KR0133435B1 - 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로웨이브오븐의 자동조리를 수행하는 기술에 관한 것으로, 적외선 센서를 채택한 종래의 마이크로웨이브오븐에 있어서는 구성이 복잡하고, 음식물이 가열되면서 발생되는 증기에 직접적으로 노출되어 있어 센서의 성능이 저하되는 문제점 등이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여 음식물에서 발산되는 적외선을 감지하고, 음식물이 가열되는 동안 에어덕트를 통해 외부의 차가운 공기를 센서 지지대에 공급하면서, 상기 감지되는 적외선을 근거로 음식물의 표면온도 변화를 측정하여 자동조리를 수행함으로써 센서의 과도한 온도상승에 의해 감도가 저하되는 것을 방지하고, 새로운 초기가열방법 및 추가 가열방법을 이용하여 자동요리의 신뢰성을 향상시킬 수 있게 하였다.

Description

마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치 및 방법

제1도는 일반적인 습도, 가스, 온도센서의 감지특성 그래프.

제2도는 일반적인 적외선센서의 냉동음식 가열시 출력특성 그래프.

제3도는 본 발명 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치에 대한 일실시 예시 블록도.

제4도는 본 발명의 자동조리 방법에 대한 일실시 예시 흐름도.

제5도는 본 발명 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치에 대한 다른 예시 블럭도.

제6도는 제5도에서 냉장된 음식의 총 요리시간동안 센서 출력 파형도.

제7도는 본 발명의 자동조리 방법에 대한 다른 실시 예시 신호 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 캐비티 2 : 적외선센서

3 : 에어덕트 4 : 냉각팬

5 : 적외선 감지장치 6 : 센서신호 증폭부

7 : 마이크로컴퓨터 8 : 출력제어장치

9 : 마그네트론 10 : 전원부

11 : 표시부 12 : 기능선택부

본 발명은 마이크로웨이브오븐의 자동조리를 수행하는 기술에 관한 것으로, 특히 더모파일(Thermopile)에 의한 적외선 감지방식을 도입하여 쵸퍼를 사용하지 않고 간접적으로 적외선을 감지하고, 이를 근거로 하여 음식물의 표면온도 변화를 측정할 수 있도록 한 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치 및 방법에 관한 것이다.

마이크로웨이브오븐의 자동조리에 관한 기술은 소비자의 편리성을 증대시키기 위한 조리 간편화라는 측면에서 한층 증대되고 있는 실정이다. 현재까지 상품화된 자동조리기능을 갖는 마이크로웨이브오븐에는 여러가지 다양한 센서가 적용되어져 왔으며, 이에 따라 마이크로웨이브오븐은 센서시장의 커다란 분야로 부각되고 있다.

지금까지 마이크로웨이브오븐에 채용된 센서를 살펴보면, 캐비티내의 온도검지, 습도검지, 조리시 발생되는 가스검지, 증기검지, 음식물의 중량검지수단 등이 있으며, 제1도는 가스(온도)센서와 습도센서의 출력특성을 보인 그래프이다. 그리고, 상기 각각의 검지수단을 통해 얻은 센서신호를 이용하여 음식물의 조리를 제어하는 방법에도 여러가지가 있다.

상기의 센서들은 음식물 조리에 다방면으로 적용되지만 미약한 열량으로 조리하는 경우에 적용하기에는 부족함이 있다. 즉, 데우기나 육류 혹은 생선 해동의 경우에 있어서 전체 조리기간을 통해 발생되는 수분의 양은 습도의 감지에 의해 제어시점을 결정하는데 어려움이 있다. 또한 해동의 경우 사용자가 연속적으로 동일 용기내에서 동작을 시킬 경우, 앞서 행한 조리시 발생한 육즙이 우선적으로 끓게 되어 수분이 발생되므로 이에 의해 오동작이 발생되는 문제가 있다. 이로 인하여 사용자가 설명서에 별도의 용기 청소를 명기하여 소비자로 하여금 그 사실을 주지시키는 방안등이 채용되고 있으나 이에 의해 소비자에게 번거로움을 주게 되므로 바람직한 수단이라고 볼 수 없다.

이를 극복하기 위하여 최근에 초전효과에 의한 적외선감지 방식이 많이 이용되고 있으며, 제2도는 요리 진행시 적외선센서의 출력특성을 보인 그래프이다.

