KR100307248B1 - 전자레인지의 히터 개구면 구조 및 도어유리 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자레인지에 관한 것으로 열전달과 전자파 차폐를 위해 개구면을 가리는 형태로 설치되는 다공판의 성능이나 작업성의 문제를 해결하기 위하여 다공판을 독립된 구조물로 가공하지 않고 유리에 단일화 되는 층상의 구조로 변경한 전자레인지의 개구면 구조와 도어유리에 관한 것이다.

본 발명은 히터가 있는 전자레인지의 개구면 구조에서 캐비티 벽면 개구부를 중심으로 지지되는 유리커버가 있으며, 이 유리커버는 표면상으로 다공질 시트층을 포함하고, 도어프레임에 지지되는 판상의 도어유리에 메탈라이징으로 피막 처리된 다공질 시트층을 형성하는 것이다.

이에따라 전자파 차폐를 위한 시스템 구성이 간결하게 하고, 작업성은 개선되며, 차폐성능과 열전달 성능을 목표대에 접근 시킨다.

Description

전자레인지의 히터 개구면 구조 및 도어유리 구조{Microwave oven}

본 발명은 전자레인지에 관한 것으로 더 상세하게는 열전달과 전자파 차폐를 위해 개구면을 가리는 형태로 설치되는 다공판의 성능이나 작업성의 문제를 해결하기 위하여 다공판을 독립된 구조물로 가공하지 않고 유리에 단일화 되는 층상의 구조로 변경한 전자레인지의 개구면 구조와 도어유리에 관한 것이다.

전자레인지는 도 1.2와 같이 음식물을 넣는 공간으로 비워진 캐비티(1), 캐비티(1)안에서 트레이(2)를 구비하고 움직이는 턴테이블 및 그 구동부(14), 트레이(2)를 가리거나 여는 도어(3), 캐비티(1) 주변에서 마이크로웨이브를 만들어 캐비티(1) 안으로 마이크로웨이브를 보내는 마그네트론(4), 마이크로웨이브를 캐비티(1) 안으로 유도하는 웨이브가이드(5) 그리고 마이크로웨이브를 캐비티(1) 안으로 조사 시키기 위해 캐비티(1)와 웨이브가이드(5) 사이에 형성된 틈(Aperture)으로 이루어진다.

에너지원을 마이크로웨이브로 하는 전자레인지와는 다르게 캐비티(1)의 외부에 별도로 히터(6)를 장착하는 형식의 전자레인지는, 마이크로웨이브를 조사 하거나 캐비티(1) 안에서 트레이(2)를 움직이는 구동부 등으로 이루어지는 기본적인 전자레인지 구조에서 도 2와 같이 캐비티(1)의 면부에 개구면(7)를 형성하고 그 바깥으로는 조밀한 여러개의 구멍으로 뚫려진 다공판(8)과 히터(6)를 차례대로 장착 하였으며 히터(6)의 바깥으로는 히터 하우징(9)을 장착하고 개구면(7)이 가공된 캐비티(1)의 안쪽면에는 유리커버(10)를 장착하여 히터(6)의 복사열이 캐비티(1) 안에 미치도록 한 특징을 갖는다.

마그네트론(4)에 전원이 들어가면 마이크로웨이브가 발생되어 캐비티(1) 안으로 조사되고 그 에너지에 의해 트레이(2)에 올려진 음식물이 가열되고 이 음식물은 턴테이블의 회전 도움을 얻어 캐비티(1) 안에서 균일 가열된다.

마찬가지로 히터(6)에 전원이 들어가면 히터(6)의 복사열이 개구면(7)과 유리커버(10)를 통해 캐비티(1) 안으로 전달되어 캐비티(1)에 있는 음식물을 가열한다.

캐비티(1) 안으로 보내는 열원을 구분하면 마그네트론(4)의 고주파에너지와 히터(6)의 복사열로 나눌수 있으며, 이들중 히터의 복사열을 이용하는 형식은 고주파에너지원을 통한 기본적인 가열형식에 더 부가되거나 선택적으로 적용되어 전자레인지의 기능을 다양화 시키고 있다.

고주파에너지와는 별도의 열원으로 히터(6)를 캐비티(1) 벽면에 설치하는 경우 히터(6)로 부터 나오는 복사열이 캐비티(1) 안쪽까지 미칠 수 있도록 히터(6)가 자리잡는 캐비티(1)의 해당 벽면은 관통된 개구면(7)을 둔다. 그러나 개구면(7)을관통된 그대로의 구멍으로 남겨두면 이 구멍은 전자파가 캐비티(1) 밖으로 방출되는 누설유로가 되기 때문에 다공판(8)으로 처리하여 누설을 막고 다시 다공판(8)의 안쪽으로는 유리커버(10)를 부착하여 캐비티(1) 안에서 형성되는 기액상의 증기입자가 다공판(8)을 통해 히터(6)로 옮겨가 히터를 오염 시키지 못하도록 개구면(7)을 차폐시키는 형태로 캐비티(1) 벽면에 히터(6)를 설치한다.

