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KR101400759B1 - 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치 - Google Patents

온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치 Download PDF

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KR101400759B1
KR101400759B1 KR1020120103228A KR20120103228A KR101400759B1 KR 101400759 B1 KR101400759 B1 KR 101400759B1 KR 1020120103228 A KR1020120103228 A KR 1020120103228A KR 20120103228 A KR20120103228 A KR 20120103228A KR 101400759 B1 KR101400759 B1 KR 101400759B1
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Abstract

본 발명은 전자기유도 가열장치에 관한 것으로, 피가열체가 놓여지는 상판과, 상기 상판의 하부에 설치되며 자기장을 형성하는 유도코일과, 상기 상판에 밀착되어 상기 상판의 온도를 측정하는 온도측정센서를 포함하며,
상기 온도측정센서는, 상기 상판의 온도를 측정하는 측온체와, 상기 측온체에 전기적으로 접속된 리드선들과, 상기 측온체가 수용되는 수용부가 형성된 보호케이스와, 상기 수용부에 충진되는 충진재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치{Apparatus with tempearature-measuring sensor using electromagnetic induction heating}
본 발명은 전자기유도 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 온도측정센서를 상판에 밀착시켜 상판의 온도를 정확하게 측정할 수 있을 뿐만 아니라 외부의 충격 및 리드선의 과열로 인한 온도측정센서의 파손을 방지할 수 있는 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치에 관한 것이다.
일반적으로 유도 가열은 가열장치 내부의 유도코일과 피가열체의 저항 성분이 반응하여 피가열체만을 가열하는 방식으로, 유도코일에 전류가 흐르면 주위에 자기장이 형성되고, 이 자기장과 피가열체의 저항 성분에 의해 피가열체에 와류전류가 흐르게 되어 피가열체만을 가열하는 방식이다.
이와 같은 유도 가열(Induction Heating) 방법을 사용하는 전자기유도 가열장치의 에너지 효율은 약 90%로 에너지 효율이 30 ~40%인 가스레인지, 하이라이트(Hi-Light) 레인지, 핫플레이트(Hot Plate)에 비해 상당히 우수하고 화재위험성이 거의 없고 유해가스가 방출되지 않기 때문에 친환경, 고품격 조리 기구로 각광받고 있으며 대형음식점, 호텔 등을 중심으로 점차 확산 되고 있다.
이런 종래의 유도 가열장치는 피가열체의 가열온도가 적정한지 여부를 감지하기 위해서 온도센서가 장착된다.
그러나, 종래의 전자기유도 가열장치는 외부적인 충격으로 인해 온도센서가 쉽게 파손될 수 있다는 문제가 있다.
또한, 온도센서의 리드선에 와류전류가 생성되어 리드선이 과열됨으로써 온도센서가 파손될 수 있다는 문제가 있다.
대한민국등록특허 제10-0976447호(2010.08.17.) 대한민국공개특허 제 2012-0069990호(2012.06.29)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 외부적인 충격에도 쉽게 파손되지 않는 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 온도센서의 리드선에 와류전류가 생성됨으로써 리드선의 과열로 인한 온도측정센서의 파손을 방지할 수 있는 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치를 제공하는 것이다.
상술한 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 피가열체가 놓여지는 상판과; 상기 상판의 하부에 설치되며 자기장을 형성하는 유도코일과; 상기 상판에 밀착되어 상기 상판의 온도를 측정하는 온도측정센서;를 포함하며,
상기 온도측정센서는 상기 상판의 온도를 측정하는 측온체와, 상기 측온체에 전기적으로 접속된 리드선들과, 상기 측온체가 수용되는 수용부가 형성된 보호케이스와, 상기 수용부에 충진되는 충진재를 구비하는 전자기유도 가열장치를 제공한다.
여기서, 상기 보호케이스의 일측에는 상기 리드선이 상기 측온체에 전기적으로 연결되어 상기 수용부로 삽입되기 위한 개방부가 형성될 수 있다.