그러나, 적외선센서를 채택한 종래의 마이크로웨이브오븐에 있어서는 필수적으로 쵸퍼동기장치, 냉각장치를 필요로 하여 구성이 복잡해지고, 이에 의해 원가가 상승되는 결함이 있었다. 또한, 센서가 음식물이 가열되면서 발생되는 증기에 직접적으로 노출되어 있기 때문에 증기에 포함된 이물질에 의해 오염되어 센서의 성능이 저하되는 문제점이 있고, 센서가 열원(가열되는 음식물)에 직접적으로 노출되어 있어 센서 자체의 온도상승을 유발시키게 되므로 센서의 감도가 저하되는 문제점이 있고, 더욱이 센서의 수명에도 악영향을 주게 되어 자동조리의 성능을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 음식물 가열에 의해 센서가 과열되는 것을 방지하고 음식물에서 발생되는 증기를 포함한 각종 이물질에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 센서 지지대 내부 및 주변에 공기유로 및 팬을 설치한 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치 및 그 장치에 적용되는 새로운 요리방법을 제공함에 있다.

제3도는 상기의 목적을 달성하기 위한 마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어장치에 대한 일실시 예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 음식물이 수납되어 가열되는 공간인 캐비티(1)와, 상기 캐비티(1)에 수납된 음식물(1A)이 가열될 때 발생되는 적외선을 감지하는 적외선센서(2) 및 그 적외선센서(2)를 고정시키기 위한 센서 지지대(2A)와, 상기 적외선센서(2)가 가열되는 것을 방지하기 위해 외부의 차가운 공기를 공급하는 에어덕트(3) 및 냉각팬(4)과, 상기 적외선센서(2)에서 감지된 적외선을 근거로 음식물(1C)의 온도를 환산하기 위해 그 적외선센서(2)의 출력신호를 유용한 전기적신호로 변환하는 적외선감지장치(5)와, 상기 적외선감지장치(5)의 출력신호를 처리하기에 적당한 수준으로 증폭하는 센서신호 증폭장치(6)와, 상기 센서신호 증폭장치(6)의 출력신호를 자동요리에 활용하기 위하여 저장하는 센서신호 기억장치(7A)와, 음식물의 종류에 따른 고유의 기준값(온도)을 저장하는 기준값설정장치(7C)와, 상기 기준값설정장치(7C)에 저장된 기준값과 음식물(1C)이 가열되는 동안 상기 센서신호 기억장치(5A)를 통해 감지되는 신호를 비교판단하여 그에 따른 구동 제어신호를 출력하는 비교판단장치(7B)와, 상기 비교판단장치(7B)에서 출력되는 제어신호에 따른 구동제어신호를 출력하는 출력제어장치(8)와, 상기 출력제어장치(8)의 제어를 받아 음식물(1C)을 가열하기 위한 고주파를 발생하는 마그네트론(9)과, 시스템 각부에 구동전원을 공급하는 전원부(10)와, 마이크로컴퓨터(7)의 제어를 받아 키이입력상태 및 시스템의 구동상태를 표시하는 표시부(11)와, 사용자의 제어명령신호를 받아들이는 기능선택부(12)로 구성하였으며, 여기서, 미설명부호 1A는 흡입구, 1B는 배기구, M은 모터이고, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제4도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

사용자가 기능선택부(12)상에 마련된 자동조리 메뉴키이를 선택하면, 캐비티(1)에 수납된 가열장치인 마그네트론(9)에서 출력되는 고주파신호에 의해 음식물(1C)이 가열되기 시작하고, 이때, 그 가열된 음식물(1C)에서 발생되는 적외선(열량)이 적외선센서(2)측으로 조사되어 그 적외선센서(2)는 음식물의 가열에 따른 적외선의 세기를 감지하게 된다.

그런데, 요리가 진행될 때, 냉각팬(4)이 구동되어 외부의 차가운 공기가 에어덕트(3)를 통해 센서 지지대(2A)의 내부로 공급되므로 상기 적외선센서(2)에 계속 가열된 공기가 공급됨에도 불구하고, 그 적외선센서(2)는 일정온도 이하를 유지하게 된다.

