 주파수(fmin)는 약 20kHz일 수 있다. 이 경우, 조리기기(10)이 가청 주파수(약 16Hz~ 20kHz)로 동작하지 않으므로, 조리기기(10)의 소음을 줄일 수 있는 효과가 있다.
한편, 상술한 최대 동작 주파수(fmax) 및 최소 동작 주파수(fmin)의 설정 값은 예시적인 것에 불과하므로, 이에 제한되지 않는다.
이러한 조리기기(10)은 가열 명령을 수신하면 가열 명령에서 설정된 화력 단계에 따라 동작 주파수를 결정할 수 있다. 구체적으로, 조리기기(10)은 설정된 화력 단계가 높을수록 동작 주파수를 낮추고, 설정된 화력 단계가 낮을수록 동작 주파수를 높임으로써 출력 파워를 조절할 수 있다. 즉, 조리기기(10)은 가열 명령을 수신하면 설정된 화력에 따라 동작 주파수 범위 중 어느 하나로 동작하는 가열 모드를 실시할 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기가 가열 중인 조리 용기 바닥의 전류 밀도가 도시된 도면이다.
도 5를 참고하면, 조리 용기(1)의 바닥면의 전류 밀도가 불균일하게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 조리 용기(1)의 바닥면 중 가운데 영역과 외주 주변 영역은 전류 밀도가 낮은 반면, 그 사이 영역 즉 가운데 영역과 외주 영역 사이에 높은 전류 밀도가 형성되는 것을 확인할 수 있다.
따라서, 조리기기가 1개의 온도 센서만을 구비할 경우 다른 영역에서 온도 센서가 위치한 영역까지 열이 전달되는데 소요되는데 오랜 시간이 소요되기 때문에 온도 센싱의 정확도가 떨어지며 반응 속도가 느린 단점이 있다.
이에, 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기는 전류 밀도가 다양하게 형성되는 가열 존의 여러 영역의 온도를 센싱 가능하도록 온도 센서를 복수개 구비하고자 한다.
도 6은 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기의 제어 블록도이다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기(10)은 인버터(140), 워킹 코일(150), 메인 온도 센서(170), 서브 온도 센서(180) 및 제어부(190) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
인버터(140)는 워킹 코일(150)에 전류를 공급할 수 있다. 인버터(140)는 정류부(120)에 의해 정류된 직류 전력을 교류 전력으로 변환하여 워킹 코일(150)에 공급할 수 있다. 인버터(140)는 하프 브릿지(half-bridge) 또는 풀 브릿지(full-bridge) 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
워킹 코일(150)은 인버터(140)로부터 전류를 공급받아 조리 용기(1)를 통과하는 자기장을 발생시킬 수 있다.
메인 온도 센서(170) 및 서브 온도 센서(180)는 온도를 감지할 수 있다. 메인 온도 센서(170) 및 서브 온도 센서(180)는 조리 용기(1)의 온도를 직접 또는 간접적으로 감지하기 위한 온도 센서일 수 있다.
메인 온도 센서(170)는 도 1에서 설명한 온도 센서와 동일할 수 있다. 메인 온도 센서(170)는 워킹 코일(150)의 가운데에 배치될 수 있다. 메인 온도 센서(170)는 상판부(11)에 직접 또는 간접적으로 접촉되게 배치될 수 있다. 예를 들어, 메인 온도 센서(170)는 상판부(11)의 하면에 접촉되게 배치되어, 상판부(11)의 온도를 감지할 수 있다.
메인 온도 센서(170)는 상판부(11)를 통해 조리 용기(1)의 온도를 산출할 수 있다. 구체적으로, 조리 용기(1)의 열은 상판부(11)로 전달되므로, 메인 온도 센서(170)는 상판부(11)의 온도를 측정함으로써 조리 용기(1)의 온도를 간접적으로 산출할 수 있다.
마찬가지로, 서브 온도 센서(180)는 상판부(11)의 온도를 측정함으로써 조리 용기(1)의 온도를 산출할 수 있다.
