KR100543604B1 - 전자레인지의 균일가열 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 캐비티 내의 반사파 에너지를 빛 에너지로 변환하여 캐비티 내부를 밝게 조명하고 또한 마그네트론에 역으로 입사되는 반사파 에너지를 흡수하여 마그네트론의 성능 저하를 방지하도록 하는 전자레인지의 균일 가열 장치에 관한 것이다.

개시한 전자레인지의 균일 가열 장치는, 캐비티의 벽면 또는 부하 등에서 반사되는 전자파 에너지를 흡수시켜 빛 에너지로 변환하고 분산시키는 전자파 흡수체와, 전자파 흡수체를 캐비티의 내부에 안정되게 지지시켜 주는 유전율이 작은 지지체를 포함한다.

이에 따라 무부하 또는 경부하 시에 캐비티 내에서 반사되어 마그네트론으로 입사되는 반사파 에너지를 캐비티 내의 반사파 흡수체로 흡수함으로써, 마그네트론의 온도 상승 억제와 이로 인한 균일 가열 성능이 향상되고, 또한 반사파 에너지를 빛의 에너지로 변환시켜 캐비티의 내부를 밝게 조명하게 되는 이점이 있다.

Description

전자레인지의 균일가열 장치

본 발명은 대전력 전자파 에너지를 이용하여 음식물을 전체적으로 균일하게 가열시키기 위한 전자레인지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마그네트론의 안테나에서 방사되어 캐비티로 입사되는 대전력 전자파 에너지를 고루 분산시켜 음식물의 대소에 관계없이 균일 가열하고 캐비티 내의 무부하에 따른 마그네트론의 온도상승 억제와 기기 파손 등의 최소화를 양립시키도록 하는 전자레인지의 균일 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 방송용 기기 또는 드라이어 또는 전자레인지 등과 같이 대전력 전자파 에너지를 이용하는 기기에 요구되는 초단파는 통상적으로 마그네트론의 안테나로부터 얻고 있다.

이러한 마그네트론 장치에는 가속용 전압 예컨대 4.2KV 등이 인가되어 매우 높은 주파수, 예컨대 2.45GHz의 에너지를 안테나를 통해 발생시킨다.

이와 같은 마그네트론을 특정의 기기에 적용, 예컨대 전자레인지 등과 같은 조리기기에 적용하여 음식물을 효율적으로 조리하기 위해서는 캐비티 내의 조리실로 대전력 전자파 에너지를 안내하는 도파관과 같은 안내장치가 필요하다.

그런데, 상기 마그네트론의 안테나는 통상적으로 선편파(Liner Polarization)로 하여 에너지를 발생하고 그 선편파의 에너지는 안내장치인 도파관을 통해 캐비티의 조리실로 방사되어 음식물을 가열하게 된다.

이와 같이, 마그네트론의 안테나에서 발생된 대전력의 전자파 에너지를 캐비티의 조리실로 안내하여 음식물을 가열하는 장치로서는 도 1과 같은 장치가 있다.

도 1에 제시된 장치를 종래의 기술에 따른 전자레인지의 전자파 안내장치의 예로서, 설명한다.

상기 전자파 안내장치는, 캐비티(102)의 측벽에 결합되며 도면에 도시되지 않은 고압트랜스에서 발생되는 가속용 고전압에 의해 대전력의 전자파 에너지를 안테나(100a)를 통해 발생하는 마그네트론(100)과, 캐비티(102)의 측벽에 설치되어 마그네트론(100)에서 발생된 전자파 에너지를 개구부(106)를 통해 안내·방사하는 도파관(101)과, 캐비티(102) 내의 상부에 위치하여 도파관(101)에서 안내·방사한 전자파 에너지를 균일하게 분산하는 교반기 팬(stirrier fan)(104)과, 방사된 전자파 에너지를 가지고 음식물(105)을 가열·조리하는 조리실(107)과, 캐비티(102)의 하부에 설치되어 음식물(105)을 회전시키는 턴테이블(103)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 기술의 한 예로써 전자레인지의 전자파 안내장치를 더욱 구체화하기로 한다.

고압트랜스에서 발생된 가속 고전압이 마그네트론(100)에 인가되어 기동하면 전자파 에너지의 소스원인 마그네트론(100)은 2.45GHz의 전자파 에너지를 발생한다. 이와 아울러 음식물(105)이 올려진 턴테이블(103)이 회전을 하게 된다.

