KR102752829B1

KR102752829B1 - 유도가열장치

Info

Publication number: KR102752829B1
Application number: KR1020200024188A
Authority: KR
Inventors: 허제식; 장호용
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2025-01-10
Anticipated expiration: 2040-02-27
Also published as: KR20210109218A; EP4114144A1; EP4114144A4; WO2021172667A1; US20230056952A1

Abstract

본 발명은 가열코일의 상부에서 원주 방향을 따라 배치된 부채꼴 형상의 복수의 감지코일을 이용하여, 가열코일 상에 놓여진 용기의 편심 여부와 편심 방향을 감지할 수 있는 유도가열장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치는 가열코일, 상기 가열코일의 중심 수직선으로부터 동일한 거리로 이격되어 원주 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 제1 층 감지코일과 복수의 제2 층 감지코일을 포함하는 감지부 및 상기 감지부에서 발생하는 공진 전류의 변화에 기초하여 상기 가열코일 상에 놓여진 용기의 편심을 검출하는 제어부를 포함하고, 상기 복수의 제1 층 감지코일 각각은 상기 복수의 제2 층 감지코일 각각과 연결되되 수직적으로 어긋나게 배치되고, 상기 제1 층 감지코일과 상기 제2 층 감지코일이 감긴 방향은 서로 반대인 것을 특징으로 한다.

Description

유도가열장치{INDUCTION HEATING DEVICE}

본 발명은 가열코일의 상부에서 원주 방향을 따라 배치된 부채꼴 형상의 복수의 감지코일을 이용하여, 가열코일 상에 놓여진 용기의 편심 여부와 편심 방향을 감지할 수 있는 유도가열장치에 관한 것이다.

근래 무선 유도가열방식을 이용한 다양한 조리기기가 개발되고 있다. 이에 발맞추어 밥솥 시장에서는 자기장을 이용하여 취사물을 가열하는 장치(이하, 유도가열장치)에 대한 연구가 이루어지고 있다.

용기가 유도가열장치 상에 놓여지면, 유도가열장치는 내부의 가열코일에 전류를 인가함으로써 용기 방향으로 자기장을 발생시키고, 자기장이 용기에 와류전류(eddy current)를 유도함으로써 용기가 가열된다.

이러한 방식에서 가열 효율을 최대화하고 용기를 균일하게 가열하기 위해서는 가열코일과 용기가 수직적으로 정렬될 것을 요구한다. 다만, 일반 사용자는 이러한 정렬의 기술적 필요성을 잘 알지 못하므로 용기를 유도가열장치 상에 대략적으로 정렬시키는 것이 일반적이다.

이에 따라, 용기는 유도가열장치의 가열코일 상에서 일부 어긋나게 배치(이하, 편심)되며, 이러한 편심에 의해 용기 내 취사물은 그 위치에 따라 설익거나 과열되며, 취반 품질이 매우 저하되는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 대한민국 등록특허 제10-1904642호(이하, 선행문헌)는 용기의 편심을 검출할 수 있는 기술을 제안하였으며, 이하에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 선행문헌에 의한 편심 검출 방법을 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2는 선행문헌의 도 1 및 도 2를 발췌한 것으로, 용기의 편심을 감지하는 종래 방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 선행문헌의 유도가열장치(1')는 가열코일(103)과, 가열코일(103)의 둘레부를 따라 복수 개로 배치되어 가열영역(102)에 놓인 부하를 감지하는 센싱코일(105, 106)을 포함한다.

이 때, 전류측정부(미도시)는 각 센싱코일(105, 106)에 흐르는 전류를 측정하고, 이를 기준값과 비교하여 가열영역(102)에 부하가 안착되었는지 여부를 판단한다.

다만, 이러한 선행문헌에 의하면 편심 감지를 위해 가열코일(103)의 둘레부를 따라 복수의 센싱코일(105, 106)이 필수적으로 배치되어야 한다. 즉, 선행문헌에 의하면 실제 가열이 이루어지지 않는 영역에까지 코일을 배치해야 하므로, 유도가열장치(1')를 설계함에 있어서 공간을 비효율적으로 이용하는 문제가 있다.

본 발명은 가열코일 상부에 배치된 감지코일을 이용하여 용기의 편심 여부를 감지할 수 있는 유도가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 원주 방향으로 나란히 배열된 감지코일을 이용하여 용기의 편심 방향을 감지할 수 있는 유도가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 가열코일에서 출력되는 자기장이, 가열코일의 상부에 배치된 감지코일에 의해 감쇄되는 것을 방지하는 유도가열장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명은 가열코일 상부에 원주 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 감지코일을 포함하고, 각 감지코일에서 발생하는 공진 전류의 변화에 기초하여 용기의 편심 여부를 감지할 수 있다.

또한, 본 발명은 원주 방향으로 나란히 배열된 복수의 감지코일 중 공진 전류의 변화가 발생한 적어도 하나의 감지코일을 식별하고, 식별된 감지코일의 배치 방향에 기초하여 용기의 편심 방향을 감지할 수 있다.

또한, 본 발명은 복수의 감지코일을 두 층으로 배치하고, 어느 한 층의 감지코일과 다른 한 층의 감지코일의 감긴 방향을 반대로 설계함으로써 가열코일에서 출력되는 자기장이, 가열코일의 상부에 배치된 감지코일에 의해 감쇄되는 것을 방지할 수 있다.

