KR100304810B1 - Uniformly heating device of micro wave oven - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전자레인지에 관한 것으로서, 특히 음식물의 균일 조리 성능을 향상시키기 위한 균일가열장치에 관한 것이다.The present invention relates to a microwave oven, and more particularly to a uniform heating device for improving the uniform cooking performance of food.
일반적인 전자레인지의 개략적인 내부 구성은 도 1 에 도시된 바와같이, 전자파 발생장치인 마그네트론(1)과, 상기 마그네트론(1)으로부터 발생된 전자파를 캐비티(3) 내로 안내하는 도파관(2)과, 회전에 의해 음식물(5)의 균일 조리성능을 향상시키기 위한 회전판(4)으로 구성된다.As shown in FIG. 1, a schematic internal configuration of a general microwave oven includes a magnetron 1 as an electromagnetic wave generator, a waveguide 2 for guiding electromagnetic waves generated from the magnetron 1 into a cavity 3, and It consists of a rotating plate 4 for improving the uniform cooking performance of the food 5 by rotation.
상기 도파관(2)은 도 2 와 같이, 그 하측에 일정크기의 열린 곳(6)을 갖고 있어 이 부위를 통해 마그네트론(1)으로부터 발생된 전자파가 캐비티(3) 내로 방사된다.As shown in FIG. 2, the waveguide 2 has an open portion 6 having a predetermined size underneath, so that electromagnetic waves generated from the magnetron 1 are radiated into the cavity 3 through this portion.
이와 같이 구성된 상태에서 전자레인지에 전원이 인가되면 마그네트론(1)으로부터 전자파가 발생되고, 상기 마그네트론(1)으로부터 발생된 전자파는 도파관(2)을 통해서 캐비티(3)내로 들어가 음식물(5)에 흡수되어 음식물(5)을 조리하게 된다.When power is applied to the microwave oven in such a configuration, electromagnetic waves are generated from the magnetron 1, and the electromagnetic waves generated from the magnetron 1 enter the cavity 3 through the waveguide 2 and are absorbed by the food 5. The food 5 is then cooked.
이때, 전자파는 파동의 성질을 가지고 있으므로 캐비티(3)내로 들어간 전자파는 전자레인지의 벽면에서 반사되어 정재파(Standing Wave)가 형성되게 되며, 전계가 강한 부분과 약한 부분이 생기게 되므로 음식물(5)의 가열이 불균일하게 되는 원인이 된다.At this time, since the electromagnetic wave has a wave property, the electromagnetic wave that enters the cavity 3 is reflected from the wall of the microwave oven to form a standing wave, and a strong electric field and a weak electric field are generated. It becomes a cause of uneven heating.
따라서, 이것을 방지하기 위하여 음식물(5)을 회전판(4)위에 올려놓고 이 회전판(4)을 회전시킴으로써 음식물(5)에 전파가 골고루 닿도록하여 음식물(5)이 균일하게 가열되도록 하고 있다.Therefore, in order to prevent this, the food 5 is placed on the rotating plate 4 and the rotating plate 4 is rotated so that the radio wave is uniformly contacted with the food 5 so that the food 5 is uniformly heated.
그러나 전파는 기본적으로 진행방향에 대하여 편파면이 일정한 직선편파이므로 캐비티의 벽면에서 반사되는 각도는 어느 정도의 범위내에서 일정하게 되고, 비록 상기와 같이 회전판을 돌려준다고는 하나 전파가 음식물에 닿는 것을 완전히 균일하게 해주지는 못하게 되어 어느정도 이상으로는 음식물을 균일하게 가열시키기 어려운 문제점이 있었다.However, since the radio wave is basically a linear polarization in which the polarization plane is constant with respect to the traveling direction, the angle reflected from the wall surface of the cavity becomes constant within a certain range. There was a problem that it is difficult to uniformly heat the food even more than it is not able to completely uniform.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 고안된 것으로, 전자파를 캐비티 내로 안내하는 도파관에 수평 및 수직 형상으로된 다수의 슬롯을 형성하여 전자파가 캐비티 내로 방사될 때 수평편파와 수직편파의 합성으로 원편파를 형성하도록 함으로써 전자레인지의 균일가열성능을 더욱 향상시키는 데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of this point, and forms a circular polarization by combining horizontal and vertical polarization when electromagnetic waves are radiated into the cavity by forming a plurality of slots having horizontal and vertical shapes in a waveguide for guiding electromagnetic waves into the cavity. The purpose is to further improve the uniform heating performance of the microwave oven.
