WO2021071076A1 - 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법 - Google Patents

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WO2021071076A1
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working coil
value
frequency
target frequency
driving
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PCT/KR2020/010634
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English (en)
French (fr)
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김한나
강계룡
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엘지전자 주식회사
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    • H05B6/02—Induction heating
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    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B6/10—Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
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    • 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

Definitions

  • the present specification relates to an induction heating device and a control method of the induction heating device capable of improving a phenomenon in which an output power value decreases during a driving process of a working coil.
  • the method of heating a container using electric energy is largely classified into a resistance heating method and an induction heating method.
  • the resistance heating method is a method of heating a container by using thermal energy generated when electric energy is supplied to a metal resistance wire or a non-metallic heating element such as silicon carbide.
  • the induction heating method when electric energy is supplied to the working coil, an eddy current is generated in a metal container by using a magnetic field generated around the working coil to heat the container itself.
  • a more detailed look at the principle of the induction heating method is as follows. First, as power is applied to the induction heating device, a high-frequency voltage of a predetermined size is applied to the working coil. Accordingly, an induction magnetic field is generated around the working coil disposed inside the induction heating device. When the magnetic field line of the induced magnetic field thus generated passes through the bottom of the container containing the metal component placed on the upper part of the working coil, an eddy current is generated inside the bottom of the container. When the resulting eddy current flows through the container, the container itself is heated.
  • the induction heating device may include two or more heating zones and two or more working coils corresponding thereto. For example, when a user who uses an induction heating device having two heating zones puts a container on each of the two heating zones and wants to cook at the same time, power for driving is supplied to each of the two working coils. Each working coil is driven at a driving frequency corresponding to the required power value set by the user.
  • 1 is a graph showing a relationship between a driving frequency of a working coil and an output power value.
  • the driving frequency of the working coil has an inverse relationship with the output power value of the working coil. For example, when the driving frequency of the working coil increases from fa to fb, the output power value of the working coil decreases from Pa to Pb. As a result, as the driving frequency of the working coil increases, the output power value of the working coil decreases, so that the thermal energy supplied to the container decreases.
  • the two working coils are driven at the same time, if the absolute value of the difference value of the driving frequency of each working coil is included in the audible frequency band (e.g., 2 kHz to 20 kHz), interference noise caused by driving the working coil This happens.
  • the interference noise generated as described above causes great inconvenience to the user who uses the induction heating device, and may cause the user to suspect a failure of the induction heating device.
  • One of the methods for removing interference noise generated when driving two or more working coils is to adjust the driving frequency of the working coil so that the absolute value of the difference value of the driving frequency of each working coil is out of the audible frequency band.
  • a plurality of working coils are simultaneously driven by sequentially turning on/off switching elements connected to each induction coil by time division in an induction heating device including a plurality of working coils. Even if the interference noise is blocked, the content is disclosed.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in output power value when a driving frequency of a working coil is adjusted to reduce interference noise generated when two working coils are driven.
  • the driving frequency of the first working coil corresponding to P1, which is the required power value of the first working coil, is f1
  • the driving frequency of the second working coil, corresponding to P2 which is the required power value of the second working coil.
  • Is f2 and the absolute value of the difference between f1 and f2 is included in the audible frequency band (eg, 2 kHz to 20 kHz). Accordingly, when the first working coil and the second working coil are simultaneously driven, interference noise occurs.
  • the driving frequency of the second working coil may be adjusted from f2 to f3.
  • the absolute value of the difference value between f1 and f3 goes out of the audible frequency band, so that interference noise does not occur.
  • the present specification relates to an induction heating apparatus and a control method of an induction heating apparatus capable of improving the problem of reducing an output power value of a working coil when a driving frequency of a working coil is adjusted to eliminate interference noise.
  • the absolute value of the difference value between the first final driving frequency of the first working coil and the second final driving frequency of the second working coil is equal to or greater than a predetermined noise avoidance value. If the final driving frequency of the low-power working coil and the target frequency of the low-power working coil are different from each other, obtaining a temperature value of the high-power working coil, determining whether the temperature value satisfies a predetermined output change condition, the temperature value When the output change condition is satisfied, setting the required power value of the high-power working coil to a predetermined minimum power value, and a first final driving frequency of the first working coil and a second final driving frequency of the second working coil And determining again.
  • the output change condition is set such that the temperature value is equal to or greater than a predetermined reference temperature value.
  • the output change condition is set such that the temperature value is maintained within a predetermined reference temperature range for a predetermined reference time.
  • the control method of the induction heating device comprises the steps of determining a first target frequency of the first working coil based on a required power value of the first working coil, based on the required power value of the second working coil. Determining a second target frequency of the second working coil based on the step, calculating an absolute value of a difference value between the first target frequency and the second target frequency, and the first target frequency and the second target frequency And determining the driving mode of the induction heating device based on the absolute value of the difference value of.
  • the determining of the driving mode based on an absolute value of a difference value between the first target frequency and the second target frequency includes an absolute difference value between the first target frequency and the second target frequency. If the value is greater than or equal to a predetermined first reference value and less than a predetermined second reference value, determining the driving mode as a coupling mode, wherein an absolute value of a difference value between the first target frequency and the second target frequency is the second reference value Is greater than or equal to a predetermined third reference value, determining the driving mode as a separation mode, and an absolute value of a difference value between the first target frequency and the second target frequency is less than the first reference value or exceeds the third reference value And determining the driving mode as a normal mode.
  • the first final driving frequency and the second final driving frequency are set to the same value
  • the first final driving frequency and the The second final driving frequency is set to have a difference greater than or equal to the noise avoidance value
  • the driving mode is the normal mode
  • the first final driving frequency is set equal to the first target frequency
  • the second final driving frequency is the It is set equal to the second target frequency
  • control method of the induction heating device comprises the steps of driving the first working coil and the second working coil at a predetermined adjustment frequency, and setting the driving frequency of the first working coil to the first final driving frequency. And adjusting the driving frequency of the second working coil to the second final driving frequency.
  • the induction heating apparatus includes a first working coil corresponding to a first heating region, a second working coil corresponding to a second heating region, a driving command for the first working coil, and the second 2 It includes a control circuit for driving the first working coil and the second working coil, respectively, according to a driving command for the working coil.
  • the absolute value of the difference between the first final driving frequency of the first working coil and the second final driving frequency of the second working coil is equal to or greater than a predetermined noise avoidance value, and the final driving frequency of the low-power working coil and the low-power working If the target frequencies of the coils are different from each other, a temperature value of the high-power working coil is obtained, it is determined whether the temperature value satisfies a predetermined output change condition, and if the temperature value satisfies the output change condition, the high-power working coil is The required power value is set to a predetermined minimum power value, and a first final driving frequency of the first working coil and a second final driving frequency of the second working coil are determined again.
  • the output change condition is set such that the temperature value is equal to or greater than a predetermined reference temperature value.
  • the output change condition is set such that the temperature value is maintained within a predetermined reference temperature range for a predetermined reference time.
  • the control circuit determines a first target frequency of the first working coil based on a required power value of the first working coil, and the second target frequency based on a required power value of the second working coil. Determine a second target frequency of the working coil, calculate an absolute value of the difference value between the first target frequency and the second target frequency, and calculate the absolute value of the difference value between the first target frequency and the second target frequency. Based on this, the driving mode of the induction heating device is determined.
  • the control circuit determines the driving mode as a coupling mode when the absolute value of the difference value between the first target frequency and the second target frequency is greater than or equal to a predetermined first reference value and less than a predetermined second reference value. And, if the absolute value of the difference value between the first target frequency and the second target frequency is greater than or equal to the second reference value and less than or equal to a predetermined third reference value, the driving mode is determined as a separation mode, and the first target frequency and the second target frequency When the absolute value of the difference value of the second target frequency is less than the first reference value or exceeds the third reference value, the driving mode is determined as a normal mode.
  • the first final driving frequency and the second final driving frequency are set to the same value
  • the first final driving frequency and the The second final driving frequency is set to have a difference greater than or equal to the noise avoidance value
  • the driving mode is the normal mode
  • the first final driving frequency is set equal to the first target frequency
  • the second final driving frequency is the It is set equal to the second target frequency
  • control circuit drives the first working coil and the second working coil at a predetermined adjustment frequency, and drives the first and final driving frequencies of the first working coil and the second working coil, respectively. Frequency and the second final driving frequency.
  • 1 is a graph showing a relationship between a driving frequency of a working coil and an output power value.
  • FIG. 2 is a graph showing a change in output power value when a driving frequency of a working coil is adjusted to reduce interference noise generated when two working coils are driven.
  • FIG. 3 is a perspective view of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 5 is a graph for explaining a process of controlling driving frequencies of a first working coil and a second working coil when the induction heating device according to an exemplary embodiment of the present specification is driven in a coupling mode.
  • FIG. 6 is a graph for explaining a process of controlling driving frequencies of a first working coil and a second working coil when the induction heating device according to an exemplary embodiment of the present specification is driven in a separate mode.
  • FIG. 7 is a graph for explaining a process of controlling driving frequencies of a first working coil and a second working coil when the induction heating device according to an exemplary embodiment of the present specification is driven in a normal mode.
  • FIG. 8 is a graph showing a change in a temperature value measured by a high-power working coil when the induction heating device according to an embodiment of the present specification is driven in a separate mode.
  • FIG. 9 is a graph for explaining a process of determining a driving mode of the induction heating device again after the induction heating device according to an embodiment of the present specification is driven in a separation mode.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of driving a first working coil and a second working coil at a final driving frequency, respectively, in an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of determining a final driving frequency of a first working coil and a second working coil in an exemplary embodiment of the present specification.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a control process of an induction heating device for improving a phenomenon in which an output power value of a working coil decreases when the first working coil and the second working coil are each driven at a final driving frequency in an embodiment of the present specification. It is a flow chart.
  • FIG. 3 is a perspective view of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • the induction heating device 10 is coupled to the case 102 and the case 102 forming the exterior of the induction heating device 10 to seal the case 102 It includes a cover plate (110).
  • the lower surface of the cover plate 110 is combined with the upper surface of the case 102 to seal the space formed inside the case 102 from the outside.
  • an upper plate portion 105 on which an object to be heated, that is, a container for cooking food, can be placed is formed on the upper surface of the cover plate 110.
  • the upper plate portion 105 may be made of various materials, for example, a tempered glass material such as ceramic glass.
  • Working coils 103, 104, 106a, and 106b for heating the container are disposed in the inner space of the case 102 formed by combining the cover plate 110 and the case 102. More specifically, inside the case 102, a first working coil 103, a second working coil 104, and a third working coil 106a and 106b are disposed.
  • the first working coil 103, the second working coil 104, and the third working coil 106a and 106b are each made by winding a conductor made of a conductor such as copper several times.
  • the first working coil 103 and the second working coil 104 each have a rectangular shape with curved corners, and the third working coils 106a and 106b are formed in a circular shape, but the shape of each working coil May vary depending on the embodiment.
  • the number and arrangement structure of the working coils disposed in the induction heating device 10 may vary according to embodiments.
  • the third working coils 106a and 106b may be composed of two coils, that is, an inner coil 106a and an outer coil 106b.
  • 2 shows an embodiment in which the third working coils 106a and 106b include two coils, but the number of coils constituting the third working coil and the number of coils constituting the inner coil and the outer coil are implemented. It may vary depending on the example.
  • the third working coil may include four coils.
  • two coils disposed inside the third working coil may be defined as an inner coil, and the remaining two coils disposed outside may be defined as an outer coil.
  • three coils disposed inside the third working coil may be defined as an inner coil, and the remaining one coil disposed outside may be defined as an outer coil.
  • first heating region 142 a first heating region 142, a second heating region 144, and a third heating region 146 are displayed on the surface of the upper plate portion 105 of the cover plate 110, respectively.
  • the positions of the first heating zone 142, the second heating zone 144, and the third heating zone 146 are respectively the first working coil 103, the second working coil 104, and the third working coil 106a, It corresponds to the location of 106b).
  • the inner space of the case 102 has a function of allowing the user to apply power, to adjust the output of the working coils 103, 104, 106a, 106b, or to display information related to the induction heating device 10.
  • An interface unit 108 is provided.
  • the present specification will be described centering on an embodiment in which the interface unit 108 is implemented as a touch panel capable of both inputting and displaying information by touch, but the interface unit 108 has a different shape or structure depending on the embodiment. It can also be implemented as
  • an operation area 118 disposed at a position corresponding to the interface unit 108 is formed on the upper plate portion 105 of the cover plate 110.
  • specific characters or images for user manipulation or information display may be displayed.
  • a user may perform a desired manipulation by manipulating (eg, touching) a specific point of the manipulation area 118 with reference to the text or image displayed on the manipulation area 118.
  • the user touches the manipulation area 118 to set a heating level for a container placed on at least one of the first heating area 142, the second heating area 144, and the third heating area 146. It is possible to input a driving command for the working coil corresponding to each heating area.
  • various types of information output from the interface unit 114 may be displayed through the operation area 118 according to a user's manipulation or an operation of the induction heating device 10.
  • a power supply circuit (not shown) for supplying power to the working coils 103, 104, 106a, 106b or the interface unit 114 is disposed in the inner space of the case 102.
  • the power supply circuit is electrically connected to the working coils 103, 104, 106a, 106b or the interface unit 108, and the working coils 103, 104, 106a, 106b or the interface unit 108 receive power applied from an external power source. It converts and supplies electric power suitable for driving.
  • FIG. 2 For reference, an embodiment in which three working coils 103, 104, 106a, and 106b are disposed in the inner space of the case 102 is shown in FIG. 2. However, in another embodiment of the present specification, one working coil may be disposed in the inner space of the case 102 or four or more working coils may be disposed.