서브 온도 센서(180)는 워킹 코일(150)의 상부에 배치될 수 있다. 이에 대해서는 도 7 내지 도 10을 참고하여 자세히 설명하기로 한다.
컨트롤러(190)는 인버터(140), 워킹 코일(150), 메인 온도 센서(170) 및 서브 온도 센서(180) 등 쿡탑(10)에 구비된 각 구성요소를 제어할 수 있다.
구체적인 예로, 컨트롤러(190)는 메인 온도 센서(170) 및 서브 온도 센서(180) 중 적어도 하나의 센싱 결과에 기초하여 다양한 알고리즘을 실행 또는 종료할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(180)는 메인 온도 센서(170) 및 서브 온도 센서(180) 중 적어도 하나의 센싱 결과에 기초하여, 상판 과열 방지 알고리즘, 인공지능 요리 온도 제어, 음식물 종류/양 추정 알고리즘 등을 실행하거나 종료할 수 있다.
상술한 알고리즘들을 정확하게 실행하기 위해서는 정확한 온도 센싱이 요구되며, 이에 따라 상술한 바와 같이 본 개시는 메인 온도 센서(170) 뿐만 아니라 적어도 하나의 서브 온도 센서(180)를 더 구비하는 조리기기(10)를 제공하고자 한다.
본 개시의 실시 예에 따른 조리기기(10)는 메인 온도 센서(170) 및 서브 온도 센서(180)가 장착되는 센서 서포터(1000)를 구비할 수 있고, 이하 상세히 설명하기로 한다.
도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 조리기기의 메인 온도 센서와 서브 온도 센서가 장착된 센서 서포터 및 워킹 코일이 도시된 도면이다.
워킹 코일(150)은 워킹 코일 베이스(210)에 감겨 있을 수 있다. 워킹 코일 베이스(210)는 워킹 코일(150)이 감기는 위치를 안내하며, 감긴 워킹 코일(150)을 고정시킬 수 있다. 이를 위해, 워킹 코일 베이스(210)에는 복수개의 격벽이 형성될 수 있다. 격벽은 워킹 코일(150)의 각 턴들을 이격시킬 수 있다.
워킹 코일 베이스(210)는 알루미늄 플레이트(220)에 고정될 수 있다. 예를 들어, 워킹 코일 베이스(210)는 스크류 등을 통해 알루미늄 플레이트(220)에 체결될 수 있다. 알루미늄 플레이트(220)는 워킹 코일 베이스(210)를 지지할 수 있다.
센서 서포터(1000)는 워킹 코일 베이스(210)와 알루미늄 플레이트(220) 중 적어도 하나에 지지될 수 있다. 센서 서포터(1000)는 워킹 코일 베이스(210)와 알루미늄 플레이트(220) 중 적어도 하나에 고정될 수 있다.
본 개시에서는 센서 서포터(1000)가 워킹 코일 베이스(210)와 알루미늄 플레이트(220) 각각에 고정되는 것으로 가정하여 설명한다. 예를 들어, 센서 서포터(1000)에는 제1 고정부(1001)와 제2 고정부(1101)가 형성될 수 있다.
도 7의 예시를 참고하면, 제1 고정부(1001)는 스크류 등이 관통되는 관통홀일 수 있다. 제1 고정부(1001)를 관통하는 스크류 등에 의해 센서 서포터(1000)의 일부가 알루키늄 플레이트(220)에 고정될 수 있다.
제2 고정부(1101)에 대해서는 도 8을 참고하여 설명한다.
도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 센서 서포터 및 워킹 코일의 단면도이다.
