KR100662457B1

KR100662457B1 - 전자기파를 이용한 가열 장치

Info

Publication number: KR100662457B1
Application number: KR1020050076737A
Authority: KR
Inventors: 심성훈; 김응수; 허진열
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2007-01-02
Also published as: EP1758433A2; CN1921711A; US7429721B2; CA2526056A1; CA2526056C; US20070039940A1; EP1758433A3; CN1921711B

Abstract

본 발명은 가열 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐비티의 용량을 증대시킬 수 있고, 전자파의 차폐성능을 향상시킬 수 있는 전자기파를 이용한 가열 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은, 본체의 개구된 전면에 개폐 가능하게 설치되는 도어(120); 그리고, 상기 도어의 테두리를 따라 적어도 1열 이상씩 배열되는 판형의 쵸크부(131)와 다수개의 슬롯(135b)이 형성된 필터부(135)를 가지며, 상기 쵸크부와 필터부의 열들 중 가장 내측에는 소정의 쵸크부(131)가 배치되는 쵸크 필터(130)를 포함하여 구성되는 전자기파를 이용한 가열 장치를 제공한다.

가열 장치, 전자레인지, 전기 오븐, 쵸크 필터

Description

전자기파를 이용한 가열 장치{heating apparatus using microwave}

도 1은 종래 전자기파를 이용한 가열 장치의 전자기파 차폐 성능을 나타낸 그래프.

도 2는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 가열 장치의 실시예를 나타낸 측면도.

도 3은 도 2의 쵸크 필터를 나타낸 사시도.

도 4는 도 2의 가열 장치의 전자기파 차폐 회로의 작용을 나타낸 확대도.

도 5는 도 2의 가열 장치의 전자기파 차폐 성능을 나타낸 그래프.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 본체 111 : 캐비티

112 : 전면 120 : 도어

130 : 쵸크 필터 131 : 쵸크부

135 : 필터부 140 : 글래스판

본 발명은 가열 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 캐비티의 용량을 증 대시킬 수 있고, 전자파의 차폐성능을 향상시킬 수 있는 전자기파를 이용한 가열 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자레인지와 전기 오븐 등은 전자기파를 이용하여 음식물을 가열하는 장치이며, 이들을 총칭하여 전자기파를 이용한 가열 장치라 한다.

종래 전자기파를 이용한 가열 장치는 본체의 개구된 전면과 도어 사이의 틈새를 통해 전자기파가 누설되는 것을 방지하도록 상기 도어의 테두리에 쵸크 필터가 설치된다. 이러한 본체의 전면과 쵸크 필터는 전자기파 차폐 회로(L-C회로)를 구성한다.

또한, 상기 전기 오븐의 도어는 캐비티 내의 고온 상태를 단열시키기 위해 상기 캐비티의 내측으로 소정 높이 돌출되게 형성한다. 즉, 상기 도어는 테두리의 두께가 얇은 형태를 갖는다.

또한, 상기 전자기파를 이용한 가열 장치의 도어에는 상기 캐비티 내부의 밀폐 및 단열을 위해 가스켓과 글래스판이 설치된다.

상술한 전자기파를 이용한 가열 장치는 음식물이 가장 잘 가열될 수 있는 2.45GHz 정도의 주파수를 갖는 전자기파를 캐비티 내부로 조사하여 음식물을 가열한다.

