KR940004615B1 - 초전센서를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

초전센서를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치

제1도는 일반적인 전자레인지를 보인 개략사시도.

제2도는 종래의 전자레인지 공기흐름을 보인 설명도.

제3도는 본 발명의 가열상태 검출장치에 의한 전자레인지의 공기흐름을 보인 단면도.

제4도는 본 발명의 가열상태 검출장치에 의한 전자레인지의 공기흐름을 보인 설명도.

제5도는 본 발명의 가열상태 검출장치에 사용되는 초전센서를 보인 평면도.

제6도는 본 발명의 가열상태 검출장치에 사용되는 초전센서의 검출온도에 대한 용량변화를 보인 그래프.

제7도는 본 발명의 가열상태 검출장치의 회로도.

제8a도- 제8c도는 제5도의 각부의 동작파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 냉각팬 22 : 후면판

23, 29 : 흡입공 24 : 고압트랜스

26, 31, 31A, 32B : 배기공 27 : 마그네트론

28 : 덕트 30 : 가열실

32 : 궤환통로 33 : 초전센서

40 : 발진기 41 : 제어부

본 발명은 초전센서를 이용하여 전자레인지의 음식물의 가열상태를 검출하는 초전센서를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치에 관한 것으로 특히, 가열실에서 배출되는 수증기의 일부를 팬모타측으로 궤환시키고, 그 궤환통로에 초전센서를 설치하여 검출온도에 따라 정전용량이 가변되게 하며, 가변되는 정전용량에 따라 발진기의 발진주파수가 가변되게 하여 발진주파수로 음식물의 가열상태를 검출함으로써 음식물의 가열상태를 정확하고 빠르게 검출할 수 있도록 하는 전자레인지를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치에 관한 것이다.

음식물을 자동으로 조리하는 전자레인지들은 여러가지의 검출센서를 사용하여 음식물의 가열상태를 검출하고 있다.

음식물의 가열상태를 검출하는 센서로서는 절대 습도센서가 있다.

이 절대 습도센서는 음식물의 가열에 따라 발생되는 수증기에 의해 열전도율의 변화가 커지게 되면서 저항값이 가변되고, 그 가변되는 저항값을 이용하여 음식물의 가열상태를 검출하고 있다.

이 절대 습도센서를 이용하여 음식물의 가열상태를 검출하는 전자레인지의 일예를 설명하면, 제1도 및 제2도에 도시된 바와 같이, 가열실(1)의 우측판(1A) 및 좌측판 (1B)에 다수개의 흡입공(2) 및 배기공(3)을 각기 천공하여 흡입공(2)으로 흡입된 공기가 수증기와 함께 배기공(3)으로 배기되게 하고, 배기공(3)의 외측에 수증기를 검출하는 절대 습도센서(4)를 설치하였다.

그리고 가열실(1)의 우측에는 전자파를 발생하는 마그네트론(5)과, 마그네트론 (5)에 고압을 공급하기 위한 고압트랜스(6)를 설치하고, 마고네트론(5)과 흡입공(2)을 덕트(7)로 연결하며, 전자레인지의 후면판(8)및 저면판(9)에 다수개의 흡입공(10) 및 배기공(11)을 각기 천공함과 아울러 후면판(8)에 브래키트(12)를 설치하여 브래키트(12)에 냉각팬(13)을 고정하였다.

이와 같이 구성된 종래의 전자레인지는 가열실(1)에 조리할 음식물을 넣고, 조리를 시작하면, 고압트랜스(6)가 동작하여 고압을 발생하고, 발생한 고압에 따라 마그네트론(5)이 발진되면서 고주파를 발생하며, 발생한 고주파는 가열실(1)로 전공되어 음식물을 가열하게 된다.

그리고 냉각팬(13)이 구동되고, 냉각팬(13)의 구동에 따라 외부의 공기가 흡입공(10)을 통해 흡입된다.

흡입된 외부공기중에서 일부는 고압트랜스(6)를 냉각시킨후 배기공(11)으로 배기되고, 나머지 일부의 외부 공기는 마그네트론(5)을 냉각시킨후 덕트(7) 및 흡입공 (2)을 통해 가열실(1)로 들어가게 되며, 가열실(1)로 들어온 공기는 음식물의 가열에 따라 발생되는 수증기와 함께 배기공(3)을 통해 외부로 배기되며, 이때 절대 습도센서(4)는 배기공(3)으로 배기되는 수증기에 따라 전기 저항값이 가변되고, 그 가변되는 전기 저항값을 마이콤등이 판별하여 음식물의 가열상태를 검출 및 조리를 제어한다.