워킹 코일 베이스(210)의 중심에는 수직 방향으로 관통되는 중심홀(211)이 형성될 수 있다. 중심홀(211)은 메인 온도 센서(170)에 연결된 하니스(미도시)가 지나는 통로일 수 있다. 또한, 중심홀(211)은 제2 고정부(1101)가 끼워지는 결합공간일 수 있다. 예를 들어, 제2 고정부(1101)는 사이에 공간을 둔 한 쌍의 끼움부(1101a)일 수 있고, 한 쌍의 끼움부(110a) 각각의 양 끝에는 돌기(1101b)가 형성될 수 있다. 한 쌍의 끼움부(1101a)는 그 사이에 형성된 공간에 의해 탄성을 가질 수 있고, 이에 한 쌍의 끼움부(110a)는 중심홀(211)을 통과한 후 돌기(1101b)에 의해 고정될 수 있다. 즉, 제2 고정부(1101)는 워킹 코일 베이스(210)에 강제로 끼워지는 형태로 워킹 코일 베이스(210)에 고정될 수 있다.
센서 서포터(1000)는 상술한 제1 고정부(1001)와 제2 고정부(1101) 중 적어도 하나에 의해 워킹 코일 베이스(210) 또는 알루미늄 플레이트(220)에 지지될 수 있다.
센서 서포터(1000)는 메인 온도 센서(170)가 장착되는 메인 장착부(1100) 및 서브 온도 센서(180)가 장착되는 서브 장착부(1200)가 형성될 수 있다.
메인 장착부(1100)는 워킹 코일 베이스(210)의 중심에 위치할 수 있다. 즉, 메인 장착부(1100)는 워킹 코일 베이스(210)의 중심과 수직방향으로 오버랩되도록 위치할 수 있다. 또한, 메인 장착부(1100)는 워킹 코일(150)의 중심에 위치할 수 있다. 즉, 메인 장착부(1100)는 워킹 코일(150)의 중심과 수직방향으로 오버랩되도록 위치할 수 있다. 정리하면, 메인 장착부(1100), 워킹 코일 베이스(210)의 중심 및 워킹 코일(150)의 중심은 수직방향으로 오버랩되도록 위치 수 있다.
메인 장착부(1100)는 제2 고정부(1101)의 상부에 형성될 수 있다.
메인 장착부(1100)에는 메인 온도 센서(170)가 배치되며, 메인 온도 센서(170)는 센서 고정부(1103)에 의해 고정될 수 있다. 센서 고정부(1103)는 원형의 고무일 수 있다. 센서 고정부(1103)는 메인 온도 센서(170)를 상판부(11)에 밀착시킬 수 있다.
서브 장착부(1200)는 메인 장착부(1100)와 제1 고정부(1001) 사이에 형성될 수 있다. 서브 장착부(1200)는 메인 장착부(1100)와 워킹 코일(150)의 외주(outer perimeter, 150a) 사이에 위치할 수 있다.
서브 장착부(1200)는 워킹 코일(150)의 상부에 위치할 수 있다. 서브 장착부(1200)는 워킹 코일(150)이 감긴 방향을 가로지르는 방향으로 위치할 수 있다. 서브 장착부(1200)는 워킹 코일(150)이 감긴 방향과 수직 방향으로 위치할 수 있다.
센서 서포터(1000)는 워킹 코일(150)의 중심에서 외측 방향으로 배치될 수 있다. 그리고, 센서 서포터(1000)가 향하는 방향은 제한되지 않을 수 있다. 즉, 센서 서포터(1000)는 워킹 코일(150)의 중심으로부터 3시 방향, 6시 방향, 12시 방향 등 360도 아무 방향으로 배치될 수 있다.
서브 장착부(1200)의 상면에는 서브 온도 센서(180)가 상판부(11)에 접촉되기 위한 개방홀(h1)이 형성될 수 있다.
서브 장착부(1200)의 내부에는 서브 온도 센서(180)가 배치되는 센서 공간(S1, 도 9 참고)과, 서브 온도 센서(180)에 연결된 하니스가 통과하는 하니스 공간(S2)이 형성될 수 있다. 이 때, 센서 공간(S1)은 개방홀(h1)과 연통될 수 있다. 이에 따라, 센서 공간(S1)에 배치된 서브 온도 센서(180)는 개방홀(h1)을 통해 상판부(11)의 하면에 접촉될 수 있다. 이런 점에서, 개방홀(h1)은 센서 공간(S1)의 일부일 수 있다.
