KR0162322B1 - 전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법에 관한 것으로, 종래에는 음식물 가열시 발생하는 가스의 양을 감지하여 음식물의 가열정도를 제어하는 경우에는 주로 환원성가스를 감지하기 때문에 제어할 수 있는 요리의 종류가 한정적이며 정확한 제어가 불가능하며, 습도의 변화를 감지하여 가열시간을 제어하는 경우에는 냉동된 음식물의 가열이나 가열을 해도 습기의 변화가 미미한 음식물의 경우 최적의 가열시간 제어는 불가능한 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 음식물의 가열시 초기에 예열시간을 두고 예열이 종료된 후 한계 가열시간동안 발생하는 냄새의 변화율의 변화량을 감지하므로서 냉동식품을 포함한 광범위한 메뉴를 별도의 키이 조작없이 최적의 요리를 실현할 수 있고, 음식물의 양을 냉동상태, 냉장상태, 상온상태와 같은 초기온도 편차에 대하여도 별도의 조정없이 우수한 요리가 실현되도록 한다.

Description

전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법

제1도는 전자레인지에서 음식물을 가열할 때 일어나는 가열시간에 따른 냄새의 변화율 그래프.

제2도는 음식물의 양에 따른 냄새의 변화율 그래프.

제3도는 제2도를 일반화시킨 그래프.

제4도는 SCD센서의 특성도로서, (a)는 가스농도에 따른 센서저항 변화율 특성도, (b)는 절대습도에 따른 센서저항 변화율 특성도.

제5도는 본 발명 전자레인지의 가열시간 제어장치 회로구성도.

제6도는 SCD센서의 구조도.

제7도는 본 발명 전자레인지의 가열시간 제어방법에 대한 동작흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : SCD센서 2 : 감지부

3 : 가열한계치 감지부 4 : 예열시간 설정부

5 : 가열한계치 설정부 6 : 업/다운 카운터

7 : 승산계수 저장부 8 : 연산부

9 : 출력 구동부 10 : 저장부

11 : 마그네트론 12 : 냉각팬

13 : 흡기구 14 : 배기구

15 : 회전모터 16 : 가열실

본 발명은 음식물 가열시 냄새 변화율의 변화량을 감지하여 별도의 키이 조작없이 최적의 요리를 실현시킬 수 있도록 한 가열시간 제어에 관한 것으로, 특히 음식물의 가열시 초기에 예열시간을 두고 예열이 종료된 후 한계 가열시간동안 발생하는 냄새 변화율의 변화량을 감지하므로서 냉동식품을 포함한 광범위한 메뉴에 대해 최적을 요리를 할 수 있도록 가열시간을 제어하는 전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법에 관한 것이다.

종래 마이크로웨이브에 의한 음식물의 최적 가열시간은 음식물의 초기온도와 양, 가열목표온도, 음식의 일정한 열, 마이크로웨이브 파워등과 같은 가열시간 결정에 필요한 여러 요인들을 깊이 고려하지 못하여 음식물의 조리나 가열이 적절하지 못한 문제점이 있고, 특히 냉동된 음식물을 조리할 경우에는 가열편차가 많아서 음식의 조리나 가열이 적절하지 못하였는데, 이는 음식의 요리완료상태를 결정하는 주 요소는 가열시간이 아니라 초당 가열하고자 하는 음식물의 온도상승 때문이다.

따라서, 피가열음식의 온도상승 또는 음식물의 조리진행상태를 측정할 수 있는 방법으로 요리를 하게되면 초기온도, 음식물의 양, 일정한 열, 마이크로웨이브 파워 등에 의해서 영향을 받지않고 최적의 요리를 행할 수 있다.

최적의 요리를 진행하기 위한 방법으로 음식물 온도 및 가열정도를 감지하는 방법이 있는데, 먼저 음식물 가열시 모든 음식물에 대한 편차를 없애기 위해 먼저 예열을 실시하고 예열이 끝난 시점부터 2차가열을 시작하게 되는데 이때 발생하는 냄새의 변화율의 변화량을 측정하는 방법이 있다.