  • a control circuit may be disposed in the inner space of the case 102.
  • the control circuit (not shown) is the working coil 103, 104, 106a, 106b according to the user's heating command input through the interface unit 108 (eg, a driving start command, a driving end command, a heating level control command, etc.). Control the drive.
  • the user After placing the container on a desired heating zone among the first heating zone 142, the second heating zone 144, and the third heating zone 146, the user can place the container on the heating zone where the container is placed through the operation zone 118.
  • a heating command can be issued along with the heating level setting for.
  • the user's heating command input through the operation area 118 is input to the control circuit (not shown) as a driving command for the working coil corresponding to the heating area in which the user has seated the container.
  • a control circuit (not shown) receiving a driving command drives a working coil that is a target of the driving command to perform a heating operation for the container.
  • FIG. 4 is a circuit diagram of an induction heating device according to an embodiment of the present specification.
  • FIG. 4 shows a circuit diagram when the induction heating apparatus according to an embodiment of the present specification includes two working coils, that is, a first working coil 103 and a second working coil 104.
  • the induction heating device according to an embodiment of the present specification may include two or more working coils, and the control method of the induction heating device described below is induction heating having two or more working coils. The same can be applied to the device.
  • the induction heating apparatus includes two heating modules, that is, a first heating module 202 and a second heating module 204.
  • the first heating module 202 and the second heating module 204 convert AC power supplied from the external power supply 30 to power the first working coil 103 and the second working coil 104 respectively. Supply.
  • the first heating module 202 includes a rectifying unit 302 and a smoothing unit 304.
  • the rectifying unit 302 rectifies and outputs an AC voltage supplied from the external power supply 30.
  • the smoothing unit 304 includes a first inductor L1 and a first capacitor C1, and converts the rectified voltage output from the rectifier 302 into a DC voltage and outputs the converted voltage.
  • the second heating module 204 includes a rectifying unit 306 and a smoothing unit 308.
  • the rectifier 306 rectifies and outputs the AC voltage supplied from the external power supply 30.
  • the smoothing unit 308 includes a second inductor L2 and a fourth capacitor C4, and converts the rectified voltage output from the rectifier 306 into a DC voltage and outputs the converted voltage.
  • the first heating module 202 includes a plurality of switching elements SW1 and SW2 and a plurality of capacitors C2 and C3.
  • the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are connected in series with each other, and are alternately connected by the first switching signal S1 and the second switching signal S2 output from the first driving unit 34. It is turned on and turned off. In this specification, the turn-on and turn-off operation of such a switching element is referred to as a'switching operation'.
  • the second capacitor C2 and the third capacitor C3 are connected in series with each other.
  • the first and second switching elements SW1 and SW2 and the second and third capacitors C2 and C3 are connected in parallel to each other.
  • the first working coil 103 is connected between the connection point of the first switching element SW1 and the second switching element SW2 and the connection point of the second capacitor C2 and the third capacitor C3.
  • the first switching signal S1 and the second switching signal S2 are respectively applied to the first switching element SW1 and the second switching element SW2, so that the first switching element SW1 and the second switching element SW2 are applied.
  • an alternating current is supplied to the first working coil 103 to perform induction heating for the container.
  • the second heating module 204 includes a plurality of switching elements SW3 and SW4 and a plurality of capacitors C5 and C6.
  • the third switching element SW3 and the fourth switching element SW4 are connected in series with each other, and are alternately connected by a third switching signal S3 and a fourth switching signal S4 output from the second driving unit 36. It is turned on and turned off.
  • the fifth capacitor C5 and the sixth capacitor C6 are connected in series with each other.
  • the third and fourth switching elements SW3 and SW4 and the fifth and sixth capacitors C5 and C6 are connected in parallel to each other.
  • the second working coil 104 is connected between the connection point of the third and fourth switching elements SW3 and SW4 and the connection points of the fifth and sixth capacitors C5 and C6.
  • the third and fourth switching signals S3 and S4 are respectively applied to the third and fourth switching elements SW3 and SW4, respectively, so that the third and fourth switching elements SW3 and SW4 are applied.
  • an alternating current is supplied to the second working coil 104 to perform induction heating for the container.
  • the first driving unit 34 transmits a first switching signal S1 and a second switching signal S2 to the first switching element SW1 and the second switching element SW2 included in the first heating module 202, respectively.
  • the second driving unit 36 includes a third switching signal (S3) and a fourth switching signal (S4) to the third switching element (SW3) and the fourth switching element (SW4) included in the second heating module 204, respectively. Is applied.
  • the first switching signal S1, the second switching signal S2, the third switching signal S3, and the fourth switching signal S4 are respectively PWM (Pulse Width Modulation) signals.
  • the duty ratio of the first switching signal S1 and the second switching signal S2 is determined according to the driving frequency of the first working coil 103, and the third switching signal S3 and the fourth switching signal
  • the duty ratio of (S4) is determined according to the driving frequency of the second working coil 104.
  • the control circuit 32 determines the driving frequency of the first working coil 103 and the driving frequency of the second working coil 104, and outputs a control signal corresponding to the determined driving frequency.
  • the control circuit 32 independently supplies control signals to the first driving unit 34 and the second driving unit 36, respectively.
  • the magnitude of the power output from the first working coil 103 or the second working coil 104 that is, an output power value, varies according to the adjustment of the driving frequency of the control circuit 32.
  • the voltage sensors 212 and 222 measure the magnitude of the voltage input to the heating modules 202 and 204, that is, the magnitude of the input voltage.
  • the current sensors 214 and 224 measure the magnitude of the current input to the first working coil 103 and the second working coil 104, that is, the magnitude of the input current.
  • the control circuit 32 receives the magnitude of the input voltage from the voltage sensors 212 and 222 and receives the magnitude of the input current from the current sensors 214 and 224.
  • the control circuit 32 uses the magnitude of the received input voltage and input current to output power values of the first working coil 103 and the second working coil 104, that is, the first working coil 103 and the second working.
  • the power value supplied to the container by the coil 104 can be calculated.
  • the control circuit 32 may calculate the output power value of each working coil in real time using various conventionally known methods.
  • a temperature sensor may be disposed on one side of the first working coil 103 and the second working coil 104, respectively.
  • the temperature sensor may measure a temperature in real time in each of the first working coil 103 and the second working coil 104 and transmit the measured temperature value to the control circuit 32.
  • the user may issue a heating command for the container by setting a heating level for the heating area in which the container is placed through the operation area 118.
  • the user's heating command input through the operation area 118 is input to the control circuit 32 as a driving command for the working coil corresponding to the heating area in which the container is placed.
  • the control circuit 32 receiving the driving command drives the working coil that is the target of the driving command to perform a heating operation for the container.
  • the interference noise phenomenon described above does not occur.
  • the aforementioned interference noise phenomenon may occur according to the magnitude of the driving frequency of each working coil.
  • the control circuit 32 of the induction heating device determines a target frequency of each working coil when a user inputs a driving command for another working coil while one working coil is being driven, and determines the determined respective working coil. Frequency control to reduce interference noise is performed based on the target frequency of the coil.
  • the target frequency of each working coil means a driving frequency of each working coil when the output power value of each working coil reaches a power value corresponding to a heating level set by a user, that is, a required power value.
  • a required power value For example, if the user sets the heating level of the first heating region to 5, the required power value of the first working coil 103 corresponding to the first heating region may be determined to be 4000W.
  • the driving frequency (eg, 40 kHz) of the first working coil 103 may be defined as the target frequency of the first working coil 103 .
  • the control circuit 32 of the induction heating apparatus is configured to operate the second working coil 104 when the driving of the second working coil 104 is requested while the first working coil 103 is driven at the first target frequency.
  • the second target frequency of the coil 104 is determined.
  • the control circuit 32 determines a driving mode (coupling mode, separation mode, normal mode) of the induction heating device based on the determined first target frequency and second target frequency.
  • the control circuit 32 determines the final driving frequencies of the first working coil 103 and the second working coil 104 based on the determined driving mode.
  • the control circuit 32 drives each working coil based on the determined final driving frequency.
  • interference noise generated when the two working coils are simultaneously driven is eliminated.
  • f1 denotes the driving frequency of the first working coil 103 and f2 denotes the driving frequency of the second working coil 104.
  • t represents the driving time of each working coil.
  • 5 is a graph for explaining a process of controlling driving frequencies of a first working coil and a second working coil when the induction heating device according to an exemplary embodiment of the present specification is driven in a coupling mode.
  • 6 is a graph for explaining a process of controlling driving frequencies of the first working coil and the second working coil when the induction heating device according to an exemplary embodiment of the present specification is driven in a separate mode.
  • 7 is a graph for explaining a process of controlling driving frequencies of the first working coil and the second working coil when the induction heating device according to an exemplary embodiment of the present specification is driven in a normal mode.
  • the control circuit 32 receiving a driving command for the first working coil 103 drives the first working coil 103 at a predetermined first adjustment frequency (eg, 70 kHz).
  • a predetermined first adjustment frequency eg, 70 kHz
  • the size of the first adjustment frequency may be set differently according to embodiments. As shown in FIGS. 4 to 7, the first working coil 103 starts to be driven at a first adjustment frequency of 70 kHz at a time point 0.
  • the control circuit 32 allows the first working coil 103 to supply the same power as the required power value corresponding to the heating level set by the user for the first working coil 103. While measuring the output power value of, the driving frequency of the first working coil 103 is reduced.
  • the control circuit 32 gradually decreases the driving frequency of the first working coil 103 from the first adjustment frequency (70 kHz). 1 Measure the output power value of the working coil 103.
  • the output power value of the first working coil 103 may be calculated based on an input voltage value transmitted from the voltage detection unit 212 and an input current value transmitted from the current detection unit 214.
  • the control circuit 32 decreases the driving frequency of the first working coil 103 and the frequency value of the measured output power value of the first working coil 103 coincides with the required output amount (T1) (e.g., 40 kHz) Is determined as the first target frequency of the first working coil 103. Accordingly, the first working coil 103 is driven at a first target frequency (40 kHz).
  • T1 e.g. 40 kHz
  • control circuit 32 refers to the table in which the target frequency corresponding to the heating level set by the user for the first working coil 103 is recorded, and corresponds to the driving command of the first working coil 103. It is also possible to determine the first target frequency.
  • the control circuit 32 receives a driving command for the second working coil 104.
  • the control circuit 32 determines the target frequency (second target frequency) of the second working coil 104 at a time point T2. Stop driving (103).
  • the control circuit 32 stops driving the first working coil 103 at a time point T2 and drives the second working coil 104 at a first adjustment frequency (70 kHz).
  • the second working coil 104 may be driven at the first adjustment frequency after a predetermined time elapses after the driving of the first working coil 103 is stopped.
  • the first working coil 103 when driving of the second working coil 104 is requested while driving the first working coil 103, the first working coil 103 is used to find the target frequency of the second working coil 104. Temporarily stop driving. Accordingly, the driving frequency of the first working coil 103 becomes 0 during the period (T2 to T3) searching for the target frequency of the second working coil 104. By this control, interference noise by the first working coil 103 and the second working coil 104 is not generated during the period (T2 to T3) searching for the target frequency of the second working coil 104.
  • the control circuit 32 gradually decreases the driving frequency of the second working coil 104 and decreases the output power value of the second working coil 104 in the same manner as the process of searching for the target frequency of the first working coil 103 previously. Calculate.
  • the control circuit 32 sets the frequency value (43 kHz) at the time point T3. It is determined as the second target frequency of the second working coil 104.
  • control circuit 32 refers to the table in which the target frequency corresponding to the heating level set by the user for the second working coil 104 is recorded, and corresponds to the driving command of the second working coil 104. It is also possible to determine a second target frequency.
  • the control circuit 32 immediately targets the first working coil 103 and the second working coil 104.
  • the target frequency of each working coil is compared without driving at a frequency.
  • the control circuit 32 determines one of a coupling mode, a separation mode, and a normal mode as the driving mode of the induction heating device according to the comparison result.
  • control circuit 32 calculates an absolute value M of the difference value between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104.
  • the control circuit 32 compares the absolute value M of the difference value between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104 with a predetermined reference value to change the driving mode. Decide.
  • the control circuit 32 determines the driving mode of the induction heating device as the coupling mode. In the coupling mode, the control circuit 32 sets the final driving frequency of the first working coil 103 and the final driving frequency of the second working coil 104 equal to each other.
  • the first target frequency of the first working coil 103 is determined to be 40 kHz at the time point T1, and the second target frequency of the second working coil 104 at the time point T3.
  • the absolute value M of the calculated difference value is greater than or equal to the first reference value and less than the second reference value, so that the control circuit 32 sets the driving mode of the induction heating device. Decide on the coupling mode.
  • the control circuit 32 is the final driving frequency of the first working coil 103 and the final driving of the second working coil 104.
  • the frequency is set to a larger value (43 kHz) of the first target frequency (40 kHz) of the first working coil 103 and the second target frequency (43 kHz) of the second working coil 104.
  • control circuit 32 determines the final driving frequency of the first working coil 103 and the final driving frequency of the second working coil 104, and the first target frequency (40 kHz) of the first working coil 103 ) And the second target frequency (43 kHz) of the second working coil 104 may be set to a smaller value (40 kHz).
  • the difference between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104 is greater than or equal to the first reference value and less than the second reference value, the final driving of the two working coils By matching the frequencies, interference noise due to the difference in driving frequency between the two working coils is eliminated.
  • the control circuit 32 sets the final driving frequency of the two working coils to a value different from the target frequency of the two working coils (e.g., two working coils). It can also be set to the average value of the target frequency of or a randomly set value).
