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KR-20260061140-A - INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP HAVING IMPROVED USABILITY

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Abstract

본 발명은 사용 편의성이 개선된 유도 가열 방식의 쿡탑에 관한 것이다. 또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑은, 케이스, 케이스의 상단에 결합되고, 상면에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트, 피가열 물체를 가열하기 위해 케이스 내부에 구비된 워킹 코일, 상판부의 하면에 구비되고, 일면에 박막이 코팅된 모듈 베이스 및 모듈 베이스와 워킹 코일 사이에 구비된 단열재를 포함한다.

Inventors

  • 전현우
  • 김원태
  • 손승호

Assignees

  • 엘지전자 주식회사

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20260423

Claims (13)

  1. 케이스; 상기 케이스의 상단에 결합되고, 상면에 피가열 물체가 배치되는 상판부가 구비된 커버 플레이트; 상기 피가열 물체를 가열하기 위해 상기 케이스 내부에 구비된 워킹 코일; 상기 상판부의 하면에 구비되는 모듈 베이스; 상기 모듈 베이스의 일면에 코팅되는 박막; 및 상기 모듈 베이스와 상기 워킹 코일 사이에 구비된 단열재를 포함하며, 상기 모듈 베이스는 상기 워킹 코일에 의해 유도 가열되지 않는 재질로 형성되고, 상기 피가열 물체가 자성체인 경우, 상기 피가열 물체 및 상기 박막에 와전류가 인가되며, 상기 피가열 물체로 인가된 와전류의 크기가 상기 박막에 인가된 와전류의 크기 보다 크고, 상기 피가열 물체가 비자성체인 경우, 상기 박막에만 와전류가 인가되는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  2. 제1항에 있어서, 상기 모듈 베이스는 세라믹, 유리 및 고내열 플라스틱 중 어느 하나로 이루어지는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  3. 제1항에 있어서, 상기 모듈 베이스는 상기 워킹 코일에 의해 유도 가열되지 않는 두께를 갖는 알루미늄 재질로 이루어지는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모듈 베이스는 상기 박막의 재질과 다른 재질로 이루어지는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  5. 제1항에 있어서, 상기 모듈 베이스는 600℃ 이상의 내열성과 1.0W/mK 이상의 열전도도를 갖추어, 상기 박막에서 발생된 열의 일부를 분산시키는 열 확산층 역할을 수행하는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  6. 제1항에 있어서, 상기 박막은 서로 다른 직경을 갖는 복수개의 링이 반복되는 형상으로 상기 모듈 베이스의 일면에 코팅되는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  7. 제1항에 있어서, 상기 모듈 베이스의 직경은 상기 상판부의 가열 영역의 직경에 대응하도록 형성되어, 상기 상판부의 직경보다 작게 형성되는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  8. 제1항에 있어서, 상기 박막은 전도성 물질로 이루어지고, 자성 및 비자성 중 적어도 하나의 특성을 갖추며, 0.1㎛ 내지 1,000㎛ 사이의 두께를 가지는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  9. 제1항에 있어서, 상기 워킹 코일의 하면에 장착되어 상기 워킹 코일의 구동 시 하방으로 발생되는 자기장을 차단하는 차폐판; 및 상기 차폐판의 하면과 상기 케이스의 하면 사이에 설치되어 상기 차폐판을 상방으로 지지하는 탄성체 포함 지지부재를 더 포함하는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  10. 제1항에 있어서, 상기 케이스 내부에 설치되어 상기 워킹 코일을 냉각하며, 상기 케이스 외부의 공기를 흡입하여 상기 워킹 코일로 전달하거나 상기 케이스 내부의 공기를 흡입하여 상기 케이스 외부로 배출하는 냉각팬을 더 포함하는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  11. 제1항에 있어서, 상기 모듈 베이스는 상기 상판부의 하면 중 상기 워킹 코일과 수직 방향으로 중첩되는 영역에 형성되는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  12. 제1항에 있어서, 상기 단열재는 상기 박막과 상기 워킹 코일 사이에 배치되어, 상기 박막 또는 상기 피가열 물체의 가열에 의해 발생된 열이 상기 워킹 코일로 전달되는 것을 차단하는 유도 가열 방식의 쿡탑.
  13. 제1항에 있어서, 상기 커버 플레이트와 수직 방향으로 중첩되는 박막의 중첩 면적이 상기 커버 플레이트와 수직 방향으로 중첩되는 모듈 베이스의 중첩 면적보다 작은 유도 가열 방식의 쿡탑.