본 발명은 가열코일 상부에 배치된 감지코일을 이용하여 용기의 편심 여부를 감지함으로써, 편심 감지를 위한 장치를 설계함에 있어서 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.

또한, 본 발명은 원주 방향으로 나란히 배열된 감지코일을 이용하여 용기의 편심 방향을 감지함으로써, 용기의 정배치를 위한 용기의 이동 방향을 사용자에게 알릴 수 있고, 이를 통해 보다 효과적으로 용기의 정배치를 유도할 수 있다.

또한, 본 발명은 가열코일에서 출력되는 자기장이, 가열코일의 상부에 배치된 감지코일에 의해 감쇄되는 것을 방지함으로써, 편심 감지 동작에 의한 가열효율 저하를 방지할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1 및 도 2는 용기의 편심을 감지하는 종래 방법을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치와, 유도가열장치 상에 놓여지는 용기를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열코일과, 제1 층 및 제2 층 감지코일을 포함하는 감지부를 분리 도시한 도면.
도 5 내지 도 7은 각 실시예에 따른 감지코일의 배치를 도시한 도면.
도 8은 제1 층 감지코일과 제2 층 감지코일이 어긋나게 배치된 모습을 도시한 도면.
도 9는 서로 반대 방향으로 감긴 제1 층 감지코일과 제2 층 감지코일이 연결된 모습을 도시한 도면.
도 10은 어느 한 제1 층 감지코일이 인접한 두 제2 층 감지코일에 중첩 배치되는 모습을 도시한 도면.
도 11은 제어부가 한 쌍의 제1 층 감지코일 및 제2 층 감지코일에 공진 전류를 흐르게 하는 모습을 도시한 도면.
도 12는 제어부가 감지코일에 연결된 오실레이터(oscillator)의 출력을 제공받는 모습을 도시한 도면.
도 13은 감지코일 상에 용기가 정배치된 모습을 도시한 도면.
도 14는 용기가 정배치되었을 때 각 쌍의 감지코일에 흐르는 공진 전류의 전기적 특성을 도시한 도면.
도 15는 감지코일 상에서 용기가 편심된 모습을 도시한 도면.
도 16은 용기가 편심되었을 때 어느 한 쌍의 감지코일에 흐르는 공진 전류의 진폭이 감소된 모습을 도시한 도면.
도 17은 용기가 편심되었을 때 어느 한 쌍의 감지코일에 흐르는 공진 전류의 주파수가 감소된 모습을 도시한 도면.

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.

본 명세서에서 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

또한, 본 명세서에서 "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, 본 명세서에서 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.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다

이하, 도 3 내지 도 17을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치와, 이의 동작 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치와, 유도가열장치 상에 놓여지는 용기를 도시한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열코일과, 제1 층 및 제2 층 감지코일을 포함하는 감지부를 분리 도시한 도면이다.

도 5 내지 도 7은 각 실시예에 따른 감지코일의 배치를 도시한 도면이다.

도 8은 제1 층 감지코일과 제2 층 감지코일이 어긋나게 배치된 모습을 도시한 도면이고, 도 9는 서로 반대 방향으로 감긴 제1 층 감지코일과 제2 층 감지코일이 연결된 모습을 도시한 도면이다.

도 10은 어느 한 제1 층 감지코일이 인접한 두 제2 층 감지코일에 중첩 배치되는 모습을 도시한 도면이다.

도 11은 제어부가 한 쌍의 제1 층 감지코일 및 제2 층 감지코일에 공진 전류를 흐르게 하는 모습을 도시한 도면이고, 도 12는 제어부가 감지코일에 연결된 오실레이터(oscillator)의 출력을 제공받는 모습을 도시한 도면이다.

도 13은 감지코일 상에 용기가 정배치된 모습을 도시한 도면이고, 도 14는 용기가 정배치되었을 때 각 쌍의 감지코일에 흐르는 공진 전류의 전기적 특성을 도시한 도면이다.

도 15는 감지코일 상에 용기가 편심된 모습을 도시한 도면이다. 도 16은 용기가 편심되었을 때 어느 한 쌍의 감지코일에 흐르는 공진 전류의 진폭이 감소된 모습을 도시한 도면이고, 도 17은 용기가 편심되었을 때 어느 한 쌍의 감지코일에 흐르는 공진 전류의 주파수가 감소된 모습을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도가열장치(1)는 용기(2)가 놓이는 상부 플레이트(10)와 사용자 조작이 수행되는 제어 플레이트(30)를 포함할 수 있다.

제어 플레이트(30)에는 유도가열장치(1)의 동작 정보, 상태 정도 등을 표시하는 디스플레이부(31)와, 사용자 조작을 입력받기 위한 복수의 버튼(32) 및 노브 스위치(33)가 구비될 수 있다.

특히, 노브 스위치(33)는 그 회전 정도에 따른 신호를 생성할 수 있고, 후술되는 가열코일(110)은 노브 스위치(33)에서 생성되는 신호에 따라 전력을 출력할 수 있다. 다시 말해, 가열코일(110)의 출력은 노브 스위치(33)의 회전 정도에 따라 제어될 수 있다.

한편, 상부 플레이트(10)의 내측에는 가열코일(110)과 감지부(120)가 구비될 수 있고, 상부 플레이트(10)에는 용기(2)의 위치를 가열코일(110)의 상부로 가이드하기 위한 가이드라인(20)이 형성될 수 있다.