그러나, 종래의 전자기파를 이용한 가열 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 상기 가열 장치의 도어에는 단열과 밀폐를 위해 가스켓과 글래스판이 설치되므로, 상기 본체의 전면과 쵸크 필터 사이의 간격이 커질 수밖에 없다. 상기 간격이 커지면, 상기 전자기파 차폐 회로에서는 캐피턴스(C: Capacitance)가 감소되어, 도 1과 같이 그래프가 샤프한 피크치를 가짐에 따라 대략 70dB 이하의 차폐 성능을 갖는 전자기파 흡수 대역폭이 현저히 감소된다. 결과적으로, 전자기파의 차폐 성능이 현저히 감소되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 본체의 전면과 쵸크 필터의 간격이 증가됨에 따라 상기 전자기 파 흡수 대역폭은 좁아지는 방향으로 민감하게 가변되는 문제점이 있었다. 가령, 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 본체의 전면과 코일의 간격이 1mm일 경우 (G1 그래프)에는 대략 100MHz의 전자기파 흡수 대역폭을 가지지만, 간격이 3mm일 경우 (G2 그래프)에는 50MHz의 전자기파 흡수 대역폭을 가지며, 간격이 10mm일 경우 (G3 그래프)에는 전자기파 흡수 대역폭이 거의 존재하지 않는다. 그런데, 상기 가열 장치의 도어에 가스켓과 글래스판이 설치되는 경우 상기 본체의 전면과 쵸크 필터 사이의 실질적인 간격은 대략 6~7mm 정도 되므로, 결과적으로 전자기파 차폐 성능이 현저히 감소되는 것을 알 수 있다.

둘째, 캐비티에는 2.45GHz의 주파수가 간섭되어 하모닉 주파수(harmonic frequency)에 의해 전자파간섭 또는 장애(EMI: Electro Magnetic Interference)가 발생되는 EMI 특성을 갖는데, 상기 전자파 흡수 대역폭이 감소됨에 따라 하모닉 주파수를 제거하기 곤란한 문제점이 있었다.

셋째, 최근에 전자레인지나 전기 레인지의 용량을 증대시키기 위해 본체의 벽면 두께를 감소시킴으로써 캐비티의 용량(크기)을 증가시키려고 시도하고 있다. 이처럼 본체 전면의 두께를 감소시키면, 상기 본체의 전면의 면적이 감소되어 캐피 시턴스(C)가 현저히 감소되므로, 상기 전자기파 차폐 회로의 차폐 성능이 현저히 감소되는 문제점이 있었다. 결국, 본체의 벽면 두께를 감소시키는 데에 한계가 있었다.

상기한 제반 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 목적은 -70dB이하의 차폐 성능을 갖는 전자기파 흡수 대역폭이 증가되어 전자기파의 차폐 성능을 증가시키는 전자기파를 이용한 가열 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 목적은 전자기파의 간섭현상에 의해 발생되는 하모닉 주파수의 차폐 성능을 향상시킬 수 있는 전자기파를 이용한 가열 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 다른 목적은 본체의 전면과 쵸크 필터의 간격이 다소 증가되더라도 전자기파의 차폐 성능에 거의 영향을 받지 않도록 하는 전자기파를 이용한 가열 장치를 제공하는 것이다.

또, 본 발명의 또 다른 목적은 본체의 전면 두께를 감소시키더라도 전자기파의 차폐 성능을 일정하게 유지할 수 있는 전자기파를 이용한 가열 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 형태에 따르면, 본체의 개구된 전면에 개폐 가능하게 설치되는 도어; 그리고, 상기 도어의 테두리를 따라 적어도 1열 이상씩 배열되는 판형 쵸크부와 다수개의 슬롯이 형성된 필터부를 가지며, 상 기 쵸크부와 필터부의 열들 중 가장 내측에는 소정의 쵸크부가 배치되는 쵸크 필터를 포함하여 구성되는 전자기파를 이용한 가열 장치를 제공한다.

상기 가장 내측 쵸크부의 일부는 본체의 캐비티를 마주보는 위치에 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가장 내측 쵸크부는 도어의 외측 단부을 바라보도록 절곡되고, 상기 필터부는 도어의 외측 단부를 바라보도록 절곡되는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의하면, -70dB이하의 차폐 성능을 갖는 전자기파 흡수 대역폭이 증가되어 전자기파의 차폐 성능을 증가시킬 수 있고, 하모닉 주파수를 효과적으로 차폐시킬 수 있으며, 본체의 전면과 쵸크 필터의 간격이 다소 증가되더라도 전자기파의 차폐 성능에 거의 영향을 받지 않으며, 본체의 전면 두께를 감소시키더라도 전자기파의 차폐 성능을 일정하게 유지할 수 있다.

