KR101727904B1 - 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법 - Google Patents

마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는, 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 스캔 모드에서 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 모드에서, 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열 구간용 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법{A cooking apparatus using microwave and method for operating the same}
본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 동작 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법에 관한 것이다.
일반적으로, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 음식물을 수납하여 밀폐한 후, 동작 버튼을 누르게 되면 고압발생기에 전압이 인가되고 고압발생기에 인가된 상용전압은 승압되어 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론에 전원이 인가되고 마그네트론에 의해 발생된 마이크로웨이브는 도파관 등을 통해 캐비티로 전달된다.
이때, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 마그네트론에서 발생되는 마이크로웨이브를 음식물에 조사하여 음식물을 구성하고 있는 분자들을 1초에 24억 5천만번 진동시킴으로써 발생되는 마찰열로 음식물을 가열하는 것이다.
이러한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 온도 제어가 용이하고, 요리 시간의 절약, 조작의 편의성 등 다양한 이점으로 인하여 일반가정에 많이 보급되어 있는 실정이다.
그런데, 마이크로웨이브를 이용하여 음식물을 조리하는 경우 음식물의 표면 편차 등에 의해 균일하게 가열되지 않고 음식물에 부분적으로 온도 차이가 발생하는 문제점이 있다. 또한 조리기기 내에 수납되는 음식물의 종류에 따라서도 조리시의 온도 편차가 달라지는 문제점이 있다.
본 발명은 마이크로웨이브의 동작 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는, 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열 구간용 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는, 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 스캔 구간에서 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격 보다 가열 구간에서 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 더 좁아지도록 설정하는 제어부를 포함한다.
또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시에에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법은, 스캔 구간에서 복수의 마이크로웨이브를 생성하는 단계와, 생성된 마이크로웨이브를 캐비티 내부로 출력하는 단계와, 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율 연산하는 단계와, 연산된 가열 효율이 기준 효율 이상인 마이크로웨이브를 산출하는 단계와, 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열 구간용 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하는 단계와, 산출된 보간 마이크로웨이브 및 보간 마이크로웨이브의 가열 시간에 따라 가열 구간을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열용 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출함으로써, 스캔 구간을 단축시키고, 가열 구간을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. 이에 따라, 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.
즉, 스캔 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격 보다 가열 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 더 좁아지도록 설정할 수 있게 된다. 이에 따라 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.
한편, 산출된 마이크로웨이브의 주파수에 비례하여, 보간 마이크로웨이브의 주파수를 설정하거나, 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간에 비례하여, 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출함으로써, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
한편, 가열 구간에서도 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율 연산하고, 연산된 가열 효율이 기준 효율 미만인 지 판단하며, 기준 효율 미만인 경우, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 출력을 중지시키고 다음 주파수의 마이크로웨이브를 출력함으로써, 가열시 대상물을 효율적으로 가열할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 부분 사시도이다.
도 2는 도 1의 조리기기의 단면도이다.
도 3은 도 1의 조리기기의 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 도 4의 가열 구간 수행 단계를 보여주는 순서도이다.
도 6 내지 도 9b는 도 4 및 도 5의 동작 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 조리기기의 단면도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기(100)는, 본체(102)의 전면부에 조리창(104)이 부착된 도어(106)가 개폐 가능하게 결합되고, 본체(102)의 전면 일측부에는 조작패널(108)이 결합된다.,
도어(106)는, 캐비티(134)를 개폐하며, 도면에서는 도시하지 않았지만, 도어(106) 내부에는, 마이크로웨이브의 차폐를 위한 도어 쵸크(미도시)가 배치될 될 수 있다.
조작패널(108)은, 조리기기의 운전을 조작하는 조작부(107)와, 조리기기의 동작 등을 표시하는 표시부(105)를 포함한다.
본체(102)의 내부에는 가열 대상(140), 예를 들어 음식물이 수용되어 마이크로웨이브(microwave)에 의해 조리가 이루어질 수 있도록 소정 크기의 수용공간을 가지는 캐비티(134)가 구비된다.
그리고, 캐비티(134)의 외측면에는 마이크로웨이브를 발생시키기 위한 마이크로웨이브 생성부(110)가 설치되고, 마이크로웨이브 생성부(110)의 출력부측에는 마이크로웨이브 생성부(110)에서 발생되는 마이크로웨이브를 캐비티(134)의 내측으로 안내하기 위한 마이크로웨이브 전송부(112)가 배치된다.
마이크로웨이브 생성부(110)는, 마그네트론(magnetron)을 구비하거나, 반도체를 이용한 고체 전력 증폭기(Solid State Power Amplifier; SSPA)를 구비할 수 있다. 고체 전력 증폭기(SSPA)는 마그네트론 보다 공간을 적게 차지하는 장점이 있다.
한편, 고체 전력 증폭기(SSPA)는, 증폭을 위해 수동 소자(커패시터와 인덕터 등) 및 능동 소자(트랜지스터 등)를 별도를 구비하는 하이브리드 고주파 집적회로(Hybrid Microwave Integrated Circuits;HMIC), 또는 수동 소자 및 능동 소자가 하나의 기판으로 구현된 단일 고주파 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuits;MMIC)로 구현될 수 있다.