  • the absolute value M of the difference value between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104 is equal to or greater than a predetermined second reference value and less than or equal to a predetermined third reference value. If so, the control circuit 32 determines the drive mode of the induction heating device as the separation mode. In the separation mode, the control circuit 32 is the first working coil so that the final driving frequency of the first working coil 103 and the final driving frequency of the second working coil 104 have a difference of not less than a predetermined noise avoidance value (k). The final driving frequency of 103 and the final driving frequency of the second working coil 104 are set.
  • the first target frequency of the first working coil 103 is determined to be 40 kHz at the time point T1, and the second target frequency of the second working coil 104 at the time point T3.
  • the second reference value is set to 8 kHz and the third reference value is 20 kHz
  • the control circuit 32 separates the driving mode of the induction heating device into a separate mode. To decide.
  • the control circuit 32 sets the final driving frequency of the first working coil 103 to 40 kHz, which is the same as the first target frequency. And the control circuit 32 sets the final driving frequency of the second working coil 104 to 62 kHz, which is a value increased by 22 kHz, which is a predetermined noise avoidance value (k), from 40 kHz, which is the final driving frequency of the first working coil 103. do.
  • the size of the noise avoidance value k may be set to a different value (eg, 25 kHz) according to an embodiment.
  • control circuit 32 sets the final driving frequency of the first working coil 103 to a value reduced (eg, 36 kHz) than the first target frequency (40 kHz), and the second working coil
  • the final driving frequency of 104 may be set to a value (eg, 58 kHz) increased by the noise avoidance value k from the final driving frequency of the first working coil 103.
  • the final driving frequency of each working coil is set so that the final driving frequency of each working coil has a difference of more than a predetermined noise avoidance value (k). Due to this control, the difference value (22 kHz) of the driving frequency between the two working coils is out of the audible frequency band (eg, 2 kHz to 20 kHz), so that interference noise caused by driving the working coil is eliminated.
  • control The circuit 32 determines the driving mode of the induction heating device as the normal mode.
  • the absolute value M of the calculated difference value is less than the first reference value or exceeds the third reference value, the difference between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104
  • the absolute value (M) of the value deviates from the audible frequency band (eg, 2 kHz to 20 kHz).
  • the control circuit 32 determines the first target frequency of the first working coil 103 as the final driving frequency of the first working coil 103,
  • the second target frequency of the second working coil 103 is determined as the final driving frequency of the second working coil 104 as it is.
  • the control circuit 32 When the output control method of each working coil is determined as described above, the control circuit 32 simultaneously drives the first working coil 103 and the second working coil 104 at the second adjustment frequency.
  • both the first working coil 103 and the second working coil 104 are simultaneously driven at a second adjustment frequency of 70 kHz at a time point T3.
  • the final driving frequencies of the first working coil 103 and the second working coil 104 are determined, 2
  • the working coil 104 is driven, the first working coil 103 and the second working coil 104 are simultaneously driven at the same frequency, that is, the second adjustment frequency.
  • the final driving frequency of the second working coil 104 is maintained at a time point T3, while the first working coil 103 is
  • the difference in driving frequency between the first working coil 103 and the second working coil 104 is included in the audible frequency band, and interference noise may be generated.
  • the first working coil 103 and the second working coil 104 are respectively the same driving frequency, that is, the second adjustment at a time point T3 after the final driving frequency of each working coil is determined. It is driven simultaneously by frequency.
  • an operation in which the first working coil 103 and the second working coil 104 are simultaneously driven at the second adjustment frequency after the final driving frequency is determined is referred to as a “soft start” operation.
  • the second adjustment frequency may be set equal to or different from the first adjustment frequency.
  • the control circuit 32 adjusts, i.e., decreases, the driving frequencies of the first working coil 103 and the second working coil 104 to the final driving frequency previously determined, respectively.
  • the first working coil 103 and the second working coil 104 are each driven at the final driving frequency and perform a heating operation for the container without generating interference noise.
  • the interference noise generated when the first working coil 103 and the second working coil 104 are simultaneously driven by the driving frequency control as described above is eliminated.
  • the final driving frequency of the first working coil 103 and the second working coil 104 is equal to or greater than the target frequency. There is no difference.
  • the driving mode of the induction heating device is determined as the normal mode as in the embodiment of FIG. 7, the final driving frequency of the first working coil 103 and the second working coil 104 is the same as the target frequency. Therefore, when the driving mode of the induction heating device is determined as the coupling mode or the general mode, the output power values of the first working coil 103 and the second working coil 104 can each satisfy the required power value set by the user. have.
  • the final driving frequency of the second working coil 104 is increased compared to 50 kHz, which is the second target frequency of the second working coil 104. It is determined to be 62 kHz or 58 kHz.
  • the output power value of the second working coil 104 decreases compared to when the driving frequency is 50 kHz. That is, since the output power value when the second working coil 104 is driven at the final driving frequency is lower than the required power value set by the user, the second working coil 104 corresponds to the heating level set by the user. Thermal energy cannot be supplied to the container.
  • the control circuit 32 is the output power of the first working coil 103 according to the temperature value measured by the first working coil 103. The value is reset, and then the final driving frequencies of the first working coil 103 and the second working coil 104 are reset.
  • FIG. 8 is a graph showing a change in a temperature value measured by a high-power working coil when the induction heating device according to an embodiment of the present specification is driven in a separate mode.
  • control The circuit 32 drives the first working coil 103 at a first final driving frequency, and drives the second working coil 104 at a second final driving frequency. (Refer to the viewpoint (T4) in FIG. 6)
  • the control circuit 32 acquires a temperature value of a working coil having a high output power value, that is, a high-power working coil, among the first working coil 103 and the second working coil 104.
  • a temperature value of a working coil having a high output power value that is, a high-power working coil
  • the output power value of the first working coil 103 is It is higher than the output power value of the second working coil 104.
  • the first working coil 103 is referred to as a high-power working coil
  • the second working coil 104 is referred to as a low-power working coil.
  • the control circuit 32 acquires the temperature value of the high-power working coil, that is, the first working coil 103 measured through the temperature sensor after the time point T4.
  • the control circuit 32 determines whether the temperature value of the high-power working coil, that is, the first working coil 103 satisfies a predetermined output change condition.
  • the output change condition may be set such that the temperature value of the obtained high-power working coil is equal to or greater than a predetermined reference temperature value.
  • a predetermined reference temperature value For example, when the reference temperature value is set to 100°C in the embodiment of FIG. 8, the control circuit 32 compares the temperature value of the first working coil 103 with the reference temperature value of 100°C. When the temperature value of the first working coil 103 reaches 100° C. or higher at the time point T5, the control circuit 32 determines that the output change condition is satisfied.
  • the output change condition may be set such that the obtained temperature value of the high-power working coil is maintained within a predetermined reference temperature range for a predetermined reference time.
  • a predetermined reference temperature range for a predetermined reference time.
  • the control circuit 32 is Check whether the temperature value is maintained within the range of 95°C ⁇ 105°C during the reference time TR. The control circuit 32 determines that the output change condition is satisfied at a time point T6 when it is confirmed that the temperature value of the first working coil 103 is maintained within the range of 95°C to 105°C for the reference time TR.
  • reference temperature value may be set to a value equal to or greater than the boiling point of a load (eg, water or oil) contained in a container heated by a high-power working coil.
  • reference temperature range may be set to a value larger or smaller than the reference temperature value by a preset offset value (eg, 5° C.) based on the reference temperature value.
  • the control circuit 32 sets the required power value of the high-power working coil to a predetermined minimum power value.
  • the load eg, water
  • the minimum heat required to maintain the load in a boiling state If only energy is supplied, the load of the vessel placed on the first heating zone will continue to boil. Therefore, in this specification, after it is determined that the temperature value of the high-power working coil satisfies the output change condition, the high-power working coil can supply the minimum power for maintaining the load of the container heated by the high-power working coil in a boiling state.
  • the required power value of the high-power working coil is reset to a predetermined minimum power value.
  • the minimum power value may be set differently according to embodiments.
  • the control circuit 32 when the temperature value of the first working coil 103 at the time point T5 or the time point T6 satisfies the output change condition, the control circuit 32 is the first working coil 103 Set the required output value of) to the minimum power value, e.g. 1500W, not the requested output value set by the user.
  • the control circuit 32 determines the driving mode of the induction heating device again, as described later.
  • FIG. 9 is a graph for explaining a process of determining a driving mode of the induction heating device again after the induction heating device according to an embodiment of the present specification is driven in a separation mode.
  • the first working coil 103 and the second working coil 104 at a time point T4 after the driving mode of the induction heating device is determined as the separation mode.
  • the control circuit 32 After the first working coil 103 is driven at the first final driving frequency and the second working coil 104 is driven at the second final driving frequency, the control circuit 32 is operated at the first final driving frequency and the second final driving frequency.
  • the absolute value (N) of the frequency difference value is calculated.
  • the control circuit 32 checks whether the calculated absolute value N of the difference value between the first final driving frequency and the second final driving frequency is equal to or greater than a predetermined noise avoidance value k.
  • the driving mode of the induction heating device is a coupling mode, or the driving mode of the induction heating device is This is a normal mode and means that the absolute value M of the difference value between the first target frequency and the second target frequency is less than the first reference value. In this case, the aforementioned phenomenon of reducing the output power value of the working coil does not appear.
  • the control circuit 32 sets the driving frequency of the first working coil 103 to the first The final driving frequency is maintained, and the driving frequency of the second working coil 104 is maintained as the second final driving frequency.
  • the driving mode of the induction heating device is a separate mode, or the driving mode of the induction heating device is This is a normal mode and means that the absolute value M of the difference value between the first target frequency and the second target frequency exceeds the third reference value.
  • the driving mode of the induction heating device is the separation mode, the aforementioned reduction in the output power value of the working coil may occur.
  • the control circuit 32 is the final driving frequency of the low-power working coil and the target of the low-power working coil. Compare frequencies.
  • the control circuit 32 maintains the driving frequency of the first working coil 103 as the first final driving frequency, and the second working coil 104 The driving frequency of) is maintained as the second final driving frequency.
  • the control circuit 32 is the final driving frequency (62 kHz) of the second working coil 104, which is a low-power working coil, and the target frequency (50 kHz) of the second working coil 104 You can see something else.
  • the driving mode of the induction heating device is a separate mode, and the low-power working coil, that is, the second working coil 104 is driven at a final driving frequency (62 kHz) higher than the target frequency (50 kHz), and thus the second working coil 104 There is a phenomenon that the output power value of is lower than the required power value.
  • the control circuit 32 acquires the temperature value of the high-power working coil, and the obtained high-power working coil temperature value is output in advance. Determine whether the change conditions are satisfied.
  • the control circuit 32 After the first working coil 103 and the second working coil 104 are driven at the final driving frequencies of 40 kHz and 62 kHz, respectively, as described in the embodiment of FIG. 8, a time point T5 or a time point T6 In the high-power working coil, that is, the temperature value of the first working coil 103 satisfies the output change condition. Accordingly, the control circuit 32 resets the required power value of the high-power working coil, that is, the first working coil 103 to the minimum power value (eg, 1500W).
  • the minimum power value eg, 1500W
  • the control circuit 32 stops driving both the first working coil 103 and the second working coil 104 in order to determine the driving mode of the induction heating device again.
  • the control circuit 32 drives the driving frequency of the first working coil 103 to a predetermined first adjustment frequency (eg, 70 kHz), and then the output power value of the first working coil 103 is reduced.
  • the driving frequency of the first working coil 103 is reduced until it matches the required power value.
  • the first working coil 103 At a time point T8, 54 kHz, which is a frequency when the output power value of the first working coil 103 coincides with the previously set required power value of 1500 W, is the first working coil 103. 1 It is determined by the target frequency. Compared with the embodiment of FIG. 6, as the required power value of the first working coil 103 decreases, the first target frequency of the first working coil 103 increases from 40 kHz to 54 kHz.
  • the driving of the first working coil 103 is temporarily stopped, and the second working coil 104 is driven at a first adjustment frequency (eg, 70 kHz) at a time point T9.
  • a first adjustment frequency eg, 70 kHz
  • the second target frequency of the second working coil 104 at the time point T10 is determined to be 50 kHz again. do.
  • the first target frequency of the first working coil 103 is first searched by the control circuit 32 at the time point T7 to the time point T8, but according to the embodiment, the second working coil ( 104) may be searched first.
  • the control circuit 32 calculates an absolute value M of a difference value between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104.
  • the absolute value M of the difference value between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104 is 4 kHz.
  • the control circuit 32 determines the driving mode of the induction heating device as the coupling mode, and determines the first final driving frequency of the first working coil 103 and the second final driving frequency of the second working coil 104. Set to the same value (for example, 54 kHz).
  • the control circuit 32 simultaneously drives the first working coil 103 and the second working coil 104 at a second adjustment frequency (eg, 70 kHz) at a time point T11. Thereafter, the driving frequency of the first working coil 103 and the second working coil 104 decreases from the time point T12 to the final driving frequency of 54 kHz.
  • a second adjustment frequency eg, 70 kHz
  • interference noise due to driving of the first working coil 103 and the second working coil 104 after the point in time T12 does not occur.
  • the container placed in the first heating region corresponding to the first working coil 103 is supplied with a minimum amount of thermal energy for maintaining a boiling state of the load.
  • the driving frequency of the second working coil 104 after the time point T12 is maintained at 54 kHz corresponding to the required power value set by the user, between the time point T4 and the time point T5 (or time point T6) The problem of lowering the output power of the second working coil 104 that has occurred temporarily is solved.
  • the difference between the first target frequency of the first working coil 103 and the second target frequency of the second working coil 104 determined at a time point T8 and a time point T10 may be determined as a separate mode or a normal mode.