따라서 캐비티(1)에 음식물을 넣고 마이크로웨이브를 에너지원으로 음식물을 가열해도 가열과정에서 생기는 증기에 의한 히터(6)의 오염은 다공판(8)의 차폐구조에 의해 차단되며 동시에 히터(6)에 전원을 넣으면 히터(6)의 복사열은 다공판(8) 그리고 유리커버(10)를 거쳐 캐비티(1) 안에 있는 음식물 표면을 가열한다.

여기서 다공판(8)의 기능은 캐비티(1) 안의 전자파 누설은 차폐하고 히터(6)의 복사열은 캐비티(1) 안으로 보내는 것이기 때문에 도 3과 같이 다공판(8)이 가지는 재료의 두께나 열전도도, 홀(11)간의 거리 및 직경, 홀 배열의 전체 길이 등 다양한 인자들에 의해 다공판(8)이 발휘하는 효과성은 달라지며, 다만 적합한 재료로는 캐비티(1)와 히터(6)의 고온/고열에 노출되어 있어서 내열성과 열변형이 적은 소재로 가공되며, 다공판(8)을 캐비티(1)와 관계없이 따로 만들어 캐비티(1)에 붙히면 제품 수율이 떨어지는 제약이 있어 보통 캐비티(1)의 벽면을 가공해서 다공판(8)을 형성한다. 이렇게 하면 다공판(8)은 캐비티(1)를 만드는 프레스 가공단계에서 단일공정으로 만들 수 있다.

캐비티(1)를 통해 전자파의 누설을 차단하는 이상적인 형태는 완전히 밀폐된막의 형태이고 복사열을 손실없이 목적지로 보내는데에는 캐비티(1) 바깥의 복사열을 그대로 캐비티(1) 안으로 통과 시키는 것이기 때문에 다공판(8)의 형태는 어디까지나 이러한 차폐와 열전달의 상반된 특성을 공유하는 것으로 볼 수 있고, 나머지는 다공판(8)의 홀(11) 조직과 재료자체가 가지는 인자들에 의해 차폐효과나 열전달효과가 다르게 나타나는 것이다.

앞서와 같이 캐비티(1)에 다공판(8)을 만들면 제품 수율을 상당히 낮출 수 있는 반면 가공 자유도가 제한되어 향상된 차폐효과와 열전달효과를 양립 시키는 발전된 형태의 다공판(8)을 얻기는 어렵다. 단적으로 다공판(8)의 홀(11) 직경을 작게 가공하면 전자파 차폐효과는 커지지만 열전달효과가 상대적으로 낮아지는 경우로서 한쪽의 기능을 강화하고 다른쪽 기능이 약화되면 발전된 형태의 다공판 구조는 아니다.

그러나 캐비티(1)와는 별도로 다공판(8)을 만들어 붙히면 캐비티(1)에 직접 다공판(8)을 형성하는 것보다는 발전된 형태의 다공판(8) 제작이 가능하다. 예를들면 전자파 차폐와 열전달 특성을 공유하는 형태의 다양한 홀의 배열을 정하여 가공하거나 적절한 재료의 선택으로 부터 발전된 형태의 다공판 제작이 가능하지만 이것은 전체적으로 캐비티와는 다른 제작 공정을 거치기 때문에 제품 수율을 떨어뜨리는 단점이 있어 전체적으로는 비교우위가 없다.

일반적으로 원형 홀의 배열에 관련되어 나타나는 전자파 차폐효과는 다음과 같은 식에 의해 알려져 있다.(Quin 1957)

여기서: 차폐효과(Shielding Effect)

: 홀간의 거리

: 홀의 직경

: 홀 배열의 길이

: 다공판의 두께

위 식은 홀의 직경이 λ／2π 보다 작을 때 유효하다고 알려져 있다. 따라서 홀의 직경이 작을수록 차폐효과는 우수하다.

이에대하여 열전달 성능은 다공판 전체 면적에 대한 홀들의 전체면적으로 나타나는 개구율이 클수록 좋다. 따라서 홀(11) 직경에 의한 전자파 차폐성능과 홀이 모인 개구율에 의한 열전달 성능은 서로 상반되는 목표를 갖게된다.