이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명에 따른 바람직한 실시예들에 관해 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 가열 장치의 실시예를 나타낸 측면도이고, 도 3은 도 2의 쵸크 필터를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 2의 가열 장치의 전자기파 차폐 회로의 작용을 나타낸 확대도이고, 도 5는 도 2의 가열 장치의 전자기파 차폐 성능을 나타낸 그래프이다.

도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 가열 장치의 제1실시예에 관해 설명하기로 한다.

상기 전자기파를 이용한 가열 장치는, 본체(110)의 개구된 전면(112)에 개폐 가능하게 설치되는 도어(120)와, 상기 도어의 테두리를 따라 적어도 1열 이상씩 배열되는 판형의 쵸크부(131)와 다수개의 슬롯들(135b)이 형성된 필터부(135)를 가지며, 상기 쵸크부와 필터부 중 가장 내측에는 소정의 쵸크부(131)가 배치되는 쵸크 필터(130)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(110)의 내부에는 음식물을 수용할 수 있는 공간인 캐비티(111)가 형성된다. 이때, 본체(110)의 벽면과 전면(112)은 도체면으로 이루어진다.

이러한 본체의 전면(112)과 쵸크 필터(130)에 의해 아래에서 상술할 전자기 차폐 회로가 형성된다.

이때, 가장 내측 쵸크부(131)의 일부는 본체의 캐비티(111)를 마주보는 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 가장 내측 쵸크부(131)의 일부는 도 2와 같이 본체의 전면(112)보다 내측에 배치된다. 도 2에서는 쵸크부와 필터부가 각각 1열씩 배치된 것을 예시한 것에 불구하다. 따라서, 가장 내측에 소정의 쵸크부(131)가 배치되는 한, 내측 쵸크부(131)의 외측에는 2열 이상의 필터부가 배치되거나 또는 필터부와 쵸크부 적어도 1열 이상 배치될 수도 있다.

여기서, 상기 쵸크부(131)는 판형으로 형성되므로, 임피던스(Z)를 무한대(∞)로 하여 전자기파를 차폐시킨다. 즉, 상기 쵸크부의 끝단에는 전류(i)=0, 전압(V)=일정(constant)이므로, 상기 임피던스(Z)가 무한대로 되어 소정 주파수의 전자파를 차폐하게 되는 것이다.

이러한 쵸크부(131)는 패널로 둘러싸인 공간(쵸크부의 아래 공간)의 캐비티측이 폐쇄된 형태를 가지므로 배치된 위치에 따라 작용 특성이 둔감하게 나타난다. 따라서, 상기 쵸크부는 캐비티(111)와 마주보는 위치(본체의 전면과 마주하지 않는 위치)에 배치되더라도 임피던스(Z)는 변화가 거의 없다. 따라서, 상기 본체의 좌/우/상/하 벽면의 두께(W)를 얇게 함으로써 상기 쵸크부(131)의 일부를 본체의 전면(112)과 마주하지 않게 배치시키더라도(쵸크 코일의 폭을 벽면보다 두껍게 함) 거의 동일한 임피던스를 얻을 수 있게 된다. 또한, 상기 본체의 좌/우/상/하 벽면의 두께(W)를 종래와 동일하게 하면, 상기 쵸크부(131)와 필터부(135)의 배열 수를 보다 증대시킬 수 있어 전자기파 차폐 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 필터부(135)는 다수개의 리브(135a)와 슬롯(135b)을 가지므로, L-C회로를 형성하여 전자기파를 차폐시킨다. 이러한 필터부(135)는 다수개의 슬롯들을 가지므로 이들이 본체의 전면과 마주보도록 배치되지 않는 경우 작용 특성이 현저히 저하된다. 따라서, 상기 필터부는 배치된 위치에 따라 작용 특성이 민감하므로, 캐비티(111)와 마주보는 위치에 배치되면 작용 특성이 민감하게 변화되어 충분한 차폐 성능을 갖지 못한다. 따라서, 필터부(135)는 본체의 전면(112)에 마주하도록 배치되는 것이 바람직하다.

