KR101139770B1 - 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유도가열조리기에 공급되는 입력전압의 크기에 따라 전용내솥을 판단하기 위한 입력전류를 보상하여, 적절한 전용내솥이 유도가열조리기에 삽입 장착되었는지를 정확하게 판별하기 위한 것으로서, 상용전원과 인버터 공진회로 사이에 흐르는 입력전류를 감지하는 입력전류 감지부와, 상용전원으로부터의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 구비하고, 마이컴은 인버터 공진 회로에 의한 유도 가열을 수행하도록 하고, 이 유도 가열 중에 입력전압 감지부로부터의 입력전압의 크기를 기준으로 하여, 입력전류 감지부로부터의 입력전류 또는 입력전류를 전압으로 변환한 값을 보상하고, 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값을 이용하여, 가열 공간에 삽입된 물체가 전용내솥인지를 판별하는 것이다.

Description

유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치{EXCLUSIVE INNER PAN JUDGING APPARATUS FOR INDUCTION HEATING COOKER}

본 발명은 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치에 관한 것으로서, 특히 유도가열조리기에 공급되는 입력전압의 크기에 따라 전용내솥을 판단하기 위한 입력전류를 보상하여, 적절한 전용내솥이 유도가열조리기에 삽입 장착되었는지를 정확하게 판별할 수 있는 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치에 관한 것이다.

유도가열 조리기는 본체와, 조리물이 담기고 본체 내측에 안착되는 내솥과, 내솥에 담긴 조리물이 조리되도록 내솥의 하부 또는 본체의 내측에 장착되는 취사히터와 유도가열 코일로 구성되어 있다.

조리기는 내솥에 조리열을 제공하는 방식에 따라 구분될 수 있으며, 내솥이 안착되는 본체 부분에 일정 간격으로 코일이 형성되어 코일에 전류가 흐름에 따라 발생되는 자기장에 의해 자성체로 형성된 내솥에 와전류가 발생되도록 하여 내솥을 가열하는 방식의 조리기를 유도가열 조리기라 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도 가열 조리기의 내솥 감지 장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 내솥 감지 장치는 유도 가열 조리기로 인가되는 상용교류전원의 전류를 감지하는 전류 감지부(1)와, 유도 가열 코일(L)(예를 들면, 취사 히터)에 연결되며, 스위치 소자를 스위칭 구동시킴으로써 인가되는 상용교류전원으로부터 고출력 전압을 생성하여 코일(L)에 인가하여, 내솥 및 내솥에 담긴 조리물을 유도 가열하고, 전류 감지부(1)로부터의 감지 전류에 대응하는 내솥 감지 신호를 마이컴(3)의 입력단으로 인가하는 인버터 회로(2)와, 인버터 회로(2)로 제어신호를 인가하여 조리물에 대한 조리를 제어하는 마이컴(3)으로 이루어진다.

인버터 회로(2)와, 마이컴(3)의 입력단 사이에는 마이컴 보호용 저항(R1)이 직렬로 연결되고, 마이컴(3)의 입력단과 접지 사이에는 노이즈 제거용 캐패시터(C1)와, 풀다운 저항(R2)이 병렬로 연결되어, 인버터 회로(2)로부터의 내솥 감지 신호가 마이컴(3)으로 인가된다.

유도 가열 조리기에 상용교류전원이 인가된 이후에 조리를 시작하면, 내솥이 안착될 경우, 유도 가열 조리기 전체의 전류가 증가하게 되며, 반대로 내솥이 안착되어 있지 않을 경우, 상대적으로 낮은 전류가 흐른다. 이러한 전류를 전류 감지부(1)가 전압을 변환하여, 인버터 회로(2)로 인가하며, 인버터 회로(2)(정확하게는 인버터 회로(2) 내의 마이컴)가 전류 감지부(1)로부터 변환된 전압이 일정 이상의 전압값인 경우, 하이(HIGH) 신호인 내솥 감지 신호를 마이컴(3)으로 인가하고, 그 반대의 경우에는 로우(LOW) 신호인 내솥 감지 신호를 마이컴(3)으로 인가한다. 이러한 과정을 통하여, 마이컴(3)은 내솥이 안착되어있는지에 대하여 판단한다. 이들 내솥 감지 신호는 인버터 회로(2)의 내솥 감지 포트(P)를 통하여 마이컴(3)에 인가된다.

