KR100284502B1 - 전자레인지의 전자계 분포 조절장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캐비티 내에 수납된 음식물에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건으로 전자계가 분포되도록 한 전자레인지의 전자계 분포 조절장치에 관한 것이다.

개시된 내용의 전자계 분포 조절장치는, 도파관의 캐비티와의 접촉면의 일측에 착탈되어 전자파를 방사하는 개구부의 형상을 변화시켜 캐비티 내의 전자계 분포가 변화되게 하는 전자계 조절체와, 음식물의 형상을 감지하는 적외선 센서와, 캐비티의 외부 공기와 캐비티에서 배출되는 증기의 온도를 감지하는 온도 센서와, 턴테이블에 올려진 음식물의 중량을 감지하는 압전 센서와, 상기 센서들의 감지신호를 입력받아 전자계 조절체의 착탈 조건을 결정하는 마이크로 프로세서와, 이 마이크로 프로세서의 출력신호에 따라 전자계 조절체의 착탈 조건을 기호 또는 문자로 표시하여 사용자에 의한 전자계 조절체의 착탈을 유도하는 디스플레이부로 구성된다.

이에 따라, 본 발명은 캐비티 내의 부하조건에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건을 표시하여 사용자에 의한 전자계 분포 조절 작업을 유도하며, 사용자에 의해 조절 작업이 수행되면 전자레인지의 균일가열 성능이 향상되는 이점이 있다.

Description

전자레인지의 전자계 분포 조절장치{Apparatus for control electromagnetic field of microwave oven}

본 발명은 전자레인지의 전자계 분포 조절에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 캐비티 내에 수납된 음식물에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건으로 전자계가 분포되도록 한 전자레인지의 전자계 분포 조절장치에 관한 것이다.

주지와 같이, 전자레인지는 대전력 전자파 에너지를 이용하는 조리기기로서, 자극의 자계에 의해 공동 공진기 내에서 전자가 회전 운동을 하여 그 에너지를 발진 출력하는 마그네트론으로부터 마이크로파를 얻고 있다.

도 1은 상기와 같이 마그네트론이 적용된 일반적인 전자레인지의 구성도로서, 마그네트론(1)에 가속용 전압, 예컨대 4.2㎸가 인가되면 안테나에서 매우 높은 주파수, 예컨대 2.45㎓의 에너지를 발생시키며, 이 전자파가 도파관(2)에 의해 안내되어 개구부(2a)를 통해 캐비티(3) 내의 조리실로 방사되면 음식물(4)이 가열·조리된다.

한편, 이와 같은 전자레인지의 성능을 평가하는데 있어서 가장 기준이 되는 것은 음식물을 얼마만큼 균일하게 조리할 수 있는 가, 즉 균일가열 성능으로 단언할 수 있으며, 이러한 균일가열 성능은 캐비티 내에서의 전자계 분포에 의해 좌우된다.

그런데, 마그네트론에서 발생되는 전자파는 근본적으로 진행방향에 대해 시간적으로 편파면이 일정한 직선편파이므로, 캐비티 내의 전자파 간섭 효과로 인하여 전자파가 강한 부분(hot point)과 약한 부분(weak point)이 발생된다.

따라서, 이러한 전자계 분포가 감안되어 전자파가 강한 부분과 약한 부분이 음식물(4)에 동일한 영향을 주도록 모터(5)를 이용해 턴테이블(6)을 회전시켜 음식물(4)이 균일하게 가열되도록 한다.

전술한 종래 기술에 따른 전자레인지에서, 캐비티 내의 전자계 분포는 전자파가 강한 부분과 약한 부분이 발생됨을 알 수 있다.

따라서, 이러한 이유로 음식물을 회전시키게 되나, 균일가열 성능을 높이는 데 있어서는 한계가 있다.

특히, 전자계 분포는 캐비티의 내벽이나 전자파가 방사되는 개구부의 형상에 의해 크게 변화된다. 따라서 음식물(부하)이 위치되는 평균적인 공간에서 균일가능 성능이 최대로 발휘되도록 내벽 및 개구부가 설계된다.

그러나, 전자계가 어느 정도 균일하게 분포되도록 내벽 및 개구부를 설계되더라도 부하의 조건, 즉 캐비티 내에 수납된 음식물의 형상에 따라서 음식물의 중심이 위치하는 공간이 변화되므로 실제로는 부하 조건에 따라서 전자계가 불합리하게 분포되는 문제점이 있었다.