도 1 은 종래 전자레인지의 내부 구성도.1 is an internal configuration diagram of a conventional microwave oven.
도 2 는 종래 전자레인지용 도파관으로서,2 is a waveguide for a conventional microwave oven,
(가)는 정면도.(A) Front view.
(나)는 측면도.(B) side view.
도 3 은 본 발명에 의한 전자레인지용 도파관으로서,3 is a waveguide for a microwave oven according to the present invention,
(가)는 사시도.(A) is a perspective view.
(나)는 평면도.(B) is a top view.
(다)는 측면도.(C) the side view.
도 4 는 시간변화에 따른 원편파의 변화를 나타낸 도면.4 is a view showing a change in circular polarization with time.
도 5 는 본 발명에 의한 전자레인지용 도파관의 개구면 상세도.5 is a detailed view of the opening face of the waveguide for microwave oven according to the present invention;
도 6 은 본 발명의 다른 실시예로서,6 is another embodiment of the present invention.
(가)는 수직슬롯이 수평슬롯의 중앙에 위치하지 않는 경우.(A) The vertical slot is not located at the center of the horizontal slot.
(나)는 수직슬롯이 수평슬롯에 대해 일정각 경사된 경우.(B) The vertical slot is inclined at an angle to the horizontal slot.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
101 : 마그네트론 102 : 도파관101: magnetron 102: waveguide
103 : 수평슬롯 104 : 수직슬롯103: horizontal slot 104: vertical slot
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전자파 발생장치인 마그네트론과, 상기 마그네트론으로부터 발생된 전자파를 캐비티 내로 안내하는 도파관이 구비된전자레인지에 있어서, 상기 도파관을 통한 전자파가 캐비티 내로 방사될 때 직선편파간의 합성으로 원편파를 형성할 수 있도록 도파관의 전자파 토출부에서 수직슬롯의 중심은 수평슬롯의 길이 범위내에 위치하며; 상기 수직슬롯은 상기 수평슬롯에 대하여 30。 이내의 기울기를 갖도록 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a microwave oven equipped with a magnetron and a waveguide for guiding the electromagnetic waves generated from the magnetron into the cavity, the linear polarization when the electromagnetic wave emitted through the waveguide into the cavity The center of the vertical slot in the electromagnetic wave discharge portion of the waveguide is located within the length of the horizontal slot so that circular polarization can be formed by synthesis of the liver; The vertical slot is characterized in that it is formed to be inclined to have a slope within 30 ° with respect to the horizontal slot.
이하, 본 발명을 도 3 내지 도 5 를 예로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 5 as follows.
도 3 은 본 발명에 의한 전자레인지용 도파관을 나타낸 것으로서, 마그네트론(101)으로부터 발생된 전자파를 캐비티(도면상에 미도시)로 방사할 때 직선편파(수평편파, 수직편파) 간의 합성으로 원편파를 형성할 수 있도록 도파관(102)의 전자파 토출부측에 2개의 독립적인 슬롯이 직각을 이루는 형상의 수평슬롯(103)과 수직슬롯(104)을 형성하였다.3 shows a waveguide for a microwave oven according to the present invention, and when circularly radiating electromagnetic waves generated from the magnetron 101 into a cavity (not shown), circularly polarized waves are synthesized between linear polarization (horizontal polarization and vertical polarization). The horizontal slot 103 and the vertical slot 104 are formed on the electromagnetic wave discharge side of the waveguide 102 so that two independent slots are formed at right angles.
여기서, 원편파란 직선편파와는 달리 전계의 편파면이 전파의 진행방행에 대하여 시간에 따라 회전하는 전파를 말한다.Here, circular polarization refers to propagation in which a polarized plane of an electric field rotates with respect to a propagation direction of a radio wave, unlike a linear polarization.
이와 같이 구성된 상태에서 마그네트론(101)으로부터 전자파가 발생되면 이 전자파는 도파관(102)에 의해 캐비티 내로 안내되어 음식물을 가열, 조리를 수행하게 된다.When electromagnetic waves are generated from the magnetron 101 in this configuration, the electromagnetic waves are guided into the cavity by the waveguide 102 to heat and cook food.
이때, 통상적인 전자레인지는 도파관(102)을 통해 캐비티 내로 방사되는 전자파의 성질이 직선편파의 특성을 띄게 되므로 음식물의 가열 및 조리에 한계가 발생됨은 주지된 사실이다.In this case, it is well known that the microwave oven has limitations in heating and cooking of food because the characteristics of the electromagnetic waves radiated into the cavity through the waveguide 102 have the characteristics of linear polarization.