가열코일(110)에는 후술하는 제어부(130)의 제어에 의해 전류가 흐를 수 있고, 이에 따라 가열코일(110)에는 자기장이 발생할 수 있다. 가열코일(110)에서 발생한 자기장은, 가열코일(110) 상에서 상부 플레이트(10)에 놓여진 용기(2)에 와류전류(eddy current)를 유도할 수 있고, 용기(2)는 유도된 전류에 의한 줄열(Joule's heat)로 가열될 수 있다.

유도 전류의 발생을 위해 용기(2)는 자성을 띄는 임의의 성분으로 이루어질 수 있고, 예컨대, 철(Fe) 성분이 포함된 주철(cast iron)이나, 철(Fe) 및 스테인리스 스틸(stainless steel) 등을 접합시킨 클래드(clad)로 이루어질 수 있다.

즉, 본 발명의 유도가열장치(1)는 가열코일(110)에서 발생하는 자기장을 이용하여 용기(2)를 가열한다. 전술한 전자기 유도 방식을 통한 가열에 있어서, 가열 효율을 최대화하고 용기(2)를 균일하게 가열하기 위해서는 가열코일(110)과 용기(2)가 수직적으로 정렬될 것을 요구한다.

다만, 일반 사용자는 이러한 정렬의 기술적 필요성을 잘 알지 못하므로 용기(2)를 유도가열장치(1) 상에 대략적으로 정렬시키는 것이 일반적이고, 이에 따라, 용기(2)는 유도가열장치(1)의 가열코일(110) 상에서 일부 편심될 수 있다.

이러한 편심에 의해 용기(2) 내 취사물은 그 위치에 따라 설익거나 과열되며, 결과적으로 취반 품질의 저하를 야기하므로, 유도가열장치(1)가 스스로 용기(2)의 편심을 검출함으로써 사용자가 이를 인지할 수 있도록 하는 것이 요구된다.

이를 위해, 본 발명의 유도가열장치(1)는 복수의 제1 층 감지코일(121)과 복수의 제2 층 감지코일(122)로 구성되는 감지부(120)를 포함할 수 있으며, 이하 도 4 내지 도 10을 참조하여 감지부(120)의 구조적인 특징을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 감지부(120)는 가열코일(110)의 중심 수직선(CL)으로부터 동일한 거리로 이격되어 원주 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 제1 층 감지코일(121)과 복수의 제2 층 감지코일(122)을 포함할 수 있다.

복수의 제1 층 감지코일(121)과 복수의 제2 층 감지코일(122)은 수직적으로 접하도록 배치될 수도 있고, 수직적으로 이격되도록 배치될 수도 있다. 다만, 후술하는 바와 같이 가열코일(110)에서 발생하는 자기장에 의해 유도되는 기전력의 상쇄를 위해 복수의 제1 층 감지코일(121)과 복수의 제2 층 감지코일(122)은 수직적으로 가깝게 배치되는 것이 바람직하다.

한편, 이하 서술되는 '제1 층 감지코일'은 복수의 제1 층 감지코일(121) 중 적어도 하나를 지칭하는 것으로 이해되어야 하며, '제2 층 감지코일'은 복수의 제2 층 감지코일(122) 중 적어도 하나를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이하 설명의 편의를 위해, 복수의 제1 층 감지코일(121)과 복수의 제2 층 감지코일(122)을 감지코일로 통칭하도록 하며, 필요에 따라 구별하여 지칭하도록 한다.

용기(2)의 편심은 용기(2)의 바닥면이 가열코일(110) 중심에서 벗어나는 경우 발생하므로, 이를 감지하기 위해 감지부(120)는 가열코일(110)의 중심 수직선(CL)을 중심으로 형성될 수 있으며, 감지부(120)의 넓이는 가열코일(110)의 넓이와 동일하거나 그 이상으로 형성될 수 있다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 가열코일(110)과 감지부(120)가 원형인 경우, 감지부(120)와 가열코일(110)의 중심은 동일한 수직선상에 위치하고 감지부(120)의 직경은 가열코일(110)의 직경과 동일하거나 그 보다 크게 형성될 수 있다.

복수의 제1 층 감지코일(121)은 동일 수평면 상에 배치될 수 있고, 복수의 제2 층 감지코일(122) 역시 동일 수평면 상에 배치될 수 있으며, 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)의 형상은 모두 동일할 수 있다.

이 때, 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122) 중 수평적으로 인접한 임의의 두 감지코일은 각각 서로 동일한 간격으로 이격 배치될 수 있다. 다시 말해, 복수의 제1 층 감지코일(121) 각각은 서로 동일한 간격으로 이격 배치될 수 있고, 복수의 제2 층 감지코일(122) 각각 역시 서로 동일한 간격으로 이격 배치될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)의 형상은 모두 동일하므로, 도 5 내지 도 7에서는 제1 층 감지코일(121)의 형상 및 구조만을 예로 들어 설명하도록 한다.

도 5를 참조하면, 복수의 제1 층 감지코일(121) 각각은 원형의 평판 코일의 형상을 가질 수 있다. 이 때, 각각의 제1 층 감지코일(121)은 가열코일(110)의 중심 수직선(CL)으로부터 동일한 거리로 이격 배치될 수 있고, 각각의 제1 층 감지코일(121)은 서로 동일한 간격으로 이격 배치될 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이 복수의 제1 층 감지코일(121)은 원형의 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)을 포함할 수 있다. 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)의 중심을 각각 제1 내지 제4 중심점(cp1, cp2, cp3, cp4)으로 정의할 때, 제1 중심점(cp1)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리는, 제2 중심점(cp2)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리, 제3 중심점(cp3)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리 및 제4 중심점(cp4)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리와 동일할 수 있다.