또한, 음식물의 종류와 중량 및 온도에 따라서 유전율의 차이가 발생되므로 음식물을 균일하게 가열하는 데에는 많은 어려움이 따르는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로서, 본 발명에 의한 전자계 분포 조절장치는 부하조건, 즉 캐비티 내에 수납된 음식물의 형상, 종류, 중량, 온도 등에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건으로 전자계의 분포가 변화되도록 함으로써, 전자레인지의 균일가열 성능이 향상되도록 하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 전자레인지의 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 전자계 분포 조절장치가 설치된 전자레인지의 구성도이며,

도 3은 도 2에 도시된 화살표(↑) 방향으로 바라본 평면도이고,

도 4a는 도 2에 도시된 전자계 조절체의 일 실시예이며,

도 4b는 상기 전자계 조절체의 다른 실시예이고,

도 4c는 상기 전자계 조절체의 또 다른 실시예이며,

도 5는 도 4a에 도시된 화살표(↓) 방향으로 측정한 전자계 분포도로서,

도 5a는 도 4a에 도시된 쇼트 혼 안테나가 탈거된 상태이고,

도 5b는 도 4a에 도시된 쇼트 혼 안테나가 장착된 상태이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 보조 도파관102 : 고정 구조체

102a : 걸림돌기110 : 전자계 조절체

111 : 쇼트 혼 안테나112 : 스캐터

121a, 121b : 적외선 센서122a, 122b : 온도 센서

123 : 압전 센서124 : 신호 처리부

130 : 마이크로 프로세서140 : 디스플레이부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자레인지의 전자계 분포 조절장치는, 가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나를 갖는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생되는 전자파를 부하의 수납공간인 캐비티 내로 안내하는 도파관과, 상기 도파관의 상기 캐비티와의 접촉면에 형성되어 상기 전자파를 방사하는 개구부를 구비한 전자레인지에 있어서:

(1) 상기 접촉면의 대략 일측에 수동적으로 착탈되어 상기 개구부의 형상을 변화시켜 상기 캐비티 내의 전자계 분포가 변화되게 하는 적어도 하나 이상의 전자계 조절체;

(2) 상기 캐비티 내에 수납된 부하의 조건을 감지하는 부하 감지수단;

(3) 상기 감지된 부하 조건에 따라 상기 부하를 균일하게 가열하기 위한 상기 개구부의 최적한 형상을 판단하여 상기 전자계 조절체의 착탈 조건을 결정하는 판단 제어수단; 및

(4) 상기 착탈 조건을 기호 또는 문자로 표시하여 외력에 의한 상기 전자계 조절체의 착탈을 유도하는 표시수단을 포함한다.

바람직하기로, 상기 전자계 조절체는, 쇼트 혼 안테나(short horn antenna) 또는 금속 재질의 스캐터(scatter)를 포함한 것을 특징으로 한다.

바람직하기로, 상기 부하 감지수단은, 상기 캐비티의 외벽에 상호 대향하게 쌍으로 설치되어 상기 부하의 형상을 감지하는 복수의 적외선 센서를 포함한 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 캐비티 내의 부하조건에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건이 표시수단을 통해 표시되고, 사용자가 이를 식별하여 해당하는 전자계 조절체를 도파관과 캐비티와의 접촉면에 착탈함으로써, 부하조건에 따른 최적의 조건으로 전자계가 분포·형성된다.

그러면, 전자레인지의 균일가열 성능이 향상되는 이점이 있는 것이다.

본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 따른 전자레인지의 전자파 분포 조절장치를 상세히 설명하기로 한다.

이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명의 따른 전자레인지의 전자파 분포 조절장치의 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 전자파 분포 조절장치는, 가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나를 갖는 마그네트론(1)과, 이 마그네트론(1)에서 발생되는 전자파를 음식물(4)의 수납공간인 캐비티(3) 내로 안내하는 도파관(2)과, 이 도파관(2)의 캐비티(3)와의 접촉면에 형성되어 전자파를 방사하는 개구부(2a)를 구비하며, 상기 접촉면에 설치되어 전자파의 안내로를 연장하는 보조 도파관(101)과, 상기 접촉면의 대략 일측에 수동적으로 착탈되어 개구부(2a)의 형상을 변화시켜 캐비티(3) 내의 전자계 분포가 변화되게 하는 전자계 조절체(110)와, 캐비티(3)의 외벽에 상호 대향하게 쌍으로 설치되어 음식물(4)의 형상을 감지하는 적외선 센서(121a, 121b)와, 캐비티(3)의 외부 공기 흡입구와 증기 배출구에 각각 설치되어 외부 공기와 증기의 온도를 감지하는 온도 센서(122a, 122b)와, 턴테이블(6)의 하측에 설치되어 턴테이블(6)에 올려진 음식물(4)의 중량을 감지하는 압전 센서(123)와, 상기 센서들의 감지신호를 파형 정형하여 컴퓨터가 인식할 수 있는 신호로 변환하는 신호 처리부(124)와, 이 신호 처리부(124)로부터 상기 센서들의 감지신호를 입력받아 음식물(4)의 가열 조건을 판단한 후 음식물(4)을 균일하게 가열하기 위한 개구부(2a)의 최적한 형상을 판단하여 전자계 조절체(110)의 착탈 조건을 결정하는 마이크로 프로세서(130)와, 이 마이크로 프로세서(130)의 출력신호에 따라 전자계 조절체(110)의 착탈 조건을 기호 또는 문자로 표시하여 사용자(외력)에 의한 전자계 조절체(110)의 착탈을 유도하는 디스플레이부(140)로 구성된다.