상기 적외선센서(2)에 출력되는 신호가 적외선감지장치(5)를 통해 전기적인 신호로 변환된 후 센서신호 증폭장치(6)에 공급되어 처리하기에 적당한 레벨로 증폭된 다음 마이크로컴퓨터(7)에 공급되어 그 마이크로컴퓨터(7)는 그 입력신호를 근거로 음식물(1C)의 표면온도(Hs)를 감지하게 되고, 그 감지된 온도를 내부의 센서신호 기억장치(7A)에 저장하게 된다.(S1-S5)

여기서, 1차적으로 가열하는 시간(To)은 일반적으로 일정하며, 그 가열시간(To)이 경과된 후 2차 가열시간(Ts)동안 가열하게 되는데, 이 2차 가열이 시작되는 시점의 음식물(1C)의 온도를 Ho라 하고, 2차 가열시간 (Ts)이 종료되는 시점의 음식물(1C)의 온도를 Hs라 할때, 2차 가열시간(Ts)동안의 온도상승치 △H=Hs-Ho로 주어진다.(S6-S7)

2차 가열이 완료되고 나면 추가 가열을 하게 되는데(S8-S11), 이 추가 가열시간은 2차 가열시간동안(Hs)의 온도상승치(△H)에 일정한 상수(K)를 곱한 값(K×△H)으로 주어진다. 따라서, 전체 요리시간(T)은 다음의 식으로 표현된다.

T=To+Ts+K×△H (식1)

상기 (식1)에서 To, Ts, K는 요리의 종류에 따라 다를 수 있으며, 이러한 값들은 제품의 제조자가 요리되는 환경에 따라 미리 요리 실험 등을 근거로 하여 결정한다.

음식의 메뉴에 따라 미리 결정된 값들은 기준값설정장치(7C)에 저장되며, 이렇게 저장된 값들은 요리 수행중 요리시간을 제어하는 데 활용된다. 또한, To,K는 0을 포함하는 상수이며, Ts는 0이 될 수 없다. 만약 상기의 (식1)에서 To가 0이면, 전체 요리시간(T)은 다음의 식으로 표현된다.

T=Ts+K×△H (식2)

상기 (식1)에서 K가 0이면 전체 요리시간(T)은 다음의 식으로 표현된다.

T=To+Ts (식3)

또한, 상기 (식1)에서 To와 K가 모두 0이면 전체 요리시간(T)은 다음의 식으로 표현된다.

T=Ts (식4)

즉, 자동조리를 수행하기 위한 총 가열시간(T)은 1차 가열시간(To)와 2차 가열시간(Ts)의 추가 가열시간(K×△H)을 더한 시간이 되며, 이 총 가열시간만큼 가열되었는가를 판단한 후 총시간에 도달되었으면 가열을 중지한다.

한편, 제5도는 마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어장치에 대한 다른 실시예시 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 적외선센서(2), 적외선감지장치(5), 상기 센서신호 증폭장치(6)를 통해 입력되는 신호를 자동요리에 활용하기 위하여 저장하는 센서신호 기억장치(17A)와, 음식물의 종류에 따른 고유의 기준값(온도)을 저장하는 기준값설정장치(17C)와, 상기 기준값설정장치(17C)에 저장된 기준값과 음식물(1C)이 가열되는 동안 상기 센서신호 기억장치(17A)를 통해 감지되는 신호를 비교판단하는 비교판단장치(17B)와, 상기 비교판단장치(17B)의 출력신호를 근거로 음식물(1C)이 설정된 기준값(온도)에 도달될 때까지의 가열시간을 환산하는 카운터(17D)와, 상기 카운터(17D)의 출력값(시간)에 일정상수(K)를 곱하여 추가 가열시간을 환산하는 연산장치(17E)와, 상기 연산장치(17E)에서 환산된 시간에 따라 마그네트론(9)에 구동제어신호를 출력하는 출력제어장치(8)를 포함하여 구성한 것으로, 이의 작용의 제6도 및 제7도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

사용자가 기능선택부(12)상에 마련된 자동조리 메뉴키이를 선택하면, 캐비티(1)에 수납된 가열장치인 마그네트론(9)에서 출력되는 고주파신호에 의해 음식물(1C)이 가열되기 시작하고, 이때, 그 가열된 음식물(1C)에서 발생되는 적외선이 적외선센서(2)측으로 조사되어 그 적외선센서(2)는 음식물의 가열에 따른 적외선의 세기를 감지하게 된다.

그리고, 요리가 진행될 때, 상기 제3도에서와 찬가지로 냉각팬(4)이 구동되어 외부의 차가운 공기가 에어덕트(3)를 통해 센서 지지대(2A)의 내부로 공급되므로 상기 적외선센서(2)에 계속 가열된 공기가 공급됨에도 불구하고, 그 적외선센서(2)는 일정온도 이하를 유지하게 된다.