그리고, 상기 전자기유도 가열장치는 상기 상판으로부터 이격되어 상기 상판의 하부에 설치되는 지지프레임을 더 포함하며, 상기 지지프레임은 상부면에 설치되어 상기 온도측정센서가 삽입 및 지지되기 위한 삽입홈을 가지는 지지돌기를 구비할 수 있다.
이때, 상기 전자기유도 가열장치는 상기 삽입홈에 수용되어 상기 온도측정센서를 상기 상판에 밀착시키기 위해 탄성력을 제공하는 탄성체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 온도측정센서는 서로 단락되지 않도록 상기 리드선들을 덮는 절연튜브와, 상기 유도코일에 의해 형성되는 자기장에 의해 와류전류가 발생되지 않도록 상기 절연튜브를 덮는 보호튜브를 더 구비하며, 상기 절연튜브 및 상기 보호튜브는 불소수지 소재인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 측온체 부분을 덮으며 비자성체로 이루어진 보호케이스의 내부를 충진재로 충진시킴으로써 외부적인 충격에도 쉽게 파손되지 않는 이점이 있다.
둘째, 리드선을 보호튜브로 덮음으로써 리드선에 와류전류가 생성되는 것을 방지하여 리드선의 과열로 인한 온도측정센서의 파손을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 온도측정센서의 세부 구성도.
도 3는 본 발명의 일실시예에 다른 온도측정센서의 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 온도측정센서의 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치의 실시예를 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 전자기유도 가열장치는 상판(20), 유도코일(30), 히터베이스(50), 전원부(40), 냉각팬(60), 지지프레임(100), 온도측정센서(200) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 상판(20)은 피가열체(10)가 올려지는 곳으로, 일반적으로 전자기 유도에 의해 가열되지 않는 강화유리 소재가 사용된다.
상기 유도코일(30)은 상기 상판(20)의 하부에 설치되며, 상기 피가열체(10)를 유도 가열한다. 즉, 상기 유도코일(30)에 형성된 자기장으로 인해 상기 피가열체(10)에 와류 전류가 생성되며, 이런 와류 전류에 의해서 상기 피가열체(10)가 유도 가열되는 것이다. 이때, 상기 유도코일(30)은 구리(Cu) 유도코일이 사용되는 것이 바람직하다.
상기 전원부(40)는 상기 유도코일(30)에 전력을 공급하여 상기 유도코일(30)에 자기장이 형성되도록 한다.
상기 히터베이스(50)는 상기 유도코일(30)과 상기 전원부(40) 사이에 설치되어 상기 유도코일(30)을 지지함과 동시에, 상기 전원부(40)에서 발생하는 열이 상기 유도코일(30)에 전달되는 것을 방지하는 단열재의 역할을 한다.
상기 냉각팬(60)은 외부공기를 전자기유도 가열장치 내부로 유입시키거나, 전자기유도 가열장치 내부의 열기를 외부로 배출함으로써 상기 유도코일(30) 및 상기 전원부(40)를 냉각시킨다.
상기 지지프레임(100)은 상기 상판(20)과 상기 유도코일(30) 사이에 설치되어 상기 상판(20)의 열이 상기 유도코일(30)로 전달되는 것을 방지하는 단열재의 역할을 한다.
또한, 상기 지지프레임(100)의 상부에는 상기 온도측정센서(200)가 삽입 및 지지될 수 있는 삽입홈(115)이 형성되어 있는 지지돌기(120)가 설치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 온도측정센서(200)는 상기 지지돌기(120)에 의해 고정되어 상판과 밀착함으로써 정확하게 온도를 측정할 수 있게 된다.
그리고, 상기 지지돌기(110)의 삽입홈(115)에는 상기 온도측정센서(200)를 상기 상판(20)에 밀착시키기 위한 탄성체(120)가 설치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 온도측정센서(200)가 상기 상판(20)에 밀착되어 정확하게 온도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 온도측정센서(200)에 가해지는 충격을 흡수하게 된다. 이때, 상기 탄성체(120)는 스프링이 사용될 수 있다.