그 예로, 모든 음식물은 고유의 냄새를 가지고 있으며 그 냄새의 양은 음식물이 가열되면서 서서히 증가하게 되는데, 예열이 완료되고 기설정된 가열한계치까지 가열을 계속하게 되면 이때의 냄새의 변화율이 변화량과 한계 가열시간과의 관계함수를 dS=T2÷dG로 두면, 이 함수 dS를 이용하여 가열되는 음식물의 온도나 조리진행 상태를 추정하는 것이 가능하며, 여기서 dG는 2차 가열동안의 냄새의 변화율의 변화량으로서 1차 가열인 예열이 종료된 시점의 냄새의 변화율을 dG1이라 하고 2차 가열이 종료된 시점의 냄새의 변화율을 dG2라 할때 이들의 차이값인 dG=dG2-dG1으로 주어진다.

SCD센서로 이러한 냄새의 변화량을 감지하여 그 변화율의 변화량과 한계 가열 시간과의 관계식을 환산하면, 이 관계식과 음식물이 조리되는 시간과의 관련성을 이끌어낼 수 있다.

상기에서와 같은 방법중 음식물의 가열정도를 제어하기 위하여 가스의 양을 감지하는 방식으로 샤프(SHARP)의 특허 4,311,895에서 제시하고 있는 바와같이 음식물 가열시 발생하는 가스의 양을 감지하여 음식물의 가열정도를 제어하는데 이는 주로 환원성가스를 감지하기 때문에 제어할 수 있는 요리의 종류가 한정적이며 정확한 제어가 불가능하며, 음식물의 가열시 발생하는 갑작스런 습도의 변화를 감지하여 가열시간을 제어하는 기술인 마쓰시다(Matsushita)의 특허 Re 31,094에는 모든 음식물을 조리할 때, 그 가열시간을 습도의 갑작스런 변화가 일어날 때 까지의 시간과 이 시간과 일정한 상수를 곱한 시간과의 합으로 하기 때문에 최적의 조리상태를 만들어 내는 데는 한계가 있으며, 특히 냉동된 음식물의 가열이나 가열을 해도 습기의 변화가 미미한 음식물의 경우 최적의 가열시간 제어는 불가능하다.

습도의 갑작스런 변화가 일어나는 시점은 이미 가열이 많이 진전이된 상태이므로 데우기의 일반적인 온도인 60-85℃를 초과하여 끊는 점을 지난상태이며, 습도의 갑작스런 변화가 일어날 때 까지의 시간과 이시간과 일정한 상수를 곱한 시간과의 합으로 주어지기 때문에 광범위한 메뉴의 자동적인 요리 및 가열에 있어서 최적의 상태를 제공하지 못하는 문제점이 있다.

따라서, 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 음식물의 가열시 초기에 예열시간을 두고 예열이 종료된 후 한계 가열시간동안 발생하는 냄새의 변화율의 변화량을 감지하므로서 냉동식품을 포함한 광범위한 메뉴를 별도의 키이 조작없이 최적의 요리를 실현할 수 있는 전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 음식물의 양을 냉동상태, 냉장상태, 상온상태와 같은 초기온도 편차에 대하여도 별도의 조정없이 우수한 요리가 실현되도록 한 전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 초기 예열시간을 둠으로서 재가열시 음식물이 끓는 것을 방지하고 음식물 온도를 적절하게 제어할 수 있고, 별도의 무게감지장치나 시간 및 무게세팅없이 냉동물의 해동을 최적상태로 제공하도록 한 전자레인지의 가열시간 제어장치 및 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 전자레인지의 가열시간 제어방법에 대한 동작흐름은, 제7도에 도시한 바와같이, 초기에 기설정된 예열시간(T1)동안 음식물을 가열하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 예열시간이 종료되면 그때부터 음식물에서 발생하는 냄새의 변화율을 환산하고 그 환산된 값이 기설정된 한계치에 도달했는가를 체크하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 기설정된 한계치에 도달하지 않으면 계속 가열하여 2차 가열시간을 카운트업하여 기설정된 한계치에 도달하도록 하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 한계치에 도달하면 가열계수를 환산하고 이 환산된 가열계수와 음식물종류에 따른 고유상수를 곱하여 3차 가열시간을 환산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 환산된 3차 가열시간동안 가열하고 자동조리를 종료하는 제5단계로 이루어진다.