그러나, 본체 내부에 전용내솥이 아닌 금속 성분을 지닌 이물질이 삽입된 경우, 인버터 회로(2)가 코일(L)에 고전압을 인가하여 유도 가열 조리기 전체의 전류가 증가하게 되어, 인버터 회로(2)가 전류 감지부(1)로부터 인가받은 전압값이 일정 크기 이상이어서, 인버터 회로(2)가 하이(HIGH) 신호를 마이컴(3)으로 인가할 수 있다. 또한, 내솥 커버(또는 오븐 커버)가 분리형일 경우, 내솥이 본체에 삽입되지 않은 상태에서 내솥 커버가 뚜껑으로부터 분리되어, 본체 내부에 삽입된 경우에도 위와 같은 문제가 동일하게 발생될 수 있다.

또한, 유도 가열 조리기에 인가되는 외부 상용 전원인 입력 전압의 크기에 따라 전류 감지부(1)가 감지하는 전압값이 가변하게 된다. 예를 들면, 입력 전압이 낮으면 정상적인 내솥이 삽입되어 있는 경우에도, 감지되는 전압값이 낮게 되어, 가열이 수행되지 않을 수도 있고, 반면에 입력 전압이 높으면 정상적인 내솥이 아닌 내솥 커버, 칼, 수저 등과 같은 금성 성분의 물체가 삽입된 경우에도, 감지되는 전압값이 높게 되어, 가열이 수행되는 문제가 있다.

본 발명은 전용내솥이 본체 내부에 삽입되었는지를 정확하게 판단할 수 있도록 하는 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 인가되는 외부 상용 전원의 크기가 가변되더라도 감지되는 입력전류를 보상하여, 정확한 전용내솥 판별이 가능하도록 하는 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 내솥 판별 공정에서 보상된 입력전류 또는 입력전류를 전압으로 변환한 값의 변화 크기를 기준으로 하여, 전용 내솥을 정확하게 판별하는 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 유도 가열 조리기의 전용내솥 판별 장치는 가열 공간을 구비한 본체와, 상용전원을 인가받아 스위칭 동작하여 유도 가열을 수행하는 인버터 공진회로 및, 인버터 공진 회로를 제어하는 마이컴을 구비하는 유도 가열 조리기의 전용내솥 판별 장치에 있어서, 상용전원과 인버터 공진회로 사이에 흐르는 입력전류를 감지하는 입력전류 감지부와; 상용전원으로부터의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 구비하고, 마이컴은 인버터 공진 회로에 의한 유도 가열을 수행하도록 하고, 이 유도 가열 중에 입력전압 감지부로부터의 입력전압의 크기를 기준으로 하여, 입력전류 감지부로부터의 입력전류 또는 입력전류를 전압으로 변환한 값을 보상하고, 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값을 이용하여, 가열 공간에 삽입된 물체가 전용내솥인지를 판별하되, 마이컴은 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값이 판별시작전압 이상일 때부터 일정 시간 동안의 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값의 변화량인 판별전압차와, 기준전압차를 비교하여, 판별전압차가 기준전압차보다 크면, 가열 공간에 삽입된 물체가 전용내솥인 것으로 판단한다.

또한, 본 발명에 따른 마이컴은 입력전압의 크기가 기준입력전압보다 크면 음(-)의 보상을 수행하고, 기준입력전압보다 작으면 양(+)의 보상을 수행한다.

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또한, 판별시작전압은 유도 가열 수행 이전의 입력전압을 전압으로 나타낸 값보다 일정 크기만큼 크다.

본 발명은 전용내솥이 본체 내부에 삽입되었는지를 정확하게 판단하여,

불필요한 가열이나 조리 공정이 수행되지 않도록 하여, 유도가열조리기의 안정적인 사용이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 인가되는 외부 상용 전원의 크기가 가변되더라도 감지되는 입력전류를 보상하여, 정확한 전용내솥 판별이 가능하도록 하여, 유도가열조리기의 신뢰성과 안전성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 입력전압의 크기에 따라 보상된 입력전류 또는 입력전류를 전압으로 변환시킨 값의 변화 크기를 기준으로 하여, 전용 내솥을 정확하게 판별하도록 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 유도가열조리기의 내솥 감지 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치의 구성도이다.
도 3은 입력전압의 변화에 따른 입력전류 그래프이다.
도 4는 도 2의 전용내솥 판별 장치에 의해 보상된 입력전류 그래프이다.
도 5는 도 2의 전용내솥 판별 장치에 의해 수행되는 판별 방법의 실시예이다.

이하에서, 본 발명은 실시예들과 도면을 통하여 상세하게 설명된다.

일반적인 유도가열조리기는 기본적으로, 상향 개구된 가열공간이 내부에 형성된 본체(미도시)와, 본체 상면에 개폐 가능하게 설치되는 본체뚜껑(미도시)과, 가열공간 내측에 탈착 가능하게 설치되어 상향 개구된 내부 공간에서 조리 및 보온 등의 제어가 이루어지는 전용내솥(미도시)을 포함하도록 구성된다. 전용내솥에 조리물이 수용되어, 조리 및 보온 제어가 수행된다.