상기 온도측정센서(200)는 상기 상판(20)에 밀착되어 상기 피가열체(10)의 온도를 측정하며, 상기 피가열체(10)의 온도를 측정하기 위한 측온체(210)와, 상기 측온체(210)에 전기적으로 접속된 리드선(220)과, 상기 측온체(210)의 부분을 덮는 보호케이스(230)를 포함한다.
상기 온도측정센서(200)는 상기 상판(20)의 열을 용이하게 흡수하여 상기 상판(20)의 온도를 정확하게 측정할 수 있도록 원반형상(Disk type)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 측온체(210)는 상기 피가열체(10)의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 열전도도가 우수한 백금 측온 저항 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 리드선(220)은 상기 리드선(220) 사이의 접촉으로 인한 단락을 방지하기 위해 절연튜브(222)로 덮혀져 있으며, 상기 유도코일(30)에 의해 형성되는 자기장에 의해 와류전류가 발생하지 않도록 보호튜브(224)로 덮혀져 있다. 이때, 상기 절연튜브(222) 및 상기 보호튜브(224)는 내열성, 화학적 불활성, 비점착성 및 전기적 특성이 우수한 불소 수지가 사용되는 것이 바람직하다. 이렇게 상기 리드선(220)을 자기장으로부터 차단함으로써 상기 리드선(220)에는 와류전류가 생성되지 않고, 결과적으로 와류전류에 의한 열이 발생 되지 않게 된다.
그리고, 상기 절연튜브(222)와 상기 보호튜브(224)의 연결부위에는 절연 및 기밀이 유지될 수 있도록 수축튜브(226)가 설치될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 보호케이스(230)에는 상기 측온체(210)가 수용되며 상부가 개방된 수용부(232)가 형성되어 있으며, 상기 수용부(232)는 열전도율이 우수한 충진재(240)로 충진되므로 상기 상판(20)과 상기 측온체(210)는 상기 충진재(240)를 사이에 두고 서로 밀착하게 된다. 이때, 상기 충진재(240)는 내열성, 내마모성 및 열전도율이 우수한 세라믹을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 보호케이스(230)에 형성되는 수용부(234)는 상부 및 하부가 개방될 수도 있다.
결과적으로, 상기 측온체(210) 및 상기 리드선(220)은 상기 보호케이스(230) 및 상기 충진재(240)에 의해서 안정하게 고정되므로 외부의 충격이 전달되어 상기 측온체(210)가 파손되거나 상기 측온체(210)로부터 상기 리드선(220)이 분리되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 열전도율이 우수한 상기 충진재(240)를 매개체로 하여 상기 상판(20)의 온도를 측정함으로써 보다 정확하게 상기 상판(20)의 온도를 측정할 수 있게 된다.
또한, 상기 보호케이스(230)의 일측에는 상기 리드선(220)이 상기 측온체(210)에 전기적으로 연결될 수 있도록 상기 보호케이스(230)의 수용부로 삽입되기 위한 개방부(235)가 형성된다.
또한, 상기 보호케이스(230)는 스테인레스, 알루미늄 또는 구리 등의 비자성체를 재료로 함으로써, 상기 보호케이스(230)에서 발생할 수 있는 정전기를 방지할 수 있다.
상기 제어부는 상기 리드선(220)에 연결되어 상기 온도측정센서(200)가 측정한 상판(20)의 온도를 수신하며, 상기 상판(10)의 온도가 미리 설정된 기준온도 이상일 경우, 상기 전원부(40)를 제어하여 상기 유도코일(30)에 공급되는 전력이 차단되도록 한다.
본 실시예에 따른 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치의 작용효과는 다음과 같다.
먼저, 전원부(40)가 유도코일(30)에 전력을 공급하면, 상기 유도코일(30)에는 전류가 흐르게 되며 암페어의 법칙에 따라 상기 유도코일(30) 주위에는 자기장이 형성된다.