또한, 제1 중심점(cp1)과 제2 중심점(cp2) 사이의 거리는, 제2 중심점(cp2)과 제3 중심점(cp3) 사이의 거리, 제3 중심점(cp3)과 제4 중심점(cp4) 사이의 거리 및 제4 중심점(cp4)과 제1 중심점(cp1) 사이의 거리와 동일할 수 있다.

한편, 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122) 각각은 서로 접하여 배치될 수 있다. 다시 말해, 인접한 제1 층 감지코일(121)은 동일 수평면 상에서 접하여 배치될 수 있고, 인접한 제2 층 감지코일(122)은 역시 동일 수평면 상에서 접하여 배치될 수 있다.

도 6을 참조하면, 복수의 제1 층 감지코일(121) 각각은 사각형의 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1-1 감지코일(121a)은 인접한 제1-2 및 제1-4 감지코일(121b, 121d)과 각각 접하여 배치될 수 있고, 제1-3 감지코일(121c)은 인접한 제1-2 및 제1-4 감지코일(121b, 121d)과 각각 접하여 배치될 수 있다.

한편 이 때에도, 각각의 제1 층 감지코일(121)은 가열코일(110)의 중심 수직선(CL)으로부터 동일한 거리로 이격 배치될 수 있고, 각각의 제1 층 감지코일(121)은 서로 동일한 간격으로 이격 배치될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)의 중심을 각각 제1 내지 제4 중심점(cp1, cp2, cp3, cp4)으로 정의할 때, 제1 중심점(cp1)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리는, 제2 중심점(cp2)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리, 제3 중심점(cp3)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리 및 제4 중심점(cp4)과 중심 수직선(CL) 사이의 거리와 동일할 수 있다.

한편, 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)은 중심 수직선(CL)을 중심으로 하는 부채꼴 형상을 가질 수 있다.

도 7을 참조하면, 복수의 제1 층 감지코일(121) 각각은 부채꼴 형상의 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)을 포함할 수 있다. 각각의 제1 층 감지코일(121)은 두 변과 두 변의 끝을 잇는 호로 둘러싸인 부채꼴 형상으로, 중심각(┍)과 반지름(r)을 가질 수 있다.

이 때, 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d) 각각은 그 외부 모서리(두 변)가 인접한 감지코일과 서로 접하도록 배치될 수 있다. 다시 말해, 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d) 중 어느 한 감지코일의 두 변은 각각 다른 감지코일의 어느 한 변과 접하도록 배치될 수 있다.

이를 위해, 제1 층 감지코일(121) 각각의 중심각의 합은 360도일 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d) 각각의 중심각은 90도로 형성됨으로써, 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)의 전체적인 형상은 원형일 수 있다.

만약, 복수의 제1 층 감지코일(121)이 여섯 개의 감지코일을 포함하는 경우에는, 각 감지코일의 중심각은 60도로 형성됨으로써 복수의 감지코일의 전체적인 형상은 원형일 수 있다.

도 5 내지 도 7에서는 제1 층 감지코일(121)의 예시적인 형상을 도시하였으나, 감지코일의 형상은 전술한 예시에 한정되지 않는다. 또한, 도 5 내지 도 7에서는 복수의 제1 층 감지코일(121)이 네 개의 코일을 포함하는 것으로 가정하여 설명하였으나 이는 설명의 편의를 위한 예시적인 것일 뿐이며, 후술하는 편심 방향의 검출 정확도를 향상시키기 위해 제1 층 감지코일(121)은 더 많은 코일을 포함할 수도 있다.

또한, 도 5 내지 도 7에서는 제1 층 감지코일(121)의 형상 및 배치를 예로 들어 설명하였으나, 제2 층 감지코일(122) 또한 제1 층 감지코일(121)과 동일한 형상과 배치를 가질 수 있다. 한편, 이하에서는 설명의 편의를 위해 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)이 도 7에 도시된 형상을 갖는 것으로 설명하도록 한다.

복수의 제1 층 감지코일(121) 각각은 복수의 제2 감지코일 각각과 연결되되 수직적으로 어긋나게 배치될 수 있다.

도 8을 참조하여 설명하면, 복수의 제1 층 감지코일(121)은 제1-1 내지 제1-4 감지코일(121a, 121b, 121c, 121d)을 포함할 수 있고, 복수의 제2 층 감지코일(122)은 제2-1 내지 제2-4 감지코일(122a, 122b, 122c, 122d)을 포함할 수 있다. 이 때, 제1-1 감지코일(121a)은 제2-1 감지코일(122a)과, 제1-2 감지코일(121b)은 제2-2 감지코일(122b)과, 제1-3 감지코일(121c)은 제2-3 감지코일(122c)과, 제1-4 감지코일(121d)은 제2-4 감지코일(122d)과 각각 연결될 수 있다.

다시 말해, 제1-1 감지코일(121a)과 제2-1 감지코일(122a), 제1-2 감지코일(121b)과 제2-2 감지코일(122b), 제1-3 감지코일(121c)과 제2-3 감지코일(122c), 제1-4 감지코일(121d)과 제2-4 감지코일(122d)은 각각 하나의 도선으로 이루어짐으로써 한 쌍을 이룰 수 있다.