또한, 이러한 문제를 해결하기 위한 방안으로 회전판을 설치 사용하게 되나 이 역시 조리성능에 한계가 있고, 이에 따른 비용의 문제가 야기됨도 주지된 사실이다.In addition, as a way to solve the problem is to install the rotary plate used, but this also has a limitation in cooking performance, resulting in a problem of cost is also well known.
이에 대하여 본 발명은 평면파 간의 합성으로 원편파를 형성하기 위해 도파관(102)에 2개의 독립적인 슬롯을 직각으로 배열해 놓은 형상의 수평 및 수직슬롯(103, 104)을 형성한 것이다.In contrast, the present invention forms horizontal and vertical slots 103 and 104 having two independent slots arranged at right angles in the waveguide 102 to form circularly polarized waves by synthesizing plane waves.
이들 수평 및 수직슬롯(103, 104)들은 각각 수평편파와 수직편파를 독립적으로 발생시키고 이들을 합성하여 원편파를 만들고자 하는 것이다.These horizontal and vertical slots (103, 104) are to generate a horizontal polarization and vertical polarization independently and synthesize them to create a circular polarization.
일반적으로 평면파는 전자계가 일정한 방향(예를 들면 전계는 X방향, 자계는 Y방향)으로 향하고 있다. 이와 같이 편파면(전자파의 전파방향과 전계의 방향에 의해서 정해지는 면)이 시간적으로 일정한 것을 직선편파라고 한다.In general, a plane wave is directed in a direction in which the electromagnetic field is constant (for example, the electric field is in the X direction and the magnetic field is in the Y direction). The polarization plane (surface determined by the propagation direction of the electromagnetic wave and the direction of the electric field) in this manner is called linear polarization.
이에 대해, 원편파를 형성하게 되면 전계의 방향이 시간에 따라 계속해서 바뀌므로 캐비티 내로 전달된 전자파의 반사각 역시 계속해서 바뀌게 되어 보다 넓은 범위에 걸쳐서 전파가 흩뿌려지게 되어 음식물을 고르게 가열할 수 있다.On the other hand, when the circular polarization is formed, the direction of the electric field is continuously changed with time, and thus the angle of reflection of the electromagnetic waves transmitted into the cavity is continuously changed, so that the radio waves are scattered over a wider range, thereby heating the food evenly. .
이하에서 원편파의 형성원리를 설명하기로 한다.Hereinafter, the formation principle of circular polarization will be described.
먼저, 수직편파와 수평편파의 크기가 같고 위상이 서로 90°만큼 차이가 나게 하였다고 가정한다.First, it is assumed that the magnitudes of the vertical and horizontal polarizations are the same and the phases differ by 90 ° from each other.
이때, 임의의 방향으로 진행하는 평면파는 그 진행방향에 대해 수직한 면에서의 전자계벡터의 합으로 나타낼 수 있다.In this case, the plane wave traveling in an arbitrary direction may be represented by the sum of the electromagnetic field vectors in a plane perpendicular to the traveling direction.
지금 Z축의 정의 방향으로 진행하는 파를 가정하면 아래의 수학식 1과 수학식 2와 같은 두개의 파의 합성으로 나타낼 수 있다.Assuming a wave traveling in the positive direction of the Z-axis, it can be represented by a combination of two waves as shown in Equations 1 and 2 below.
[수학식 1][Equation 1]
[수학식 2][Equation 2]
상기 수학식 1과 수학식 2를 합성하면 아래의 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.When Equation 1 and Equation 2 are synthesized, it can be expressed as Equation 3 below.
[수학식 3][Equation 3]
위의 식에서 E1과 E2및 θ의 조건에 따라 여러가지 형태의 평면파를 나타낼 수 있다.In the above equation, various types of plane waves can be represented according to the conditions of E 1 , E 2, and θ.
만약 E1=E2=E0이고 θ=0이면 아래의 수학식 4와 같이 표현할 수 있다.If E 1 = E 2 = E 0 and θ = 0, it can be expressed as Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
이는 전계벡터가 X축과 45°의 각을 이루고 그 크기는인 직선편파를 나타낸다.This means that the electric field vector forms an angle of 45 ° to the X axis, Linear polarization.
만약 E1=E2=E0이고 θ=π/4이면, 그 때의 전계벡터의 크기 및 위상은 아래의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.If E 1 = E 2 = E 0 and θ = π / 4, the magnitude and phase of the electric field vector at that time can be expressed as Equation 5 below.