조리기기(1)에 구비되는 서브 온도 센서(180)는 하나 또는 그 이상일 수 있다. 예를 들어, 조리기기(1)는 복수개의 서브 온도 센서(180)를 포함할 수 있다. 조리기기(1)에 구비되는 서브 온도 센서(180)의 개수가 많을수록 온도 추정 정확도가 향상될 수 있다. 본 명세서에서는 조리기기(1)가 4개의 서브 온도 센서(180)를 구비하는 것으로 가정하여 설명하나, 이는 설명의 편의를 위한 예시에 불과하다. 즉, 조리기기(1)에 구비되는 서브 온도 센서(180)의 개수는 다양할 수 있다.
개방홀(h1)의 개수는 하나 또는 그 이상일 수 있다. 개방홀(h1)은 모든 서브 온도 센서(180)가 내측에 위치하는 형태로 크게 하나 형성될 수 있다. 혹은, 개방홀(h1)은 복수개의 서브 온도 센서(180) 각각에 대응되도록 형성될 수 있다. 본 명세서에서는 개방홀(h1)이 복수개의 서브 온도 센서(180) 각각에 대응되도록 형성되는 것으로 가정한다.
서브 장착부(1200)에는 제1 내지 제4 서브 온도 센서(180) 각각에 대응되는 제1 내지 제4 개방홀(h11)(h12)(h13)(h14)이 형성될 수 있다. 제1 내지 제4 서브 온도 센서(180) 각각은 제1 내지 제4 개방홀(h11)(h12)(h13)(h14) 각각을 통해 상판부(11) 하면에 접촉되어 온도를 센싱할 수 있다.
복수개의 서브 온도 센서(180) 각각은 워킹 코일(150)의 중심으로부터 서로 다른 거리에 배치될 수 있다. 이에 따라, 워킹 코일(150)의 중심으로부터 이격 거리에 따라 형성되는 자기장 집중 영역을 고려한 상판부(11)의 온도 분포를 보다 정확하게 추정 가능한 이점이 있다.
복수개의 서브 온도 센서(180)와 마찬가지로, 서브 장착부(1200)에는 복수개의 서브 온도 센서(180)가 배치되는 복수개의 센서 공간(S1)이 형성될 수 있다.
도 9는 본 개시의 실시 예에 따른 복수개의 서브 온도 센서가 배치되는 공간을 나타내는 도면이고, 도 10은 도 9에 도시된 공간에 복수개의 서브 온도 센서가 배치된 모습을 나타내는 도면이다.
서브 장착부(1200)에는 제1 내지 제4 서브 온도 센서(181a)(182a)(183a)(184a)가 배치되는 제1 내지 제4 센서 공간(S11)(S12)(S13)(S14)가 형성될 수 있다.
즉, 복수개의 센서 공간(S1)은 제1 내지 제4 센서 공간(S11)(S12)(S13)(S14)을 포함할 수 있다. 복수개의 센서 공간(S1) 각각은 메인 장착부(1100)와 이격 거리가 상이할 수 있다. 즉, 복수개의 센서 공간(S1) 각각은 워킹 코일(150)의 중심으로부터 이격 거리가 상이할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서 공간(S11)은 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제1 거리에 형성되고, 제2 센서 공간(S12)은 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제1 거리 보다 먼 제2 거리에 형성되고, 제3 센서 공간(S13)은 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제2 거리 보다 먼 제3 거리에 형성되고, 제4 센서 공간(S14)은 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제3 거리 보다 먼 제4 거리에 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 서브 온도 센서(181a)는 상판부(11) 중 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제1 거리만큼 떨어진 영역의 온도를 센싱하고, 제2 서브 온도 센서(182a)는 상판부(11) 중 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제2 거리만큼 떨어진 영역의 온도를 센싱하고, 제3 서브 온도 센서(183a)는 상판부(11) 중 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제3 거리만큼 떨어진 영역의 온도를 센싱하고, 제4 서브 온도 센서(184a)는 상판부(11) 중 워킹 코일(150)의 중심으로부터 제4 거리만큼 떨어진 영역의 온도를 센싱할 수 있다.