이에 따라, 이하에서는 제1-1 감지코일(121a)과 제2-1 감지코일(122a)을 제1 쌍 감지코일(L1)로, 제1-2 감지코일(121b)과 제2-2 감지코일(122b)을 제2 쌍 감지코일(L2)로, 제1-3 감지코일(121c)과 제2-3 감지코일(122c)을 제3 쌍 감지코일(L3)로, 제1-4 감지코일(121d)과 제2-4 감지코일(122d)을 제4 쌍 감지코일(L4)로 지칭하도록 한다.

한편, 다시 도 8을 참조하면, 제1 층 감지코일(121) 상부에는 제2 층 감지코일(122)이 배치될 수 있다. 이 때, 제2 층 감지코일(122)은 제1 층 감지코일(121)에 대해 원주 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 층 감지코일(121)과 제2 층 감지코일(122)이 가열코일(110)의 중심 수직선(CL)을 중심으로 하는 부채꼴 형상의 복수의 감지코일을 포함할 때, 제2 층 감지코일(122)은 제1 층 감지코일(121)에 대해 반시계 방향으로 기준각도(┍r)만큼 어긋나게 배치될 수 있다.

도 9는 도 8에 도시된 제1 층 감지코일(121) 및 제2 층 감지코일(122) 중 제1 쌍 감지코일(L1)만을 분리 도시한 도면이다.

도 9를 참조하면, 전술한 배치 및 연결 관계에 따라 제1 쌍 감지코일(L1)은 상하로 배치되고 하나의 도선으로 이루어질 수 있다. 이 때, 제1 쌍 감지코일(L1)은 수직적으로 어긋나게 배치될 수 있다. 즉, 제1-1 감지코일(121a) 및 제2-1 감지코일(122a)이 수직적으로 완전히 중첩되지 않도록, 구체적으로 제1-1 감지코일(121a) 및 제2-1 감지코일(122a) 중 어느 하나가 다른 하나에 대해 원주 방향으로 어긋나게 배치될 수 있다.

이와 같이, 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)이 서로 연결되면서 수직적으로 어긋나게 고정 배치될 수 있도록, 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)은 하나의 PCB(Printed Circuit Board) 기판 상에서 적층 배치될 수 있다. 예컨대, 제1 층 감지코일(121)은 PCB 기판 내부에 고정 배치될 수 있고, 제2 층 감지코일(122)은 제1 층 감지코일(121)에 적층되어 PCB 기판 상면에 고정 배치될 수 있다.

한편, 제1 층 감지코일(121)과 제2 층 감지코일(122)이 감긴 방향은 서로 반대일 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)이 평판 코일인 경우, 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122) 중 어느 하나는 시계 방향으로 감길 수 있고, 다른 하나는 반시계 방향으로 감길 수 있다.

다시 도 9를 참조하면, 제1 쌍 감지코일(L1) 중 제2-1 감지코일(122a)은 시계 방향으로 감길 수 있다. 이 때, 제1 쌍 감지코일(L1) 중 제1-1 감지코일(121a)은 반시계 방향으로 감길 수 있다.

이에 따라, 한 쌍의 감지코일에서 발생하는 유도기전력은 상쇄될 수 있다. 보다 구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이 제1 쌍 감지코일(L1)이 가열코일(110)의 상부에 배치됨에 따라, 가열코일(110)에서 상측으로 발생하는 자기장(E) 내에 제1 쌍 감지코일(L1)이 배치될 수 있다.

제1 쌍 감지코일(L1)을 구성하는 제1-1 감지코일(121a)과 제2-1 감지코일(122a) 각각에서는 자기장(E)의 방향과 코일이 감긴 방향에 따른 기전력이 발생할 수 있다. 다만, 제1-1 감지코일(121a)과 제2-1 감지코일(122a)이 서로 반대 방향으로 감겨있으므로, 일 방향으로 제공되는 자기장(E)에 의한 유도기전력은 각 감지코일에서 반대로 발생하여 서로 상쇄될 수 있다.

이에 따라, 가열코일(110)에서 발생하는 자기장은 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)에 유도기전력을 발생시키지 못하므로, 가열코일(110)에서 발생하는 자기장은 가열코일(110) 상에 놓이는 용기(2)를 가열하는데 전부 이용될 수 있다.

결국, 본 발명은 가열코일(110)에서 출력되는 자기장이, 가열코일(110)의 상부에 배치된 감지코일에 의해 감쇄되는 것을 구조적으로 방지함으로써, 편심 감지 동작에 의한 가열효율 저하를 원천적으로 방지할 수 있다.

한편, 앞서 설명한 바와 같이 제1 층 감지코일(121)과 제2 층 감지코일(122)이 수직적으로 어긋나도록 배치됨에 따라 제2 층 감지코일(122)은 자신과 연결된 제1 층 감지코일(121)과 수직적으로 일부 중첩될 수 있다.

도 10은 제1-1 감지코일(121a), 이와 인접 배치된 제1-4 감지코일(121d) 및 제1-1 감지코일(121a)과 연결된 제2-1 감지코일(122a)을 간략히 도시한 상면도이다.

도 10을 참조하면, 제2-1 감지코일(122a)은 자신과 연결된 제1-1 감지코일(121a)과 수직적으로 일부 중첩되도록 배치될 수 있다. 한편, 제1-1 감지코일(121a)은 제1-4 감지코일(121d)과 접하여 배치되므로, 제2-1 감지코일(122a)은 제1-1 감지코일(121a)뿐만 아니라 제1-4 감지코일(121d)과도 수직적으로 일부 중첩되도록 배치될 수 있다.