  • the process from the time point T4 to the time point T10 may be repeated again.
  • the driving mode of the induction heating device is determined as the normal mode between the time point T10 and the time point T11, the first working coil 103 and the second working coil 104 are respectively at the time point T10 and the time point T11. It is driven at the final driving frequency determined between, and the process from the time point T4 to the time point T10 is not repeated.
  • the control method as described above even if the first working coil 103 and the second working coil 104 are driven at the same time, interference noise does not occur.
  • the driving mode of the induction heating device is determined as the separation mode, the output power value of the low-power working coil is temporarily lowered, but the reference temperature is the time when the load of the container heated by the high-power working coil reaches the reference temperature or during the reference time. After reaching the range, the output power value of the low-power working coil rises again.
  • the present specification it is possible to supply heat energy to the container that meets the needs of the user while preventing interference noise.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a process of driving a first working coil and a second working coil at a final driving frequency, respectively, in an exemplary embodiment of the present specification.
  • the control circuit 32 of the induction heating apparatus determines a first target frequency of the first working coil 103 based on the required power value of the first working coil. (602). Further, the control circuit 32 determines a second target frequency of the second working coil 104 based on the required power value of the second working coil (604).
  • control circuit 32 calculates an absolute value M of the difference value between the first target frequency and the second target frequency determined in the previous steps (606).
  • the control circuit 32 determines the driving mode of the induction heating device and the first working coil 103 based on the absolute value M of the difference value M between the first target frequency and the second target frequency calculated in step 606. 1
  • the final driving frequency and the second final driving frequency of the second working coil 104 are determined (608).
  • the control circuit 32 starts the first working coil 103 ) Is driven at a first final driving frequency (610), and the second working coil 104 is driven at a second final driving frequency (612).
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of determining a final driving frequency of a first working coil and a second working coil in an exemplary embodiment of the present specification.
  • control circuit 32 determines the absolute value M of the difference value between the first target frequency and the second target frequency calculated in step 606 as a predetermined first reference value, a second reference value, and a third reference value. Compare with the reference value (702).
  • the control circuit 32 determines the driving mode as the coupling mode (704), and The final driving frequency of the first working coil 103 and the final driving frequency of the second working coil 104 are set equal to each other (706).
  • the control circuit 32 determines the driving mode as the separation mode (708), and the first The final driving frequency of each working coil is set so that the final driving frequency of the working coil 103 and the final driving frequency of the second working coil 104 have a difference equal to or greater than a predetermined noise avoidance value (k) (710).
  • the control circuit 32 determines the driving mode as the normal mode (712), and The first final driving frequency of the first working coil 103 is set as the first target frequency, and the second final driving frequency of the second working coil 104 is set as the second target frequency (714).
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a control process of an induction heating device for improving a phenomenon in which an output power value of a working coil decreases when the first working coil and the second working coil are each driven at a final driving frequency in an embodiment of the present specification. It is a flow chart.
  • the control circuit 32 After the first working coil 103 is driven at the first final driving frequency in step 610 and the second working coil 104 is driven at the second final driving frequency in step 612, the control circuit 32 is The absolute value N of the difference value between the first final driving frequency and the second final driving frequency is calculated. The control circuit 32 checks whether the calculated absolute value (N) of the difference value between the first final driving frequency and the second final driving frequency is equal to or greater than a predetermined noise avoidance value (k) (802).
  • the driving mode of the induction heating device is a coupling mode, or the driving mode of the induction heating device is This is a normal mode and means that the absolute value M of the difference value between the first target frequency and the second target frequency is less than the first reference value. In this case, the aforementioned phenomenon of reducing the output power value of the working coil does not appear.
  • step 802 if the absolute value (N) of the difference value between the first final driving frequency and the second final driving frequency is less than the noise avoidance value (k), the control circuit 32 is The driving frequency is maintained at the first final driving frequency, and the driving frequency of the second working coil 104 is maintained at the second final driving frequency.
  • the driving mode of the induction heating device is a separate mode, or the driving mode of the induction heating device is This is a normal mode and means that the absolute value M of the difference value between the first target frequency and the second target frequency exceeds the third reference value.
  • the driving mode of the induction heating device is the separation mode, the aforementioned reduction in the output power value of the working coil may occur.
  • step 802 if the absolute value (N) of the difference value between the first final driving frequency and the second final driving frequency is equal to or greater than the noise avoidance value (k), the control circuit 32 The target frequency of the low-power working coil is compared (804).
  • step 804 if the final driving frequency of the low-power working coil and the target frequency of the low-power working coil are the same, the control circuit 32 maintains the driving frequency of the first working coil 103 as the first final driving frequency, and 2 The driving frequency of the working coil 104 is maintained as the second final driving frequency.
  • the control circuit 32 is the final driving frequency (62 kHz) of the second working coil 104, which is a low-power working coil, and the target frequency (50 kHz) of the second working coil 104 You can see something else.
  • the driving mode of the induction heating device is a separate mode, and the low-power working coil, that is, the second working coil 104 is driven at a final driving frequency (62 kHz) higher than the target frequency (50 kHz), and thus the second working coil 104 There is a phenomenon that the output power value of is lower than the required power value.
  • the control circuit 32 acquires the temperature value of the high-power working coil (806), and the obtained high-power working coil. It is determined whether the temperature value of the coil satisfies a predetermined output change condition (808).
  • the output change condition may be set such that the temperature value of the high-power working coil is equal to or greater than a predetermined reference temperature value. In another embodiment, the output change condition may be set such that the temperature value of the high-power working coil is maintained within a predetermined reference temperature range for a predetermined reference time.
  • step 806 if the temperature value of the high-power working coil does not satisfy the output change condition, the control circuit 32 maintains the current driving state of the first working coil 103 and the second working coil 104 as it is. 806 and step 808 are performed again.
  • step 808 when the temperature value of the high-power working coil satisfies the output change condition, the control circuit 32 sets the required power value of the high-power working coil to a predetermined minimum power value (810).
  • a predetermined minimum power value 810.
  • the required power value of the first working coil 103 which is a high-power working coil, is set to the minimum power value.
  • the control circuit 32 When the required power value of the high-power working coil is set to the minimum power value, the control circuit 32 performs steps 602 to 608 shown in FIG. 6 to perform the driving mode of the induction heating device, the first final driving frequency. , The second final driving frequency is determined again, and the first working coil 103 and the second working coil 104 are driven at the determined final driving frequency (610 and 612).

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Abstract

본 명세서는 워킹 코일의 구동 과정에서 출력 전력값이 저하되는 현상을 개선할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 소음 회피값 이상이고 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다르면 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하는 단계, 상기 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 온도값이 상기 출력 변경 조건을 만족하면 상기 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정하는 단계 및 상기 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수를 다시 결정하는 단계를 포함한다.

Description

유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법
본 명세서는 워킹 코일의 구동 과정에서 출력 전력값이 저하되는 현상을 개선할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 전기 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 장치들이 사용되고 있다.
전기 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 분류된다. 저항 가열 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전기 에너지를 공급할 때 발생하는 열 에너지를 이용하여 용기를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 워킹 코일에 전기 에너지를 공급할 때 워킹 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 재질의 용기에 와전류(eddy current)를 발생시켜 용기 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
유도 가열 방식의 원리를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 유도 가열 장치에 전원이 인가됨에 따라 소정 크기의 고주파 전압이 워킹 코일에 인가된다. 이에 따라 유도 가열 장치 내부에 배치되는 워킹 코일 주변에는 유도 자계가 발생하게 된다. 이와 같이 발생한 유도 자계의 자력선이 워킹 코일의 상부에 놓인 금속 성분을 포함한 용기의 바닥을 통과하면, 용기 바닥의 내부에 와전류가 발생한다. 이렇게 발생한 와전류가 용기에 흐르면 용기 자체가 가열된다.
유도 가열 장치는 2개 이상의 가열 영역 및 이에 대응되는 2개 이상의 워킹 코일을 포함할 수 있다. 예를 들어 2개의 가열 영역을 갖는 유도 가열 장치를 사용하는 사용자가 2개의 가열 영역에 각각 용기를 올려 놓고 동시에 조리를 수행하고자 할 경우, 2개의 워킹 코일에 각각 구동을 위한 전력이 공급된다. 각각의 워킹 코일은 사용자에 의하여 설정된 요구 전력값과 대응되는 구동 주파수로 구동된다.
도 1은 워킹 코일의 구동 주파수와 출력 전력값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 워킹 코일의 구동 주파수는 워킹 코일의 출력 전력값과 반비례 관계를 가진다. 예를 들어 워킹 코일의 구동 주파수가 fa에서 fb로 증가하면, 워킹 코일의 출력 전력값은 Pa에서 Pb로 감소한다. 결국 워킹 코일의 구동 주파수가 증가할 수록 워킹 코일의 출력 전력값이 낮아져 용기에 공급되는 열 에너지가 감소한다.
한편, 전술한 바와 같이 2개의 워킹 코일이 동시에 구동될 때, 각 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값의 절대값이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)에 포함되면 워킹 코일의 구동에 따른 간섭 소음이 발생한다. 이와 같이 발생되는 간섭 소음은 유도 가열 장치를 사용하는 사용자에게 큰 불편을 느끼게 하며, 사용자가 유도 가열 장치의 고장을 의심하게 하는 원인이 되기도 한다.
2개 이상의 워킹 코일의 구동 시 발생하는 간섭 소음을 제거하기 위한 방법 중 하나는 각 워킹 코일의 구동 주파수의 차이값의 절대값이 가청 주파수 대역을 벗어나도록 워킹 코일의 구동 주파수를 조절하는 것이다. 예를 들어 국내등록특허공보 제10-1735754호에는 복수의 워킹 코일을 포함하는 유도 가열 장치에서 각각의 유도 코일과 연결되는 스위칭 소자를 시분할에 의해서 순차적으로 온/오프 시킴으로써 복수의 워킹 코일이 동시에 구동되더라도 간섭 소음이 차단되는 내용이 개시되어 있다.
도 2는 2개의 워킹 코일이 구동될 때 발생하는 간섭 소음을 줄이기 위하여 워킹 코일의 구동 주파수를 조절할 때 출력 전력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2의 실시예에서, 제1 워킹 코일의 요구 전력값인 P1에 대응되는 제1 워킹 코일의 구동 주파수는 f1이고 제2 워킹 코일의 요구 전력값인 P2에 대응되는 제2 워킹 코일의 구동 주파수는 f2이며, f1과 f2의 차이값의 절대값은 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)에 포함된다. 이로 인해 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 동시에 구동되면 간섭 소음이 발생한다.
간섭 소음을 제거하기 위하여, 제2 워킹 코일의 구동 주파수가 f2에서 f3로 조절될 수 있다. 제2 워킹 코일의 구동 주파수가 f3로 증가하면, f1과 f3의 차이값의 절대값은 가청 주파수 대역을 벗어나게 되어, 간섭 소음이 발생하지 않는다.
그러나 제2 워킹 코일의 구동 주파수가 f3로 증가하면, 제2 워킹 코일의 출력 전력값은 P2에서 P3으로 감소하므로, 제2 워킹 코일에 의하여 용기에 공급되는 열 에너지가 감소한다. 이에 따라서 조리 시간이 길어지게 되어 사용자가 유도 가열 장치에 이상이 발생한 것으로 오인하거나 불편을 겪는 문제가 있다.
본 명세서는 간섭 소음을 제거하기 위하여 워킹 코일의 구동 주파수를 조절할 때 워킹 코일의 출력 전력값이 감소하는 문제를 개선할 수 있는 유도 가열 장치 및 유도 가열 장치의 제어 방법에 관한 것이다.
본 명세서의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 명세서의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 명세서의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 명세서의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 방법은, 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 소음 회피값 이상이고 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다르면 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하는 단계, 상기 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계, 상기 온도값이 상기 출력 변경 조건을 만족하면 상기 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정하는 단계 및 상기 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수를 다시 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 출력 변경 조건은 상기 온도값이 미리 정해진 기준 온도값 이상인 것으로 설정된다.
일 실시예에서, 상기 출력 변경 조건은 상기 온도값이 미리 정해진 기준 시간동안 미리 정해진 기준 온도 범위 이내로 유지되는 것으로 설정된다.
일 실시예에서, 상기 유도 가열 장치의 제어 방법은 상기 제1 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제1 워킹 코일의 제1 목표 주파수를 결정하는 단계, 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제2 워킹 코일의 제2 목표 주파수를 결정하는 단계, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값을 산출하는 단계 및 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값에 기초하여 상기 유도 가열 장치의 구동 모드를 결정하는 단계를 더 포함한다.
일 실시예에서, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값에 기초하여 상기 구동 모드를 결정하는 단계는, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 제1 기준값 이상이고 미리 정해진 제2 기준값 미만이면 상기 구동 모드를 커플링 모드로 결정하는 단계, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제2 기준값 이상이고 미리 정해진 제3 기준값 이하이면 상기 구동 모드를 분리 모드로 결정하는 단계 및 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제1 기준값 미만이거나 상기 제3 기준값을 초과하면 상기 구동 모드를 일반 모드로 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 구동 모드가 상기 커플링 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 동일한 값으로 설정되고, 상기 구동 모드가 상기 분리 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 소음 회피값 이상의 차이를 갖도록 설정되고, 상기 구동 모드가 상기 일반 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수는 상기 제1 목표 주파수와 동일하게 설정되고 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 제2 목표 주파수와 동일하게 설정된다.
일 실시예에서, 상기 유도 가열 장치의 제어 방법은, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 미리 정해진 조정 주파수로 구동시키는 단계 및 상기 제1 워킹 코일의 구동 주파수를 상기 제1 최종 구동 주파수로 조정하고, 상기 제2 워킹 코일의 구동 주파수를 상기 제2 최종 구동 주파수로 조정하는 단계를 더 포함한다.