복수개의 센서 공간(S11)(S12)(S13)(S14)은 일직선 상에 배치될 수 있다. 즉, 복수개의 센서 공간(S11)(S12)(S13)(S14)은 일렬로 배치될 수 있다.
서브 장착부(1200)에는 서브 온도 센서(180)에 연결된 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)가 배치되는 하니스 공간(S2)이 더 형성될 수 있다. 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)는 제1 서브 온도 센서(181a)에 연결되는 제1 하니스(181b), 제2 서브 온도 센서(182a)에 연결되는 제1 하니스(182b), 제3 서브 온도 센서(183a)에 연결되는 제3 하니스(183b), 제4 서브 온도 센서(184a)에 연결되는 제4 하니스(184b)를 포함할 수 있다.
하니스 공간(S2)의 서브 장착부(1200)의 내부에 형성될 수 있다. 하니스 공간(S2)은 센서 공간(S1)과 연결될 수 있다. 하니스 공간(S2)은 서브 온도 센서(180)에 연결된 하니스가 지나는 통로일 수 있다.
하니스 공간(S2)은 적어도 1회 굽은 절곡부(S20)를 갖을 수 있다. 절곡부(S20)는 서브 온도 센서(180)를 고정하기 위한 구조일 수 있다. 구체적으로, 하니스 공간(S2)이 일자로 형성된다면, 조리기기(1)에 흔들림 등 외부 충격이 발생할 경우 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)가 흔들리면서 서브 온도 센서(180)가 같이 흔들릴 수 있다. 그러나, 조리기기(1)에 외부 충격이 발생하더라도 절곡부(S20)는 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)의 유격을 최소화하는 바, 서브 온도 센서(180)의 흔들림 또한 최소화될 수 있다.
특히, 절곡부(S20)는 하니스 출구(E)의 반대쪽을 향해 굽을 수 있다. 도 9를 참고하면, 절곡부(S20)는 워킹 코일(150)의 중심 방향으로 볼록하게 굽을 수 있다. 하니스 출구(E)는 일단이 서브 온도 센서(180)에 연결된 하니스의 타단이 PCB(미도시) 등과 연결되도록 센서 서포터(1000)에 형성된 구멍으로, 절곡부(S20)가 하니스 출구(E)의 반대쪽으로 굽을 경우, 서브 온도 센서(180)를 고정시키는 효과가 향상될 수 있다.
하니스 공간(S2)은 센서 연결부(S21)와 출구 연결부(S22)로 구성될 수 있다.
센서 연결부(S21)는 센서 공간(S1)에 배치된 서브 온도 센서(180) 각각에 연결된 하니스가 배치되는 공간이고, 출구 연결부(S22)는 센서 연결부(S21)에 배치된 하니스가 하니스 출구(E)까지 연장되어 배치되는 공간일 수 있다.
센서 연결부(21)와 출구 연결부(S22)는 절곡부(S20)에 의해 구분될 수 있다. 절곡부(S20)는 서브 온도 센서(180)의 고정을 위해 꺾인 구조로, 센서 연결부(21)와 출구 연결부(S22)의 일부일 수 있다.
본 명세서에서 절곡부(S20)는 출구 연결부(S22)의 일부인 것으로 가정하여 설명한다. 출구 연결부(S22)에는 제1 내지 제4 절곡부(2a)(2b)(2c)(2d)가 형성될 수 있고, 제1 내지 제4 절곡부(2a)(2b)(2c)(2d) 각각은 제1 내지 제4 서브 온도 센서(181a)(182a)(183a)(184a) 각각을 고정시키기 위한 구조일 수 있다.
제1 절곡부(2a)는 제1 센서 연결부(S211)와 연결되고, 제2 절곡부(2b)는 제2 센서 연결부(S212)와 연결되고, 제3 절곡부(2c)는 제3 센서 연결부(S213)와 연결되고, 제4 절곡부(2d)는 제4 센서 연결부(S214)와 연결될 수 있다.