도면 중 미설명 부호 6a는 턴테이블(6)의 하부에 회전가능하게 부착되어 턴테이블(6)에 의한 하중을 압전 센서(123)로 전달하는 로울러이며, 7은 마이크로 프로세서(130)의 제어신호에 따라 모터(5)를 구동하는 모터 구동부이고, 8은 마이크로 프로세서(130)의 제어신호에 따라 고압을 발생시켜 모터 구동부(7)와 마그네트론(1)으로 공급하는 고압 발생부이다.

도 3은 전자계 조절체(110)의 장착 상태를 설명하기 위해 도 2에 도시된 화살표(↑) 방향으로 바라본 평면도로서, 보조 도파관(101)의 선단에 고정 구조체(102)가 결합되며, 전자계 조절체(110)는 고정 구조체(102)의 걸림돌기(102a)에 끼워 넣어진다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전자계 분포 조절장치의 동작 과정 및 작용을 설명한다.

우선, 기초 실험을 통하여 각종 부하, 즉 여러 가지의 음식물(4)을 균일하게 가열·조리할 수 있는 최적의 전자계 분포 데이터를 획득한 후 이에 수반하여 최적한 전자계 분포를 각각 형성시킬 수 있도록 다수개의 전자계 조절체(110)를 구비한다.

본 발명자는 기초 실험을 통하여 도 4에 도시된 것과 같은 결과 데이터를 획득할 수 있었다.

도 4a는 쇼트 혼 안테나(111)를 전자계 조절체(110)로 채용한 경우로서 음식물(4)이 해물파전과 같이 넓은 면적에 걸쳐 낮게 수납될 때에 적합하다. 이때 보조 도파관(101)은 도파관(2)과 동일한 형상, 즉 방형 도파관에는 보조 도파관(101)을 방형으로 형성하고 원형 도파관에는 보조 도파관(101)을 원형으로 형성하는 것이 바람직하다.

도 4b와 도 4c는 금속 재질의 스캐터(112)를 전자계 조절체(110)로 채용한 경우로서, 스캐터(112)와 보조 도파관(101)의 형상을 음식물(4)에 따라 적절히 변경하면 전자계 분포를 보다 적절히 형성시킬 수 있다. 도 4b는 음식물(4)이 해물파전보다는 상대적으로 약간 좁은 면적에 걸쳐 약간 높게 수납되는 백설기와 같은 경우이며, 도 4c는 음식물(4)이 해물파전보다는 상대적으로 매우 좁은 면적에 걸쳐 매우 높게 수납되는 우유병과 같은 경우이다.

여기서, 보조 도파관(101)과 전자계 조절체(110), 즉 쇼트 혼 안테나(111) 및 스캐터(112)는 마그네트론(1)에서 발생된 전자파가 캐비티(3) 내에 손실 없이 전달되도록 하는 마그네트론(1)과 캐비티(3)와의 임피던스 매칭이 고려되어 설계되어야 한다.

또한, 이와 같은 음식물(4)의 형상, 종류, 중량, 온도 등에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건으로 전자계를 분포시킬 수 있는 해당 조절체에 대한 선택 정보는 데이터화되어 마이크로 프로세서(130)와 같은 판단 제어수단의 데이터 테이블에 저장된다.

상기와 같이 전자계 조절체(110)를 구비하며 해당 조절체 선택 정보가 마이크로 프로세서(130)에 저장된 본 발명의 전자파 분포 조절장치는, 먼저 캐비티(3)의 외벽에 상호 대향하게 쌍으로 설치된 적외선 센서(121a, 121b)가 각각 적외선을 주사 또는 수광하여 그 수광 신호를 신호 처리부(124)로 입력한다.

