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KR-20260061088-A - INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP AND OPERATING METHOD THEREOF

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Abstract

본 개시는 쿡탑 및 쿡탑의 동작 방법에 있어서, 조리 용기의 재질 정보를 획득하기 위한 것으로, 재질 구분 데이터를 저장하고 있는 메모리, 탐색 주파수 범위에 대해 각 주파수별 출력 데이터를 획득하는 측정부, 출력 데이터를 재질 구분 데이터와 비교하여 조리 용기의 재질 정보를 획득하는 재질 판별부를 포함할 수 있다.

Inventors

  • 옥승복
  • 오두용
  • 성호재
  • 박병욱

Assignees

  • 엘지전자 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20260327

Claims (9)

  1. 조리 용기가 놓이는 상판부; 상기 조리 용기를 가열하기 위한 자기장을 발생시키는 워킹 코일; 상기 워킹 코일에 전류를 공급하는 인버터; 상기 조리 용기를 판결하기 위한 데이터를 저장하는 메모리; 및 주파수 스캐닝을 통해 획득한 출력값들과 상기 데이터를 이용하여 상기 조리 용기를 판별하는 프로세서를 포함하고, 상기 데이터는 상기 조리 용기의 재질 별 회귀식들을 포함하는 쿡탑.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회귀식들은 제1 재질에 대한 제1 회귀식 및 제2 재질에 대한 제2 회귀식을 포함하는 쿡탑.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회귀식들은 제1 재질에 대한 복수개의 제1 회귀식을 포함하고, 복수개의 제1 회귀식은 상기 조리 용기의 제조사 및 두께 중 적어도 하나에 의해 구분되는 쿡탑.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 회귀식들 각각은 각 재질의 조리 용기가 상기 상판부에 올려진 경우 소정 주파수 범위에서 측정된 출력값들에 의해 도출되는 쿡탑.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 가열 명령을 수신하면 재질 판별 모드로 동작하고, 상기 재질 판별 모드에서 상기 주파수 스캐닝을 통해 획득한 출력값들과 상기 데이터를 이용하여 상기 조리 용기를 판별하는 쿡탑.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 보완 모드를 실시하고, 상기 보완 모드에서 상기 회귀식들 중 적어도 하나를 수정하는 쿡탑.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 최대 출력에 도달한 경우, 상기 워킹 코일의 최대 허용전류에 도달한 경우 또는 최소 동작 주파수에 도달한 경우 상기 주파수 스캐닝을 종료하는 쿡탑.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 상기 주파수 스캐닝을 수행하며 측정한 출력값들과 상기 회귀식들 각각에 대응하는 출력값들의 차 연산을 통해 에러들을 산출하고, 상기 에러들 중 가장 작은 값을 산출한 회귀식에 대응하는 재질을 상기 상판부에 놓인 조리 용기의 재질로 판별하는 쿡탑.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 프로세서는 상기 조리 용기의 재질이 다른 경우, 화력 단계가 동일하더라도 상이한 가열 모드로 동작하는 쿡탑.