결과적으로 홀(11)의 직경을 작게하면서 홀(11) 간의 간격을 최소화 하여 열전달 면적을 크게한 다공판(8)은 이상적인 형태의 차폐성능과 열전달성능을 갖는 것으로 볼 수 있다.

이와같이 히터가 있는 전자레인지에는 캐비티 외부로의 전자파 누설은 막고 히터의 복사열은 캐비티 안으로 전달하기 위해 캐비티 벽면에 설치되는 다공판은 차폐성능과 열전달성능을 효과적으로 수행하는가의 문제와 홀을 형성하기 위한 다공판의 작업에 관련되는 문제가 있다.

이 문제는 홀 직경을 기준으로 서로 상반되는 목표를 가지면서 주어진 면적당 얼마나 많은 개수의 홀을 조밀하게 배치하여 개구율을 높힐 수 있는가로 나타났다.

그러나 캐비티 벽면에 설치되는 다공판은 구조적으로 이러한 열전달 성능과 차폐성능이 가지는 상반되는 목표들을 만족시키는데 필요한 홀의 가공에 한계가 있어 차폐성능과 열전달성능이 낮은 상태에 있으며, 목표로 하는 홀의 직경과 개구율로 접근하기 위해서는 작업공정이 증가하며, 다공판과는 별도로 유리커버를 장착해야 하므로 구성이 복잡해지고, 다공판 구조의 설계자유도가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 히터의 열전달 경로상에 설치되는 다공판이 목표로 가지는 홀의 직경과 개구율에 근접하는 형태의 다공판을 쉽고 간단하게 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 캐비티 벽면에서 이루어지는 다공판의 설치 작업을 단순화 시키고 그 형태는 다변화 시키는 것이다.

도 1은 전자레인지의 개략도.

도 2는 히터가 있는 전자레인지의 내부 구조.

도 3은 전자레인지의 다공판 상세도.

도 4는 본 발명에 따른 개구면 구조.

도 5는 도 4의 유리커버를 보인 것으로, (가)는 표면도, (나)는 (가)의 A-A'선 단면도.

도 6은 전자레인지의 도어 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 도어유리를 보인 것으로, (가)는 표면도, (나)는 (가)의 B-B'선 단면도.

도 8의 (가)(나)는 본 발명에 따른 도어유리의 다공질 시트층의 단면도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

1:캐비티 2:트레이

3:도어 4:마그네트론

5:웨이브가이드 6:히터

7:개구면 8:다공판

9:히터하우징 10:유리커버

11:홀 12:도어유리

13:도어프레임 14:구동부

20:다공질 시트층 21:다공질 홀

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 캐비티의 한 벽면 혹은 두벽면 이상의 벽면 바깥 주위에 히터가 있고 히터와 캐비티의 접촉면에 개구부를 가지며 이 개구부를 중심으로 다공판과 유리커버로 이루어지는 열전달 및 전자파 차폐부를 가지는 전자레인지의 히터 개구면 구조에 있어서;

상기 개구면 구조는,

캐비티 벽면 개구부를 중심으로 지지되는 유리커버가 있으며, 이 유리커버는 표면상으로 다공질 시트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로 다공질 시트층은 전체 면적과 다공질 홀 면적의 비율로 나타나는 개구율을 90% 이상으로 메탈라이징으로 피막처리 하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로 유리커버 표면상의 다공질 시트층은 히터와 대향된 면을 선택하여 메탈라이징(Metalizing)처리한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은, 캐비티를 가리는 도어프레임에 다공부가 있으며 이 다공부와는 별도로 도어유리를 구비하는 전자레인지 도어 구조에 있어서;

도어프레임에 증착되는 판상의 도어유리와,

상기 도어유리는 메탈라이징으로 피막 처리된 다공질 시트층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로 도어유리의 안쪽 또는 바깥쪽 그리고 내부를 다공질 시트층으로 처리한 것을 특징으로 한다.

전자레인지에서 히터 개구면을 가리는 유리커버에 메탈라이징 피막처리를 통해 직접 다공질 시트층을 형성하면 히터의 열전달성능과 누설되는 전자파를 차폐하는데 들어가는 홀의 직경과 개구율을 목표대에 가깝게 간단하게 접근시킬 수 있으며, 전자파의 다른 누설 경로가 되는 전면 유리도어에 같은 목적으로 적용될 경우 홀의 직경을 작게하여 차폐효과를 크게하는 결과를 얻을 수 있다.

본 발명의 실시예를 도면을 참고로 설명하면 다음과 같다.