도 3을 참조하여, 상기 쵸크 빌터에 관해 상세히 설명하기로 한다. 이하에서는 쵸크부(131)와 필터부(135)가 1열씩 배열된 구조를 기준으로 설명하기로 한다.

상기 쵸크 필터(130)는 가장 내측에 쵸크부(131)가 배치되고, 가장 내측 쵸크부의 외측에 필터부(135)가 배치된다.

이때, 상기 가장 내측 쵸크부(131)는 도어(120)의 외측 단부를 바라보도록 절곡되는 것이 바람직하다. 이는 가장 내측 쵸크부 아래에 형성된 작용공간이 본체 의 전면을 마주보도록 하여 상기 쵸크부의 작용 특성을 저하시키지 않도록 하기 위함이다.

또한, 상기 필터부(135)는 도어(120)의 외측 단부를 바라보도록 절곡되는 것이 바람직하다. 이는 쵸크부의 작용공간과 필터부의 작용공간을 구획함으로써, 상기 쵸크부와 필터부에서의 L-C회로가 독립적으로 형성될 수 있도록 하기 위함이다. 만약, 필터부의 끝단이 도어의 중심부를 향한다면 작용공간이 하나로 합쳐지므로, 상기 쵸크부와 필터부에는 L-C회로가 독립적으로 형성되지 못하게 된다.

이러한 쵸크부(131)와 필터부(135)는 대략 "ㄱ"자 형태로 절곡된다.

상기 필터부(135)의 슬릿들(135b)은 동일한 간격마다 배치되는 것이 바람직하지만, 동일하지 않은 간격으로 배치될 수 있음도 이해 가능하다.

상기 쵸크부(131)와 필터부(135)는 동일 평면을 이루는 것이 바람직하다. 또한, 상기 쵸크부(131)와 필터부(135)는 도어(120)의 내측면과 동일 평면을 이루는 것이 더욱 바람직하다. 이때, 상기 쵸크부(131) 및 필터부(135)와 도어(120)의 내측면에는 글래스판(140)이 부착된다.

이때, 상기 도어(120)의 외측 단부에는 테두리를 따라 플랜지부(139)가 형성되는 것이 바람직하다. 이는 글래스판(140)이 도어(120)의 내측면에 부착될 때에 상기 글래스판(140)의 외측 단부에 플랜지부(139)의 끝단이 밀착되어, 틈새로 이물질이 들어가는 것을 방지하고, 청소성을 향상시키기 위함이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명에 따른 가열 장치의 작용에 관해 설명하기로 한다.

상기 가열 장치의 캐비티(111) 내에는 음식물을 가열하는데 가장 효율적인 대략 2.45GHz의 전자기파가 조사된다. 상기 조사된 전자기파는 도체 재질의 캐비티(111)와 스터러 팬(미도시) 등에 의해 사방으로 반사되면서 음식물을 가열한다.

이때, 상기 쵸크부(131)에서는 임퍼던스(Z)를 무한대(∞)로 하여 누설되는 전자기파를 1차적으로 차단한다. 이어, 상기 필터부(135)에서는 L-C회로가 형성되어 누설되는 전자기파를 2차적으로 차단한다. 가령, 도 4에 나타난 바와 같이, 본체의 개구된 전면(112)과 필터부(135)의 표면에는 "L"값이 형성된다. 동시에, 상기 본체의 전면(112)과 필터부(135) 사이의 공간과, 상기 필터부(135)의 내부 공간과, 상기 필터부(135)의 슬롯(135a)들에는 "C"값이 형성된다. 즉, 표면에는 "L"값이 형성되고, 구조물 사이와 공간에는 "C"값이 형성된다. 따라서, 상기 본체(110)와 쵸크 코일(130)에는 무한대의 임피던스(Z)와 L-C 회로, 다시 말해 2중의 차폐 회로가 형성되어, 전자기파 차폐 성능히 현저히 증가된다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 상술한 가열 장치에서 상기 본체(110)의 전면(112)과 쵸크 필터(130)의 간격이 7mm 떨어지게 하고, 쵸크부(131)와 필터부(135)를 갖는 쵸크 필터(130)를 적용하여 실험한 결과에 관해 설명하기로 한다.