또한 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는, 제1 가열 영역과 대응되는 제1 워킹 코일, 제2 가열 영역과 대응되는 제2 워킹 코일, 상기 제1 워킹 코일에 대한 구동 명령 및 상기 제2 워킹 코일에 대한 구동 명령에 따라서 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 각각 구동시키는 제어 회로를 포함한다. 상기 제어 회로는, 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 소음 회피값 이상이고 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다르면 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하고, 상기 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 온도값이 상기 출력 변경 조건을 만족하면 상기 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정하고, 상기 유제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수를 다시 결정한다.
일 실시예에서, 상기 출력 변경 조건은 상기 온도값이 미리 정해진 기준 온도값 이상인 것으로 설정된다.
일 실시예에서, 상기 출력 변경 조건은 상기 온도값이 미리 정해진 기준 시간동안 미리 정해진 기준 온도 범위 이내로 유지되는 것으로 설정된다.
일 실시예에서, 상기 제어 회로는 상기 제1 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제1 워킹 코일의 제1 목표 주파수를 결정하고, 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제2 워킹 코일의 제2 목표 주파수를 결정하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값을 산출하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값에 기초하여 상기 유도 가열 장치의 구동 모드를 결정한다.
일 실시예에서, 상기 제어 회로는 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 제1 기준값 이상이고 미리 정해진 제2 기준값 미만이면 상기 구동 모드를 커플링 모드로 결정하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제2 기준값 이상이고 미리 정해진 제3 기준값 이하이면 상기 구동 모드를 분리 모드로 결정하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제1 기준값 미만이거나 상기 제3 기준값을 초과하면 상기 구동 모드를 일반 모드로 결정한다.
일 실시예에서, 상기 구동 모드가 상기 커플링 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 동일한 값으로 설정되고, 상기 구동 모드가 상기 분리 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 소음 회피값 이상의 차이를 갖도록 설정되고, 상기 구동 모드가 상기 일반 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수는 상기 제1 목표 주파수와 동일하게 설정되고 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 제2 목표 주파수와 동일하게 설정된다.
일 실시예에서, 상기 제어 회로는 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 미리 정해진 조정 주파수로 구동시키고, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일의 구동 주파수를 각각 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수로 조정한다.
본 명세서에 따르면 유도 가열 장치의 구동 과정에서 간섭 소음을 제거하기 위하여 워킹 코일의 구동 주파수를 조절할 때 워킹 코일의 출력 전력값이 감소하는 문제가 개선된다.
도 1은 워킹 코일의 구동 주파수와 출력 전력값 간의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 2개의 워킹 코일이 구동될 때 발생하는 간섭 소음을 줄이기 위하여 워킹 코일의 구동 주파수를 조절할 때 출력 전력값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 사시도이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로도이다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 커플링 모드로 구동될 때 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일의 구동 주파수 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 분리 모드로 구동될 때 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일의 구동 주파수 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 일반 모드로 구동될 때 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일의 구동 주파수 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 분리 모드로 구동될 때 고출력 워킹 코일에서 측정되는 온도값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 분리 모드로 구동된 이후 유도 가열 장치의 구동 모드를 다시 결정하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일을 각각 최종 구동 주파수로 구동시키는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 12는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 각각 최종 구동 주파수로 구동될 때 워킹 코일의 출력 전력값이 감소하는 현상을 개선하기 위한 유도 가열 장치의 제어 과정을 나타내는 흐름도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 명세서의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 명세서를 설명함에 있어서 본 명세서과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
도 3은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(10)는 유도 가열 장치(10)의 외관을 형성하는 케이스(102) 및 케이스(102)와 결합되어 케이스(102)를 밀폐하는 커버 플레이트(110)를 포함한다.
커버 플레이트(110)의 하부면은 케이스(102)의 상부면과 결합되어 케이스(102) 내부에 형성되는 공간을 외부로부터 밀폐한다. 커버 플레이트(110)의 상부면에는 피가열 물체, 즉 음식물의 조리를 위한 용기가 놓일 수 있는 상판부(105)가 형성된다. 상판부(105)는 다양한 소재, 예컨대 세라믹 글래스와 같은 강화 유리 소재로 이루어질 수 있다.
커버 플레이트(110)와 케이스(102)가 결합되어 형성되는 케이스(102) 내부 공간에는 용기를 가열하기 위한 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b)이 배치된다. 보다 구체적으로, 케이스(102) 내부에는 제1 워킹 코일(103), 제2 워킹 코일(104), 제3 워킹 코일(106a, 106b)이 배치된다.
제1 워킹 코일(103), 제2 워킹 코일(104), 제3 워킹 코일(106a, 106b)은 각각 구리와 같은 전도체로 이루어진 도선을 여러 번 감아서 만들어진다. 도 2에서 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)은 각각 모서리가 곡선인 사각형의 형상을 가지며, 제3 워킹 코일(106a, 106b)은 원형으로 구성되나, 각 워킹 코일의 형상은 실시예에 따라서 달라질 수 있다.
또한 유도 가열 장치(10) 내에 배치되는 워킹 코일의 개수 및 배치 구조는 실시예에 따라서 달라질 수 있다.
본 명세서의 일 실시예에서 제3 워킹 코일(106a, 106b)은 2개의 코일, 즉 이너 코일(106a) 및 아우터 코일(106b)로 구성될 수 있다. 도 2에는 제3 워킹 코일(106a, 106b)이 두 개의 코일을 포함하는 실시예가 도시되어 있으나, 제3 워킹 코일을 구성하는 코일의 개수, 그리고 이너 코일 및 아우터 코일을 구성하는 코일의 개수는 실시예에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어 제3 워킹 코일은 4개의 코일을 포함할 수 있다. 이 때 제3 워킹 코일의 안쪽에 배치되는 2개의 코일이 이너 코일로, 바깥쪽에 배치되는 나머지 2개의 코일이 아우터 코일로 정의될 수 있다. 또 다른 예로 제3 워킹 코일 안쪽에 배치되는 3개의 코일이 이너 코일로, 바깥쪽에 배치되는 나머지 1개의 코일이 아우터 코일로 정의될 수도 있다.
또한 커버 플레이트(110)의 상판부(105) 표면에는 제1 가열 영역(142), 제2 가열 영역(144), 제3 가열 영역(146)이 각각 표시된다. 제1 가열 영역(142), 제2 가열 영역(144), 제3 가열 영역(146)의 위치는 각각 제1 워킹 코일(103), 제2 워킹 코일(104), 제3 워킹 코일(106a, 106b)의 위치와 대응된다.
또한 케이스(102) 내부 공간에는 사용자로 하여금 전원을 인가하게 하거나, 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b)의 출력을 조절하게 하거나, 유도 가열 장치(10)와 관련된 정보를 표시하는 기능을 갖는 인터페이스부(108)가 구비된다. 이하에서는 인터페이스부(108)가 터치에 의한 정보 입력 및 정보 표시가 모두 가능한 터치 패널로 구현되는 실시예를 중심으로 본 명세서에 대해서 설명하나, 인터페이스부(108)는 실시예에 따라서 다른 형태나 구조로 구현될 수도 있다.
또한 커버 플레이트(110)의 상판부(105)에는 인터페이스부(108)와 대응되는 위치에 배치되는 조작 영역(118)이 형성된다. 조작 영역(118)에는 사용자의 조작 또는 정보 표시를 위한 특정 문자나 이미지 등이 표시될 수 있다. 사용자는 조작 영역(118) 상에 표시된 문자나 이미지를 참고하여 조작 영역(118)의 특정 지점을 조작(예컨대, 터치)함으로써 원하는 조작을 수행할 수 있다. 예를 들어 사용자는 조작 영역(118)을 터치하여 제1 가열 영역(142), 제2 가열 영역(144), 제3 가열 영역(146) 중 적어도 하나에 올려진 용기에 대한 가열 레벨을 설정함으로써 각 가열 영역에 대응되는 워킹 코일에 대한 구동 명령을 입력할 수 있다. 또한 사용자의 조작이나 유도 가열 장치(10)의 동작에 따라서 인터페이스부(114)가 출력하는 각종 정보가 조작 영역(118)을 통해서 표시될 수 있다.
또한 케이스(102) 내부 공간에는 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b)이나 인터페이스부(114)에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 회로(미도시)이 배치된다. 전력 공급 회로은 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b) 또는 인터페이스부(108)와 전기적으로 연결되며, 외부 전원으로부터 인가되는 전력을 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b) 또는 인터페이스부(108)의 구동에 적합한 전력으로 변환하여 공급한다.
참고로 도 2에는 케이스(102) 내부 공간에 3개의 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b)이 배치된 실시예가 도시된다. 그러나 본 명세서의 다른 실시예에서는 케이스(102) 내부 공간에 1개의 워킹 코일이 배치되거나 4개 이상의 워킹 코일이 배치될 수도 있다.
또한 도 2에는 도시되지 않았으나 케이스(102) 내부 공간에는 제어 회로(미도시)가 배치될 수 있다. 제어 회로(미도시)는 인터페이스부(108)를 통해서 입력되는 사용자의 가열 명령(예컨대, 구동 시작 명령, 구동 종료 명령, 가열 레벨 조절 명령 등)에 따라서 워킹 코일(103, 104, 106a, 106b)의 구동을 제어한다.
사용자는 제1 가열 영역(142), 제2 가열 영역(144), 제3 가열 영역(146) 중 원하는 가열 영역 상에 용기를 올려 놓은 후, 조작 영역(118)을 통해서 용기가 놓인 가열 영역에 대한 가열 레벨 설정과 함께 가열 명령을 내릴 수 있다.
조작 영역(118)을 통해 입력된 사용자의 가열 명령은 사용자가 용기를 안착시킨 가열 영역과 대응되는 워킹 코일에 대한 구동 명령으로서 제어 회로(미도시)에 입력된다. 구동 명령을 입력받은 제어 회로(미도시)는 구동 명령의 대상이 되는 워킹 코일을 구동시켜 용기에 대한 가열 동작을 수행한다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 회로도이다.
참고로 도 4에는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 2개의 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)을 구비할 때의 회로도가 도시되어 있다. 그러나 앞서 설명된 바와 같이 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 2개 이상의 워킹 코일을 구비할 수 있으며, 이하에서 설명되는 유도 가열 장치의 제어 방법은 2개 이상의 워킹 코일을 구비하는 유도 가열 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치는 2개의 가열 모듈, 즉 제1 가열 모듈(202) 및 제2 가열 모듈(204)을 포함한다. 제1 가열 모듈(202) 및 제2 가열 모듈(204)은 외부 전원(30)으로부터 공급되는 교류 전력을 변환하여 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)에 각각 구동을 위한 전력을 공급한다.
제1 가열 모듈(202)은 정류부(302) 및 평활화부(304)를 포함한다. 정류부(302)는 외부 전원(30)으로부터 공급되는 교류 전압을 정류하여 출력한다. 평활화부(304)는 제1 인덕터(L1) 및 제1 캐패시터(C1)를 포함하며, 정류부(302)로부터 출력되는 정류된 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력한다.
제2 가열 모듈(204)은 정류부(306) 및 평활화부(308)를 포함한다. 정류부(306)는 외부 전원(30)으로부터 공급되는 교류 전압을 정류하여 출력한다. 평활화부(308)는 제2 인덕터(L2) 및 제4 캐패시터(C4)를 포함하며, 정류부(306)로부터 출력되는 정류된 전압을 직류 전압으로 변환하여 출력한다.
또한 제1 가열 모듈(202)은 복수의 스위칭 소자(SW1, SW2) 및 복수의 캐패시터(C2, C3)를 포함한다.
제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)는 서로 직렬로 연결되며, 제1 구동부(34)로부터 출력되는 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)에 의해서 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다. 본 명세서에서는 이와 같은 스위칭 소자의 턴 온 및 턴 오프 동작을 '스위칭 동작'으로 지칭한다.
제2 캐패시터(C2) 및 제3 캐패시터(C3)는 서로 직렬로 연결된다. 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)와 제2 캐패시터(C2) 및 제3 캐패시터(C3)는 서로 병렬로 연결된다.
제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)의 연결점과 제2 캐패시터(C2) 및 제3 캐패시터(C3)의 연결점 사이에는 제1 워킹 코일(103)이 연결된다. 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)에 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)가 각각 인가되어 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)가 스위칭 동작을 수행하면 제1 워킹 코일(103)에 교류 전류가 공급되어 용기에 대한 유도 가열이 수행된다.
또한 제2 가열 모듈(204)은 복수의 스위칭 소자(SW3, SW4) 및 복수의 캐패시터(C5, C6)를 포함한다.
제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)는 서로 직렬로 연결되며, 제2 구동부(36)로부터 출력되는 제3 스위칭 신호(S3) 및 제4 스위칭 신호(S4)에 의해서 교번적으로 턴 온 및 턴 오프된다.
제5 캐패시터(C5) 및 제6 캐패시터(C6)는 서로 직렬로 연결된다. 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)와 제5 캐패시터(C5) 및 제6 캐패시터(C6)는 서로 병렬로 연결된다.
제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)의 연결점과 제5 캐패시터(C5) 및 제6 캐패시터(C6)의 연결점 사이에는 제2 워킹 코일(104)이 연결된다. 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)에 제3 스위칭 신호(S3) 및 제4 스위칭 신호(S4)가 각각 인가되어 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)가 스위칭 동작을 수행하면 제2 워킹 코일(104)에 교류 전류가 공급되어 용기에 대한 유도 가열이 수행된다.
