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1. WO2019221577 - DISPOSITIF DE CHAUFFAGE PAR INDUCTION AYANT UNE STRUCTURE DE FAISCEAU DE FILS AMÉLIORÉE

Document

명세서

발명의 명칭

기술분야

1  

배경기술

2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

발명의 상세한 설명

기술적 과제

13   14   15  

과제 해결 수단

16   17  

발명의 효과

18   19   20  

도면의 간단한 설명

21   22   23   24   25   26   27   28  

발명의 실시를 위한 형태

29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111   112   113   114   115   116   117   118   119   120   121   122   123  

청구범위

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

도면

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

명세서

발명의 명칭 : 와이어 하니스 구조가 개선된 유도 가열 장치

기술분야

[1]
본 발명은 와이어 하니스 구조가 개선된 유도 가열 장치에 관한 것이다.

배경기술

[2]
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 피가열체, 예컨대 냄비와 같은 조리 용기를 가열하는 장치들의 보급이 이루어지고 있다.
[3]
전기를 이용하여 피가열체를 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 피가열체(예를 들어, 조리 용기)에 전달함으로써 피가열체를 가열하는 방식이다. 그리고 유도 가열 방식은 소정 크기의 고주파 전력을 코일에 인가할 때 코일 주변에 발생하는 자계를 이용하여 금속 성분으로 이루어진 피가열체에 와전류(eddy current)를 발생시켜 피가열체 자체가 가열되도록 하는 방식이다.
[4]
이 중 유도 가열 방식이 적용된 유도 가열 장치는 복수개의 피가열체 각각(예를 들어, 조리 용기)을 가열하기 위해 대응하는 영역에 각각 워킹 코일을 구비하고 있는 것이 일반적이다.
[5]
다만, 최근에는 하나의 대상체를 복수개의 워킹 코일로 동시에 가열하는 유도 가열 장치(즉, 존프리(ZONE FREE) 방식의 유도 가열 장치)가 널리 보급되고 있다. 이러한 존프리 방식의 유도 가열 장치의 경우, 복수개의 워킹 코일이 존재하는 영역 내에서는 피가열체의 크기 및 위치에 상관없이 피가열체를 유도 가열할 수 있다.
[6]
또한 존프리 방식의 유도 가열 장치에는 워킹 코일 마다 해당 워킹 코일의 온도를 감지하기 위한 센서가 설치되어 있고, 각 센서들은 모두 와이어 하니스를 통해 메인 제어부(즉, 입력 인터페이스용 제어부)에 연결되어야 하는바, 도 1 및 도 2를 참조하여, 종래의 유도 가열 장치를 살펴보도록 한다.
[7]
도 1 및 도 2는 종래의 유도 가열 장치의 와이어 하니스 구조를 설명하기 위한 개략도들이다.
[8]
도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 유도 가열 장치에는 복수개의 워킹 코일 각각의 온도를 감지하기 위해 복수개의 센서(S1~Sn; n은 2 이상의 자연수)가 구비되어 있다.
[9]
또한, 복수개의 센서(S1~Sn)에서 감지된 워킹 코일의 온도에 관한 정보는 유도 가열 장치의 제어(예를 들어, 워킹 코일의 온도가 높은 경우 워킹 코일의 출력을 낮춤)를 위해 입력 인터페이스 기판(310)에 설치된 메인 제어부(310')로 먼저 전송된다. 그리고 메인 제어부(310')로 전송된 워킹 코일의 온도에 관한 정보가 인버터 기판(400)에 설치된 인버터 제어부(400')로 전송됨으로써, 인버터 제어부(400')는 인버터부(미도시)의 구동을 제어시 워킹 코일의 온도에 관한 정보를 참고할 수 있다.
[10]
다만, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 센서(S1~Sn)가 모두 별개로 와이어 하니스(WH1~WHn)를 통해 입력 인터페이스 기판(310)에 설치된 메인 제어부(310')로 연결되는 경우, 수많은 와이어 하니스가 필요한바, 제조 비용 상승 문제가 발생한다.
[11]
또한 수많은 와이어 하니스가 엉키게 되면서 와이어가 손상되는 문제도 발생하게 되고, 이로 인해 와이어 품질 불량 문제가 증가하게 된다.
[12]
그뿐만 아니라 와이어 하니스의 연결 및 조립 자체가 어려워지고, 유도 가열 장치 내부의 회로 배치 면적을 확보하기 어렵다는 문제도 발생하게 된다. 나아가, 회로 배치 면적 확보가 어려운바, 회로 설계 난이도가 증가하게 되어 생산성이 저하된다는 문제도 있다.

발명의 상세한 설명

기술적 과제

[13]
본 발명의 목적은 와이어 하니스 구조가 개선된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
[14]
또한 본 발명의 다른 목적은 내부 통신 방식이 개선된 유도 가열 장치를 제공하는 것이다.
[15]
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.