마그네트론(100)에서 발생된 전자파 에너지는 안테나(100a)를 통해 도파관(101)에 방사되고, 도파관(101)에 방사된 전자파 에너지는 개구부(106)를 통해 경사지게 조리실(107)로 방사되어 음식물(105)을 가열하게 된다.

여기서, 전자파 에너지는 파동의 성질을 가지고 안테나(100a)로부터 방사된다.

이때, 파동의 성질을 가진 전자파 에너지는 캐비티(102)의 벽면과 음식물 등에 반사되어, 보강 간섭과 상쇄 간섭 등을 일으켜 캐비티(102) 내에 정재파(standing wave)를 형성하게 되고, 이 때문에 캐비티(102) 내의 전자계는 균일하게 분포하지 않고 강한 곳과 약한 곳이 생기게 된다.

즉 다시 말해, 상기 전자파의 보강 간섭과 상쇄 간섭으로 인하여 전자파가 강한 부분(Hot Point)과 약한 부분(Weak Point)이 발생하고, 이와 같은 조건하에 의해서 요리성능인 균일 가열성능을 높이는데 한계가 있다.

따라서 가열하고자 하는 음식물이 균일하게 가열되지 않는 현상이 발생한다.

이와 같은 전자레인지에서 음식물의 불 균일 가열을 방지하기 위한 하나의 방법으로서, 전술한 바와 같이, 음식물(105)을 턴테이블(103)위에 올려놓고 이 턴테이블(103)을 회전시켜 음식물을 고루 가열하는 방법과 또다른 방법으로, 바람개비와 같은 형상의 교반기 팬(104)을 이용하여 음식물(105)에 전자파 에너지가 골고루 닿도록 도파관(101)에서 안내·방사된 전자파 에너지를 흐트러트려 음식물이 균일하게 가열되도록 하는 방법을 사용하고 있다.

그러나, 전술한 종래의 기술에 따른 전자레인지의 전자파 안내장치에 있어서는 마그네트론에서 발생되는 전자파 에너지를 캐비티 내로 안내·방사하고 캐비티 내의 교반기 팬 또는 턴테이블을 회전시켜 음식물을 균일 가열하게 됨을 알 수 있다.

이와 같은 종래의 전자레인지는, 부하(음식물)가 정해지면 캐비티 내의 전자계 분포는 시간에 관계없이 일정하게 되며 또한 균일한 분포를 갖지 못한다. 그래서 턴테이블을 사용하여 가열하려고 하는 부하를 회전시키는 방법 등을 이용해서 비교적 균일한 가열성능을 얻는 방법이 주로 사용되고 있으나 그 효과에 한계가 있다.

또한, 일반적인 캐비티의 형상이 직육면체로 되어 있으나, 턴테이블을 사용할 경우 가열할 수 있는 부하의 크기가 이로 인해 한정되어 캐비티의 공간 전체를 활용할 수 없는 문제점을 내재하고 있다.

또한, 턴테이블에 올려진 부하가 작은 경우, 그 부하에 흡수되지 못한 전자파 에너지가 역으로 마그네트론에 입사되어 그 마그네트론의 애노드의 온도를 상승시키게 된다. 이에 따라 균일 가열의 성능이 저하됨과 아울러 경부하 시에 효율이 떨어지게 되고, 또한 이상동작상태, 즉 다시 말해, 부하가 없는 경우에 있어서는 상기와 같은 마그네트론의 과열로 인한 성능 저하와 아울러 캐비티 내에 턴테이블로 사용되는 유리접시(glass tray) 또는 도어의 쵸크커버(choke cover)에 전자파 에너지가 집중되어 전장품이 용융되는 문제점을 내재하고 있다.

또한, 작은 음식물을 가열 시에 발생되는 마그네트론의 온도 상승에 의한 효율 저하와 무부하 시의 전장품의 용융상태를 회피하는 하나의 방법으로서, 마그네트론의 안테나에서 방사되어 캐비티 내로 안내되는 전자파 에너지의 방향을 도파관 자체에서 변화시켜 음식물을 균일 가열하는 것도 생각되지만, 그것에는 전자파 에너지의 방향을 변화시키기 위한 기구적인 복잡성과 도파관의 사이즈(size) 증가에 따른 전장물 배치의 어려움을 필요로 하게 된다.

따라서, 상기 도파관의 구조에 대한 복잡성과 턴테이블의 설치에 의한 공간 협소 상태를 방지하고, 또한 경부하 및 무부하시 마그네트론의 온도 상에 의한 효율 저하와 마그네트론의 과열로 인한 전장품의 용융 상태를 최소화하면서도 종래의 것과 동등 이상의 효과를 얻을 수 있는 전자레인지의 균일 가열 장치가 바람직하다.