Description

유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법{INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP AND OPERATING METHOD THEREOF} 본 개시는 유도 가열 방식의 쿡탑에 관한 것이다. 가정이나 식당에서 음식을 가열하기 위한 다양한 방식의 조리 기구들이 사용되고 있다. 종래에는 가스를 연료로 하는 가스 레인지가 널리 보급되어 사용되어 왔으나, 최근에는 가스를 이용하지 않고 전기를 이용하여 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다. 전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 저항 가열 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 조리 용기에 전달함으로써 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 조리 용기에 와전류(eddy current)를 발생시켜 조리 용기 자체가 가열되도록 하는 방식이다. 최근에는 쿡탑(Cooktop)에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다. 이러한 유도 가열 방식의 쿡탑은 사용자 편의를 위해 다양한 기능을 제공할 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 방식의 쿡탑은 현재 가열 중인 조리 용기 내 음식물이 끓고 있는지 감지하여 이를 사용자에게 안내하는 기능을 제공할 수 있다. 이를 위해, 유도 가열 방식의 쿡탑은 먼저 조리 용기의 온도를 센싱하고, 센싱된 온도를 기초로 음식물의 온도를 예측하는데, 이 경우 조리 용기의 재질, 두께 등에 따라 조리 용기 온도와 음식물 온도 간의 관계가 달라져 음식물이 끓지 않음에도 알림을 출력하는 등의 오작동이 발생할 수 있다. 따라서, 유도 가열 방식의 쿡탑은 조리 용기 특성을 파악하는 방안이 요구된다. 도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기가 도시된 사시도이다. 도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기의 단면도이다. 도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 회로도가 도시된 도면이다. 도 4는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 출력 특성을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 제어 블록도가 도시된 도면이다. 도 6 내지 도 7은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑에 저장된 재질 구분 데이터를 설명하기 위한 도면이다. 도 8은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 동작 방법이 도시된 순서도이다. 도 9은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑이 재질 판별 모드로 동작하는 방법이 도시된 순서도이다. 도 10는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑이 주파수 스캐닝을 종료하는 제1 조건을 나타내는 도면이다. 도 11은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑이 주파수 스캐닝을 종료하는 제2 조건을 나타내는 도면이다. 도 12은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑이 주파수 스캐닝을 종료하는 제3 조건을 나타내는 도면이다. 도 13은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑이 출력 데이터를 재질 구분 데이터와 비교하는 방법이 도시된 순서도이다. 도 14는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑에서 출력 데이터와 재질 구분 데이터를 비교하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 15는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑에서 에러 합이 가장 작게 산출된 재질 특성 회귀식을 검출하는 방법이 도시된 예시 도면이다. 이하, 본 개시와 관련된 실시 예에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 이하, 본 개시의 실시 예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑 및 그의 동작 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위해, “유도 가열 방식의 쿡탑”을 “쿡탑”으로 일컫는다. 도 1은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기가 도시된 사시도이고, 도 2는 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑과 조리 용기의 단면도이다. 조리 용기(1)는 쿡탑(10) 상부에 위치할 수 있고, 쿡탑(10)은 상부에 위치하고 있는 조리 용기(1)를 가열시킬 수 있다. 먼저, 쿡탑(10)이 조리 용기(1)를 가열시키는 방법을 설명한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 쿡탑(10)은 적어도 일부가 조리 용기(1)를 통과하도록 자기장(20)을 발생시킬 수 있다. 이 때, 조리 용기(1)의 재질에 전기 저항 성분이 포함되어 있다면, 자기장(20)은 조리 용기(1)에 와류 전류(30)를 유도할 수 있다. 이러한 와류 전류(30)는 조리 용기(1) 자체를 발열시키고, 이러한 열은 전도 또는 방사되어 조리 용기(1)의 내부까지 전달되므로, 조리 용기(1)의 내용물이 조리될 수 있다. 