과제 해결 수단

[16]
본 발명에 따른 유도 가열 장치는 워킹 코일의 하측에 배치되고, 복수개의 센서와 통신 가능하게 연결된 인디케이터 제어부가 설치된 인디케이터 기판과, 인디케이터 제어부와 통신 가능하게 연결된 메인 제어부를 포함함으로써 와이어 하니스 구조를 개선할 수 있다.
[17]
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 메인 제어부와 I2C(Inter Integrated Circuit) 방식으로 통신하는 인디케이터 제어부와, 메인 제어부와 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식으로 통신하는 인버터 제어부를 포함함으로써 내부 통신 방식을 개선할 수 있다.

발명의 효과

[18]
본 발명에 따른 유도 가열 장치는 와이어 하니스 구조를 개선할 수 있는바, 와이어 하니스의 연결 및 조립이 용이해지고, 이에 따라, 유도 가열 장치 내부의 회로 배치 면적 확보도 용이해진다. 나아가, 회로 배치 면적 확보를 통해 회로 설계 난이도를 낮출 수 있는바, 생산성도 개선할 수 있다. 또한 와이어 하니스 구조 개선을 통해 필요한 와이어 하니스의 수를 줄일 수 있는바, 제조 비용을 절감할 수 있다. 그뿐만 아니라 와이어 하니스 구조 개선을 통해 와이어 하니스 간 엉킴으로 인해 와이어가 손상되는 문제를 방지할 수 있는바, 와이어 품질 불량 문제도 해결할 수 있다.
[19]
또한 본 발명에 따른 유도 가열 장치는 내부 통신 방식을 개선함으로써 제어부 간 통신 효율을 개선할 수 있다. 나아가, 제어부 간 통신 효율 개선을 통해 제품 신뢰성 개선이 가능하다.
[20]
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도면의 간단한 설명

[21]
도 1 및 도 2는 종래의 유도 가열 장치의 와이어 하니스 구조를 설명하기 위한 개략도들이다.
[22]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 평면도이다.
[23]
도 4는 도 3의 유도 가열 장치를 설명하는 부분 사시도이다.
[24]
도 5 및 도 6은 도 4의 유도 가열 장치의 부분 확대도이다.
[25]
도 7은 도 4의 유도 가열 장치의 부분 단면도이다.
[26]
도 8은 도 7의 부분 확대도이다.
[27]
도 9는 도 3의 유도 가열 장치의 제어 흐름을 설명하는 블록도이다.
[28]
도 10 및 도 11은 도 3의 유도 가열 장치의 와이어 하니스 구조를 설명하기 위한 개략도들이다.