제1 구동부(34)는 제1 가열 모듈(202)에 포함된 제1 스위칭 소자(SW1) 및 제2 스위칭 소자(SW2)에 각각 제1 스위칭 신호(S1) 및 제2 스위칭 신호(S2)를 인가한다. 또한 제2 구동부(36)는 제2 가열 모듈(204)에 포함된 제3 스위칭 소자(SW3) 및 제4 스위칭 소자(SW4)에 각각 제3 스위칭 신호(S3) 및 제4 스위칭 신호(S4)를 인가한다. 본 명세서의 일 실시예에서, 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2), 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)는 각각 PWM(Pulse Width Modulation) 신호이다. 제1 스위칭 신호(S1), 제2 스위칭 신호(S2)의 듀티 비(duty ratio)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수에 따라서 결정되고, 제3 스위칭 신호(S3), 제4 스위칭 신호(S4)의 듀티 비는 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수에 따라서 결정된다.
제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 결정하고, 결정된 구동 주파수에 대응되는 제어 신호를 출력한다. 제어 회로(32)는 제1 구동부(34) 및 제2 구동부(36)에 각각 독립적으로 제어 신호를 공급한다. 제어 회로(32)의 구동 주파수 조절에 따라서 제1 워킹 코일(103) 또는 제2 워킹 코일(104)이 출력하는 전력의 크기, 즉 출력 전력값이 달라진다.
전압 센서(212, 222)는 가열 모듈(202, 204)에 입력되는 전압의 크기, 즉 입력 전압의 크기를 측정한다. 또한 전류 센서(214, 224)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)로 입력되는 전류의 크기, 즉 입력 전류의 크기를 측정한다.
제어 회로(32)는 전압 센서(212, 222)로부터 입력 전압의 크기를 전달받고, 전류 센서(214, 224)로부터 입력 전류의 크기를 전달받는다. 제어 회로(32)는 전달받은 입력 전압 및 입력 전류의 크기를 이용하여 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값, 즉 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)에 의해 용기에 공급되는 전력값을 산출할 수 있다. 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 구동될 때, 제어 회로(32)는 종래 알려진 다양한 방법을 이용하여 각 워킹 코일의 출력 전력값을 실시간으로 산출할 수 있다.
한편, 도 4에는 도시되지 않았으나, 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 일측에는 각각 온도 센서가 배치될 수 있다. 온도 센서는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)에서 각각 실시간으로 온도를 측정하고, 측정된 온도값을 제어 회로(32)에 전달할 수 있다.
사용자는 원하는 가열 영역 상에 용기를 올려 놓은 후, 조작 영역(118)을 통해서 용기가 놓여진 가열 영역에 대한 가열 레벨을 설정하여 용기에 대한 가열 명령을 내릴 수 있다. 조작 영역(118)을 통해 입력된 사용자의 가열 명령은 용기가 놓여진 가열 영역과 대응되는 워킹 코일에 대한 구동 명령으로서 제어 회로(32)에 입력된다. 구동 명령을 입력받은 제어 회로(32)는 구동 명령의 대상이 되는 워킹 코일을 구동시켜 용기에 대한 가열 동작이 수행된다.
이 때 하나의 워킹 코일만이 구동될 경우에는 앞서 설명된 간섭 소음 현상이 발생하지 않는다. 그러나 하나의 워킹 코일이 구동되고 있는 상태에서 사용자가 다른 워킹 코일에 대한 구동 명령을 입력할 경우, 각각의 워킹 코일의 구동 주파수의 크기에 따라서 앞서 설명된 간섭 소음 현상이 발생할 수 있다.
본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 제어 회로(32)는 하나의 워킹 코일이 구동되고 있는 상태에서 사용자가 다른 워킹 코일에 대한 구동 명령을 입력할 경우 각 워킹 코일의 목표 주파수를 결정하고, 결정된 각 워킹 코일의 목표 주파수에 기초하여 간섭 소음을 줄이기 위한 주파수 제어를 수행한다.
여기서 각 워킹 코일의 목표 주파수란, 각 워킹 코일의 출력 전력값이 사용자가 설정한 가열 레벨에 대응되는 전력값, 즉 요구 전력값에 도달할 때 각 워킹 코일의 구동 주파수를 의미한다. 예를 들어 사용자가 제1 가열 영역의 가열 레벨을 5로 설정하면, 제1 가열 영역과 대응되는 제1 워킹 코일(103)의 요구 전력값은 4000W로 결정될 수 있다. 제1 워킹 코일(103)이 구동되어 4000W의 전력값을 출력할 때, 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수(예컨대, 40kHz)가 제1 워킹 코일(103)의 목표 주파수로 정의될 수 있다.
본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)이 제1 목표 주파수로 구동되고 있는 상태에서 제2 워킹 코일(104)에 대한 구동이 요청될 경우, 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수를 결정한다. 제어 회로(32)는 결정된 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수를 기초로 유도 가열 장치의 구동 모드(커플링 모드, 분리 모드, 일반 모드)를 결정한다.
제어 회로(32)는 결정된 구동 모드에 기초하여 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 결정한다. 제어 회로(32)는 결정된 최종 구동 주파수에 기초하여 각 워킹 코일을 구동시킨다. 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 각각 최종 구동 주파수로 구동되면, 두 워킹 코일이 동시에 구동될 때 발생하던 간섭 소음이 제거된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 명세서에 따른 유도 가열 장치의 간섭 소음을 제거하기 위한 주파수 제어 방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 참고로 이하에서 f1은 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 나타내고, f2는 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 나타낸다. 또한 t는 각 워킹 코일의 구동 시간을 나타낸다.
도 5는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 커플링 모드로 구동될 때 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일의 구동 주파수 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 또한 도 6은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 분리 모드로 구동될 때 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일의 구동 주파수 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다. 또한 도 7은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 일반 모드로 구동될 때 제1 워킹 코일과 제2 워킹 코일의 구동 주파수 제어 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 제2 워킹 코일(104)이 아직 구동되고 있지 않은 상태에서 사용자가 제1 가열 영역에 용기를 올려 놓고 제1 가열 영역에 대한 가열 레벨을 설정한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(103)에 대한 구동 명령이 제어 회로(32)로 입력된다.
제1 워킹 코일(103)에 대한 구동 명령을 입력받은 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)을 미리 정해진 제1 조정 주파수(예컨대, 70kHz)로 구동시킨다. 본 명세서에서 제1 조정 주파수의 크기는 실시예에 따라 다르게 설정될 수 있다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 시점(0)에서 제1 워킹 코일(103)이 제1 조정 주파수인 70kHz로 구동되기 시작한다.
제어 회로(32)는 사용자가 제1 워킹 코일(103)에 대하여 설정한 가열 레벨에 대응되는 요구 전력값과 동일한 전력을 제1 워킹 코일(103)이 공급할 수 있도록, 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값을 측정하면서 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 감소시킨다.
예컨대 도 5 내지 도 7의 시점(0)에서 시점(T1) 사이의 구간에서, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 제1 조정 주파수(70kHz)로부터 점차 감소시키면서 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값을 측정한다. 이 때 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값은 전압 검출부(212)로부터 전달되는 입력 전압값 및 전류 검출부(214)로부터 전달되는 입력 전류값을 기초로 산출될 수 있다.
제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 감소시키면서 측정된 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값이 요구 출력량과 일치하는 시점(T1)의 주파수 값(예컨대, 40kHz)을 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수로 결정한다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(103)은 제1 목표 주파수(40kHz)로 구동된다.
실시예에 따라서 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)에 대하여 사용자가 설정한 가열 레벨과 대응되는 목표 주파수가 기록된 테이블을 참조하여 제1 워킹 코일(103)의 구동 명령에 대응되는 제1 목표 주파수를 결정할 수도 있다.
제1 워킹 코일(103)이 제1 목표 주파수로 구동되고 있을 때, 사용자가 제2 가열 영역에 용기를 올려 놓고 제2 가열 영역에 대한 가열 레벨을 설정한다. 이에 따라서 제어 회로(32)는 제2 워킹 코일(104)에 대한 구동 명령을 입력받는다. 제2 워킹 코일(104)에 대한 구동 명령이 입력되면, 제어 회로(32)는 제2 워킹 코일(104)의 목표 주파수(제2 목표 주파수)를 결정하기 위하여 시점(T2)에서 제1 워킹 코일(103)의 구동을 중단시킨다.
제어 회로(32)는 시점(T2)에서 제1 워킹 코일(103)의 구동을 중단시키는 동시에 제2 워킹 코일(104)을 제1 조정 주파수(70kHz)로 구동시킨다. 실시예에 따라서는 제1 워킹 코일(103)의 구동이 중단된 이후 미리 정해진 시간이 지난 이후에 제2 워킹 코일(104)이 제1 조정 주파수로 구동될 수도 있다.
이처럼 본 명세서에서는 제1 워킹 코일(103)의 구동 중에 제2 워킹 코일(104)에 대한 구동이 요청될 경우, 제2 워킹 코일(104)의 목표 주파수를 찾기 위해서 제1 워킹 코일(103)의 구동을 일시적으로 중단시킨다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수는 제2 워킹 코일(104)의 목표 주파수를 탐색하는 구간(T2~T3) 동안 0이 된다. 이러한 제어에 의해서 제2 워킹 코일(104)의 목표 주파수를 탐색하는 구간(T2~T3) 동안 제1 워킹 코일(103)과 제2 워킹 코일(104)에 의한 간섭 소음이 발생하지 않는다.
제어 회로(32)는 앞서 제1 워킹 코일(103)의 목표 주파수를 탐색하는 과정과 동일하게 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 점차 감소시키면서 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값을 계산한다. 시점(T3)에서 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값이 제2 워킹 코일(104)에 대한 요구 전력값과 일치하면, 제어 회로(32)는 시점(T3)의 주파수 값(43kHz)을 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수로 결정한다.
실시예에 따라서 제어 회로(32)는 제2 워킹 코일(104)에 대하여 사용자가 설정한 가열 레벨과 대응되는 목표 주파수가 기록된 테이블을 참조하여 제2 워킹 코일(104)의 구동 명령에 대응되는 제2 목표 주파수를 결정할 수도 있다.
전술한 바와 같이 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수가 결정된 시점(T3)에서, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)을 곧바로 각각의 목표 주파수로 구동시키지 않고, 각 워킹 코일의 목표 주파수를 비교한다. 제어 회로(32)는 비교 결과에 따라서 커플링 모드, 분리 모드, 일반 모드 중 하나를 유도 가열 장치의 구동 모드로 결정한다.
보다 구체적으로, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)을 산출한다. 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)을 미리 정해진 기준값과 비교하여 구동 모드를 결정한다.
만약 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 미리 정해진 제1 기준값 이상이고 미리 정해진 제2 기준값 미만이면, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 커플링 모드로 결정한다. 커플링 모드에서, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 서로 동일하게 설정한다.
예를 들어 도 5의 실시예와 같이 시점(T1)에서 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수가 40kHz로 결정되고, 시점(T3)에서 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수가 43kHz로 결정된 경우, 제어 회로(32)는 두 목표 주파수의 차이값(43-40=3kHz)을 산출한다. 제1 기준값이 2kHz, 제2 기준값이 8kHz로 정해진 경우, 산출된 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 이상이고 제2 기준값 미만이므로, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 커플링 모드로 결정한다.
유도 가열 장치의 구동 모드가 커플링 모드로 결정되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를, 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수(40kHz) 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수(43kHz) 중 더 큰 값(43kHz)으로 설정한다.
다른 실시예에서, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를, 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수(40kHz) 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수(43kHz) 중 더 작은 값(40kHz)으로 설정할 수 있다.
이처럼 본 명세서에서는 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수 간의 차이값이 제1 기준값 이상이고 제2 기준값 미만인 경우, 두 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 일치시킴으로써 두 워킹 코일 간의 구동 주파수 차이로 인한 간섭 소음이 제거된다.
본 명세서의 다른 실시예에서, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드가 커플링 모드일 때 두 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 두 워킹 코일의 목표 주파수와는 다른 값(예컨대, 두 워킹 코일의 목표 주파수의 평균값 또는 임의로 설정된 값)으로 설정할 수도 있다.
한편, 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 미리 정해진 제2 기준값 이상이고 미리 정해진 제3 기준값 이하이면, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 분리 모드로 결정한다. 분리 모드에서, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수가 미리 정해진 소음 회피값(k)이상의 차이를 갖도록 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 설정한다.
예를 들어 도 6의 실시예와 같이 시점(T1)에서 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수가 40kHz로 결정되고, 시점(T3)에서 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수가 50kHz로 결정된 경우, 제어 회로(32)는 두 목표 주파수의 차이값의 절대값(50-40=10kHz)을 산출한다. 제2 기준값이 8kHz, 제3 기준값이 20kHz로 정해진 경우, 차이값의 절대값(M)이 제2 기준값 이상이고 제3 기준값 이하이므로, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 분리 모드로 결정한다.
유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드로 결정되면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수를 제1 목표 주파수와 동일한 40kHz로 설정한다. 그리고 제어 회로(32)는 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수인 40kHz보다 미리 정해진 소음 회피값(k)인 22kHz만큼 증가된 값인 62kHz로 설정한다. 여기서 소음 회피값(k)의 크기는 실시예에 따라 다른 값(예컨대, 25kHz)으로 설정될 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에서, 제어 회로(32)가 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수를 제1 목표 주파수(40kHz)보다 감소된 값(예컨대, 36kHz)으로 설정하고, 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수보다 소음 회피값(k)만큼 증가된 값(예컨대, 58kHz)으로 설정할 수도 있다.