다시 말해, 제2 층 감지코일(122)은 인접한 두 개의 제1 층 감지코일(121)과 각각 수직적으로 일부 중첩될 수 있다.

이 때, 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)은, 어느 한 쌍의 감지코일과 이에 인접한 각 쌍의 감지코일 간의 결합계수(coupling coefficient, k)가 모두 동일하도록 배치될 수 있다.

다시 도 8을 참조하면, 제1 쌍 감지코일(L1)은 제2 쌍 및 제4 쌍 감지코일(L2, L4)과 인접 배치될 수 있다. 이 때, 제1 쌍, 제2 쌍 및 제4 쌍 감지코일(L1, L2, L4)은, 제1 쌍 감지코일(L1)과 제2 쌍 감지코일(L2) 간의 결합계수가, 제1 쌍 감지코일(L1)과 제4 쌍 감지코일(L4) 간의 결합계수와 동일하도록 배치될 수 있다.

마찬가지로 제2 쌍 감지코일(L2)은 제1 쌍 및 제3 쌍 감지코일(L1, L3)과 인접 배치될 수 있다. 이 때, 제1 쌍, 제2 쌍 및 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)은, 제1 쌍 감지코일(L1)과 제2 쌍 감지코일(L2) 간의 결합계수가, 제2 쌍 감지코일(L2)과 제3 쌍 감지코일(L3) 간의 결합계수와 동일하도록 배치될 수 있다.

인접한 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)간의 결합계수를 동일하게 하기 위해, 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)의 인덕턴스가 적절히 조절될 수 있다.

다만, 감지부(120)에 포함된 각 감지코일의 형상이 동일함에 따라 각 감지코일의 인덕턴스도 모두 동일한 경우, 제2 층 감지코일(122)은 인접한 두 개의 제1 층 감지코일(121) 각각과 동일한 넓이의 중첩 영역을 형성하도록 배치될 수 있다.

다시 도 10을 참조하면, 제2-1 감지코일(122a)은 자신과 연결된 제1-1 감지코일(121a) 및 제1-1 감지코일(121a)과 인접한 제1-4 감지코일(121d) 각각에 수직적으로 중첩되도록 배치될 수 있다. 이 때, 제2-1 감지코일(122a)과 제1-1 감지코일(121a)이 중첩되는 영역(R1)의 넓이는, 제2-1 감지코일(122a)과 제1-4 감지코일(121d)이 중첩되는 영역(R2)의 넓이와 동일할 수 있다

즉, 도 10에 도시된 바와 같이 제1 층 및 제2 층 감지코일(121, 122)이 중심각이 90도인 부채꼴 형상을 갖는 경우, 제2 층 감지코일(122)은 제1 층 감지코일(121)에 대해 원주 방향으로 45도 어긋나게 배치됨으로써, 제2 층 감지코일(122)은 인접한 두 개의 제1 층 감지코일(121) 각각과 동일한 넓이의 중첩 영역을 형성하도록 배치될 수 있다.

이러한 배치에 의해, 제1 쌍 감지코일(L1)과 제2 쌍 감지코일(L2) 간의 결합계수, 제2 쌍 감지코일(L2)과 제3 쌍 감지코일(L3) 간의 결합계수, 제3 쌍 감지코일(L3)과 제4 쌍 감지코일(L4) 간의 결합계수, 제4 쌍 감지코일(L4)과 제1 쌍 감지코일(L1) 간의 결합계수는 모두 동일해질 수 있다.

이에 따라, 가열코일(110) 상에 용기(2)가 놓여있지 않거나 가열코일(110) 상에 용기(2)가 정배치된 경우에, 후술하는 바와 같이 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)은 동일한 공진점을 가질 수 있다.

이하에서는, 도 11 내지 도 17을 참조하여 전술한 감지부(120)의 전기적 특성 변화를 통해 용기(2)의 편심을 검출하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

도 11을 참조하면, 감지부(120)를 구성하는 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)은 제어부(130)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 층 감지코일(121) 각각의 일단과 제2 층 감지코일(122) 각각의 일단은 서로 연결되고 제1 층 감지코일(121) 각각의 타단과 제2 층 감지코일(122) 각각의 타단은 제어부(130)와 연결될 수 있다.

제어부(130)는 감지부(120)에서 발생하는 공진 전류의 변화에 기초하여 가열코일(110) 상에 놓여진 용기(2)의 편심을 검출할 수 있다. 다시 말해, 제어부(130)는 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)의 양단에 흐르는 공진 전류를 검출할 수 있고, 검출된 공진 전류의 전기적 특성 변화에 기초하여 용기(2)의 편심을 검출할 수 있다.

이러한 제어부(130)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors) 중 적어도 하나의 물리적인 요소를 포함하여 구현될 수 있다.

가열코일(110) 상에 용기(2)가 놓여져 있지 않거나 가열코일(110) 상에 용기(2)가 정배치된 경우, 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)의 공진점은 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 전술한 바와 같이 감지코일의 형상 및 배치가 모두 동일하며, 인접한 감지코일 간의 결합계수가 모두 동일한 경우, 인접한 다른 감지코일에 의한 전자기적 영향은 모든 감지코일에서 동일할 수 있다.

이에 따라, 각각의 감지코일의 공진점은 동일할 수 있고, 각각의 감지코일에는 일정 크기와 공진 주파수를 갖는 공진 전류가 흐를 수 있다.