그리고, 상기 각 단계들을 실현시키기 위한 전자레인지의 가열시간 제어장치 구성은, 제5도에 도시한 바와같이, 가열실의 음식물에서 발생하는 가스를 감지하는 가스센서(1)의 저항변화를 전압으로 바꾸어 출력하는 감지부(2)와, 상기 감지부(2)의 출력으로 부터 냄새의 변화율값을 계산함과 동시에 3차 가열시간을 환산해내는 가열 한계치 감지부(3)와, 상기 가열 한계치 감지부(3)에서 출력되는 냄새의 변화율과 3차 가열시간 등을 이용하여 가열계수를 연산해내는 연산부(8)와, 상기 가열한계치 감지부(3)를 통해 감지된 냄새 변화율값과 가열시간 등을 저장하는 저장부(10)와, 초기 예열시간을 설정하는 예열시간 설정부(4)와, 상기 예열시간 설정부(4)의 예열시간을 카운트다운모드로 가열한계치 설정부(5)에 의해 설정된 2차 가열시간을 카운트 업모드로, 3차 가열시간을 카운트다운모드로 카운트하는 업/다운 카운터(6)와, 음식물의 종류에 따른 고유상수를 저장하고 있는 승산계수 저장부(7)로 구성한다.

이와같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용효과에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

가열실(16)내의 음식물에 대하여 요리를 진행시키면 회전모터(15)에 의해 음식물이 회전하게 되고, 출력 구동부(9)에 의해 마그네트론(11)에 동작하여 전자파를 가열실(16)내로 발생시키고, 예열시간 설정부(4)에서는 업/다운 카운터(6)로 1차 가열시간(T1)을 전달하여 그 1차 가열시간(T1)을 카운트 다운모드로 하여 카운트하도록 한다.

이때, 배기구(14) 측에 위치한 가스센서인 SCD센서(1)가 수소(H2)를 포함한 냄새와 수증기를 감지하여 감지부(2)로 출력하면, 상기 감지부(2)에서는 SCD센서(1)의 저항변화를 전압으로 바꾸어 가열한계치 감지부(3)로 전달한다.

그러면 상기 가열한계치 감지부(3)는 업/다운 카운터(6)로 부터 초기 예열시간(T1)의 카운트가 종료되면, 그때부터 동작하기 시작하여 감지부(2)로 부터 전달된 전압값을 가지고 연산부(8)를 이용하여 냄새의 변화율을 환산하고, 가열한계치 설정부(5)로 부터 가열한계치를 입력받아서 한계 가열시간(T2)만큼의 2차 가열을 수행하도록 업/다운 카운터(6)에 신호를 주어 카운트 업모드로 카운트하도록 한다.

이와같은 동작에 의해 가열한계치 감지부(3)가 감지한 값이 가열한계치 설정부(5)에서 설정한 가열한계치에 도달하게 되면, 2차 가열을 종료한다.

2차 가열이 종료되면, 가열한계치 감지부(3)는 연산부(8)를 통하여 가열계수(dS)를 연산하게 하는데, 한계 가열시간 동안의 냄새의 변화율의 변화량과 가열 한계치와의 함수식은 다음과 같이 주어진다.

(1)식에서 T2는 2차 가열시간이며, Ro는 요리시작 시점의 SCD센서의 저항치이고, Rs1은 예열시간이 종료된 시점의 SCD센서의 저항치, Rs2는 2차 가열이 종료된 시점의 SCD센서의 저항치이다.

따라서, Rs1÷Ro는 초기 예열 시간동안의 냄새의 변화율이며, Rs2÷Ro는 2차 가열시간이 종료되는 시점의 냄새의 변화율을 가르키며, 3차 가열시간은 (1)식으로 부터 환산된다.

즉, 가열계수(dS)가 계산되면 가열한계치 감지부(3)는 승산계수 저장부(7)에 저장된 음식종류에 따른 승산계수(k)와 가열계수(dS)를 이용하여 연산부(8)에서 3차 가열시간(T3)을 환산하고, 이 환산된 3차 가열시간(T3)은 업/다운 카운터(6)에서 카운트 다운모드로 카운트를 개시한다.

한계 가열시간인 2차 가열은 음식물의 양이나 dG2에 따라 결정된다.

그리고 3차 가열시간(T3)은 음식물의 양이나 종류에 따라서 결정되는 시간이다.

결국 전체 요리시간(Tt)은 예열시간인 1차 가열시간(T1)과, 한계 가열시간(T2)과, 3차 가열시간(T3)의 합이 된다.