이처럼 본 명세서에서는 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수 간의 차이값의 절대값(M)이 제2 기준값 이상이고 제3 기준값 미만인 경우, 각 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 미리 정해진 소음 회피값(k)이상의 차이를 갖도록 각 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 설정한다. 이러한 제어에 의해서 두 워킹 코일 간의 구동 주파수의 차이값(22kHz)이 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHz)을 벗어나게 되므로 워킹 코일 구동으로 인한 간섭 소음이 제거된다.
한편, 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 미만이거나 제3 기준값을 초과하면, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 일반 모드로 결정한다. 산출된 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 미만이거나 제3 기준값을 초과하면, 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)은 가청 주파수 대역(예컨대, 2kHz~20kHZ)을 벗어난다. 따라서, 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드로 결정되면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수를 그대로 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수로 결정하고, 제2 워킹 코일(103)의 제2 목표 주파수를 그대로 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수로 결정한다.
예를 들어 도 7의 실시예와 같이 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수가 40kHz이고, 시점(T3)에서 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수가 66kHz로 결정된 경우, 제어 회로(32)는 두 목표 주파수의 차이값의 절대값(66-40=26kHz)을 산출한다. 산출된 차이값의 절대값(26kHz)이 제3 기준값(20kHz)을 초과하므로, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수를 40kHz로 설정하고, 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 66kHz로 설정한다.
전술한 바와 같이 각 워킹 코일의 출력 제어 방법이 결정되면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)을 제2 조정 주파수로 동시에 구동시킨다.
예컨대 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 시점(T3)에서 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)은 모두 제2 조정 주파수인 70kHz로 동시에 구동된다. 이처럼 본 명세서에서는 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수가 결정된 이후 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수가 결정되어 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 구동될 때, 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 동일한 주파수, 즉 제2 조정 주파수로 동시에 구동된다.
제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수가 결정된 이후 시점(T3)에서 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 그대로 유지하면서 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 최종 구동 주파수까지 증가시키게 되면 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104) 간의 구동 주파수 차이가 가청 주파수 대역에 포함되어 간섭 소음이 발생할 수 있다. 본 명세서에서는 이러한 문제를 방지하기 위하여, 각 워킹 코일의 최종 구동 주파수가 결정된 이후 시점(T3)에서 제1 워킹 코일(103)과 제2 워킹 코일(104)이 각각 동일한 구동 주파수, 즉 제2 조정 주파수로 동시에 구동된다.
본 명세서에서는 최종 구동 주파수가 결정된 이후 제1 워킹 코일(103)과 제2 워킹 코일(104)이 동시에 제2 조정 주파수로 구동되는 동작이 "소프트 스타트(Soft Strat)" 동작으로 지칭된다. 제2 조정 주파수는 제1 조정 주파수와 동일하게 설정되거나 상이하게 설정될 수 있다.
소프트 스타트 동작이 수행된 이후, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 각각 앞서 결정된 최종 구동 주파수까지 조정, 즉 감소시킨다. 구동 주파수 조정이 완료되면 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)은 각각 최종 구동 주파수로 구동되면서 간섭 소음을 발생시키지 않고 용기에 대한 가열 동작을 수행한다.
이상과 같은 구동 주파수 제어에 의해서 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 동시에 구동될 때 발생하는 간섭 소음이 제거된다.
도 5의 실시예와 같이 유도 가열 장치의 구동 모드가 커플링 모드로 결정되면, 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수는 목표 주파수와 동일하거나 목표 주파수와 큰 차이가 나지 않는다. 또한 도 7의 실시예와 같이 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드로 결정되면 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수는 목표 주파수와 동일하다. 따라서 유도 가열 장치의 구동 모드가 커플링 모드 또는 일반 모드로 결정될 경우, 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값은 각각 사용자가 설정한 요구 전력값을 만족시킬 수 있다.
그러나 도 6의 실시예와 같이 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드로 결정되면, 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수는 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수인 50kHz에 비해서 증가한 62kHz 또는 58kHz로 결정된다. 앞서 도 1을 참조하여 기술된 바와 같이, 제2 워킹 코일(104)의 62kHz 또는 58kHz로 증가하면, 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값은 구동 주파수가 50kHz일 때에 비해서 감소한다. 즉, 제2 워킹 코일(104)이 최종 구동 주파수로 구동될 때의 출력 전력값은 사용자가 설정한 요구 전력값보다 낮아지므로, 제2 워킹 코일(104)은 사용자가 설정한 가열 레벨에 대응되는 열 에너지를 용기에 공급할 수 없다.
이와 같은 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값 감소 문제를 해결하기 위하여, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)에서 측정되는 온도값에 따라서 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값을 재설정하고, 이어서 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 재설정한다.
도 8은 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 분리 모드로 구동될 때 고출력 워킹 코일에서 측정되는 온도값의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6의 실시예에서 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드로 결정되어 제1 워킹 코일(103)의 제1 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 최종 구동 주파수가 결정되면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)을 제1 최종 구동 주파수로 구동시키고, 제2 워킹 코일(104)을 제2 최종 구동 주파수로 구동시킨다. (도 6의 시점(T4) 참조)
시점(T4) 이후, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104) 중 출력 전력값이 높은 워킹 코일, 즉 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득한다. 예컨대 도 6의 실시예에서 제1 워킹 코일(103)의 제1 최종 구동 주파수가 제2 워킹 코일(104)의 제2 최종 구동 주파수보다 낮으므로, 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값이 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값보다 높다. 따라서 도 6의 실시예에서 제1 워킹 코일(103)이 고출력 워킹 코일로 지칭되며, 제2 워킹 코일(104)은 저출력 워킹 코일로 지칭된다. 제어 회로(32)는 시점(T4) 이후로 온도 센서를 통해서 측정되는 고출력 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(103)의 온도값을 획득한다.
제어 회로(32)는 고출력 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(103)의 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 여부를 판단한다.
본 명세서의 일 실시예에서, 출력 변경 조건은 획득된 고출력 워킹 코일의 온도값이 미리 정해진 기준 온도값 이상인 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어 도 8의 실시예에서 기준 온도값이 100℃로 정해진 경우, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 온도값을 기준 온도값인 100℃와 비교한다. 시점(T5)에서 제1 워킹 코일(103)의 온도값이 100℃ 이상이 되면, 제어 회로(32)는 출력 변경 조건이 만족된 것으로 판단한다.
다른 실시예에서, 출력 변경 조건은 획득된 고출력 워킹 코일의 온도값이 미리 정해진 기준 시간동안 미리 정해진 기준 온도 범위 이내로 유지되는 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어 도 8의 실시예에서 기준 시간이 TR로 설정되고 기준 온도 범위가 100℃±5℃, 즉 95℃~105℃로 설정된 경우, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 온도값이 기준 시간 TR 동안 95℃~105℃ 범위 내로 유지되는지 여부를 확인한다. 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 온도값이 기준 시간 TR 동안 95℃~105℃ 범위 내로 유지된 것이 확인된 시점(T6)에서 출력 변경 조건이 만족된 것으로 판단한다.
전술한 기준 온도값, 기준 시간, 기준 온도 범위는 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있다. 또한 기준 온도값은 고출력 워킹 코일에 의해서 가열되는 용기에 담긴 부하(예컨대, 물 또는 기름)의 끓는점과 동일하거나 끓는점보다 큰 값으로 설정될 수 있다. 또한 기준 온도 범위는 기준 온도값을 기준으로, 즉 기준 온도값보다 미리 설정된 오프셋값(예컨대, 5℃) 만큼 크거나 작은 값으로 설정될 수 있다.
고출력 워킹 코일의 온도값이 출력 변경 조건을 만족하는 것으로 판단되면, 제어 회로(32)는 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정한다.
고출력 워킹 코일의 온도값이 출력 변경 조건을 만족하면, 제1 워킹 코일(103)에 의해서 가열되는 용기 내의 부하(예컨대, 물)는 끓는 상태일 것이며, 부하가 끓는 상태를 유지하기 위한 최소한의 열 에너지만이 공급된다면 제1 가열 영역 상에 놓인 용기의 부하는 계속해서 끓는 상태로 유지될 것이다. 따라서, 본 명세서에서는 고출력 워킹 코일의 온도값이 출력 변경 조건을 만족한 것으로 판단된 이후, 고출력 워킹 코일에 의해서 가열되는 용기의 부하를 끓는 상태로 유지시키기 위한 최소한의 전력을 고출력 워킹 코일이 공급할 수 있도록 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 재설정한다. 여기서 최소 전력값은 실시예에 따라서 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어 도 8의 실시예에서, 시점(T5) 또는 시점(T6)에서 제1 워킹 코일(103)의 온도값이 출력 변경 조건을 만족하면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 요구 출력값을 사용자가 설정한 요구 출력값이 아닌 최소 전력값, 예컨대 1500W로 설정한다.
이처럼 제1 워킹 코일(103)의 요구 출력값이 최소 전력값으로 재설정되면, 제어 회로(32)는 후술하는 바와 같이 유도 가열 장치의 구동 모드를 다시 결정한다.
도 9는 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치가 분리 모드로 구동된 이후 유도 가열 장치의 구동 모드를 다시 결정하는 과정을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9를 참조하면, 앞서 도 6의 실시예에서 기술된 바와 같이, 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드로 결정된 이후 시점(T4)에서 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)은 각각 최종 구동 주파수인 40kHz 및 62kHz로 구동된다. 이에 따라서 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 구동에 따른 간섭 소음은 제거되나, 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값이 요구 전력값보다 낮아진다.
제1 워킹 코일(103)이 제1 최종 구동 주파수로 구동되고 제2 워킹 코일(104)이 제2 최종 구동 주파수로 구동된 이후, 제어 회로(32)는 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)을 산출한다. 제어 회로(32)는 산출된 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 미리 정해진 소음 회피값(k) 이상인지 여부를 확인한다.
제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 미만인 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 커플링 모드임을 의미하거나, 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드이며 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 미만임을 의미한다. 이 경우, 앞서 언급된 워킹 코일의 출력 전력값 감소 현상이 나타나지 않는다. 따라서, 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 미만이면 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 제1 최종 구동 주파수로 유지하고, 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 제2 최종 구동 주파수로 유지한다.
그러나 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 이상인 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드임을 의미하거나, 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드이며 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제3 기준값을 초과함을 의미한다. 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드일 경우 앞서 언급된 워킹 코일의 출력 전력값 감소 현상이 나타날 수 있다. 따라서, 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 이상이면 제어 회로(32)는 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수를 비교한다.
저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 동일한 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드임을 의미한다. 따라서 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 동일하면 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 제1 최종 구동 주파수로 유지하고, 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 제2 최종 구동 주파수로 유지한다.
그러나 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다른 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드임을 의미한다. 예를 들어 도 9의 실시예에서, 제어 회로(32)는 저출력 워킹 코일인 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수(62kHz)와 제2 워킹 코일(104)의 목표 주파수(50kHz)가 서로 다른 것을 확인할 수 있다. 이 경우 유도 가열 장치의 구동 모드는 분리 모드이고, 저출력 워킹 코일, 즉 제2 워킹 코일(104)이 목표 주파수(50kHz)보다 높은 최종 구동 주파수(62kHz)로 구동되고 있어 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값이 요구 전력값에 비해 낮아지는 현상이 나타난다.
따라서 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다른 것으로 확인되면, 제어 회로(32)는 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하고, 획득된 고출력 워킹 코일의 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 판단한다.
제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 각각 최종 구동 주파수인 40kHz 및 62kHz로 구동된 이후, 앞서 도 8의 실시예에서 기술된 바와 같이, 시점(T5) 또는 시점(T6)에서 고출력 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(103)의 온도값이 출력 변경 조건을 만족시킨다. 이에 따라서 제어 회로(32)는 고출력 워킹 코일, 즉 제1 워킹 코일(103)의 요구 전력값을 최소 전력값(예컨대, 1500W)로 재설정한다.
이후 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 다시 결정하기 위하여 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 구동을 모두 정지시킨다. 시점(T7)에서, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 미리 정해진 제1 조정 주파수(예컨대, 70kHz)로 구동시킨 후 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값이 요구 전력값과 일치할 때까지 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 감소시킨다.
도 8의 실시예에서, 시점(T8)에서, 제1 워킹 코일(103)의 출력 전력값이 앞서 설정된 요구 전력값인 1500W와 일치할 때의 주파수인 54kHz가 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수로 결정된다. 도 6의 실시예와 비교하면, 제1 워킹 코일(103)의 요구 전력값 감소에 따라서 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수는 40kHz에서 54kHz로 증가한다.
이후 제1 워킹 코일(103)의 구동은 잠시 중단되고, 시점(T9)에서 제2 워킹 코일(104)이 제1 조정 주파수(예컨대, 70kHz)로 구동된다. 이 때 제2 워킹 코일(104)의 요구 전력값은 도 6의 실시예에서의 요구 전력값과 동일하므로, 시점(T10)에서 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수는 다시 50kHz로 결정된다.
도 8의 실시예에서는 시점(T7) 내지 시점(T8)에서 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수가 제어 회로(32)에 의해서 먼저 탐색되었으나, 실시예에 따라서는 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수가 먼저 탐색될 수도 있다.
이후 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)을 산출한다. 도 9의 실시예에서, 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)은 4kHz이다.
제1 기준값, 제2 기준값, 제3 기준값이 전술한 도 5 내지 도 7의 실시예와 동일하다고 가정할 때, 4kHz는 제1 기준값(2kHz) 이상이고 제2 기준값(8kHz) 미만이다. 따라서, 제어 회로(32)는 유도 가열 장치의 구동 모드를 커플링 모드로 결정하고, 제1 워킹 코일(103)의 제1 최종 구동 주파수 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 최종 구동 주파수를 동일한 값(예컨대, 54kHz)으로 설정한다.