따라서, 본 발명은 전술한 종래의 기술에서, 도파관의 구조에 대한 복잡성과 경부하 또는 무부하에 따른 마그네트론의 온도 상승, 효율 저하 및 이로 인한 전장품의 용융을 배제한 것으로, 본 발명의 한 견지로서, 캐비티의 벽면 또는 음식물 등에서 반사되어 마그네트론으로 입사되는 전자파 에너지를 캐비티 내에서 흡수하여 마그네트론의 성능 저하와 온도의 과열로 인한 전장품의 용융 상태를 방지하도록 하는 전자레인지의 균일 가열 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 견지로서, 경부하에 흡수되지 못한 반사파 에너지를 흡수하여 분산시키도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 견지로서, 캐비티 내의 반사파 에너지를 빛의 에너지로 변환시켜 캐비티의 내부를 밝게 조명하고 무부하에 따른 캐비티 내의 온도 상승을 최소화하도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 음식물을 회전시키지 않고 캐비티의 내부 공간을 효율적으로 사용하도록 하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 측면에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치는,

가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나를 갖는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생되는 전자파를 캐비티 내부로 안내·방사하는 도파관을 갖는 전자레인지에 있어서:

(1) 상기 캐비티의 내부 적소에 설치되며 상기 캐비티의 벽면 또는 부하 등에서 반사되는 전자파 에너지를 흡수시켜 빛 에너지로 변환하고 분산시키는 전자파 흡수체; 및

(2) 상기 전자파 흡수체를 상기 캐비티의 내부에 지지시켜 주는 지지체를 포함한다.

바람직하기로는, 상기 전자파 흡수체를 상기 부하에 대해 수평으로 하여 설치하는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 전자파 흡수체를 적어도 두 개 이상으로 분리하여 상기 캐비티의 내벽에 설치하며 상기 두 개의 전자파 흡수체는 서로 직각을 이루는 것을 특징으로 한다.

선택적으로, 상기 지지체는 유전율이 적은 세라믹으로 구성한 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 전자파 흡수체를 적어도 두 개 이상의 플라즈마 방전램프로 구성하여 서로 직각이 되도록 설치하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이하면, 상기 도파관을 통해 캐비티 내부로 방사된 전자파 에너지가 캐비티의 벽면 또는 부하에 흡수 또는 반사되고 그 반사파 에너지는 플라즈마 방전램프와 같은 전자파 흡수체에 흡수되어 분산하게 됨을 알 수 있다.

그 결과, 무부하 또는 경부하 시에 캐비티 내에서 반사되어 마그네트론으로 입사되는 반사파 에너지를 캐비티 내의 반사파 흡수체로 흡수함으로써, 마그네트론의 온도 상승 억제와 이로 인한 균일 가열 성능이 향상되고, 또한 전자파 흡수체에 흡수된 전자파 에너지가 빛의 에너지로 변환되어 캐비티의 내부를 밝게 조명하게 되는 이점이 있다.

그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

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

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

또한, 본 발명의 기술은 대전력 전자파 에너지를 사용하여 부하를 가열하는 여러 가지의 기기, 예컨대, 드라이어 또는 음식물 쓰레기의 건조 처리기 등에 적용할 수도 있다.

또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.

또한, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 전자레인지에 플라즈마 방전램프와 같은 전자파 흡수체를 사용한 예를 고려한다.

도 3은 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치의 설명에 제공되는 제1 실시 예를 나타내는 구성도 이다.

본 실시 예에 따르면, 캐비티(102)의 측벽에 결합되며 고압트랜스에서 발생되는 가속용 고전압에 의해 대전력의 전자파 에너지를 안테나(100a)를 통해 발생하는 마그네트론(100)과, 캐비티(102)의 측벽에 설치되어 마그네트론(100)에서 발생된 전자파 에너지를 개구부(106)를 통해 캐비티(102) 내부로 안내·방사하는 도파관(101)으로 구성된 전자레인지에 있어서: 캐비티(102)의 상측 중앙 내벽에 음식물(105)에 대해 수평으로 지지되어 캐비티(102)의 벽면 또는 음식물(105) 등에서 반사되는 상기 방사 전자파 에너지에 대한 반사파 에너지를 흡수시켜 부하(105)에 고루 분산시키는 전자파 흡수체(200)와, 전자파 흡수체(200)를 캐비티(102)의 상측 중앙 내벽에 안정되게 지지시켜 주는 유전 손실이 적은 지지체(201)로 구성된다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치를 이하를 통해 더욱 구체적으로 설명한다.