Description

사용 편의성이 개선된 유도 가열 방식의 쿡탑{INDUCTION HEATING TYPE COOKTOP HAVING IMPROVED USABILITY} 본 발명은 사용 편의성이 개선된 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 피가열 물체, 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다. 전기를 이용하여 피가열 물체를 가열하는 방식은 크게 저항 가열 방식과 유도 가열 방식으로 나누어진다. 전기 저항 방식은 금속 저항선 또는 탄화규소와 같은 비금속 발열체에 전류를 흘릴 때 생기는 열을 방사 또는 전도를 통해 피가열 물체(예를 들어, 조리 용기)에 전달함으로써 피가열 물체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열 물체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열 물체 자체가 가열되도록 하는 방식이다. 최근에는 쿡탑(Cooktop)에 유도 가열 방식이 대부분 적용되고 있다. 다만, 유도 가열 방식이 적용된 쿡탑의 경우, 자성체만을 가열할 수 있다는 한계가 있다. 즉, 비자성체(예를 들어, 내열유리, 도기류 등)가 쿡탑 위에 배치된 경우, 유도 가열 방식이 적용된 쿡탑은 해당 피가열 물체를 가열하지 못한다는 문제가 있다. 이에 따라, 종래에는 유도 가열 방식의 쿡탑이 가지는 한계를 극복하기 위해, 하기와 같이 다양한 방법이 고안되었다. 먼저, 쿡탑과 비자성체 사이에 유도 가열 방식으로 가열할 수 있는 가열판을 추가하는 방식이 고안되었다. 일본 등록특허공보 제5630495호(2014.10.17)를 참조하면, 가열판을 추가하여 유도 가열하는 방식이 개시되어 있다. 그러나 해당 방식의 경우, 가열 효율이 떨어질 뿐만 아니라 물을 끓이는데 필요한 시간이 기존보다 크게 늘어난다는 문제가 있었다. 또 다른 방법으로, 전기 저항 방식이 적용된 라디언트 히터(Radiant Heater)를 통해 비자성체를 가열하고, 유도 가열 방식이 적용된 워킹 코일을 통해 자성체를 가열하는 하이브리드 쿡탑이 고안되었다. 일본 공개특허공보 제2008-311058호(2008.12.25)를 참조하면, 하이브리드 쿡탑의 구성이 개시되어 있다. 그러나 해당 방식의 경우, 라디언트 히터의 출력이 낮고 가열 효율이 떨어진다는 문제가 있었고, 사용자가 가열 영역에 피가열 물체를 놓을 때 해당 피가열 물체의 재질을 고려해야 한다는 불편함이 있었다. 마지막으로, 모든 금속 피가열 물체(즉, 자성을 띄지 않는 금속 및 자성체)를 가열할 수 있는 올 메탈 쿡탑(All metal cooktop)이 고안되었다. 미국 등록특허공보 제6,770,857호(2004.08.03)를 참조하면, 올 메탈 쿡탑의 구성이 개시되어 있다. 그러나 해당 방식의 경우, 자성을 띄지 않는 비금속 피가열 물체를 가열하지 못한다는 문제가 있었다. 또한 자성을 띄지 않는 금속 피가열 물체를 가열하는 경우, 라디언트 히터 기술보다 가열 효율이 낮고 재료비가 높다는 문제도 있었다. 이에 따라, 유도 가열 방식의 쿡탑이 가지는 한계를 극복할 수 있는 새로운 기술 개발의 필요성이 커지고 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다. 도 3 및 도 4는 박막의 두께와 스킨 뎁스(skin depth) 간 관계를 설명하는 도면들이다. 도 5 및 도 6은 피가열 물체의 종류에 따른 박막과 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면들이다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다. 도 8은 도 7에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다. 도 9는 도 7에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑에 피가열 물체가 배치된 모습을 설명하는 도면이다. 전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다. 이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑을 설명하는 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 유도 가열 방식의 쿡탑의 케이스 내부에 구비된 구성요소를 설명하는 도면이다. 도 3 및 도 4는 박막의 비투자율에 따른 스킨 뎁스(skin depth) 특성을 설명하는 도면들이다. 