최종 구동 주파수가 결정되면, 시점(T11)에서 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)을 제2 조정 주파수(예컨대, 70kHz)로 동시에 구동시킨다. 이후 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수는 시점(T12)에서 최종 구동 주파수인 54kHz가 될 때까지 감소한다.
이에 따라서 시점(T12) 이후 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 구동에 의한 간섭 소음이 발생하지 않는다. 또한 시점(T12) 이후 제1 워킹 코일(103)과 대응되는 제1 가열 영역에 놓인 용기에는 부하가 끓는 상태를 유지하기 위한 최소한의 열 에너지가 공급된다. 또한 시점(T12) 이후 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수는 사용자가 설정한 요구 전력값에 대응되는 54kHz로 유지되므로, 시점(T4)에서 시점(T5)(또는 시점(T6)) 사이에서 일시적으로 발생했던 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력 저하 문제가 해결된다.
한편, 도 9의 실시예와는 달리 시점(T8) 및 시점(T10)에서 결정된 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수 및 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)에 따라서, 시점 (T10) 및 시점(T11) 사이에서 유도 가열 장치의 구동 모드는 분리 모드 또는 일반 모드로 결정될 수도 있다.
시점 (T10) 및 시점(T11) 사이에서 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드로 결정되면, 시점(T4) 내지 시점(T10)까지의 과정이 다시 반복될 수 있다. 그러나 시점 (T10) 및 시점(T11) 사이에서 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드로 결정되면 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)은 각각 시점 (T10) 및 시점(T11) 사이에서 결정되는 최종 구동 주파수로 구동되며, 시점(T4) 내지 시점(T10)까지의 과정은 반복되지 않는다.
이상과 같은 제어 방법에 따르면, 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)이 동시에 구동되더라도 간섭 소음은 발생하지 않는다. 또한 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드로 결정된 경우, 저출력 워킹 코일의 출력 전력값이 일시적으로 낮아지지만, 고출력 워킹 코일에 의하여 가열되는 용기의 부하가 기준 온도에 도달한 시점 또는 기준 시간 동안 기준 온도 범위에 도달한 시점 이후에는 저출력 워킹 코일의 출력 전력값이 다시 높아진다. 결국 본 명세서에 따르면 간섭 소음을 방지하면서 사용자의 요구에 충족되는 열 에너지를 용기에 공급할 수 있다.
도 10은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일을 각각 최종 구동 주파수로 구동시키는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 명세서의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치의 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 제1 워킹 코일(103)의 제1 목표 주파수를 결정한다(602). 또한 제어 회로(32)는 제2 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 제2 워킹 코일(104)의 제2 목표 주파수를 결정한다(604).
다음으로, 제어 회로(32)는 이전 단계들에서 결정된 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)을 산출한다(606).
제어 회로(32)는 단계(606)에서 산출된 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)에 기초하여 유도 가열 장치의 구동 모드, 제1 워킹 코일(103)의 제1 최종 구동 주파수, 제2 워킹 코일(104)의 제2 최종 구동 주파수를 결정한다(608).
유도 가열 장치의 구동 모드, 제1 워킹 코일(103)의 제1 최종 구동 주파수, 제2 워킹 코일(104)의 제2 최종 구동 주파수가 결정되면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)을 제1 최종 구동 주파수로 구동시키고(610), 제2 워킹 코일(104)을 제2 최종 구동 주파수로 구동시킨다(612).
도 11은 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 결정하는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 제어 회로(32)는 단계(606)에서 산출된 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)을 미리 정해진 제1 기준값, 제2 기준값, 제3 기준값과 비교한다(702).
만약 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 이상이고 제2 기준값 미만이면 제어 회로(32)는 구동 모드를 커플링 모드로 결정하고(704), 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수를 서로 동일하게 설정한다(706).
만약 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제2 기준값 이상이고 제3 기준값 이하이면 제어 회로(32)는 구동 모드를 분리 모드로 결정하고(708), 제1 워킹 코일(103)의 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수가 미리 정해진 소음 회피값(k) 이상의 차이를 갖도록 각 워킹 코일의 최종 구동 주파수를 설정한다(710).
만약 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 미만이거나 제3 기준값을 초과하면 제어 회로(32)는 구동 모드를 일반 모드로 결정하고(712), 제1 워킹 코일(103)의 제1 최종 구동 주파수를 제1 목표 주파수로, 제2 워킹 코일(104)의 제2 최종 구동 주파수를 제2 목표 주파수로 각각 설정한다(714).
도 12는 본 명세서의 일 실시예에서 제1 워킹 코일 및 제2 워킹 코일이 각각 최종 구동 주파수로 구동될 때 워킹 코일의 출력 전력값이 감소하는 현상을 개선하기 위한 유도 가열 장치의 제어 과정을 나타내는 흐름도이다.
단계(610)에서 제1 워킹 코일(103)이 제1 최종 구동 주파수로 구동되고 단계(612)에서 제2 워킹 코일(104)이 제2 최종 구동 주파수로 구동된 이후, 제어 회로(32)는 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)을 산출한다. 제어 회로(32)는 산출된 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 미리 정해진 소음 회피값(k) 이상인지 여부를 확인한다(802).
제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 미만인 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 커플링 모드임을 의미하거나, 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드이며 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제1 기준값 미만임을 의미한다. 이 경우, 앞서 언급된 워킹 코일의 출력 전력값 감소 현상이 나타나지 않는다. 따라서, 단계(802)에서 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 미만이면 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 제1 최종 구동 주파수로 유지하고, 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 제2 최종 구동 주파수로 유지한다.
그러나 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 이상인 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드임을 의미하거나, 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드이며 제1 목표 주파수 및 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값(M)이 제3 기준값을 초과함을 의미한다. 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드일 경우 앞서 언급된 워킹 코일의 출력 전력값 감소 현상이 나타날 수 있다. 따라서, 단계(802)에서 제1 최종 구동 주파수와 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값(N)이 소음 회피값(k) 이상이면 제어 회로(32)는 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수를 비교한다(804).
저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 동일한 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 일반 모드임을 의미한다. 따라서 단계(804)에서 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 동일하면 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103)의 구동 주파수를 제1 최종 구동 주파수로 유지하고, 제2 워킹 코일(104)의 구동 주파수를 제2 최종 구동 주파수로 유지한다.
그러나 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다른 것은 유도 가열 장치의 구동 모드가 분리 모드임을 의미한다. 예를 들어 도 9의 실시예에서, 제어 회로(32)는 저출력 워킹 코일인 제2 워킹 코일(104)의 최종 구동 주파수(62kHz)와 제2 워킹 코일(104)의 목표 주파수(50kHz)가 서로 다른 것을 확인할 수 있다. 이 경우 유도 가열 장치의 구동 모드는 분리 모드이고, 저출력 워킹 코일, 즉 제2 워킹 코일(104)이 목표 주파수(50kHz)보다 높은 최종 구동 주파수(62kHz)로 구동되고 있어 제2 워킹 코일(104)의 출력 전력값이 요구 전력값에 비해 낮아지는 현상이 나타난다.
따라서 단계(804)에서 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다른 것으로 확인되면, 제어 회로(32)는 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하고(806), 획득된 고출력 워킹 코일의 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 판단한다(808).
본 명세서의 일 실시예에서, 출력 변경 조건은 고출력 워킹 코일의 온도값이 미리 정해진 기준 온도값 이상인 것으로 설정될 수 있다. 다른 실시예에서, 출력 변경 조건은 고출력 워킹 코일의 온도값이 미리 정해진 기준 시간동안 미리 정해진 기준 온도 범위 이내로 유지되는 것으로 설정될 수 있다.
단계(806)에서 고출력 워킹 코일의 온도값이 출력 변경 조건을 만족하지 않으면, 제어 회로(32)는 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)의 현재 구동 상태를 그대로 유지하면서 단계(806) 및 단계(808)을 다시 수행한다.
단계(808)에서 고출력 워킹 코일의 온도값이 출력 변경 조건을 만족하면, 제어 회로(32)는 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정한다(810). 예컨대 도 9의 실시예에서, 고출력 워킹 코일인 제1 워킹 코일(103)의 요구 전력값은 최소 전력값으로 설정된다.
고출력 워킹 코일의 요구 전력값이 최소 전력값으로 설정되면, 제어 회로(32)는 도 6에 도시된 단계(602) 내지 단계(608)을 수행하여 유도 가열 장치의 구동 모드, 제1 최종 구동 주파수, 제2 최종 구동 주파수를 다시 결정하고, 결정된 최종 구동 주파수로 제1 워킹 코일(103) 및 제2 워킹 코일(104)을 각각 구동시킨다(610, 612).
이상과 같이 본 명세서에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 명세서가 한정되는 것은 아니며, 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 명세서의 실시 예를 설명하면서 본 명세서의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims (14)

  1. 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 소음 회피값 이상이고 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다르면 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하는 단계;
    상기 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 온도값이 상기 출력 변경 조건을 만족하면 상기 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정하는 단계; 및
    상기 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수를 다시 결정하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 출력 변경 조건은
    상기 온도값이 미리 정해진 기준 온도값 이상인 것으로 설정되는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 출력 변경 조건은
    상기 온도값이 미리 정해진 기준 시간동안 미리 정해진 기준 온도 범위 이내로 유지되는 것으로 설정되는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제1 워킹 코일의 제1 목표 주파수를 결정하는 단계;
    상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제2 워킹 코일의 제2 목표 주파수를 결정하는 단계;
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값을 산출하는 단계; 및
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값에 기초하여 상기 유도 가열 장치의 구동 모드를 결정하는 단계를 더 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값에 기초하여 상기 구동 모드를 결정하는 단계는
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 제1 기준값 이상이고 미리 정해진 제2 기준값 미만이면 상기 구동 모드를 커플링 모드로 결정하는 단계;
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제2 기준값 이상이고 미리 정해진 제3 기준값 이하이면 상기 구동 모드를 분리 모드로 결정하는 단계; 및
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제1 기준값 미만이거나 상기 제3 기준값을 초과하면 상기 구동 모드를 일반 모드로 결정하는 단계를 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동 모드가 상기 커플링 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 동일한 값으로 설정되고,
    상기 구동 모드가 상기 분리 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 소음 회피값 이상의 차이를 갖도록 설정되고,
    상기 구동 모드가 상기 일반 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수는 상기 제1 목표 주파수와 동일하게 설정되고 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 제2 목표 주파수와 동일하게 설정되는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 미리 정해진 조정 주파수로 구동시키는 단계; 및
    상기 제1 워킹 코일의 구동 주파수를 상기 제1 최종 구동 주파수로 조정하고, 상기 제2 워킹 코일의 구동 주파수를 상기 제2 최종 구동 주파수로 조정하는 단계를 더 포함하는
    유도 가열 장치의 제어 방법.
  8. 제1 가열 영역과 대응되는 제1 워킹 코일;
    제2 가열 영역과 대응되는 제2 워킹 코일;
    상기 제1 워킹 코일에 대한 구동 명령 및 상기 제2 워킹 코일에 대한 구동 명령에 따라서 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 각각 구동시키는 제어 회로를 포함하고,
    상기 제어 회로는
    제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수와 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 소음 회피값 이상이고 저출력 워킹 코일의 최종 구동 주파수와 저출력 워킹 코일의 목표 주파수가 서로 다르면 고출력 워킹 코일의 온도값을 획득하고, 상기 온도값이 미리 정해진 출력 변경 조건을 만족하는지 여부를 판단하고, 상기 온도값이 상기 출력 변경 조건을 만족하면 상기 고출력 워킹 코일의 요구 전력값을 미리 정해진 최소 전력값으로 설정하고, 상기 제1 워킹 코일의 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 워킹 코일의 제2 최종 구동 주파수를 다시 결정하는
    유도 가열 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 출력 변경 조건은
    상기 온도값이 미리 정해진 기준 온도값 이상인 것으로 설정되는
    유도 가열 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 출력 변경 조건은
    상기 온도값이 미리 정해진 기준 시간동안 미리 정해진 기준 온도 범위 이내로 유지되는 것으로 설정되는
    유도 가열 장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 제1 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제1 워킹 코일의 제1 목표 주파수를 결정하고, 상기 제2 워킹 코일의 요구 전력값에 기초하여 상기 제2 워킹 코일의 제2 목표 주파수를 결정하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값을 산출하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값에 기초하여 상기 유도 가열 장치의 구동 모드를 결정하는
    유도 가열 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 미리 정해진 제1 기준값 이상이고 미리 정해진 제2 기준값 미만이면 상기 구동 모드를 커플링 모드로 결정하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제2 기준값 이상이고 미리 정해진 제3 기준값 이하이면 상기 구동 모드를 분리 모드로 결정하고, 상기 제1 목표 주파수 및 상기 제2 목표 주파수의 차이값의 절대값이 상기 제1 기준값 미만이거나 상기 제3 기준값을 초과하면 상기 구동 모드를 일반 모드로 결정하는
    유도 가열 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 구동 모드가 상기 커플링 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 동일한 값으로 설정되고,
    상기 구동 모드가 상기 분리 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 소음 회피값 이상의 차이를 갖도록 설정되고,
    상기 구동 모드가 상기 일반 모드이면 상기 제1 최종 구동 주파수는 상기 제1 목표 주파수와 동일하게 설정되고 상기 제2 최종 구동 주파수는 상기 제2 목표 주파수와 동일하게 설정되는
    유도 가열 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 제어 회로는
    상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일을 미리 정해진 조정 주파수로 구동시키고, 상기 제1 워킹 코일 및 상기 제2 워킹 코일의 구동 주파수를 각각 상기 제1 최종 구동 주파수 및 상기 제2 최종 구동 주파수로 조정하는
    유도 가열 장치.
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