발명의 실시를 위한 형태

[29]
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
[30]
이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하도록 한다.
[31]
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치를 설명하는 평면도이다. 도 4는 도 3의 유도 가열 장치를 설명하는 부분 사시도이다. 도 5 및 도 6은 도 4의 유도 가열 장치의 부분 확대도이다. 도 7은 도 4의 유도 가열 장치의 부분 단면도이다. 도 8은 도 7의 부분 확대도이다.
[32]
참고로, 도 4는 설명의 편의를 위해 도 3의 유도 가열 장치(1)의 일부 구성(예를 들어, 입력 인터페이스 및 일부 워킹 코일 어셈블리 등)을 생략한 도면이고, 도 6은 설명의 편의를 위해 도 4의 유도 가열 장치(1)의 일부 구성(예를 들어, 일부 도광체)을 생략한 도면이다.
[33]
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 케이스(125), 커버 플레이트(119), 베이스 플레이트(145), 인디케이터 기판 지지부(170), 인디케이터 기판(175), 발광 소자(177), 도광체(210), 송풍팬(230), 입력 인터페이스(300), 입력 인터페이스 기판(310), 워킹 코일 어셈블리(WCA) 등을 포함할 수 있다.
[34]
케이스(125)에는 워킹 코일 어셈블리(WCA), 베이스 플레이트(145), 인디케이터 기판 지지부(170), 인디케이터 기판(175), 발광 소자(177), 도광체(210), 송풍팬(230), 입력 인터페이스 기판(310)과 같은 유도 가열 장치(1)를 구성하는 각종 부품이 설치될 수 있다.
[35]
또한, 케이스(125)에는 워킹 코일(WC)의 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 코일(WC)에 제공하는 인버터부(도 9의 IV), 인버터부(도 9의 IV) 및 그 구동과 관련된 부품들을 제어하는 인버터 제어부(도 9의 400'), 워킹 코일(WC)을 턴온 또는 턴오프하는 릴레이 또는 반도체 스위치 등)가 설치될 수 있으나, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
[36]
참고로, 케이스(125)는 워킹 코일(WC)에 의해 발생된 열이 외부로 누설되는 것을 방지하기 위해 단열 처리될 수 있다.
[37]
커버 플레이트(119)는 케이스(125)의 상단에 결합되어 케이스(125)의 내부를 차폐하고, 피가열체(미도시)가 상면에 배치될 수 있다.
[38]
구체적으로, 커버 플레이트(119)는 조리 용기와 같은 피가열체를 올려놓기 위한 상판부(115; 즉, 커버 플레이트(119)의 상면)를 포함할 수 있고, 워킹 코일(WC)에서 발생된 열은 상판부(115)를 통해 피가열체로 전달될 수 있다.
[39]
여기에서, 상판부(115)는 예를 들어, 유리 소재로 구성될 수 있고, 상판부(115)에는 사용자로부터 입력을 제공받아 메인 제어부(310')로 해당 입력을 전달하는 입력 인터페이스(300)가 구비될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상판부(15)가 아닌 다른 위치에 입력 인터페이스(300)가 구비될 수도 있다.
[40]
여기에서, 입력 인터페이스(300)는 사용자가 원하는 가열 강도나 유도 가열 장치(1)의 구동 시간 등을 입력하기 위한 모듈로서, 물리적인 버튼이나 터치 패널 등으로 다양하게 구현될 수 있다. 또한 입력 인터페이스(300)에는 예를 들어, 전원 버튼, 잠금 버튼, 파워 레벨 조절 버튼(+, -), 타이머 조절 버튼(+, -), 충전 모드 버튼 등이 구비될 수 있다.
[41]
참고로, 입력 인터페이스(300)는 입력 인터페이스 기판(310)에 설치된 메인 제어부(도 9의 310')에 의해 제어되고, 사용자로부터 제공받은 입력을 메인 제어부(도 9의 310')로 전달할 수 있다.
[42]
또한 메인 제어부(도 9의 310')는 전술한 인버터 제어부(도 9의 400') 및 후술할 인디케이터 제어부(도 9의 175') 중 적어도 하나로 상기 입력을 전달할 수 있다. 그리고 메인 제어부(도 9의 310')는 인버터 제어부(도 9의 400') 및 후술할 인디케이터 제어부(도 9의 175')와 통신 가능하게 연결될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
[43]
한편, 워킹 코일 어셈블리(WCA)는 워킹 코일(WC), 페라이트 코어(126), 마이카 시트(120; 즉, 제1 마이카 시트)를 포함할 수 있고, 베이스 플레이트(145)에 설치될 수 있다.
[44]
참고로, 유도 가열 장치(1)가 존프리 방식의 유도 가열 장치인 경우, 워킹 코일 어셈블리(WCA)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 복수개가 존재할 수 있고, 복수개의 워킹 코일 어셈블리(예를 들어, WCA)는 서로 소정 간격만큼 이격되도록 배치될 수 있다.
[45]
다만, 설명의 편의를 위해, 1개의 워킹 코일 어셈블리(WCA)를 예로 들어 설명하기로 한다.
[46]