한편, 조리 용기(1)의 재질에 전기 저항 성분이 포함되지 않은 경우에는 와류 전류(30)가 발생하지 않는다. 따라서, 이러한 경우 쿡탑(10)은 조리 용기(1)를 가열시킬 수 없다. 따라서, 이러한 쿡탑(10)에 의해 가열될 수 있는 조리 용기(1)는 스테인리스 계열 혹은 법랑이나 주철 용기 같은 금속 재질 용기일 수 있다. 다음으로, 쿡탑(10)이 자기장(20)을 발생시키는 방법을 설명한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 쿡탑(10)은 상판 글래스(11), 워킹 코일(12) 및 페라이트(13) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 상판 글래스(11)는 조리 용기(1)를 지지할 수 있다. 즉, 조리 용기(1)는 상판 글래스(11)의 상면에 놓일 수 있다. 그리고, 상판 글래스(11)는 여러 광물질을 합성한 세라믹 재질의 강화 유리로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상판 글래스(11)는 쿡탑(10)을 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다. 또한, 상판 글래스(11)는 쿡탑(10) 내부로 먼지 등의 이물질이 인입되는 문제를 방지할 수 있다. 워킹 코일(12)은 상판 글래스(11)의 아래에 위치할 수 있다. 이러한 워킹 코일(12)은 자기장(20)을 발생시키도록 전류가 공급되거나 공급되지 않을 수 있다. 구체적으로, 쿡탑(10) 내부 스위칭 소자의 온/오프에 따라 워킹 코일(12)에 전류가 흐르거나 흐르지 않을 수 있다. 워킹 코일(12)에 전류가 흐르면 자기장(20)이 발생하고, 이러한 자기장(20)은 조리 용기(1)에 포함된 전기 저항 성분을 만나 와류 전류(30)를 발생시킬 수 있다. 와류 전류는 조리 용기(1)를 가열시키고, 이에 따라 조리 용기(1)의 내용물이 조리될 수 있다. 또한, 워킹 코일(12)에 흐르는 전류의 양에 따라 쿡탑(10)의 화력이 조절될 수 있다. 구체적인 예로, 워킹 코일(12)을 흐르는 전류가 많을수록 자기장(20)이 많이 발생하게 되고, 이에 따라 조리 용기(1)를 통과하는 자기장이 증가하므로 쿡탑(10)의 화력이 높아질 수 있다. 페라이트(13)는 쿡탑(10)의 내부 회로를 보호하기 위한 구성 요소이다. 구체적으로, 페라이트(13)는 워킹 코일(12)에서 발생한 자기장(20) 또는 외부에서 발생한 전자기장이 쿡탑(10)의 내부 회로에 미치는 영향을 차단하는 차폐 역할을 한다. 이를 위해, 페라이트(13)는 투자율(permeability)이 매우 높은 물질로 형성될 수 있다. 페라이트(13)는 쿡탑(10)의 내부로 유입되는 자기장이 방사되지 않고, 페라이트(13)를 통해 흐르도록 유도하는 역할을 한다. 페라이트(13)에 의해 워킹 코일(12)에서 발생한 자기장(20)이 이동하는 모습은 도 2에 도시된 바와 같을 수 있다. 한편, 쿡탑(10)은 상술한 상판 글래스(11), 워킹 코일(12) 및 페라이트(13) 외에 다른 구성을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 쿡탑(10)은 상판 글래스(11)와 워킹 코일(12) 사이에 위치하는 단열재(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 즉, 본 개시에 따른 쿡탑은 도 2에 도시된 쿡탑(10)으로 제한되지 않는다. 도 3은 본 개시의 실시 예에 따른 쿡탑의 회로도가 도시된 도면이다. 도 3에 도시된 쿡탑(10)의 회로도는 설명의 편의를 예시적으로 든 것에 불과하므로, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 도 3을 참조하면, 유도 가열 방식의 쿡탑은 전원부(110), 정류부(120), DC 링크 커패시터(130), 인버터(140), 워킹 코일(150), 공진 커패시터(160) 및 SMPS(170) 중 적어도 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 전원부(110)는 외부 전원을 입력받을 수 있다. 전원부(110)가 외부로부터 입력받는 전원은 AC(Alternation Current) 전원일 수 있다. 전원부(110)은 정류부(120)로 교류 전압을 공급할 수 있다. 정류부(120, Rectifier)는 교류를 직류로 변환하기 위한 전기적 장치이다. 정류부(120)는 전원부(110)을 통해 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환한다. 정류부(120)는 변환된 전압을 DC 양단(121)으로 공급할 수 있다. 정류부(120)의 출력단은 DC 양단(121)으로 연결될 수 있다. 정류부(120)를 통해 출력되는 DC 양단(121)을 DC 링크라고 할 수 있다. DC 양단(121)에서 측정되는 전압을 DC 링크 전압이라고 한다. DC 링크 커패시터(130)는 전원부(110)과 인버터(140) 사이의 버퍼 역할을 수행한다. 구체적으로, DC 링크 커패시터(130)는 정류부(120)를 통해 변환된 DC 링크 전압을 유지시켜 인버터(140)까지 공급하기 위한 용도로 사용된다. 인버터(140)는 워킹 코일(150)에 고주파의 전류가 흐르도록 워킹 코일(150)에 인가되는 전압을 스위칭하는 역할을 한다. 인버터(140)는 통상 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)로 이루어진 스위칭 소자를 구동시킴으로써 워킹 코일(150)에 고주파의 전류가 흐르게 하고, 이에 따라 워킹 코일(150)에 고주파 자계가 형성된다. 워킹 코일(150)은 스위칭 소자의 구동 여부에 따라 전류가 흐르거나 전류가 흐르지 않을 수 있다. 워킹 코일(150)에 전류가 흐르면 자기장이 발생한다. 워킹 코일(150)은 전류가 흐름에 따라 자기장을 발생시켜 조리기기를 가열시킬 수 있다. 워킹 코일(150)의 일측은 인버터(140)의 스위칭 소자의