다음으로, 상기 자기장에 의해 피가열체(10) 내부에는 와류전류가 생성된다.
다음으로, 상기 와류전류에 의해 상기 피가열체(10) 내에 존재하는 자체 저항에 의해 열이 발생하고, 이에 의해 상기 피가열체(10)가 가열된다.
다음으로, 상기 피가열체(10)가 가열됨에 따라서 상기 피가열체(10)와 접촉하는 상판(20)이 가열되고, 상기 상판(20)에 밀착되어 있는 온도측정센서(200)는 상기 상판(20)의 온도를 측정한다. 즉, 상기 상판(20)의 온도를 측정함으로써 상기 피가열체(10)의 온도를 측정하게 된다.
다음으로, 제어부는 상기 온도측정센서(200)가 측정한 상기 피가열체(10)의 온도와 미리 설정된 기준온도를 비교 판단한다. 즉, 상기 피가열체(10)의 온도가 상기 기준온도 이상일 경우에 상기 전원부(40)를 제어하여 상기 유도코일(30)에 공급되는 전력을 차단시킨다.
결과적으로, 본 실시예에 따른 온도측정센서를 구비한 전자기유도 가열장치는 충진재로 충진된 보호케이스에 의해 외부적인 충격이 흡수되므로, 측온체(210)가 파손되거나 측온체(210)로부터 리드선(220)이 분리되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 열전도율이 우수한 충진재(240)를 매개체로 하여 상판(20)과 밀착하여 온도를 측정함으로써 보다 정확하게 상판(20)의 온도를 측정할 수 있게 된다.
또한, 리드선(220)을 보호튜브(224)로 덮음으로써 리드선(220)에 와류전류가 생성되는 것을 방지하여 리드선의 과열로 인한 온도측정센서의 파손을 방지할 수 있다.
10: 피가열체 20: 상판
30: 유도코일 40: 전원부
50: 히터베이스 60: 냉각팬
100: 지지프레임 110: 지지돌기
115: 삽입홈 120: 탄성체
200: 온도측정센서 210: 측온체
220: 리드선 222: 절연튜브
224: 보호튜브 226: 수축튜브
230: 보호케이스 232: 수용부
235: 개방부 240: 충진재

Claims (5)

  1. 피가열체가 놓여지는 상판;
    상기 상판의 하부에 설치되며 자기장을 형성하는 유도코일;
    상기 상판에 밀착되어 상기 상판의 온도를 측정하는 온도측정센서를 포함하며,
    상기 온도측정센서는,
    상기 상판의 온도를 측정하는 측온체;
    상기 측온체에 전기적으로 접속된 리드선들;
    상기 측온체가 수용되는 수용부가 형성된 보호케이스;
    상기 수용부에 충진되는 충진재;
    서로 단락되지 않도록 상기 리드선들을 덮는 절연튜브; 및
    상기 유도코일에 의해 형성되는 자기장에 의해 와류전류가 발생되지 않도록 상기 절연튜브를 덮는 보호튜브를 더 구비하며,
    상기 절연튜브 및 상기 보호튜브는 불소수지 소재인, 전자기유도 가열장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보호케이스의 일측에는 상기 리드선이 상기 측온체에 전기적으로 연결되어 상기 수용부로 삽입되기 위한 개방부가 형성된 것을 특징으로 하는 전자기유도 가열장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전자기유도 가열장치는 상기 상판으로부터 이격되어 상기 상판의 하부에 설치되는 지지프레임을 더 포함하며,
    상기 지지프레임은 상부면에 설치되어 상기 온도측정센서가 삽입 및 지지되기 위한 삽입홈을 가지는 지지돌기를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자기유도 가열장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 전자기유도 가열장치는 상기 삽입홈에 수용되어 상기 온도측정센서를 상기 상판에 밀착시키기 위해 탄성력을 제공하는 탄성체를 더 포함하는 전자기유도 가열장치.
  5. 삭제
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