구체적으로, 워킹 코일(WC)은 환형으로 다수회 감긴 도선으로 이루어질 수 있고, 교류 자계를 발생시킬 수 있다. 또한 워킹 코일(WC)의 하측에는 마이카 시트(120) 및 페라이트 코어(126)가 순차적으로 배치될 수 있다.
[47]
또한 페라이트 코어(126)는 워킹 코일(WC)의 하측에 배치되고, 중심부에 워킹 코일(WC)의 환형 내측과 수직 방향으로 오버랩되도록 코어 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
[48]
구체적으로, 페라이트 코어(126)의 하측에는 베이스 플레이트(145)가 배치될 수 있고, 페라이트 코어(126)와 워킹 코일(WC) 사이에는 마이카 시트(120)가 배치될 수 있다.
[49]
또한 페라이트 코어(126)는 마이카 시트(120)에 실런트(sealant)를 통해 고정될 수 있고, 워킹 코일(WC)에서 발생되는 교류 자계를 확산시키는 역할을 할 수 있다.
[50]
그리고 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 코어 홀에는 패킹 개스킷(149; packing gasket)이 체결되어 페라이트 코어(126)가 베이스 플레이트(145)에 고정될 수 있고, 패킹 개스킷(149) 상단에는 센서(S)가 설치될 수 있다. 즉, 센서(S)는 워킹 코일(WC)의 환형 내측에 설치될 수 있다.
[51]
참고로, 센서(S)는 워킹 코일(WC)의 온도를 감지할 수 있다. 물론, 센서(S)는 상판부(115)의 온도 또는 워킹 코일(WC)의 동작 등도 감지할 수 있으나, 본 발명의 일 실시예에서는, 센서(S)가 워킹 코일(WC)의 온도를 감지하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.
[52]
또한 센서(S)는 워킹 코일(WC)의 온도를 감지하여 후술할 인디케이터 제어부(도 9의 175')로 감지된 온도 정보를 전달할 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
[53]
마이카 시트(120; 즉, 제1 마이카 시트)는 워킹 코일(WC)과 페라이트 코어(126) 사이에 배치되고, 중심부에 워킹 코일(WC)의 환형 내측과 수직 방향으로 오버랩되도록 시트 홀(미도시)이 형성될 수 있다.
[54]
구체적으로, 마이카 시트(120)는 워킹 코일(WC) 및 페라이트 코어(126)에 실런트를 통해 고정될 수 있고, 워킹 코일(WC)에 의해 발생되는 열이 페라이트 코어(126)로 직접 전달되는 것을 방지할 수 있다.
[55]
참고로, 도면에 도시되어 있지는 않지만, 유도 가열 장치(1)에는 워킹 코일(WC) 상단에 실런트를 통해 고정되고, 중심부에 워킹 코일(WC)의 환형 내측과 수직 방향으로 오버랩되도록 제2 시트 홀(미도시)이 형성된 제2 마이카 시트(미도시)가 더 포함될 수 있다.
[56]
베이스 플레이트(145)에는 워킹 코일 어셈블리(WCA)가 설치된다.
[57]
구체적으로, 베이스 플레이트(145) 상에는 페라이트 코어(126), 마이카 시트(120), 워킹 코일(WC)이 순차적으로 적층되어 설치되고, 베이스 플레이트(145)는 인디케이터 기판(175)으로부터 상방(즉, 수직 방향 중 일방향)으로 이격되도록 배치될 수 있다. 즉, 인디케이터 기판(175)이 베이스 플레이트(145)의 하측에 베이스 플레이트(145)와 이격되도록 배치될 수 있다.
[58]
이에 따라, 베이스 플레이트(145)와 인디케이터 기판(175) 사이에는 공기 유로가 형성되고, 이러한 공기 유로를 통해 차가운 공기 순환이 가능해짐으로써 워킹 코일(WC)과 발광 소자(177)의 온도가 저감될 수 있다.
[59]
참고로, 도 7에 도시된 바와 같이, 케이스(125)의 일측 하단에는 송풍 팬(230)이 설치될 수 있는바, 송풍 팬(230)에 의해 외부에서 흡입된 차가운 공기가 전술한 공기 유로로 송풍될 수 있는 것이다.
[60]
또한 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(145)의 페라이트 코어 사이 공간에는 연결부(171)의 공간을 확보하기 위해 연결홀(172)이 형성될 수 있다. 여기에서, 연결부(171)는 워킹 코일(WC)의 도선 정리 및 전기적 연결을 위해 인디케이터 기판(175)에 돌출되도록 설치될 수 있다. 즉, 연결부(171)에는 주변에 배치된 워킹 코일의 도선이 연결될 수 있다.
[61]
또한 베이스 플레이트(145)는 예를 들어, 일체형으로 형성되고, 알루미늄(Al)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[62]
그뿐만 아니라 베이스 플레이트(145)에는 도광체(210)가 설치될 수 있다.
[63]
구체적으로, 베이스 플레이트(145)에는 워킹 코일(WC)의 주변에 구비되도록 도광체(210)가 설치될 수 있다. 즉, 1개의 워킹 코일(WC) 당 4개의 도광체(예를 들어, 210)가 해당 워킹 코일(WC)의 주변에 설치될 수 있다.
[64]
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(145)에는 도광체(210) 설치를 위한 도광체 설치 홀(147)이 페라이트 코어 사이 공간에 형성될 수 있다. 즉, 도광체 설치 홀(147)은 도광체(210)가 설치되는 위치를 따라 베이스 플레이트(145)에 형성될 수 있다. 따라서, 도광체 설치 홀(147) 역시 워킹 코일(WC)의 주변에 형성될 수 있고, 1개의 워킹 코일(WC) 당 4개의 도광체 설치 홀(예를 들어, 147)이 해당 워킹 코일(WC)의 주변에 형성될 수 있다.