그러나, 상기와 같이 절대 습도센서(4)를 이용하는 전자레인지는, 절대 습도센서(4)의 전기 저항값의 변화를 검출하는 것으로 장기간 사용하여 절대 습도센서(4)의 표면이 오염될 경우에 감도가 저하되어 음식물의 가열상태를 정확히 검출하지 못하게 되고, 음식물에서 많은 양의 수증기가 발생할 경우에는 절대 습도센서(4)의 표면에 이슬맺힘 현상이 발생하고, 이로 인하여 쇼트(short)등이 발생하여 절대 습도센서(4) 및 절대 습도센서(4)의 주변회로가 손상되는 등의 문제점이 있었다.

또한 냉각팬(13)의 구동에 따라 가열실(1)의 배기공(3)의 주변에는 풍량의 변화 및 소용돌이 공기등이 발생하고 이 발생한 풍량의 변화 및 소용돌이 공기가 절대 습도센서(4)의 전기 저항값의 변화에 많은 영향을 주게 되므로 음식물의 가열상태를 정확하고 빨리 검출하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안한 것으로서 절대 습도센서를 사용하지 않고, 가열실에서 외부로 배기되는 수증기의 일부가 냉각팬으로 궤환되게 궤환통로를 형성하고, 궤환 통로에 초전센서를 설치하여 음식물의 가열에 대한 온도의 변화에 따라 초전센서의 정전용량이 가변되게 하며, 초전센서의 정전용량에 따라 발진기의 발진주파수가 가변되게 하여 발진주파수의 변화로 음식물의 가열 상태를 검출함으로써 냉각팬의 구동에 따른 풍량의 변화 및 소용돌이 공기의 영향을 제거하고, 음식물의 가열상태를 정확하고 빠르게 검출하는 가열상태 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것으로 이를 첨부된 제3도 내지 제8도의 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제3도는 본 발명의 가열상태 검출장치에 의한 전자레인지의 공기흐름을 보인 단면도이고, 제4도는 전자레인지의 공기흐름을 보인 설명도로서 이에 도시된 바와 같이, 냉각팬(21)의 구동에 따라 외부공기가 후면판(22)의 흡입공(23)으로 홉입되어 일부는 고압트랜스(24)를 냉각시킨후 저면판(25)의 배기공(26)을 퉁해 외부로 배출되고, 나머지 일부는 마그네트론(27)을 냉각시킨후 덕트(28) 및 흡입공(29)을 통해 가열실 (30)로 유입되어 수증기와 함께 배기공(31)을 통해 외부로 배기되는 전자레인지에 있어서, 상기 배기공(31)을 둘로 분리하여 배기공(31A)으로 배기되는 수증기는 외부로 배기되게 하고, 배기공(31B)과 상기 냉각팬(21)측의 사이에는 궤환통로(32)를 형성하여 배기공(31B)으로 배기되는 수증기가 궤환통로(32)를 통해 냉각팬(21)으로 궤환되게 하며, 배기공(31B)의 외측의 궤환통로(32)에는 초전센서(33)를 설치하였다.

이 초전센서(33)는 제5도에 도시된 바와 같이 금속원판(33A)에 초전재료 (33B)를 부착하고, 초전재료(33B)에 전극막(33C)을 도핑(dopping)시키며, 금속원판 (33A) 및 전극막(33C)에 리드선(33D)을 인출하여 온도의 변화에 따라 초전센서 (33)의 유전율이 가변 즉, 제6도에 도시된 바와 같이 정전용량이 직선적으로 변화된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 가열상태 검출장치에 의한 전자레인지는, 음식물을 가열할 경우에 냉각팬(21)이 구동되고, 냉각팬(21)의 구동에 따라 외부공기가 후면판 (22)의 흡입공(23)을 통해 흡입된다. 흡입된 외부공기중에서 일부는 고압트랜스(24)를 냉각시킨후 저면판(25)의 배기공(26)을 통해 외부로 배기되고, 나머지 일부의 외부공기는 마그네트론(27)을 냉각시킨후 덕트(28) 및 흡입공(29)을 통해 가열실(30)로 유입된다.