도 4는 히터 개구면 구조이고, 도 5는 히터 개구면을 가리는 유리커버의 표면 처리 모식도 이고, 도 7은 다른 실시예로서 도어유리의 표면 처리 모식도 이다.

공통적으로 유리에서 층상 구조를 만드는 다공질 시트층(20)은 유리재료와 따로 분리되지 않고 유리에 층상으로 존재하거나 단일화 된다. 다공질 시트층(20)을 유리에 조성하는 방법은 메탈라이징 피막 처리를 통해 조성한다.

메탈라이징은 전기가 통하지 않는 재료의 표면을 금속 피막으로 싸는 작업이기 때문에 메탈라이징의 소재에 다공질 홀(21)을 먼저 형성한다. 홀은 얇은 박판에 형성되어 기계가공과는 다른 부식가공법(etching)을 통해 목표대의 작은 직경의 홀과 이로부터 충분한 개구율을 얻는다.

그러나 충분히 작은 직경의 홀과 개구율을 필요로 하는 부분은 히터(6)의 개구면(7)을 가리는 유리커버(10)에 한정되며 전면 도어유리(12)에서는 작은 직경의 홀 가공이 중요하다.

개구면(7)을 가리는 유리커버(10)에 형성된 다공질 시트층(20)은 전자레인지 캐비티(1)의 개구면(7)을 그냥 가리게 설치되는 것이므로 다른 다공판은 따로 두지 않는다. 유리커버(10)에 다공판이 첨가된 층상의 구조로 다공판을 대체하기 때문이다.

다공질 시트층(20)은 유리재료와는 다른 이재질인 금속의 재료이다.

다공질 시트층(20)이 유리커버(10)에서 차지하는 층상의 형태는 유리커버(10)의 대부분 면적에 피막된 형태이거나 유리커버(10)의 가장자리를 부분적으로 남겨두는 형태이며 유리커버(10)의 안팎을 선택적으로 처리하는 형태이다.

다공질 홀(21)들의 배열은 개구면(7)을 가리는 경우에 한해서 규칙 균일 배열에 가깝게 조밀하게 배치되어 충분한 개구율을 만드는 형태이다.

전면 도어유리(12)에서의 다공질 홀(21)의 배열은 개구율 보다는 전자파 차폐효과에 유리한 충분한 작은 직경의 홀(21)들을 얻는데 유리한 배열구조로 꾸며진다.

개구면(7)을 가리는 유리커버(10) 상에서의 다공질 시트층(20)은 전체 면적과 다공질 홀(21) 면적의 비율로 나타나는 개구율을 90% 이상으로 유지 시키며 유리커버(10) 표면상의 다공질 시트층(20)은 히터(6)와 대향된 면을 선택하면 열전달 그리고 차폐효과를 얻는데 더 유리하다.

도어프레임(13)에 증착되는 판상의 도어유리(12)를 메탈라이징으로 피막 처리하여 다공질 시트층(20)을 형성할 경우 도어프레임(13)에 있는 다공판(8)을 없애면 다공판(8)에 상당하는 개구면이 남고 해당 부분은 다공판이 없어지는 대신 도어유리(12)를 장착하면 그대로 전자파 차폐구조가 된다.

이러한 다공질 시트층(20)은 도어유리(12)의 안쪽 또는 바깥쪽 그리고 그 내부에 형성하는 것도 가능하다.

다공질 시트층(20)이 유리커버(10)에서 층상 구조로 피막 처리된 형태는 히터(6)의 복사열을 캐비티(1) 안으로 전달하여 음식물을 가열하거나 캐비티(1) 안의 전자파 누설을 차폐하는 보통의 기능을 갖게된다. 보다 중요한 것은 유리커버(10)에 직접 다공질 시트층(20)을 층상 구조로 배치하면 다른 결과가 나타난다. 그것은다공질 홀(21)의 이상적인 배열에 접근되거나 가공성의 변화같은 것이다.

예를들면 캐비티(1)에 직접 다공판을 형성하는 것보다 다른 어떤 재료의 이용없이 전자파 차폐와 열전달 특성을 공유하는 발전된 형태의 다공질 홀의 제작이 가능하다.

일반적으로 원형 홀의 배열에 의한 전자파 차폐효과는 홀의 직경이 작을수록 우수한 것으로 알려져 있으며, 이런 측면에서 작은 직경의 홀 가공은 부식가공법을 통해 작은 목표대의 홀 가공이나 열전달에 관계되는 충분한 개구율을 얻기가 어렵지 않으며 유리커버에는 메탈라이징 피막 처리를 통해 쉽게 증착될 수 있다.