[65]
물론, 도광체 설치 홀(147)은 연결홀(172)과 중복되지 않도록 형성될 수 있고, 도광체 설치 홀(147)의 수는 도광체(210)의 수와 동일할 수 있다.
[66]
참고로, 인디케이터 기판(175)에 설치된 발광 소자(177)에서 발산된 광이 도광체 설치 홀(147)을 통해 도광체(210)로 전달될 수 있다.
[67]
인디케이터 기판(175)은 베이스 플레이트(145)의 하측에 베이스 플레이트(145)와 이격되도록 배치되고, 복수개의 발광 소자(예를 들어, 177)가 설치될 수 있다.
[68]
구체적으로, 인디케이터 기판(175)은 베이스 플레이트(145)에서 하방(즉, 수직 방향 중 타방향)으로 이격되도록 인디케이터 기판 지지부(170) 상에 설치될 수 있다. 그리고 인디케이터 기판(175)에는 복수개의 발광 소자(예를 들어, 177)가 설치될 수 있고, 복수개의 발광 소자(예를 들어, 177)는 예를 들어, LED(Light Emitting Diode)일 수 있다.
[69]
참고로, 인디케이터 기판(175)은 예를 들어, PCB(즉, 인쇄 회로 기판) 형태로 구현될 수 있고, 복수개의 발광 소자(예를 들어, 177)를 통해 워킹 코일(WC)의 구동 여부 및 가열 세기(즉, 화력)를 표시할 수 있다. 또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 인디케이터 기판(175)에는 복수개의 발광 소자(예를 들어, 177)를 구동시키기 위한 각종 부품이 더 설치될 수 있다.
[70]
또한 인디케이터 기판(175)에는 센서(S)와 통신 가능하게 연결된 인디케이터 제어부(도 9의 175')가 설치될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
[71]
인디케이터 기판 지지부(170)에는 인디케이터 기판(175)이 설치될 수 있다.
[72]
구체적으로, 인디케이터 기판 지지부(170)는 인디케이터 기판(175)을 지지하기 위해 인디케이터 기판(175)의 하측에 배치될 수 있다.
[73]
도광체(210)는 워킹 코일(WC)의 주변에 구비되도록 베이스 플레이트(145)에 설치되고, 워킹 코일(WC)의 구동 여부 및 출력 세기를 발광면(214)을 통해 표시할 수 있다.
[74]
또한 전술한 바와 같이, 1개의 워킹 코일(WC) 당 4개의 도광체(예를 들어, 210)가 해당 워킹 코일(WC)의 주변에 설치될 수 있고, 각각의 도광체(210)는 베이스 플레이트(145)에 형성된 각각의 도광체 설치 홀(147)에 설치될 수 있다.
[75]
그리고, 도광체(210)는 발광 소자(177)의 상측에 배치되어 발광 소자(177)에서 발산된 광을 상단의 발광면(214)을 통해 표시하는 역할을 수행할 수 있다.
[76]
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전술한 구성 및 특징을 토대로 무선 전력 전송 기능도 가질 수 있다.
[77]
즉, 최근에는 무선으로 전력을 공급하는 기술이 개발되어 많은 전자 장치에 적용되고 있다. 무선 전력 전송 기술이 적용된 전자 장치는 별도의 충전 커넥터를 연결하지 않고 충전 패드에 올려 놓는 것 만으로도 배터리가 충전된다. 이러한 무선 전력 전송이 적용된 전자 장치는 유선 코드나 충전기가 필요하지 않으므로 휴대성이 향상되며 크기와 무게가 종래에 비해 감소한다는 장점이 있다.
[78]
이러한 무선 전력 전송 기술은 크게 코일을 이용한 전자기 유도 방식과, 공진을 이용하는 공진 방식, 그리고 전기적 에너지를 마이크로파로 변환시켜 전달하는 전파 방사 방식 등이 있다. 이 중 전자기 유도 방식은 무선 전력을 송신하는 장치에 구비되는 1차 코일(예를 들어, 워킹 코일(WC))과 무선 전력을 수신하는 장치에 구비되는 2차 코일 간의 전자기 유도를 이용하여 전력을 전송하는 기술이다.
[79]
물론 유도 가열 장치(1)의 유도 가열 방식은 전자기 유도에 의하여 피가열체를 가열한다는 점에서 전자기 유도에 의한 무선 전력 전송 기술과 원리가 실질적으로 동일하다.
[80]
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)의 경우에도, 유도 가열 기능뿐만 아니라 무선 전력 전송 기능이 탑재될 수 있다. 나아가, 메인 제어부(도 9의 310')에 의해 유도 가열 모드 또는 무선 전력 전송 모드가 제어될 수도 있는바, 필요에 따라 선택적으로 유도 가열 기능 또는 무선 전력 전송 기능의 사용이 가능하다.
[81]
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 전술한 구성 및 특징을 가지는바, 이하에서는, 전술한 제어부(메인 제어부, 인버터 제어부, 인디케이터 제어부) 및 센서(S)에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
[82]
도 9는 도 3의 유도 가열 장치의 제어 흐름을 설명하는 블록도이다. 도 10 및 도 11은 도 3의 유도 가열 장치의 와이어 하니스 구조를 설명하기 위한 개략도들이다.
[83]
참고로, 도 9에 도시된 워킹 코일(WC), 센서(S), 발광 소자(177)는 각각 복수개로 구성될 수 있음을 전제로 설명하도록 한다.
[84]