반면에, 가열코일(110) 상에 용기(2)가 편심된 경우, 가열코일(110) 상에 놓여진 용기(2)에 의한 전자기적 영향이 각각의 감지코일에서 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 각각의 감지코일의 공진점은 다를 수 있고, 각각의 감지코일에는 서로 다른 크기와 서로 다른 주파수를 갖는 공진 전류가 흐를 수 있다.

제어부(130)는 이와 같은 전기적인 변화를 감지하여 용기(2)의 편심을 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(130)는 감지코일에 흐르는 공진 전류의 진폭 변화 및 주파수 변화 중 적어도 하나에 기초하여 용기(2)의 편심을 감지할 수 있다.

용기(2)가 정배치된 경우 복수의 감지코일 전부는 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩될 수 있다. 다시 말해, 용기(2)는 그 바닥면이 모든 감지코일의 상부를 덮도록 놓여질 수 있다.

반면에, 용기(2)가 편심된 경우 복수의 감지코일 중 적어도 하나는 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩되지 않을 수 있다. 다시 말해, 용기(2)는 그 바닥면이 일부 감지코일의 상부만을 덮도록 놓여질 수 있다.

이 경우, 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩되지 않은 감지코일에는 용기(2)가 정배치된 경우보다 낮은 진폭의 공진 전류가 흐를 수 있다. 또한, 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩되지 않은 감지코일에는 용기(2)가 정배치된 경우보다 낮은 주파수의 공진 전류가 흐를 수 있다.

제어부(130)는 공진 전류의 진폭을 기준 크기와 비교할 수 있고, 공진 전류의 진폭이 기준값 미만이면 용기(2)의 편심이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 공진 전류의 주파수를 기준 주파수와 비교할 수 있고, 공진 전류의 주파수가 기준 주파수 미만이면 용기(2)의 편심이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

한편, 각 감지코일에 공진 전류를 발생시키기 위해 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)은 오실레이터(oscillator, 140)와 연결될 수 있고, 제어부(130)는 오실레이터(140)의 출력에 기초하여 공진 전류의 변화를 식별할 수 있다.

도 12를 참조하면, 감지부(120)를 구성하는 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)은 일정 크기의 인덕턴스를 갖는 인덕터(L)와 기생 저항(ESR)으로 등가화될 수 있다. 이 때, 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)은 오실레이터(140)와 연결될 수 있다.

오실레이터(140)는, 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)과 병렬로 연결됨으로써 공진 주파수를 결정하는 커패시터(C)와, 다수의 저항(Ra, Rb, Rc)을 포함하는 증폭기를 포함할 수 있다. 제어부(130)에 의해 오실레이터(140)에 전원이 인가되면, 각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)에는 공진 주파수를 갖는 일정 크기의 전류가 흐를 수 있다.

오실레이터(140)는 감지코일에 흐르는 전류를 증폭된 전압으로 변환하여 출력할 수 있고, 제어부(130)는 오실레이터(140)의 출력(Vout)에 기초하여 용기(2)의 편심을 검출할 수 있다.

제어부(130)는 공진 전류가 변화된 감지코일의 위치에 기초하여 용기(2)의 편심 방향을 검출할 수 있다. 이하에서는 편심 방향 검출을 위해, 도 12에 도시된 오실레이터(140)가 이용되는 것으로 가정하여 설명하도록 한다.

도 13은 용기(2)가 정배치된 상태, 즉, 복수의 감지코일 전부가 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩된 상태를 도시한 상면도이다.

도 13 및 도 14를 함께 참조하면, 용기(2)가 정배치된 상태에서는 앞서 설명한 바와 같이 각각의 감지코일의 공진점은 동일할 수 있다. 이에 따라, 각각의 감지코일에는 크기가 동일하고 주파수가 공진 주파수로 동일한 공진 전류가 흐를 수 있다.

각 쌍의 감지코일(L1, L2, L3, L4)에 흐르는 전류의 크기 및 주파수가 동일함에 따라, 해당 전류가 스케일링된 전압의 크기 및 주파수도 동일할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 14에 도시된 바와 같이 제1 쌍 감지코일(L1)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L1), 제2 쌍 감지코일(L2)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L2), 제3 쌍 감지코일(L3)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L2) 및 제4 쌍 감지코일(L4)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L4)의 진폭과 주파수는 동일할 수 있다.

한편, 도 15는 용기(2)가 편심된 상태, 즉, 복수의 감지코일 중 적어도 하나가 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩되지 않은 상태를 도시한 상면도이다.

도 15 및 도 16을 함께 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이, 용기(2)가 오배치된 상태에서는 적어도 하나의 감지코일의 공진점은 용기(2)가 정배치된 경우와 달라질 수 있다.

예컨대, 도 15에 도시된 바와 같이 제4 쌍 감지코일(L4)은 용기(2)와 수직적으로 완전히 중첩되지 않을 수 있다. 이에 따라, 제4 쌍 감지코일(L4)의 공진점은 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)의 공진점과 달라질 수 있다. 다시 말해, 제4 쌍 감지코일(L4)에 흐르는 전류의 크기 및 주파수는 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)에 흐르는 전류의 크기 및 주파수와 다를 수 있다.

전술한 공진점의 불일치로 인해, 제4 쌍 감지코일(L4)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L4) 또한 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L1, Vout_L2, Vout_L3)과 달라질 수 있다.

일 예에서, 도 16을 참조하면 제4 쌍 감지코일(L4)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L4)의 진폭(M2)은 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L1, Vout_L2, Vout_L3)의 진폭(M1)보다 작을 수 있다.