유리커버(10)에 다공질 시트층(20) 형성이 완료된 상태에서 히터(6)의 열전달 개구면(7)에 고정시키면 그것으로 캐비티(1)에 다공부를 만드는 것은 끝난다. 이로인해 별도의 다공판을 가공하는 작업은 생략되며 또 다공판이 유리커버에 단일화된 형태가 되기 때문에 구조도 간결해진다.

이는 다른 어떤 재료의 선정과 이상적인 다공질 홀의 배열을 갖추어 별도로 제공되는 인위적인 다공판 구조에 비해 수율을 떨어뜨리지 않으면서도 간단하게 개구면(7)에 융화되는 특징을 나타낸다.

따라서 유리커버(10)에 직접 다공질 시트층(20)을 메탈라이징으로 처리하면 따로 다공판을 형성하기 위한 작업이 필요없고 전자파 차폐효과를 향상 시키기 위해 홀의 직경을 조절할 경우 메탈라이징 피막처리를 통하면 목표로하는 다양한 홀의 직경을 조절하면서 형성할 수 있으며 또한 홀의 간격을 조밀하게 유지할 수 있어서 홀의 전체 면적으로 나타나는 충분한 개구율 확보가 가능하다.

전면 도어유리(12)에 메탈라이징 피막 처리된 다공질 시트층(20)을 형성시키면 역시 도어프레임(13)에 다공판을 형성하지 않고도 전자파 차폐효과를 얻을 수 있으므로 전자파 차폐목적으로 형성하는 다공판의 제작이 보다 쉬워진다.

도어유리(12)에 주어지는 다공질 시트층(20)은 도어유리(12)의 안쪽면.바깥면.중간에 인서트 된 형태 등으로 다양하게 배치될 수 있으며 위치에 따라 전자파 차폐효과는 달라질 수 있다.

이와같이 본 발명은 전자레인지의 히터 개구면을 가리는 유리커버에 직접 메탈라이징된 다공질 시트층을 층상 구조로 만들면 히터의 열을 캐비티 안으로 전달하고 캐비티안의 전자파 누설을 차폐시킬 수 있으므로 별도로 다공판 제작을 위해 들어가는 작업이 필요없게 되므로 작업성이 개선되고 구조적으로는 유리가 다공질 홀을 갖게되므로 시스템 구성이 간결해지며,홀의 배열에 대한 설계 자유도가 커진다.

또한 유리커버에 층상으로 피막되는 다공질 시트층은 유리커버에 피막처리되는 과정에서 전자파 차폐와 열전달 개구율 유지를 위한 목표대의 홀의 직경을 얻는데 어려움이 없으므로 이로인해 열전달과 차폐성능을 개선 시킬 수 있는 효과가 있으며 같은 효과로 전자파 누설 경로가 되는 도어유리에 다공질 시트층을 형성하면 전면 도어유리 구성을 간결하게할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 캐비티의 한 벽면 혹은 두벽면 이상의 벽면 바깥 주위에 히터가 있고 히터와 캐비티의 접촉면에 개구부를 가지며 이 개구부를 중심으로 다공판과 유리커버로 이루어지는 열전달 및 전자파 차폐부를 가지는 전자레인지의 히터 개구면 구조에 있어서;

   상기 개구면 구조는,

   캐비티 벽면 개구부를 중심으로 지지되는 유리커버가 있으며, 이 유리커버는 표면상으로 다공질 시트층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자레인지의 히터 개구면 구조.
2. 제 1 항에 있어서,

   다공질 시트층은 전체 면적과 다공질 홀 면적의 비율로 나타나는 개구율을 90% 이상으로 메탈라이징 피막처리 하는 것을 특징으로 하는 전자레인지의 히터 개구면 구조.
3. 제 1 항에 있어서,

   유리커버 표면상의 다공질 시트층은 히터와 대향된 면을 선택하여 피막 처리한 것을 특징으로 전자레인지의 히터 개구면 구조.
4. 캐비티를 가리는 도어프레임에 다공부가 있으며 이 다공부와는 별도로 도어유리를 구비하는 전자레인지 도어유리 구조에 있어서;

   도어프레임에 지지되는 판상의 도어유리 안쪽면에 메탈라이징으로 피막 처리된 다공질 시트층을 형성한 것을 특징으로 하는 전자레인지의 도어유리 구조.
5. 제 4 항에 있어서,

   다공질 시트층을 도어유리 바깥쪽면에 형성한 것을 특징으로 하는 전자레인지의 도어유리 구조.
6. 제 4 항에 있어서,

   다공질 시트층을 도어유리에 인서트된 형태로 형성한 것을 특징으로 하는 전자레인지의 도어유리 구조.