먼저, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 메인 제어부(310'), 인버터 제어부(400'), 인디케이터 제어부(175')를 포함할 수 있다.
[85]
메인 제어부(310')는 입력 인터페이스(300)로부터 사용자가 제공한 입력을 제공받고, 인디케이터 제어부(175') 및 인버터 제어부(400')와 통신 가능하게 연결될 수 있다.
[86]
구체적으로, 메인 제어부(310')는 인디케이터 제어부(175')와 와이어 하니스를 통해 연결되는바, 센서(S)에서 감지된 워킹 코일(WC)의 온도에 관한 정보를 인디케이터 제어부(175')로부터 제공받을 수 있다.
[87]
또한 메인 제어부(310')는 인버터 제어부(400')와 와이어 하니스를 통해 연결되는바, 인디케이터 제어부(175')로부터 제공받은 워킹 코일(WC)의 온도에 관한 정보를 인버터 제어부(400')로 제공할 수 있다.
[88]
그리고 메인 제어부(310')는 입력 인터페이스(300)로부터 제공받은 입력(즉, 사용자 입력)을 인디케이터 제어부(175') 및 인버터 제어부(400') 중 적어도 하나로 전송할 수 있다.
[89]
참고로, 메인 제어부(310')는 입력 인터페이스(300)의 구동(예를 들어, 입력 인터페이스(300)에 표시되는 화면 UI 등)을 제어할 수 있다.
[90]
또한 메인 제어부(310')는 인디케이터 기판(175)과 이격(예를 들어, 인디케이터 기판(175)의 하측으로 이격)되도록 케이스(도 3의 125) 내부에 설치될 수 있다. 즉, 메인 제어부(310')는 케이스(도 3의 125) 내부에 구비된 입력 인터페이스 기판(310)에 설치될 수 있다.
[91]
여기에서, 입력 인터페이스 기판(310)은 예를 들어, PCB(즉, 인쇄 회로 기판) 형태로 구현될 수 있다. 또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 입력 인터페이스 기판(310)에는 메인 제어부(310') 외 입력 인터페이스(300)의 구동 제어와 관련된 각종 부품이 더 설치될 수 있다.
[92]
한편, 인버터 제어부(400')는 인버터부(IV)의 구동을 제어하고, 메인 제어부(310')와 통신 가능하게 연결될 수 있다.
[93]
구체적으로, 인버터 제어부(400')는 메인 제어부(310')와 와이어 하니스를 통해 연결되는바, 메인 제어부(310')로부터 워킹 코일(WC)의 온도에 관한 정보를 제공받을 수 있다. 또한 인버터 제어부(400')는 메인 제어부(310')로부터 제공받은 워킹 코일(WC)의 온도에 관한 정보를 토대로 인버터부(IV)의 구동을 제어할 수 있다.
[94]
예를 들어, 워킹 코일(WC)의 온도가 높은 경우, 인버터 제어부(400')는 인버터부(IV)의 출력을 낮출 수 있다.
[95]
참고로, 인버터부(IV)는 워킹 코일과의 연결 상태(1대1 연결 또는 1대다(多) 연결)에 따라 1개의 워킹 코일로만 공진 전류를 인가할 수도 있고, 복수개의 워킹 코일로 공진 전류를 인가할 수도 있다.
[96]
그리고 인버터 제어부(400')는 예를 들어, 메인 제어부(310')와 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식으로 통신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[97]
또한 인버터 제어부(400')는 메인 제어부(310')로부터 입력(즉, 사용자 입력)을 제공받을 수 있고, 제공받은 입력을 토대로 인버터부(IV)의 구동을 제어할 수 있다.
[98]
예를 들어, 사용자가 입력 인터페이스(300)로 워킹 코일(WC)의 구동 개시와 관련된 입력을 제공한 경우, 메인 제어부(310')는 해당 입력을 입력 인터페이스(300)로부터 제공받아 인버터 제어부(400')로 제공할 수 있고, 인버터 제어부(400')는 메인 제어부(310')로부터 제공받은 입력을 토대로 인버터부(IV)의 구동을 개시함으로써 워킹 코일(WC)의 구동을 개시할 수 있다.
[99]
그리고 인버터 제어부(400')는 케이스(도 3의 125) 내부에 구비된 인버터 기판(400)에 설치될 수 있다.
[100]
여기에서, 인버터 기판(400)은 예를 들어, PCB(즉, 인쇄 회로 기판) 형태로 구현될 수 있다. 또한 도면에 도시되어 있지는 않지만, 인버터 기판(400)에는 인버터 제어부(400') 외 인버터부(IV)의 구동 제어와 관련된 각종 부품이 더 설치될 수 있다. 물론, 인버터 기판(400)에는 인버터부(IV)도 설치될 수 있다.
[101]
한편, 인디케이터 제어부(175')는 센서(S) 및 메인 제어부(310')와 통신 가능하게 연결될 수 있다.
[102]
구체적으로, 인디케이터 제어부(175')는 센서(S)와 와이어 하니스를 통해 연결되는바, 센서(S)로부터 워킹 코일(WC)의 온도에 관한 정보를 제공받을 수 있다. 또한 인디케이터 제어부(175')는 메인 제어부(310')와 와이어 하니스를 통해 연결되는바, 센서(S)로부터 제공받은 워킹 코일(WC)의 온도에 관한 정보를 메인 제어부(310')로 전송할 수 있다.
[103]
참고로, 센서(S)는 복수개(즉, 워킹 코일의 개수에 맞추어 복수개가 구비)일 수 있고, 인디케이터 제어부(175')는 복수개의 센서와 각각 별개의 와이어 하니스를 통해 연결될 수 있다. 이에 대한 구체적인 내용은 후술하도록 한다.