상기 쵸크 필터(130)는 실질적으로 임피던스(Z)와 L-C회로에 의한 2중의 차폐 회로를 구성하므로, 그 결과, 2.15GHz와 2.75GHz 사이의 대역폭(B)에서 -70dB 이하의 누설량이 나타나는 것을 알 수 있었다. 즉, -70dB의 누설량을 갖는 전자기파 흡수 대역폭(B)이 종래에 비해 현저히 증가되었다. 여기서,

이며, 입력값은 캐비티(111) 내에 조사되는 전자기파의 값이고, 출력값은 전자기파의 누설되는 값을 나타낸다.

따라서, 상기 2.15~2.75GHz의 대역폭(B)에서는 -70dB 이하의 누설량를 나타내므로 전자기파 차폐 성능이 현저히 상승되는 것을 알 수 있다. 특히, 일반적인 전자레인지나 전기 오븐에 적용되는 2.45GHz의 전자기파는 상술한 전자기파 흡수 대역폭(B)에 속하므로, 상기 도어(120)의 틈새를 통해 전자기파가 누설되는 것을 현저히 감소시킬 수 있었다.

또한, 전자기파 흡수 대역폭(B)이 현저히 증가되어, 2.45GHz에 대한 하모닉 주파수(harmonic frequency)에 대한 차폐 성능이 현저히 증가되는 것을 알 수 있다.

이와 같이 전자기파 차폐 성능이 현저히 증가되므로, 상기 본체의 상/하/좌/우 벽면의 폭을 종래에 비해 얇게 하더라도 충분한 전자기파 차폐 성능을 확보할 수 있다.

상기에서 설명한 본 발명에 따른 전자기파를 이용한 가열 장치의 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명에 의하면, 상기 가열 장치는 본체의 전면과 쵸크 필터 사이의 간격이 커짐에 따라 캐피턴스(C)가 감소되더라도, 쵸크부와 필터부를 갖는 쵸크 필터를 적용하여 전자기파를 2중으로 차폐시킬 수 있다. 따라서, 대략 70dB 이하의 차폐 성능을 갖는 전자기파 흡수 대역폭이 현저히 증가되어, 전자기파의 차폐 성능이 현저히 증가되는 효과가 있다. 또한, 하모닉 주파수의 차폐 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 의하면, 상기 쵸크부가 가장 내측에 배치되므로, 상기 본체의 벽면의 두께가 얇아진다 하더라도 전자기파 흡수 대역폭이 민감하게 가변되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 쵸크부를 본체의 캐비티와 마주보는 위치까지 배치시킬 수 있으므로, 전자기파의 차폐 성능을 확보하면서도 본체의 에면 두께를 현저히 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

셋째, 본 발명에 의하면, 상기 본체의 벽면을 감소시킬 수 있으므로, 캐비티의 내부를 확대하여 용량을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

본체의 개구된 전면에 개폐 가능하게 설치되는 도어; 그리고,

상기 도어의 테두리를 따라 적어도 1열 이상씩 배열되는 판형 쵸크부와 다수개의 슬롯이 형성된 필터부를 가지며, 상기 쵸크부와 필터부의 열들 중 가장 내측에는 소정의 쵸크부가 배치되는 쵸크 필터를 포함하여 구성되는 전자기파를 이용한 가열 장치.
제1항에 있어서,

상기 가장 내측 쵸크부의 일부는 본체의 캐비티를 마주보는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 가열 장치.
제2항에 있어서,

상기 가장 내측 쵸크부는 도어의 외측 단부을 바라보도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 가열 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 필터부는 도어의 외측 단부를 바라보도록 절곡되는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 가열 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,

상기 쵸크부와 필터부는 동일 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 가열 장치.
제5항에 있어서,

상기 쵸크부 및 필터부는 도어의 내측면과 동일 평면을 이루는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 가열 장치.
제6항에 있어서,

상기 도어의 내측면과 쵸크부 및 필터부에는 글래스판이 부착되는 것을 특징으로 하는 전자기파를 이용한 가열 장치