즉,

여기서 한계 가열시간과 냄새의 변화율의 변화량과의 사이에 의미있는 함수식으로 부터 가열계수(dS)를 환산할 수 있으며, 상기 가열계수(dS)는 제3도에서와 같이 냄새의 변화율 곡선상에서 탄젠트(tanθ)값을 의미하며 음식물의 양에 따라 달라진다.

상기 (3)식에서 dG1=Rs1÷Ro, dG2=Rs2÷Ro로 주어진다.

3차 가열시간(T3)은 음식물의 양과 종류에 따라서 결정되므로,

여기서, k는 음식물에 대한 고유한 승산계수를 말한다. 식(1)과 (2)(3)으로 부터

가 된다.

제2도에서 θ1, θ2, θ3는 포테이토 1, 포테이토 2, 포테이토 3에 각각 대응되는 값으로 조리되는 음식의 양과 비례관계를 가지며, 추가 가열시간(T3)을 환산하는데 활용된다.

제3도는 제2도를 일반화시킨 것으로서 T1은 초기 예열시간으로 음식의 종류에 따라 결정되는 상수이며, T2는 예열시간 종료후 냄새의 변화율(Rs/Ro)이 dG2까지 도달하는데 걸리는 시간이고, T3는 추가 가열시간으로 T2/dG(dS)에 일정한 상수 k를 곱한값, 즉 k×tanθ로 주어지며, tanθ는 음식의 양에 따라서 비례관계를 가진다. 다시말하면 요리하는 음식의 양이 많으면 tanθ의 값은 커지고, 양이 적으면 tanθ의 값도 작아진다.

dG1은 예열시간인 T1이 종료되는 시점의 냄새의 변화율(Rs1/Ro, Rs1은 예열시간인 T1이 종료되는 시점에서의 SCD센서의 저항값임)로서 음식의 종류에 따라 결정되는 T1에 종속이 되나 음식물의 양과 초기온도 및 주위환경에 따라 약간의 차이가 있다. 이는 주위환경이나 음식의 상태에 따른 보상이 된다는 것을 의미한다. dG2는 음식의 종류에 따라서 미리 결정되는 상수이다.

따라서, 전체요리시간은

가 된다.

이상에서의 동작에 대하여 간단하게 다시한번 살펴보면, 예열시간 설정부(4)는 업/다운 카운터(6)로 1차 가열(예열)시간(T1)을 출력하여 그 카운터(6)가 1차 가열시간(T1)동안 카운트 다운모드로 작동하게 하고 그 시간이 종료되고 나면 가열한계치 감지부(3)가 작동하게 되는데, 상기 가열한계치 감지부(3)는 감지부(2)의 출력으로부터 냄새의 변화율을 연산부(8)를 통해서 환산함과 동시에 가열한계치 설정부(5)로부터 가열한계치를 받아서 한계 가열시간만큼 2차 가열을 수행하고 2차 가열이 종료되면 연산부(8)에 의해 가열계수(dS)를 연산하게 한다.

상기 가열계수(dS)의 계산후 승산계수 저장부(7)에 저장된 승산계수(k)와 가열계수(dS)를 이용하여 연산부(8)에서 3차 가열시간(T3)을 환산하게 된다.

그 환산된 3차 가열시간(T3)은 업/다운 카운터(6)로 옮겨져서 카운트 다운모드로 카운트를 개시한다.

카운트 다운모드로 카운트를 계속해서 업/다운 카운터(6)의 값이 제로로 되면 가열을 종료하게 된다. 그리고 출력구동부(9)는 고주파 발진장치인 마그네트론(11)을 동작케한다.

따라서, 단지 요리종류 선택스위치 하나만을 누르기만 하면 타이머를 이용하지 않고서도 음식물에 적절한 가열시간을 자동으로 부여할 수 있게된다.

하지만, 제조자에 의해서 만들어지는 상품은 표준상태의 가열이 되도록 만들어져 있기때문에 사용자의 취향에 따라 음식을 조금 덜 가열하거나 더 가열하고자 할 때 작동되는 장치로서 조리 조절키이를 설치하므로서 가능하며, 그 시간은 일반적으로 전체요리시간(Tt)의 10% 범위니에서 결정되며, 3차 가열시간이 계산된 직후, 1차 가열시간과 2차 가열시간과 3차 가열시간의 합(T1+T2+T3)의 10%를 계산하고 그 값을 연산부(8)에 의해서 3차 가열시간(T3)에서 더해주거나 빼주므로서 그 기능을 발휘하게 된다.