가열실(37)로 유입된 공기는 음식물의 가열에 따라 발생되는 수증기와 함께 배기공(31)으로 배기되는데, 배기공(31A)으로 배기되는 수증기는 외부로 배기되고, 배기공(31B)으로 배기되는 수증기는 궤환통로(32)를 통해 냉각팬(21)측으로 궤환되며, 초전센서(33)는 궤환통로(32)로 궤환되는 수증기의 온도에 따라 정전 용량이 가변된다.

이때 냉각팬(21)의 구동에 따른 가열실(30)의 내부의 공기흐름보다 냉각팬 (21)이 공기를 흡입하는 속도가 매우 빠르므로 가열실(30)에 소용돌이 공기등이 발생하여도 수증기가 빠른 속도로 배기공(31B) 및 궤환통로(32)를 통해 냉각팬(21)측으로 흐르게 되고, 초전센서(33)는 온도를 정확하고 빠른 속도로 검출 및 정전 용량이 가변되며 이때 배기공(31B)은 배기공(31)의 전체 크기의 약 1/2 정도로 설정할 경우에 수증기가 배기공(31A)을 통해 외부로 원활하게 배기됨과 아울러 초전센서(33)가 온도를 정확하고 빠른 속도로 검출하게 된다.

한편, 제7도는 본 발명의 가열상태 검출장치의 회로도로서 이에 도시된 바와 같이, 노아게이트(NOR1)의 출력단자를 노아게이트(NOR2)의 일측 입력단자에 접속하고, 노아게이트(NOR2)의 타측 입력단자를 접지시켜 노아게이트(NOR2)의 출력단자를 초전센서(33)를 통해 노아게이트(NOR1)의 일측 입력단자에 접속함과 아울러 고 접속점을 저항(R)을 통해 노아게이트(NOR1)의 출력단자 및 노아게이트(NOR2)의 일측 입력단자의 접속점에 접속하며, 노아게이트(NOR1)의 타측 입력단자는 접지시켜 발진기 (40)를 구성하였다.

발진기(40)의 출력단자인 노아게이트(NOR2)의 출력단자는 제어부(41)의 입력단자에 접속하여 제어부(41)가 발진기(40)의 발진주파수를 카운트 및 음식물의 가열상태를 판별하게 하고, 판별한 가열상태에 따라 출력구동부(42)를 제어하여 음식물을 요리하게 하였다.

도면의 설명중 미설명부호 Vss는 전원이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 가열상태 검출장치의 회로도는, 전원(Vss)이 인가된 상태에서 노아게이트(NOR1)의 일측 입력단자에 인가되는 전위(VI1)가 저전위로 되면, 노아게이트(NOR1)가 제8도의 (a)에 도시된 바와 같이 시간(t1)에 고전위를 출력하여 노아게이트(NOR2)의 일측 입력단자에 인가된다.

그러면 노아게이트(NOR2)는 자체의 일정 지연시간(tpd)이 경과된 시간(t2)에 제8도의 (b)에 도시된 바와 저전위를 출력하게 된다.

그러므로 노아게이트(NOR1)에서 출력되는 고전위가 저항(R)을 통해 초전센서 (33)에 제8도의 (c)에 도시된 바와 같이 충전되고, 초전센서(33)의 충전전위는 노아게이트(NOR1)의 일측 입력단자에 인가된다.

이와 같은 상태에서 시간(t3)에 노아게이트(NOR1)의 일측 입력단자에 인가되는 전위가 그의 드레시홀드 전압(V_T) 이상으로 되면, 노아게이트(NOR1)가 저전위를 출력하여 시간(t4)에 노아게이트(NOR2)가 고전위를 출력하고, 초전센서(33)의 충전전위는 저항(R)을 통해 노아게이트(NOR1)의 출력단자로 방전되며, 초전센서(33)의 충전전위가 노아게이트(NOR1)의 드레시홀드 전압(V_T) 이하로 방전되면, 노아게이트 (NOR1)가 다시 고전위를 출력하는 것을 반복하여 발진기(40)는 발진하게 된다.

이때 발진기(40)의 발진주기 T1 및 T2는 다음의 식과 같다.