먼저, 도면에 도시하지 않은 고압트랜스에서 발생된 가속 고전압이 마그네트론(100)에 인가되어 기동하면 전자파 에너지의 소스원인 마그네트론(100)은 2.45GHz의 전자파 에너지를 발생하여 안테나(100a)를 통해 방사하게 된다.

마그네트론(100)에서 발생된 전자파 에너지는 안테나(100a)를 통해 도파관(101)에 방사되고, 도파관(101)에 방사된 전자파 에너지는 개구부(106)를 통해 경사지게 조리실(107)로 방사된다.

그리고, 조리실(107)로 방사된 전자파 에너지는 벽면 또는 음식물(105) 등에 반사 또는 흡수되어 간섭이 발생되고 캐비티(102) 내에 정재파를 형성하여 음식물을 불 균일하게 가열함은 물론 음식물(105)이 경부하 시에 상기 반사파 에너지가 마그네트론(100)에 입사되어 마그네트론(100)의 온도를 상승시키게 됨은 주지의 사실이다.

따라서, 이를 방지하기 위한 본 발명은 마그네트론(100)의 안테나(100a)에서 발생되어 도파관(101)을 통해 캐비티(102) 내부로 안내·방사되는 전자파 에너지가 음식물(105)에 1차 입사되도록 도파관(101)의 위치를 적정하게 선정하여 설치하고, 또한 캐비티(102)의 상측 중앙 내벽에 플라즈마(PLASMA) 방전램프와 같은 전자파 흡수체(200)를 세라믹과 같이 유전 손실이 적은 지지체(201)를 이용하여 음식물(105)과 수평이 되도록 지지시킨다.

이와 같이 도파관(101)의 위치가 적정하게 선정되고 플라즈마 방전램프와 같은 전자파 흡수체(200)가 설치된 상태에서 음식물(105)을 가열하기 위해 전자레인지가 기동하면 전술한 바와 같이 마그네트론(100)의 안테나(100a)에서 발생된 전자파 에너지가 캐비티(102)의 음식물(105)로 1차 입사되어 가열하게 된다.

이때, 상기 가열하고자 하는 음식물(105)이 작은 경우에 있어서, 상기 전자파 에너지는 그 음식물(105) 및 유리접시 등으로부터 반사되어 플라즈마 방전램프와 같은 전자파 흡수체(200)에 입사된다.

이와 같이 반사파 에너지가 전자파 흡수체(200)에 입사되면 그 전자파 흡수체(200) 내의 이온(ION) 물질이 도 5와 같이, 회전을 하여 빛을 발산하게 되고, 또한 상기 전자파 흡수체(200)에 의해 회전하는 모드가 형성되어 전자파 에너지를 흐트러트리게 됨으로써, 기존의 캐비티(102) 내에서 발생되는 정재파의 형성이 방지되고, 이 결과에 의해 마그네트론(100)에 역으로 입사되는 반사파 에너지가 억제되며, 또한 음식물(105)이 균일하게 가열된다.

도 4는 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치의 설명에 제공되는 제2 실시 예를 나타내는 구성도로서, 이 실시 예에서는 캐비티(102)의 좌측벽에 수납부(204)를 형성하여 전술한 제1 실시 예와 같이 지지체(203)를 통해 또다른 전자파 흡수체(202)를 설치한 예이다.

이와 같이 캐비티(102)내에 상기 플라즈마 방전램프와 같은 두 개의 전자파 흡수체(200),(202)를 설치함으로써, 제1 실시 예에서보다 더욱 향상된 균일 가열과 마그네트론의 온도 상승을 억제할 수 있으며, 이의 구체적인 동작은 제1 실시 예와 동일하므로 생략하기로 한다.

상기 제1, 제2 실시 예를 통한 결과, 본 발명에서는 작은 부하, 즉 음식물이 작은 경우에 흡수되지 못한 반사파 에너지가 전자파 흡수체(200),(202)에 흡수됨으로써, 마그네트론(100)의 성능을 저하시키는 일이 최소화되고, 또한 부하가 없는 상태에서 마그네트론(100)의 기동에 따른 온도 과열로 인해서 발생되는 유리접시의 용융 또는 도어의 쵸크커버의 용융상태가 방지됨은 물론 플라즈마 방전램프의 사용으로 인하여 캐비티 내부를 밝게 조명할 수 있다.

