KR100301205B1 - 전자레인지의 균일 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자레인지의 균일가열 성능을 향상시키는 것에 대한 것으로 특히, 마그네트론에서 발생된 전자파가 음식물이 조리되는 가열실인 캐비티로 전파될 때 원편파로 합성되어 전파되도록 도파관의 한쪽면을 사다리꼴로 형성하여 원래의 전파방향과 위상차를 갖는 또 하나의 전파경로가 발생되도록 하여 전자레인지의 균일가열성능을 향상시키도록 한 것이다.

Description

전자레인지의 균일가열장치{Power Distribution Equipment of Microwave Oven}

본 발명은 전자레인지의 균일가열 성능을 향상시키는 것에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마그네트론에서 발생된 전자파가 음식물의 조리실인 캐비티로 전파될 때 원편파로 합성되어 전파되도록 도파관의 한쪽면을 사다리꼴로 형성하여 원래의 전파방향과 위상차를 갖는 또 하나의 전파경로가 발생되게끔 하여 전자레인지의 균일가열성능을 향상시키기 위한 전자레인지의 균일 가열장치에 관한 것이다.

전자레인지는 전자파를 이용하여 음식물을 가열하는 장치로, 도 1 및 도 2와 같이 마그네트론(1)에서 발생된 전자파는 도파관(2)을 통해서 캐비티(3)내로 들어가 회전판(4) 위에 놓여진 음식물(5)에 흡수되어 음식물(5)을 익히게 된다.

전자파는 파동의 성질을 가지고 있으므로 캐비티(3)내로 들어간 전자파는 벽면에서 반사되어 정재파(Standing Wave)가 형성되어 전계가 강한 부분과 약한 부분이 생기게 되므로 음식물(5)의 가열이 불균일하게 되는 원인이 된다.

따라서, 이것을 방지하기 위하여 음식물(5)을 회전판(4) 위에 올려놓고 이 회전판(4)을 회전시킴으로써 음식물(5)에 전파가 골고루 닿도록 하여 음식물(5)이 균일하게 가열되도록 하고 있다.

그러나, 이와 같은 형태의 종래 전자레인지는 회전판(4)을 회전시켜 균일가열을 행하고 있으나 사용되는 전파는 기본적으로 진행방향에 대하여 편파면이 일정한 직선편파이다.

따라서, 캐비티(3)의 벽면에서 반사되는 각도는 어느 정도의 범위내에서 일정하게 되고, 비록 회전판(4)을 돌려준다고는 하나 전파가 음식물(5)에 닿는 것을 완전히 균일하게 해주지는 못하기 때문에 어느 정도 이상으로는 음식물(5)을 균일하게 가열시키기가 어렵다는 근본적인 문제점을 가지고 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 감안한 것으로 마그네트론에서 발생된 전자파가 캐비티로 전파될 때 원편파로 합성되어 전파되도록 도파관의 한쪽면을 사다리꼴로 형성하여 원래의 전파방향과 위상차를 갖는 또 하나의 전파경로가 발생되도록 한 전자레인지의 균일가열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 전자레인지의 구성도.

도 2는 종래 전자레인지의 도파관을 보인 정면도와 측면도,

도 3은 본 발명에 따른 전자레인지의 도파관을 보인 정면도,

도 4는 본 발명 원편파 발생 원리를 도시한 간략도.

도 5는 본 발명으로, 전계벡터가 X축과 45°의 각을 이루고 그 크기는 E = E₀cos(ωt)인 직선편파의 그래프.

도 6은 본 발명으로, 원편파의 전계 방향이 시간에 따라 계속 변하는 것을 보인 그래프.

*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***

101 : 마그네트론 102 : 도파관

103 : 도파관 출구

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자레인지의 균일가열장치를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 3과 같이 전자파를 발생시키는 마그네트론(101)과, 상기 마그네트론(101)에서 발생된 전자파를 음식물 조리실인 캐비티로 전송하는 도파관(102)으로 구성되는 전자레인지에 있어서, 상기 도파관(102)은 한쪽면을 사다리꼴(A)로 형성하여 원래의 전파방향 Path1과, 위상차를 갖는 또 하나의 전파경로 Path2가 발생되도록 한다.

그리고, 상기 도파관(102)의 한쪽면 사다리꼴 형태는 원래의 전파방향 Path1과 또 하나의 전파방향 Path2의 위상차가 90°가 되도록 형성한다.

미설명 부호 103은 도파관 출구이다.