도 5 및 도 6은 피가열 물체의 종류에 따른 박막과 피가열 물체 간 임피던스 변화를 설명하는 도면들이다. 먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 방식의 쿡탑(1)은 케이스(25), 커버 플레이트(20), 워킹 코일(WC1, WC2; 즉, 제1 및 제2 워킹 코일), 모듈 베이스(MB1, MB2; 즉, 제1 및 제2 모듈 베이스), 박막(TL1, TL2; 즉, 제1 및 제2 박막)을 포함할 수 있다. 케이스(25)에는 워킹 코일(WC1, WC2)이 설치될 수 있다. 참고로, 케이스(25)에는 워킹 코일(WC1, WC2) 외에 워킹 코일의 구동과 관련된 각종 장치(예를 들어, 교류 전력을 제공하는 전원부, 전원부의 교류 전력을 직류 전력으로 정류하는 정류부, 정류부에 의해 정류된 직류 전력을 스위칭 동작을 통해 공진 전류로 변환하여 워킹 코일에 제공하는 인버터부, 유도 가열 방식의 쿡탑(1) 내 각종 장치의 동작을 제어하는 제어 모듈(제어 모듈에는 인버터부의 스위칭 동작을 제어하는 인버터용 제어 모듈과 입력 인터페이스를 제어하는 입력 인터페이스용 제어 모듈이 포함됨), 워킹 코일을 턴온 또는 턴오프하는 릴레이 또는 반도체 스위치 등)가 설치될 수 있으나, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다. 커버 플레이트(20)는 케이스(25)의 상단에 결합되고, 상면에 피가열 물체(미도시)가 배치되는 상판부(15)가 구비될 수 있다. 구체적으로, 커버 플레이트(20)는 조리 용기와 같은 피가열 물체를 올려놓기 위한 상판부(15)를 포함할 수 있다. 여기에서, 상판부(15)는 예를 들어, 유리 소재(예를 들어, 세라믹 글래스(ceramics glass))로 구성될 수 있다. 또한 상판부(15)에는 사용자로부터 입력을 제공받아 전술한 제어 모듈로 해당 입력을 전달하는 입력 인터페이스(미도시)가 구비될 수 있다. 물론, 입력 인터페이스는 상판부(15)가 아닌 다른 위치에 구비될 수도 있다. 참고로, 입력 인터페이스는 사용자가 원하는 가열 강도나 유도 가열 방식의 쿡탑(1)의 구동 시간 등을 입력하기 위한 모듈로서, 물리적인 버튼이나 터치 패널 등으로 다양하게 구현될 수 있다. 또한 입력 인터페이스에는 예를 들어, 전원 버튼, 잠금 버튼, 파워 레벨 조절 버튼(+, -), 타이머 조절 버튼(+, -), 충전 모드 버튼 등이 구비될 수 있다. 그리고, 입력 인터페이스는 입력 인터페이스용 제어 모듈(미도시)에 사용자로부터 제공받은 입력을 전달하고, 입력 인터페이스용 제어 모듈은 인버터용 제어 모듈(미도시)로 상기 입력을 전달할 수 있다. 또한 인버터용 제어 모듈은 입력 인터페이스용 제어 모듈로부터 제공받은 입력(즉, 사용자의 입력)을 토대로 각종 장치(예를 들어, 워킹 코일)의 동작을 제어할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 생략하도록 한다. 한편, 상판부(15)에는 워킹 코일(예를 들어, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2))의 구동 여부 및 가열 세기(즉, 화력)가 화구 모양으로 시각적으로 표시될 수 있다. 이러한 화구 모양은 케이스(25) 내에 구비된 복수개의 발광 소자(예를 들어, LED)로 구성된 인디케이터(미도시)에 의해 표시될 수 있다. 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)은 피가열 물체를 가열하기 위해 케이스(25) 내부에 설치될 수 있다. 구체적으로, 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)은 인버터용 제어 모듈에 의해 구동이 제어될 수 있으며, 피가열 물체가 상판부(15) 위에 배치된 경우, 인버터용 제어 모듈에 의해 구동될 수 있다. 또한 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)은 자성을 띄는 피가열 물체(즉, 자성체)를 직접 가열할 수 있고, 자성을 띄지 않는 피가열 물체(즉, 비자성체)를 후술하는 제1 및 제2 박막(TL1, TL2)을 통해 간접적으로 가열할 수 있다. 그리고 제1 및 제2 워킹 코일(WC1, WC2)은 유도 가열 방식에 의해 피가열 물체를 가열할 수 있고, 제1 및 제2 박막(TL1, TL2)이 각각 코팅된 제1 및 제2 모듈 베이스(MB1, MB2)와 각각 세로 방향(즉, 수직 방향 또는 상하 방향)으로 오버랩되도록 구비될 수 있다. 참고로, 도 1에는 2개의 워킹 코일(WC1, W