[수학식 5][Equation 5]
위의 식을 보면 위상차 θ에 의해 전계의 벡터방향이 시간에 따라 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전한다는 것을 알 수 있다.From the above equation, it can be seen that the vector direction of the electric field rotates clockwise or counterclockwise with time by the phase difference θ.
즉, 평면파는 전파의 진행방향에 대하여 전계의 방향이 고정되어 있는데 반하여 원편파는 전계의 방향이 시간에 따라 계속 변하는 것이다.That is, in the plane wave, the direction of the electric field is fixed with respect to the propagation direction of the radio wave, whereas in the circular polarization, the direction of the electric field is continuously changed with time.
도 4 는 이것을 페이저로 표시한 것으로서, 굵은 화살표로 표시된 것이 전계의 방향이다. 시간에 따라 전계의 방향이 x-y 평면상에서 회전한다는 것을 알 수 있다.Fig. 4 shows this as a pager, indicated by a thick arrow in the direction of the electric field. It can be seen that with time the direction of the electric field rotates on the x-y plane.
도 5 는 도파관(102)의 수평슬롯(103) 및 수직슬롯(104)을 나타낸 상세도로서, 도파관(102)에서 발생되는 전자파의 편파 특성에 영향을 주는 인자들, 예를 들어 수평 및 수직슬롯의 길이(Lh, Lv) 또는 폭(Wh, Wv), 슬롯 사이의 간격(G) 등이 나타나 있다.5 is a detailed view showing the horizontal slot 103 and the vertical slot 104 of the waveguide 102, in which factors affecting the polarization characteristics of electromagnetic waves generated in the waveguide 102, for example, horizontal and vertical slots. The length Lh, Lv or the width Wh, Wv, the spacing G between slots, etc. are shown.
이들 인자의 조합에 따라 직선편파, 타원편파 또는 원편파 특성을 얻어낼 수 있으며, 또한 마그네트론(101), 도파관(102), 캐비티 사이의 정합도 조절이 가능하게 된다.The combination of these factors makes it possible to obtain linear polarization, elliptic polarization or circular polarization characteristics and to adjust the degree of matching between the magnetron 101, the waveguide 102 and the cavity.
또한, 도 6 은 본 발명에 의한 다른 실시예로서, (가)는 수평 및 수직슬롯(103, 104)의 배열이 대칭을 이루지 않고 수직슬롯(104)이 한쪽으로 치우쳐 있는 구조이며, 이때 치우친 정도에 따라 발생하는 전자파의 편파 특성이 변하게 되고, 원하는 최적의 특성을 얻도록 설계가 가능하게 된다. 여기서 수직슬롯(104)의 중심은 수평슬롯(103)의 양단부를 벗어나지 않아야 한다.In addition, Figure 6 is another embodiment according to the present invention, (A) is a structure in which the arrangement of the horizontal and vertical slots (103, 104) is not symmetrical and the vertical slot 104 is biased to one side, the degree of bias The polarization characteristics of the generated electromagnetic waves are changed, and the design is possible to obtain the desired optimal characteristics. Here, the center of the vertical slot 104 should not deviate from both ends of the horizontal slot 103.
(나)는 수평슬롯(103)과 수직슬롯(104)이 서로 직각을 이루지 않고 수직슬롯(104)이 수평슬롯(103)에 대해 일정한 각도로 기울어져 있는 구조로서, 이때 기울기는 보통 30°이내로 해야하며, 기울기에 따라 편파특성이 변하게 된다.(B) is a structure in which the horizontal slot 103 and the vertical slot 104 are not perpendicular to each other, and the vertical slot 104 is inclined at a predetermined angle with respect to the horizontal slot 103, wherein the inclination is usually within 30 degrees. The polarization characteristics change according to the slope.
이상 설명한 바와같이 본 발명은 원편파를 사용하여 전계의 방향이 시간에 따라 계속해서 바뀌도록 함으로써 전자파의 반사각 역시 계속해서 바뀌게 되어 보다 넓은 범위에 걸쳐서 전자파가 방사되므로 음식물이 전자파를 더욱 골고루 받게 되어 균일가열성능을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the present invention uses the circular polarization to continuously change the direction of the electric field with time, so that the reflection angle of the electromagnetic wave is continuously changed, so that the electromagnetic wave is radiated over a wider range, so that food is more uniformly received. It has the effect of improving the thermal performance.
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