도 2는 본 발명에 따른 유도가열조리기의 전용내솥 판별 장치의 구성도이다.

유도가열조리기는 기본적으로 상용전원을 인가 받아 브리지다이오드(BD1)를 통하여 정류하고, 정류된 전원을 초크코일(CH)을 거쳐 평활콘덴서(C3)에서 평활시켜 공진부에 공급한다. 여기서, 공진부는 가열코일(L)과 공진 콘덴서(C4)로 구성되며, 공진부의 온/오프 동작은 스위칭소자(Q1)의 구동에 의해 이루어진다. 전용내솥에 대응하는 가열공간의 하부 또는 측면에 공진부가 형성된다.

또한, 스위칭 소자 구동회로(10)는 마이컴(20)로부터의 제어 신호에 의해 스위칭 소자(Q1)를 온/오프시키고, 스위칭소자(Q1)의 온/오프 동작은 유도가열조리기의 가열코일(L)을 제어하여 열을 발생시킨다. 스위칭소자(Q1)이 오프될 때 가열코일(L)에서 발생하는 역기전력을 감쇄하는 목적으로 공진콘덴서(C4)가 사용된다.

상술된 부분은 유도가열조리기의 인버터 공진회로로, 유도가열조리기의 유도가열을 위해 구비되는 소자들이다. 마이컴(20)은 선택된 메뉴에 따른 조리 알고리즘에 따라 인버터 공진회로를 제어하여, 조리를 수행한다.

또한, 유도가열조리기는 사용자로부터 메뉴 선택 등과 같은 입력을 획득하는 입력부(12)와, 필요한 정보를 청각적으로 알리는 스피커(14)와, 필요한 정보를 시각적으로 알리는 표시부(16)를 구비한다. 마이컴(20)은 입력부(12)로부터의 입력에 따른 선택 및 제어가 수행되도록 하며, 필요한 정보를 스피커(14) 또는 표시부(16)로 이루어진 정보 전달부를 통하여 외부로 알리게 된다.

본 발명에 따른 전용내솥 판별 장치는 상용전원의 입력단자와 인버터 공진회로의 브리지다이오드(BD1) 사이에 형성된 변류기(CT)와, 변류기(CT)의 출력을 정류하는 브리지다이오드(BD2)와, 정류된 출력을 분압하는 분압저항(R3, R4)과, 분압된 출력을 평활시키는 평활콘덴서(C5)를 구비하여, 입력전류를 마이컴(20)의 단자(IC)에 인가하는 입력 전류 감지부를 포함한다. 입력전류 감지부는 상용전원과 인버터 공진회로 사이에 흐르는 전류를 감지한다.

또한, 전용내솥 판별 장치는 상용전원의 양단에 각각 연결되어 입력교류전원을 직류로 변환시키는 다이오드(D1), (D2)와, 변환된 전원을 분배하는 분배저항(R5, R6)과, 분배된 전원을 평활시키는 평활콘덴서(C6)를 구비하여, 입력전압을 마이컴(20)의 단자(IV)에 인가하는 입력 전압 감지부를 포함한다.

본 실시예에서, 마이컴(20), 스위칭소자 구동회로(10), 입력부(12), 스피커(14), 표시부(16) 등에 전원을 인가하는 전원부가 도시되고 있지 않으나, 이러한 전원부가 구비되는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에 익숙한 사람에게는 당연히 인식되는 정도에 불과하여, 그 기재가 생략된다.

마이컴(20)은 조리 과정을 수행하기 이전에, 적정한 전용내솥이 가열공간에 장착되었는지를 판별하기 위해, 스위칭소자(Q1)를 짧은 시간 동안 온시키는 제어 신호를 생성하여, 스위치 소자 구동회로(10)에 인가한다.

스위칭 소자(Q1)가 온 상태가 되면 가열코일(L)에 전류가 흐르게 되고 전용내솥 또는 금속 성분의 물체와 자력선이 작용하여 유도전류가 흘러 열이 발생하게 되며, 이 유도전류는 입력전류 감지부를 통하여 마이컴(20)에 입력된다. 즉, 정상부하인 전용내솥이 가열 공간에 삽입된 경우 검출된 입력전류는 내솥커버나 칼, 수저 등의 비전용물체가 가열 공간에 삽입된 경우 검출된 입력전류보다 높다.