상기 적외선센서(2)에서 출력되는 신호가 적외선감지장치(5) 및 센서신호 증폭장치(6)를 통해 처리하기에 적당한 레벨의 전기적인 신호로 변환되어 마이크로컴퓨터(7)에 공급되고, 그 마이크로컴퓨터(7)는 입력신호를 근거로 음식물(1C)의 표면온도(Hs)를 감지하여 내부의 센서신호기억장치(17A)에 저장하게 된다.(ST1-ST4)

일단 조리가 시작되면 가열하고자 하는 음식물(1C)의 온도가 미리 정해진 값(온도 : Hs)에 도달할 때까지 가열하게 되는데, 이 미리 정해진 값(Hs)은 음식물의 종류나 가열의 유형(데우기, 조리 등)에 따라 달라질 수 있다.(ST5-ST7)

음식물(1C)이 미리 정해진 온도(Hs)에 도달할 때까지의 가열시간을 1차 가열시간(Ts)이라고 할 때, 이 1차 가열이 완료된 후 다시 추가 가열을 하게 되는데, 이 추가 가열시간은 1차 가열시간(Ts)과 일정 상수(K)를 곱한 값(K×Ts)으로 주어진다. 따라서, 전체 요리시간(T)은 다음의 식으로 표현된다.(ST8-ST10)

T=Ts+K×Ts (식5)

상기의 식(5)에서 Ts와 K는 요리의 양이나 종류에 따라 다를 수 있으며, 이러한 값들은 제품의 제조자가 요리되는 환경에 따라 미리 요리 실험 등을 근거로 결정되어 저장장치에 저장되며, 그 저장된 값들은 요리를 할 때 요리시간을 제어하는 데 활용된다.

또한, K는 0을 포함하는 상수이며, Ts는 0이 될 수 없다. 만약, 상기의 식(5)에서 K가 0이면, 전체 요리시간(T)은 다음의 식으로 표현된다.

T=Ts (식6)

즉, 자동요리를 위한 총 가열시간(T)은 제6도에서와 같이 가열시간(Ts)와 추가 가열시간(K×Ts)을 더한 시간이 되며,이 총 가열시간(T)에 도달되는 것을 확인하여 가열동작을 종료하게 된다.

참고로, (식5)는 일반조리에 적용되며, (식6)은 데우기를 하는 데 적용된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 음식물에서 발생하는 적외선을 감지함으로써 센서의 과도한 온도상승에 의해 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있고, 간접 감지장치에 새로운 자동조리방법을 적용하여 우수한 성능의 자동조리를 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 음식물이 수납되어 가열되는 공간인 캐비티와, 상기 캐비티에 수납된 음식물이 가열될 때 발생되는 적외선을 감지하는 적외선센서 및 그 적외선센서를 고정시키기 위한 센서 지지대와, 상기 적외선센서가 가열되는 것을 방지하기 위해 외부의 차가운 공기를 공급하는 에어덕트 및 냉각팬과, 상기 적외선센서에서 감지된 적외선을 근거로 음식물의 온도를 환산하기 위해 그 적외선센서의 출력신호를 유용한 전기적신호로 변환하는 적외선감지장치와, 상기 적외선감지장치의 출력신호를 처리하기에 적당한 수준으로 증폭하는 센서신호 증폭수단과, 상기 센서신호 증폭수단의 출력신호로 주어지는 온도와 음식물의 종류에 따른 고유의 기준온도를 비교판단하여 마그네트론의 구동을 제어하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치.
2. 음식물에서 발산되는 적외선을 감지하여 음식물의 온도가 선택된 요리 메뉴에 따라 기설정된 온도(Hs)에 도달될 때까지 가열하고, 음식물이 가열되는동안 에어덕트를 통해 외부의 차가운 공기를 센서 지지대에 공급하는 초기 가열과정과, 상기 초기 가열과정에서 소요된 가열시간(Ts)에 일정 상수(K)를 곱하여 추가 가열시간을 산정하고, 그 산정된 추가 가열시간동안 음식물을 추가로 가열하는 추가 가열과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치.
3. 제1항에 있어서, 마이크로컴퓨터는 상기 센서신호 증폭수단의 출력신호를 자동요리에 활용하기 위하여 저장하는 센서신호 기억수단과, 음식물의 종류에 따른 고유의 기준온도를 저장하는 기준값설정수단과, 상기 기준값설정수단에 저장된 기준값과 음식물이 가열되는 동안 상기 센서신호 기억수단을 통해 감지되는 신호를 비교판단하는 비교판단수단과, 상기 비교판단수단의 출력신호를 근거로 음식물이 설정된 기준온도에 도달될 때까지의 가열시간을 환산하는 카운터와, 상기 카운터의 출력시간에 일정 상수(K)를 곱하여 추가 가열시간을 환산하는 연산장치로 구성한 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브오븐의 자동조리 장치.