그리고, 캐비티(3)의 외부 공기 흡입구와 증기 배출구에 각각 설치된 온도 센서(122a, 122b)는 외부 공기와 증기의 온도에 따른 신호 전압을 신호 처리부(124)로 입력하며, 턴테이블(6)의 하측에 설치된 압전 센서(123)는 턴테이블(6)에 올려진 음식물(4)의 중량에 따른 신호 전압을 신호 처리부(124)로 입력한다. 여기서, 상기 센서들은 모두 공지 기술에 따른 것이므로 세부적인 감지과정의 설명은 생략하기로 한다.

상기와 같은 센서들로 구현되는 부하 감지수단의 감지신호들은 신호 처리부(124)에서 컴퓨터가 인식할 수 있는 신호들로 파형 정형되어 마이크로 프로세서(130)로 입력된다.

그리고, 마이크로 프로세서(130)는 입력신호를 기초로 하여 음식물(4)의 가열 조건을 판단한 후 데이터 테이블에 저장된 해당 조절체 선택 정보에 따라 음식물(4)을 균일하게 가열하기 위한 개구부(2a)의 최적한 형상을 판단하여 전자계 조절체(110)의 착탈 조건이 결정되면 이를 신호 출력한다.

그러면, 마이크로 프로세서(130)의 출력신호에 따라 디스플레이부(140)와 같은 표시수단에는 전자계 조절체(110)의 착탈 조건이 기호 또는 문자로 표시되어, 사용자(외력)에 의한 전자계 조절체(110)의 착탈을 통한 전자계 조절 작업을 유도한다.

일 예로, 캐비티(3)에 수납된 음식물(4)이 도 4a와 같이 해물파전인 경우에는 디스플레이부(140)에 쇼트 혼 안테나(111)를 지정하는 기호 또는 문자가 표시된다.

이후, 사용자는 기호 또는 문자가 식별되면 쇼트 혼 안테나(111)와 스캐터(112) 중에서 쇼트 혼 안테나(111)를 선택하여 고정 구조체(102)의 걸림돌기(102a)에 끼워 넣게 된다.

도 5는 도 4a에 도시된 화살표(↓) 방향으로 측정한 전자계 분포도로서, 도 5a는 쇼트 혼 안테나(111)가 탈거된 상태이고, 도 5b는 쇼트 혼 안테나(111)가 장착된 상태이다.

도 5a와 도 5b를 비교하면, 쇼트 혼 안테나(111)의 착탈에 따라 전자파가 방사되는 개구부(2a)의 형상이 변화되므로 장착 시에는 탈거 시와는 다르게 전자계가 분포됨을 알 수 있으며, 특히 도 5a의 전자계 분포는 중앙부에서 전자파가 약하게 나타나는데 도 5b의 전자파 분포는 중앙부에서 전자파가 강하게 나타나는 것을 알 수 있다.

따라서, 해물파전을 균일하게 가열하기 위한 최적의 조건으로 전자계가 분포·형성되어 음식물(4)이 신속하면서도 균일하게 가열·조리된다.

상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명은, 캐비티 내의 부하조건에 따라 균일가열되기 위한 최적의 조건을 표시하여 사용자에 의한 전자계 분포 조절 작업을 유도하며, 사용자에 의해 조절 작업이 수행되면 전자레인지의 균일가열 성능이 향상되는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나를 갖는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생되는 전자파를 부하의 수납공간인 캐비티 내로 안내하는 도파관과, 상기 도파관의 상기 캐비티와의 접촉면에 형성되어 상기 전자파를 방사하는 개구부를 구비한 전자레인지에 있어서:

   (1) 상기 접촉면의 대략 일측에 수동적으로 착탈되어 상기 개구부의 형상을 변화시켜 상기 캐비티 내의 전자계 분포가 변화되게 하는 적어도 하나 이상의 전자계 조절체;

   (2) 상기 캐비티 내에 수납된 부하의 조건을 감지하는 부하 감지수단;

   (3) 상기 감지된 부하 조건에 따라 상기 부하를 균일하게 가열하기 위한 상기 개구부의 최적한 형상을 판단하여 상기 전자계 조절체의 착탈 조건을 결정하는 판단 제어수단; 및

   (4) 상기 착탈 조건을 기호 또는 문자로 표시하여 외력에 의한 상기 전자계 조절체의 착탈을 유도하는 표시수단을 포함하여 된 전자레인지의 전자계 분포 조절장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전자계 조절체는, 쇼트 혼 안테나(short horn antenna) 또는 금속 재질의 스캐터(scatter)를 포함한 것을 특징으로 한 전자레인지의 전자계 분포 조절장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 부하 감지수단은, 상기 캐비티의 외벽에 상호 대향하게 쌍으로 설치되어 상기 부하의 형상을 감지하는 복수의 적외선 센서를 포함한 것을 특징으로 한 전자레인지의 전자계 분포 조절장치.