도 3은 입력전압의 변화에 따른 입력전류 그래프이다. 도 3에서, X축은 입력전압이며, Y축은 입력전압의 변화에 따른 입력전류(또는 입력전류를 전압으로 변화시킨 값)를 의미한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 입력전압이 증가함에 따라, 전용내솥이 장착된 경우의 입력전류 곡선(S1)도 증가하는 형태를 나타내며, 예를 들면 내솥커버가 가열공간에 삽입된 경우의 입력전류 곡선(S2) 및 칼 또는 수저와 같은 물체가 가열공간에 삽입된 경우의 입력전류 곡선(S3)도 증가하는 형태를 나타낸다. 도 3에서, 곡선(CV)는 전용내솥의 판별하기 위한 기준값 곡선에 해당된다. 도 3에서와 같이, 곡선(CV)가 입력전압의 크기에 변화에 상관없이, 일정하게 유지될 경우, 입력전압의 크기에 따라, 곡선(S2), (S3) 상의 입력전류가 곡선(CV)에 따른 기준값보다 크게 되어, 전용내솥이 장착된 경우가 아닌 경우에도, 마이컴(20)이 현재 삽입된 물체를 전용내솥으로 판단하여, 조리 알고리즘을 수행할 수 있게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 마이컴(20)이 입력전압의 크기에 따라 입력전류를 보상할 필요가 있게 된다.

도 4는 도 2의 전용내솥 판별 장치에 의해 보상된 입력전류 그래프이다. 도 4에서는, 마이컴(20)은 예를 들면, 220V를 기준입력전압으로 설정하여, 220V미만에서는 입력전류에 대하여 양(+)의 보상을 수행하고, 220V를 초과하는 입력전압의 경우에는 입력전류에 대하여 음(-)의 보상을 수행한다. 이러한 보상에 의해, 곡선(S1), (S2), (S3)을 보상한 곡선(SC1), (SC2), (SC3)은 기울기가 0에 가깝게 되거나, 작은 값이 되도록 조정된다. 기준값 곡선(CVC)은 도 4의 기준값 곡선(CV)과 같이, 입력전압의 크기가 가변되더라도, 곡선(SC2) 및/또는 (SC3)과 만나지 않는 일정한 값으로 설정될 수 있다.

또한, 도 3의 그래프에서, 예를 들면, 175V를 기준입력전압으로 설정하여, 175V에서의 입력전류에 대해서는 보상이 수행되지 않고, 입력전압이 기준입력전압을 초과할 경우, 입력전류에 대하여 음(-)의 보상을 수행할 수 있다.

마이컴(20)이 입력전류를 보상할 때, 도 3에서와 같이, 입력전류에 대한 보상 정도(양의 보상 정도, 음의 보상 정도)는 입력전압이 변화하더라도, 전용내솥의 입력전류와, 비전용내솥(예를 들면, 내솥 커버, 칼, 수저 등의 물체)의 입력전류가 기준값과 중첩되지 않도록 하는 값으로 설정되어야 한다. 마이컴(20)은 설정된 보상 정도를 저장하여, 입력전압의 크기에 따라, 감지된 입력전류(또는 입력전류를 전압으로 나타낸 값)을 보상하여, 하기의 도 5에 적용한다.

도 5는 도 2의 전용내솥 판별 장치에 의해 수행되는 판별 방법의 실시예이다. 하기에서의 입력전류(또는 입력전류를 전압으로 나타낸 값)는 도 4에서와 같이, 마이컴(20)이 입력전압의 크기에 따라 보상을 수행한 값에 해당된다.

유도가열조리기에 입력전원이 공진부에 인가되어 유도가열이 수행되기 전에, 보상된 입력전류(또는 초기전류)를 전압으로 나타낸 값이 초기전압(Vi)에 해당된다. 마이컴(20)이 전용내솥의 판별을 위해, 유도가열을 시작할 때, 전용내솥의 보상된 입력전류를 전압으로 나타낸 전압 곡선(V1)과, 전용내솥이 아니나 유도가열이 가능한 물체(예를 들면, 분리형 내솥 커버)의 보상된 입력전류를 전압으로 나타낸 전압 곡선(V2)이 도 5에 도시된다.