T1 = RㆍCㆍ1n(2ㆍVss -V_T)/(Vss - V_T)

T2 = RㆍCㆍ1n(Vss +V_T)/ V_T

여기서, C는 초전센서(33)의 정전용량이고, 1n은 자연로그이다.

그러면 전체 발진주기 T는,

T = T1 + T2 = (RㆍCㆍK)

여기서, K는 상수이다.

이므로 발진주파수 F는 다음과 같다.

F = 1/T =1/(RㆍCㆍK)

그러므로 초전센서(33)의 정전용량의 변화에 대한 주파수의 변화는 다음과 같다.

그리고 온도의 변화에 대한 주파수의 변화는 다음과 같다

따라서 음식물의 가열에 따라 발생되는 수증기를 초전센서(33)가 정전용량의 변화로 김출하고, 그 초전센서(33)의 정전용량의 변화됨에 따라 발진기(40)의 발진주파수가 가변된다.

이와 같이 초전센서(33)의 정전용량의 변화에 따라 발진주파수가 가변되는 발진기(40)의 발진신호를 제어부(41)가 카운트하여 음식물의 가열상태를 판별하고, 판별한 가열상태에 따라 출력구동부(42)를 제어하여 음식물을 조리하게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 가열상태 검출장치는 초전센서를 이용하여 음식물의 가열에 따른 온도변화로 음식물의 가열상태를 검출 및 조리하는 것으로 초전센서 표면이 오염되어도 온도의 변화를 정확히 검출하여 음식물의 가열상태를 정확히 검출하고, 또한 냉각팬의 구동에 따라 빠른 속도로 공기가 흐르는 궤환통로를 형성하고, 그 궤환통로에 초전센서를 설치함으로써 초전센서에 이슬맺힘 현상이 발생하지 않고, 가열실내에 소용돌이 공기가 발생하여도 온도의 변화를 빠른 속도로 검출할수 있는 등의 효과가 있다.

Claims (4)

1. 냉각팬(21)의 구동에 따라 외부공기가 후면판(22)의 흡입공(23)으로 흡입되어 일부는 고압트랜스(24)를 냉각시킨후 저면판(25)의 배기공(26)을 통해 외부로 배출되고, 나머지 일부는 마그네트론(27)을 냉각시킨후 덕트(28) 및 흡입공(29)을 통해 가열실(30)로 유입되어 수증기와 함께 배기공(31)을 통해 외부로 배기되는 전자레인지에 있어서, 상기 배기공(31)으로 배기되는 공기를 상기 냉각팬(21)측으로 궤환시키는 궤환통로(32)와, 상기 궤환통로(32)에 설치되어 온도의 변화에 따라 정전용량이 가변되는 초전센서(33)와, 상기 초전센서(33)의 정전용량의 가변에 따라 발진주파수가 가변되는 발진기(40)와, 상기 발진기(40)의 발진주파수로 음식물의 가열상태를 판별하여 출력구동부(42)를 제어하는 제어부(41)로 구성함을 특징으로 하는 초전센서를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치.
2. 제1항에 있어서, 배기공(31)을 둘로 분할하여 배기공(31A)은 외부와 연결하고, 배기공(31B)은 궤환 통로(32)에 연결하여 구성함을 특징으로 하는 초전센서를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치.
3. 제2항에 있어서, 배기공(31B)은 배기공(31)의 전체 크기의 1/2 이하로 형성하여 구성함을 특징으로 하는 초전센서를 이용한 전자레인지의 가열상태 검출장치.
4. 제1항에 있어서, 발진기(40)는 노아게이트(NOR1)의 출력단자를 노아게이트 (NOR2)의 일측 입력단자에 접속하고, 노아게이트(NOR2)의 타측 입력단자를 접지시켜 노아게이트(NOR2)의 출력단자를 초전센서(33)를 통해 노아게이트(NOR1)의 일측 입력단자에 접속함과 아울러 그 접속점을 저항(R)을 통해 노아게이트(NOR1)의 출력단자 및 노아게이트(NOR2)의 일측 입력단자의 접속점에 접속하며, 노아게이트 (NOR1)의 타측 입력단자는 접지시켜 구성함을 특징으로 하는 초전센서를 이용한 전사레인지의 가열상태 검출장치.