[104]
그리고 인디케이터 제어부(175')는 예를 들어, 메인 제어부(310')와 I2C(Inter Integrated Circuit) 방식으로 통신할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[105]
또한 인디케이터 제어부(175')는 인디케이터 기판(175)에 설치될 수 있다.
[106]
구체적으로, 인디케이터 기판(175)은 워킹 코일(WC)의 하측(즉, 베이스 플레이트(도 3의 145)의 하측)에 배치될 수 있고, 발광 소자(177; 즉, 복수개의 발광 소자)가 인디케이터 기판(175)에 설치될 수 있다.
[107]
또한 인디케이터 제어부(175')는 메인 제어부(310')로부터 입력(즉, 사용자 입력)을 제공받을 수 있는바, 메인 제어부(310')로부터 제공받은 입력을 토대로 발광 소자(177)의 구동을 제어할 수 있다.
[108]
예를 들어, 사용자가 입력 인터페이스(300)로 발광 소자(177)의 구동 개시와 관련된 입력을 제공한 경우, 메인 제어부(310')는 해당 입력을 입력 인터페이스(300)로부터 제공받아 인디케이터 제어부(175')로 제공할 수 있고, 인디케이터 제어부(175')는 메인 제어부(310')로부터 제공받은 입력을 토대로 발광 소자(177)의 구동을 개시함으로써 워킹 코일(WC)의 구동을 개시할 수 있다.
[109]
참고로, 인버터 제어부(400')는 인버터부(IV)의 구동과 관련된 정보를 메인 제어부(310')로 전송할 수 있고, 메인 제어부(310')는 인버터 제어부(400')로부터 제공받은 인버터부(IV)의 구동과 관련된 정보를 인디케이터 제어부(175')로 전송할 수 있다.
[110]
이 경우, 인디케이터 제어부(175')는 메인 제어부(310')로부터 제공받은 인버터부(IV)의 구동과 관련된 정보를 토대로 발광 소자(177)의 구동을 제어할 수 있다.
[111]
이에 따라, 발광 소자(177)는 인버터부(IV)의 구동(즉, 워킹 코일(WC)의 구동)에 맞추어 구동될 수 있는 것이다.
[112]
이와 같이, 각각의 제어부(즉, 인디케이터 제어부(175'), 메인 제어부(310'), 인버터 제어부(400'))는 전술한 방식을 통해 통신하거나 동작하는바, 이하에서는, 도 10 및 도 11을 참조하여, 인디케이터 제어부(175')와 센서(S) 간 연결 구조를 살펴보도록 한다.
[113]
구체적으로, 도 10 및 도 11을 참조하면, 복수개의 센서(S1~Sn; 워킹 코일마다 각 센서가 구비됨)는 인디케이터 기판(175)에 설치된 인디케이터 제어부(175')와 각각 와이어 하니스(WH1'~WHn')를 통해 연결될 수 있다.
[114]
이에 따라, 인디케이터 제어부(175')는 복수개의 센서(S1~Sn)에서 각각 감지된 워킹 코일의 온도에 관한 정보(즉, 데이터)를 수집할 수 있다.
[115]
또한 인디케이터 제어부(175')는 메인 제어부(310')와 별도의 와이어 하니스(WH")를 통해 연결될 수 있다.
[116]
따라서, 인디케이터 제어부(175')에서 수집된 각각의 워킹 코일의 온도에 관한 정보는 메인 제어부(310')로 전달될 수 있다.
[117]
즉, 복수개의 센서(S1~Sn)는 메인 제어부(310')보다 가까운 거리에 위치하는 인디케이터 제어부(175')와 와이어 하니스(WH1'~WHn')를 통해 연결됨으로써 메인 제어부(310')와도 간접적으로 연결될 수 있다.
[118]
한편, 복수개의 센서(S1~Sn)와 인디케이터 제어부(175') 간 연결에 사용되는 와이어 하니스(WH1'~WHn')의 길이는 도 2에 도시된 복수개의 센서(S1~Sn)와 입력 인터페이스 기판(310; 즉, 메인 제어부) 간 연결에 사용되는 와이어 하니스(WH1~WHn)의 길이보다 짧을 수 있다.
[119]
또한 인디케이터 제어부(175')와 메인 제어부(310') 간 연결에 사용되는 와이어 하니스(WH")는 단일 와이어 하니스일 수 있다.
[120]
이에 따라, 종래와 달리, 본 발명의 일 실시예에서는, 복수개의 센서(S1~Sn)와 메인 제어부(310') 사이에서 길이가 긴 수많은 와이어 하니스가 서로 엉키는 문제가 해결될 수 있고, 와이어 하니스의 연결 및 조립도 용이해질 수 있다.
[121]
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 와이어 하니스 구조를 개선할 수 있는바, 와이어 하니스의 연결 및 조립이 용이해지고, 이에 따라, 유도 가열 장치(1) 내부의 회로 배치 면적 확보도 용이해진다. 나아가, 회로 배치 면적 확보를 통해 회로 설계 난이도를 낮출 수 있는바, 생산성도 개선할 수 있다. 또한 와이어 하니스 구조 개선을 통해 필요한 와이어 하니스의 수를 줄일 수 있는바, 제조 비용을 절감할 수 있다. 그뿐만 아니라 와이어 하니스 구조 개선을 통해 와이어 하니스 간 엉킴으로 인해 와이어가 손상되는 문제를 방지할 수 있는바, 와이어 품질 불량 문제도 해결할 수 있다.
[122]
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 유도 가열 장치(1)는 내부 통신 방식을 개선함으로써 제어부 간 통신 효율을 개선할 수 있다. 나아가, 제어부 간 통신 효율 개선을 통해 제품 신뢰성 개선이 가능하다.
[123]
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