마이컴(20)은 도 5의 하단 그래프와 같이, 전압 곡선(V1)과 전압 곡선(V2)의 각 보상된 전압이 판별시작전압(Vi+a)(여기서, a는 예를 들면 0.15V와 같은 전압크기)에 도달한 이후, 일정 시간(예를 들면, 30ms) 경과되었을 때의 전압을 각각 입력전류 감지부로부터 인가받아, 보상하여 판별종료전압으로 사용한다. 마이컴(20)은 판별 전압차(판별종료전압-판별시작전압)를 각각 산정할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 전용내솥의 전압 곡선(V1) 상에서, 전압이 판별시작전압(Vi+a)에 도달하는 시각은 t1이며, t1에서 t2까지의 일정 시간 이후의 전압이 판별종료전압에 해당된다. 비전용내솥의 전압 곡선(V2) 상에서, 전압이 판별시작전압(Vi+a)에 도달하는 시각은 t3이며, t3에서 t4까지의 일정 시간 이후의 전압이 판별종료전압에 해당된다. 여기서, 시간 간격(t1-t2)와, 시간 간격(t3-t4)은 동일한 시간에 해당된다.

마이컴(20)은 전용내솥과, 비전용내솥을 판별하기 위한 기준 전압차를 저장하며, 이 기준 전압차와, 판별 전압차를 비교하여, 현재 가열공간에 삽입된 물체가 전용내솥인지 아닌지를 판단한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 시간 간격(t1-t2)에서의 판별전압차(ΔV1)는 시간 간격(t3-t4)에서의 판별전압차(ΔV2)에 비하여 크기가 큼을 확인할 수 있다. 이에 따라, 기준 전압차는 비전용내솥의 판별전압차보다는 크고, 전용내솥의 판별전압차보다는 작게 설정되며, 마이컴(20)은 판별전압차가 기준 전압차보다 작으면 비전용내솥으로 판단하고, 판별전압차가 기준 전압차보다 크면 전용내솥으로 판단한다.

마이컴(20)이 유도가열을 시작하게 되면, 유도 가열에 의해 비전용 내솥이나 유도가열이 가능한 물체의 경우도 입력전류가 점차 증가하게 되나, 그 증가 정도가 전용내솥의 경우보다 작게 되므로, 이러한 점을 이용하여 전용 내솥 여부를 판별할 수 있다.

마이컴(20)은 상술된 바와 같이, 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 나타낸 값을 이용하여, 전용내솥 판별 과정을 수행하며, 전용내솥이 아닌 경우에는 유도가열을 중지하고, 정보 전달부를 통하여, 현재 삽입된 물체가 전용내솥이 아님을 시각적 또는 청각적으로 알린다. 이러한 유도가열의 중지와, 정보 알림을 통하여, 유도가열조리기가 불필요하게 가열을 수행하거나, 가열하지 않아야 할 물체에 대한 가열로 인한 제품의 소손 및 화재를 방지할 수 있다. 사용자는 정보를 확인하고, 가열공간 내의 물체를 제거할 수 있다.

또한, 전용내솥 판별 과정에서, 전용내솥인 경우, 마이컴(20)은 선택된 메뉴에 따른 조리를 수행한다. 마이컴(20)은 정보 전달부를 통하여, 현재 가열공간에 삽입된 물체가 전용내솥임을 외부로 전달할 수도 있다.

이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

Claims (5)

1. 가열 공간을 구비한 본체와, 상용전원을 인가받아 스위칭 동작하여 유도 가열을 수행하는 인버터 공진회로 및, 인버터 공진 회로를 제어하는 마이컴을 구비하는 유도 가열 조리기의 전용내솥 판별 장치에 있어서,
   상용전원과 인버터 공진회로 사이에 흐르는 입력전류를 감지하는 입력전류 감지부와;
   상용전원으로부터의 입력전압을 감지하는 입력전압 감지부를 구비하고, 마이컴은 인버터 공진 회로에 의한 유도 가열을 수행하도록 하고, 이 유도 가열 중에 입력전압 감지부로부터의 입력전압의 크기를 기준으로 하여, 입력전류 감지부로부터의 입력전류 또는 입력전류를 전압으로 변환한 값을 보상하고, 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값을 이용하여, 가열 공간에 삽입된 물체가 전용내솥인지를 판별하되,
   마이컴은 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값이 판별시작전압 이상일 때부터 일정 시간 동안의 보상된 입력전류 또는 보상된 입력전류를 전압으로 변환한 값의 변화량인 판별전압차와, 기준전압차를 비교하여, 판별전압차가 기준전압차보다 크면, 가열 공간에 삽입된 물체가 전용내솥인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 전용내솥 판별 장치.
2. 제1항에 있어서, 마이컴은 입력전압의 크기가 기준입력전압보다 크면 음(-)의 보상을 수행하고, 기준입력전압보다 작으면 양(+)의 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 전용내솥 판별 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 판별시작전압은 유도 가열 수행 이전의 입력전류를 전압으로 나타낸 값보다 일정 크기만큼 큰 것을 특징으로 하는 유도 가열 조리기의 전용내솥 판별 장치.

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