센서 연결부(S21)는 제1 센서 공간(S11)와 제1 절곡부(2a)를 연결하는 제1 센서 연결부(S211), 제2 센서 공간(S12)과 제2 절곡부(2b)를 연결하는 제2 센서 연결부(S212), 제3 센서 공간(S13)과 제3 절곡부(2c)를 연결하는 제3 센서 연결부(S213), 제4 센서 공간(S14)과 제4 절곡부(2d)를 연결하는 제4 센서 연결부(S214)를 포함할 수 있다.
제1 내지 제4 서브 온도 센서(181a)(182a)(183a)(184a) 각각에 연결된 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)는 제1 내지 제4 센서 연결부(S211)(S212)(S213)(S214)를 지나 출구 연결부(S22)에 모일 수 있다. 출구 연결부(S22)에 모인 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)는 하니스 출구(E)를 통과할 수 있다.
실시 예에 따라, 서브 장착부(1200)의 상면에는 적어도 하나의 배출홀(h21)(h22)(h23)(h24)(h25)이 형성될 수 있다. 배출홀(h21)(h22)(h23)(h24) (h25)은 출구 연결부(S22)의 상부에 형성될 수 있다. 배출홀(h21)(h22)(h23)(h24) (h25)과 출구 연결부(S22)는 연결될 수 있다. 배출홀(h21)(h22)(h23)(h24) (h25)은 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)에서 발생한 열이 서브 장착부(1200) 밖으로 배출되는 구멍일 수 있다. 이에 따라, 출구 연결부(S22)의 온도가 높아져 하니스(181b)(182b)(183b)(184b)가 파손되는 문제가 최소화될 수 있다.
한편, 센서 공간(S1)에는 서멀 그리스(thermal grease)가 충전될 수 있다. 서멀 그리스는 열을 전달하는 유체 물질일 수 있다. 서멀 그리스는 센서 공간(S1)에서 서브 온도 센서(180)를 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다. 또한, 서멀 그리스는 상판부(11)의 열을 서브 온도 센서(180)로 전달함으로써, 서브 온도 센서(180)로 하여금 상판부(11) 하면의 온도에 대한 센싱 속도를 보다 향상시킬 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 (10)

  1. 피가열 물체가 놓이는 상판부;
    상기 피가열 물체를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일;
    상기 상판부의 온도를 감지하기 위한 메인 온도 센서;
    상기 상판부의 온도를 감지하기 위한 서브 온도 센서; 및
    상기 메인 온도 센서가 장착되는 메인 장착부와 상기 서브 온도 센서가 장착되는 서브 장착부가 형성된 센서 서포터를 포함하고,
    상기 센서 서포터는 상기 워킹 코일의 중심에서 외측 방향으로 길게 배치되는
    조리기기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 장착부는 상기 워킹 코일의 중심에 위치하고,
    상기 서브 장착부는 상기 워킹 코일의 상부에 위치하는
    조리기기.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 장착부는
    상기 메인 장착부와 상기 워킹 코일의 외주 사이에 위치하는
    조리기기.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 온도 센서는 복수개이고,
    상기 서브 장착부에는 복수개의 서브 온도 센서가 배치되는 복수개의 센서 공간이 형성되는
    조리기기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 복수개의 센서 공간 각각은 상기 메인 장착부와 이격 거리가 상이한
    조리기기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 복수개의 센서 공간은 일직선 상에 배치되는
    조리기기.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 서브 장착부에는
    상기 서브 온도 센서에 연결된 하니스가 배치되는 하니스 공간이 형성되는
    조리기기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 하니스 공간은
    적어도 1회 굽은 절곡부를 갖는
    조리기기.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 절곡부는
    상기 워킹 코일의 중심 방향으로 볼록하게 굽은
    조리기기.
  10. 청구항 4에 있어서,
    상기 센서 공간에는 서멀 그리스가 충전되는
    조리기기.


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