이와 같이 구성한 본 발명은 마그네트론(101)에서 발생된 전자파가 도파관(102)을 거치는 과정에서 원편파로 합성되어 캐비티로 전파되기 때문에 음식물의 균일가열성능이 좋아지게 된다.

즉, 본 발명의 구성상의 특성과 원리를 상세하게 설명하면, 본 발명의 도파관(102)은 기존의 도파관과는 달리 직사각형이 아닌 한쪽면이 사다리꼴(A)로 이루어져 있어서 또 하나의 전파통로인 Path2를 제공한다.

Path2를 지나는 전파의 위상이 Path1에 대해서 90°의 위상차를 갖도록 사다리꼴 변의 길이를 조절하면 도파관 출구(103)에서 두 파의 합성에 의해 원편파를 얻을 수 있다.

이와 같이 발생되는 원편파의 발생원리를 도 4를 참고로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

임의의 방향으로 진행하는 평면파는 그 진행방향에 대해 수직한 면에서의 전자계벡터의 합으로 나타낼 수 있다.

지금 Z축의 정방향으로 진행하는 파를 가정하면 다음과 같은 두 개 파의 합성으로 나타낼 수 있다.

_→

E = a_xE₁e^jωt-jkz

_→

E = a_yE₂e^jωt-jkz-jθ

_→

E = a_xE₁cos(ωt-βz) + a_yE₂cos(ωt - βz- θ)

위의 식에서 E₁과 E₂및 θ의 조건에 따라 여러 가지 형태의 평면파를 나타낼 수 있다.

만약 E₁= E₂= E₀이고 θ = 0이면

_→

E = E₀(a_x+ a_y)e^-jωt-jβz

가 되고, 이는 전계벡터가 X축과 45°의 각을 이루고 그 크기는 E = E₀cos(ωt)인 직선편파가 되며, 이를 그림으로 나타내면 도 5와 같이 된다.

만약 E₁= E₂= E₀이고 θ = π/4이면 , 그때의 전계벡터의 크기 및 위상은 다음과 같다.

E =

=

= E₀

ø = tan^-1

= tan^-1

= tan^-1

= ωt

위의 식을 보면 위상차 θ에 의해 전계의 벡터방향이 시간에 따라 시계방향,또는 반시계 방향으로 회전한다는 것을 알 수 있다.

즉, 평면파는 전파의 진행방향에 대하여 전계의 방향이 고정되어 있는데 반하여 원편파는 전계의 방향이 시간에 따라 계속 변하는 것이다.

이것을 페이저로 표시하면 도 6과 같다.

도 6에서 굵은 화살표로 표시된 것이 전계의 방향이다.

시간에 따라 전계의 방향이 x-y평면상에서 회전한다는 것을 알 수 있다.

도 2의 종래 도파관 구조에서는 마그네트론의 안테나에서 나오는 전파는 도파관의 넓이(x축 방향)가 좁은 관계로 해서 z축 방향으로만 전파가 진행할 수 있다.

이에 반해 본 발명의 도파관(102)은 도 3과 같이 x축 방향으로 사다리꼴의 형태를 하여 길이가 길어져 있으므로 해서 x축 방향으로도 전파가 진행할 수 가 있다.

도 4의 그림처럼 Path1 과 Path2의 거리를 적절히 조절하여 도파관 출구(103)에서 두 Path 간의 위상차가 90°가 되게 해주면 합성된 파는 원편파가 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 원편파를 사용하면 전계의 방향이 시간에 따라 계속해서 바뀌므로 전파의 반사각 역시 계속해서 바뀌게 되어 보다 넓은 범위에 걸쳐서 전파가 흩뿌려지게 되고, 따라서 음식물은 전파를 더욱 골고루 받게되므로 균일가열성능이 한층 좋아지게 된다. (전파의 반사각은 전계의 방향(편파면)이 바뀌면 따라서 바뀌게 된다.)

Claims (1)

1. 전자파를 발생시키는 마그네트론(101)과, 상기 마그네트론(101)에서 발생된 전자파를 음식물 조리실인 캐비티로 전송하는 도파관(102)을 포함하는 전자레인지에 있어서,

   상기 도파관(102)은 한쪽면을 사다리꼴(A) 형상으로 형성하여 원래의 전파방향 Path1과 위상차를 갖는 또 하나의 전파경로 Path2가 발생되도록 한 것을 특징으로 하는 전자레인지의 균일 가열장치.

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