한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서, 캐비티 내의 전자계 분포가 시간에 관계없이 일정하게 고정되어 음식물을 가열하거나 또는 캐비티 내에 턴테이블 및 교반기 팬을 설치하여 균일 가열하는 것과는 달리, 본 발명은 캐비티의 벽면 또는 음식물 등에 흡수되지 못하고 마그네트론으로 역(逆)입사되는 반사파 에너지를 흡수시켜 그 마그네트론의 성능저하를 방지하여 주게됨을 알 수 있다.

이 결과에서, 본 발명은 무부하 또는 경부하 시에 캐비티 내에서 반사되어 마그네트론으로 입사되는 반사파 에너지를 흡수함으로써, 마그네트론의 온도 상승이 억제되고 이로 인한 균일 가열성능이 향상되며, 또한 마그네트론의 과열로 인한 전장품의 용융상태를 최소화시킬 수 있음을 알 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명은 플라즈마 방전램프와 같은 전자파 흡수체를 이용하여 음식물 등에서 반사되는 전자파 에너지를 흡수하여 줌으로서, 종래의 반사파 에너지에 따른 마그네트론의 성능 저하와 과열현상이 줄어들고, 무부하 또는 경부하 시에 전장품, 특히 턴테이블로 사용되는 유리접시 또는 도어의 쵸크커버 등의 용융상태가 발생되지 않는 것이다.

이 적용례에 의하면, 음식물의 균일 가열 시에 교반기 팬 및 턴테이블이 추가되는 것이 없고, 또한 플라즈마 방전램프의 사용으로 캐비티 내부를 밝게 조명할 수 있음은 물론 마그네트론의 과열이 현저하게 줄어듦으로써, 음식물의 균일 가열 향상과 제품의 품질 안정화를 실현할 수가 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 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 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치에 의하면, 플라즈마 방전램프에 의해 회전하는 모드를 형성시켜 전자파 에너지를 흐트러트려 줌으로써 균일 가열성능이 향상되고, 또한 부하가 작은 경우에 그 부하에 흡수되지 못한 반사파 에너지를 흡수하여 줌으로써, 마그네트론의 성능 저하가 최소화된다.

또한, 무부하에 따른 이상동작 상태 시에 마그네트론의 과열로 인한 도어의 쵸크커버 또는 턴테이블로 사용되는 유리접시 등의 용융상태가 방지됨은 물론 캐비티 내부를 밝게 조명할 수 있는 효과가 있다는 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 전자레인지의 전자파 안내장치를 개략적으로 도시한 구성도 이고,

도 2는 도 1의 전자파 안내장치를 보다 상세하게 보인 확대도로서,

도 2a는 전자파 안내장치의 정면도이고,

도 2b는 전자파 안내장치의 측단면도 이고,

도 3은 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치의 설명에 제공되는 제1 실시 예를 나타내는 구성도 이고,

도 4는 본 발명에 따른 전자레인지의 균일 가열 장치의 설명에 제공되는 제2 실시 예를 나타내는 구성도 이고,

도 5는 도 3, 도 4의 캐비티의 내부에 설치된 전자파 흡수체의 동작상태를 보인 설명도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 마그네트론 101 : 도파관

102 : 캐비티 103 : 턴테이블

200, 202 : 전자파 흡수체 201, 203 : 지지체

204 : 수납부

Claims (5)

1. 가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나를 갖는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생되는 전자파를 캐비티의 조리실로 안내·방사하는 도파관을 갖는 전자레인지에 있어서:

   (1) 상기 도파관에서 먼 쪽의 상기 캐비티의 벽면에 설치되며 상기 캐비티의 벽면 또는 부하 등에서 반사되는 반사파 에너지를 흡수시키고 흡수한 에너지를 빛에너지로 변환하여 상기 캐비티 내부를 조명하는 방전램프; 및

   (2) 상기 방전램프를 상기 캐비티의 내부 벽면에 지지시키는 지지체를 포함한 것을 특징으로 한 전자레인지의 균일가열 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방전램프를 상기 부하에 대해 수평으로 하여 설치하는 것을 특징으로 한 전자레인지의 균일가열 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 방전램프를 적어도 두 개 이상으로 분리하여 상기 캐비티의 내벽에 설치하며 상기 적어도 두 개 이상의 방전램프는 서로 직각을 이루고 상기 지지체에 의해 고정된 것을 특징으로 한 전자레인지의 균일가열 장치.
4. 제 1항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 지지체는 유전율이 적은 세라믹으로 구성한 것을 특징으로 한 전자레인지의 균일가열 장치.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 방전램프는 플라지마 방전램프인 것을 특징으로 한 전자레인지의 균일가열 장치.