제어부(130)는 제4 쌍 감지코일(L4)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L4)의 진폭(M2)을 기준 크기와 비교하거나, 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L1, Vout_L2, Vout_L3)의 진폭(M1)과 비교함으로써, 용기(2)의 편심이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

다른 예에서, 도 17을 참조하면 제4 쌍 감지코일(L4)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L4)의 주파수(1/T2)는 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L1, Vout_L2, Vout_L3)의 주파수(1/T1)보다 작을 수 있다.

제어부(130)는 제4 쌍 감지코일(L4)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L4)의 주파수(1/T2)를 기준 주파수와 비교하거나, 제1 쌍 내지 제3 쌍 감지코일(L1, L2, L3)과 연결된 오실레이터(140)의 출력(Vout_L1, Vout_L2, Vout_L3)의 주파수(1/T1)와 비교함으로써, 용기(2)의 편심이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 가열코일(110) 상부에 배치된 감지코일을 이용하여 용기(2)의 편심 여부를 감지함으로써, 편심 감지를 위한 장치를 설계함에 있어서 공간을 효율적으로 활용할 수 있다.

전술한 편심 여부 감지에 더하여 제어부(130)는 공진 전류의 변화가 발생한 감지코일을 식별하고, 중심 수직선(CL)을 기준으로, 앞서 식별된 감지코일의 방향과 대칭인 방향으로 용기(2)의 편심이 발생한 것으로 판단할 수 있다.

도 15에 도시된 것과 같이 용기(2)가 우하 방향으로 편심되었을 때, 도 16 및 도 17을 참조하여 설명한 방법에 따라, 제어부(130)는 공진 전류의 변화가 발생한 감지코일을 제4 쌍 감지코일(L4)로 식별할 수 있다.

이 때, 제어부(130)는 제4 쌍 감지코일(L4)의 식별정보에 기초하여 제4 쌍 감지코일(L4)의 배치 방향을 중심 수직선(CL)을 기준으로 좌상 방향으로 식별할 수 있다. 이어서, 제어부(130)는 중심 수직선(CL)을 기준으로 제4 감지코일의 배치 방향과 대칭인 우하 방향을 용기(2)의 편심 방향(De)으로 판단할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 원주 방향으로 나란히 배열된 감지코일을 이용하여 용기(2)의 편심 방향을 감지함으로써, 용기(2)의 정배치를 위한 용기(2)의 이동 방향을 사용자에게 알릴 수 있고, 이를 통해 보다 효과적으로 용기(2)의 정배치를 유도할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims

가열코일;
상기 가열코일의 중심 수직선으로부터 동일한 거리로 이격되어 원주 방향을 따라 나란히 배열되는 복수의 제1 층 감지코일과 복수의 제2 층 감지코일을 포함하는 감지부; 및
상기 감지부에서 발생하는 공진 전류의 변화에 기초하여 상기 가열코일 상에 놓여진 용기의 편심을 검출하는 제어부를 포함하고,
상기 복수의 제1 층 감지코일 각각은 상기 복수의 제2 층 감지코일 각각과 연결되되 수직적으로 어긋나게 배치되고, 상기 제1 층 감지코일과 상기 제2 층 감지코일이 감긴 방향은 서로 반대인
유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일 중 수평적으로 인접한 임의의 두 감지코일은 각각 서로 동일한 간격으로 이격 배치되는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일은 각각 서로 접하여 배치되는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일은 상기 중심 수직선을 중심으로 하는 부채꼴 형상을 갖는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 제1 층 및 제2 층 감지코일의 형상은 모두 동일한 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 층 감지코일은 자신과 연결된 상기 제1 층 감지코일과 수직적으로 일부 중첩되도록 배치되는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 층 감지코일은 인접한 두 개의 제1 층 감지코일과 각각 수직적으로 일부 중첩되는 동일한 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 연결된 어느 한 쌍의 제1 층 및 제2 층 감지코일과, 상기 어느 한 쌍의 제1 층 및 제2 층 감지코일과 인접한 각 쌍의 제1 층 및 제2 층 감지코일 간의 결합계수는 모두 동일한 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 층 감지코일은 인접한 두 개의 제1 층 감지코일 각각과 동일한 넓이의 중첩 영역을 형성하도록 배치되는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 층 및 제2 층 감지코일 중 어느 하나는 시계 방향으로 감기고 다른 하나는 반시계 방향으로 감기는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공진 전류의 진폭 변화 및 주파수 변화 중 적어도 하나에 기초하여 상기 용기의 편심을 검출하는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 연결된 제1 층 감지코일과 제2 층 감지코일은 오실레이터(oscillator)와 연결되고,
상기 제어부는 상기 오실레이터의 출력에 기초하여 상기 공진 전류의 변화를 식별하는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공진 전류가 변화된 감지코일의 위치에 기초하여 상기 용기의 편심 방향을 검출하는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공진 전류의 진폭이 기준 크기 미만이면 상기 용기의 편심이 발생한 것으로 판단하는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공진 전류의 주파수가 기준 주파수 미만이면 상기 용기의 편심이 발생한 것으로 판단하는 유도가열장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 공진 전류의 변화가 발생한 감지코일을 식별하고, 상기 중심 수직선을 기준으로 상기 식별된 감지코일의 방향과 대칭인 방향으로 상기 용기의 편심이 발생한 것으로 판단하는 유도가열장치.