청구범위

[청구항 1]
케이스의 상단에 결합되고, 사용자로부터 입력을 제공받기 위해 상면에 입력 인터페이스가 구비된 커버 플레이트; 상기 커버 플레이트의 상면에 배치된 피가열체를 가열하기 위해 상기 케이스의 내부에 구비된 제1 및 제2 워킹 코일; 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 온도를 각각 감지하는 제1 및 제2 센서; 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 하측에 배치되고, 복수개의 발광 소자가 설치되며, 상기 제1 및 제2 센서와 통신 가능하게 연결된 인디케이터 제어부가 설치된 인디케이터 기판; 및 상기 입력 인터페이스로부터 상기 사용자가 제공한 입력을 제공받고, 상기 인디케이터 제어부와 통신 가능하게 연결된 메인 제어부를 포함하되, 상기 제1 및 제2 센서에서 각각 감지된 상기 제1 및 제2 워킹 코일의 온도에 관한 정보는 상기 인디케이터 제어부를 통해 상기 메인 제어부로 전송되는 유도 가열 장치.
[청구항 2]
제1항에 있어서, 상기 제1 센서는 상기 제1 워킹 코일의 환형 내측에 설치되고, 상기 제2 센서는 상기 제2 워킹 코일의 환형 내측에 설치되며, 상기 메인 제어부는 상기 인디케이터 기판과 이격되도록 상기 케이스 내부에 설치된 유도 가열 장치.
[청구항 3]
제2항에 있어서, 상기 제1 센서는 제1 와이어 하니스를 통해 상기 인디케이터 제어부와 연결되고, 상기 제2 센서는 제2 와이어 하니스를 통해 상기 인디케이터 제어부와 연결되며, 상기 메인 제어부는 제3 와이어 하니스를 통해 상기 인디케이터 제어부와 연결되되, 상기 제1 내지 제3 와이어 하니스는 서로 다른 와이어 하니스인 유도 가열 장치.
[청구항 4]
제1항에 있어서, 스위칭 동작을 수행하여 상기 제1 및 제2 워킹 코일 중 적어도 하나에 공진 전류를 인가하는 인버터부; 및 상기 인버터부의 구동을 제어하고, 상기 메인 제어부와 통신 가능하게 연결된 인버터 제어부를 더 포함하는 유도 가열 장치.
[청구항 5]
제4항에 있어서, 상기 인버터 제어부는, 상기 메인 제어부로부터 상기 제1 및 제2 워킹 코일 중 적어도 하나의 온도에 관한 정보를 제공받고, 상기 제공받은 제1 및 제2 워킹 코일 중 적어도 하나의 온도에 관한 정보를 토대로 상기 인버터부의 구동을 제어하는 유도 가열 장치.
[청구항 6]
제4항에 있어서, 상기 메인 제어부는 상기 입력 인터페이스로부터 제공받은 상기 입력을 상기 인디케이터 제어부 및 상기 인버터 제어부 중 적어도 하나로 전송하는 유도 가열 장치.
[청구항 7]
제6항에 있어서, 상기 인디케이터 제어부는 상기 메인 제어부로부터 제공받은 상기 입력을 토대로 상기 복수개의 발광 소자의 구동을 제어하고, 상기 인버터 제어부는 상기 메인 제어부로부터 제공받은 상기 입력을 토대로 상기 인버터부의 구동을 제어하는 유도 가열 장치.
[청구항 8]
제4항에 있어서, 상기 인디케이터 제어부는 상기 메인 제어부와 I2C(Inter Integrated Circuit) 방식으로 통신하고, 상기 인버터 제어부는 상기 메인 제어부와 UART(Universal asynchronous receiver/transmitter) 방식으로 통신하는 유도 가열 장치.
[청구항 9]
제4항에 있어서, 상기 메인 제어부는 상기 케이스 내부에 구비된 입력 인터페이스 기판에 설치되고, 상기 인버터 제어부는 상기 케이스 내부에 구비된 인버터 기판에 설치되는 유도 가열 장치.
[청구항 10]
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 워킹 코일과 상기 제1 및 제2 센서가 설치되고, 상기 인디케이터 기판의 상측에 상기 인디케이터 기판과 이격되도록 배치된 베이스 플레이트; 상기 제1 워킹 코일의 주변에 구비되도록 상기 베이스 플레이트에 설치되고, 상기 복수개의 발광 소자의 상측에 배치되며, 상기 제1 워킹 코일의 구동 여부 및 출력 세기를 발광면을 통해 표시하는 도광체; 상기 제1 워킹 코일의 하측에 배치되도록 상기 베이스 플레이트에 설치되고, 상기 제1 워킹 코일에서 발생되는 교류 자계를 확산시키는 페라이트 코어; 상기 제1 워킹 코일과 상기 페라이트 코어 사이에 배치되어 상기 제1 워킹 코일에 의해 발생되는 열이 상기 페라이트 코어로 직접 전달되는 것을 방지하는 마이카 시트; 및 상기 인디케이터 기판이 설치되는 인디케이터 기판 지지부를 더 포함하는 유도 가열 장치.
[청구항 11]
제10항에 있어서, 상기 페라이트 코어 홀의 중심부에는 상기 제1 워킹 코일의 환형 내측과 수직 방향으로 오버랩되도록 코어 홀이 형성되는 유도 가열 장치.
[청구항 12]
제11항에 있어서, 상기 코어 홀에는 패킹 개스킷이 체결되고, 상기 패킹 개스킷 상단에는 상기 제1 센서가 설치되는 유도 가열 장치.
[청구항 13]
제10항에 있어서, 상기 마이카 시트는 상기 워킹 코일 및 상기 페라이트 코어에 실런트(sealant)를 통해 고정되는 유도 가열 장치.

도면

[도1]

[도2]

[도3]

[도4]

[도5]

[도6]

[도7]

[도8]

[도9]

[도10]

[도11]