이 기능은 사용자가 쉽게 조작할 수 있도록 조작판에 조리 조절키이를 설치하므로서 간단히 해결된다.

즉, (4)식의 전체요리시간(Tt) Tt=T1+T2+dS×k을 표준조건이라고 한다면, 전체 가열시간(Tt)은 μ△T의 범위를 가지게 된다. 따라서 총 가열시간은 다음과 같이 된다.

여기서, α는 일반적으로 0.05에서 0.20의 범위에서 결정되며, ±△T의 크기로 총 가열시간을 조정할 수 있게되고, 계수 α는 제조자에 의하여 미리 결정된다.

제6도는 박막형 가스센서의 상세구조를 나타낸 것으로, 감지재료인 이산화주석(SnO2)은 수소(H2)나 수증기를 포함한 가스에 잘 반응하도록 만들어져 있기때문에 음식물을 조리할 때 발생하는 냄새를 잘 감지할 수 있다.

그리고, 본 발명에서는 가스를 감지하는 일반적인 이외에 음식물에서 발생하는 온도 및 상대습도를 감지하는 센서나 음식물 표면에서 발생하는 적외선을 감지하는 센서로 바꾸어 사용해도 동일한 효과를 얻는다.

이상에서 상세히 설명한 바와같이 본 발명은 음식물의 가열시 초기에 예열시간을 두고 예열이 종료된 후 한계 가열시간동안 발생하는 냄새의 변화율의 변화량을 감지하므로서 냉동식품을 포함한 광범위한 메뉴를 별도의 키이 조작없이 최적의 요리를 실현할 수 있도록 하고, 음식물의 양을 냉동상태, 냉장상태, 상온상태와 같은 초기온도 편차에 대하여도 별도의 조정없이 우수한 요리가 실현되도록 한 효과가 있다.

Claims (4)

1. 가열실의 음식물에서 발생하는 가스를 감지하는 가스센서의 저항변화를 전압으로 바꾸는 감지수단과, 상기 감지수단의 출력으로 부터 냄새의 변화율값을 계산함과 동시에 3차 가열시간을 환산해내는 가열 한계치 감지수단과, 상기 가열 한계치 감지수단으로 부터 출력되는 냄새의 변화율값과 3차 가열시간 등을 입력받아 3차 가열시간을 위한 가열계수를 연산하는 연산수단과, 상기 가열한계치 감지수단을 통해 얻어진 냄새변화율값과 가열시간 등을 저장하는 저장수단과, 예열시간을 저장하고 있는 예열시간 설정수단과, 상기 예열시간 설정수단의 예열시간을 카운트다운모드로 가열한계치 설정수단에 의해 설정된 2차 가열시간을 카운트 업모드로 카운트하고, 3차 가열시간을 카운트 다운모드로 카운트하는 업/다운 카운터와, 음식물의 종류에 따른 고유상수를 저장하고 있는 승산계수 저장수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 전자레인지의 가열시간 제어장치.
2. 제1항에 있어서, 센서는 가스뿐만 아니라 습도, 적외선 및 온도를 감지할 수 있는 센서를 포함한 것을 특징으로 하는 전자레인지의 가열시간 제어장치.
3. 초기에 기설정된 예열시간동안 음식물을 가열하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 예열시간이 종료되면 그때부터 음식물에서 발생하는 냄새의 변화율을 환산하고, 그 환산된 값이 기설정된 가열한계치에 도달했는가를 체크하는 제2단계와, 상기 제2단계에서 기설정된 가열한계치에 도달하지 않으면 계속가열하여 2차 가열시간을 카운트 업모드로 카운트하여 기설정된 가열한계치에 도달하도록 하는 제3단계와, 상기 제2단계에서 가열한계치에 도달하면 가열계수를 환산하고 이 환산된 가열계수와 음식물종류에 따른 고유상수를 곱하여 3차 가열시간을 환산하는 제4단계와, 상기 제4단계에서 환산된 3차 가열시간동안 추가 가열하고 자동조리를 종료하는 제5단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자레인지의 가열시간 제어방법.
4. 제3항에 있어서, 2차 가열시간은 음식물의 종류에 따라 결정되며, 기설정된 한계치에 도달했을때의 변화하는 물리량의 변화율의 변화량과 대응하는 것을 특징으로 하는 전자레인지의 가열시간 제어방법.