한편, 마이크로웨이브 생성부(110)는, 고체 전력 증폭기(SSPA)를 하나의 모듈로서 구현될 수 있으며, 이를 고체 전력 모듈(Solid State Power Module; SSPM)이라 할 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로웨이브 생성부(110)는 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 것이 가능하다. 이러한 마이크로웨이브의 주파수 범위는 대략 900MHz ~ 2500Hz 부근일 수 있다. 특히, 915MHz 를 중심으로 소정 범위 내이거나 2450MHz 를 중심으로 소정 범위 내일 수 있다. 마이크로웨이브 생성부(110)에 대한 상세한 설명은 이하의 도 3을 참조하여 후술한다.
마이크로웨이브 전송부(112)는, 마이크로웨이브 생성부(110)에서 생성되어 출력된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 전송한다. 이러한 마이크로웨이브 전송부(112)는, 도파관(waveguide), 또는 동축 선로를 구비할 수 있다. 생성된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 송출하기 위해, 도면과 같이, 피더(142)가 연결될 수 있다.
한편, 마이크로웨이브 전송부(112)는, 도면과 같이 캐비티(134) 내로 개구부(145)를 가지고 개구된 형태로 구현이 가능하나, 이에 한정되지 않고, 단부에 안테나(antenna)가 결합되는 것도 가능하다. 개구부(145)는 슬롯 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 개구부(145) 또는 안테나를 통해, 마이크로웨이브는 캐비티(134)로 방출되게 된다.
한편, 도면에서는 개구부(145)가 캐비티(134) 상측에 하나 배치되는 것으로 도시하나, 개구부(145)가 캐비티(134)의 하측, 또는 측부에 배치되는 것도 가능하며, 또한 복수의 개구부가 배치되는 것도 가능하다. 개구부(145) 대신에 안테나를 통해 결합되는 경우도 마찬가지이다.
마이크로웨이브 생성부(110)의 하측에는, 마이크로웨이브 생성부(110)에 전원을 공급하는 전원 공급부(114)가 구비된다.
전원 공급부(114)는, 조리기기(100)에 입력되는 전원을 고압으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 고압 트랜스를 구비하거나, 또는 하나 이상의 스위치 소자가 스위칭 동작을 수행하여 생성한 약 3500V이상의 고출력 전압을 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 인버터를 구비할 수 있다.
한편, 마이크로웨이브 생성부(110)의 주변에는 마이크로웨이브 생성부(110)를 냉각하기 위한 냉각팬(미도시)이 설치될 수 있다.
한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 캐비티(134) 내의 공진 모드 변환을 위한 공진 모드 변환부(미도시)가 배치도리 수 있다. 공진 모드 변환부(미도시)의 예로는, 스터러(stirrer), 회전 테이블, 슬라이딩 테이블 중 적어도 하나일 수 있다. 이 중 회전 테이블과 슬라이딩 테이블은, 캐비티(134)의 하부에 배치되는 것이 가능하며, 스터러는, 캐비티의 하부, 측면, 상부 등 다양한 위치에 배치되는 것이 가능하다.
상술한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기(100)는, 사용자가, 도어(106)를 열고, 가열 대상(140)을 캐비티(134) 내에 넣은 후, 도어(106)를 닫은 상태에서, 조작패널(108), 특히 조작부(107)를 조작하여 조리 선택 버튼(미도시)과 시작 버튼(미도시)을 누르면, 동작하게 된다.
즉, 조리기기(100) 내의 전원 공급부(114)는 입력된 교류 전원을 고압의 직류 전원으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하고, 마이크로웨이브 생성부(110)는 해당하는 마이크로웨이브를 생성하여 출력하며, 마이크로웨이브 전송부(112)는 생성된 마이크로웨이브를 전송하여 캐비티(134)로 방출하게 된다. 이에 따라, 캐비티(134) 내부에 있는 가열 대상(140), 예를 들어, 조리물을 가열하게 된다.
도 3은 도 1의 조리기기의 내부를 간략히 도시한 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 조리기기(100)는, 마이크로웨이브 생성부(110), 마이크로웨이브 전송부(112), 캐비티(134), 및 제어부(310)를 포함할 수 있다.
마이크로웨이브 생성부(110)는, 주파수 발진부(332), 레벨 조절부(334), 증폭부(336), 방향성 결합부(338), 제1 파워 검출부(342), 및 제2 파워 검출부(346)를 포함할 수 있다.
주파수 발진부(332)는, 제어부(310)로부터의 주파수 제어 신호에 의해, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 발진한다. 주파수 발진부(322)는, 전압 제어 발진부(voltage controlled oscillator;VCO)를 구비할 수 있다. 주파수 제어 신호의 전압 레벨에 따라 전압 제어 발진부(VCO)가 해당하는 주파수를 발진시게 된다. 예를 들어, 주파수 제어 신호의 전압 레벨이 클수록, 전압 제어 발진부(VCO)에서 발진되어 생성되는 주파수는 크게 된다.
레벨 조절부(334)는, 주파수 발진부(332)에서 발진된 주파수 신호를 파워 제어 신호에 따라 해당하는 파워로 마이크로웨이브를 출력하도록 발진할 수 있다. 이러한 레벨 조절부(334)는, 전압 제어 감쇠부(voltage controlled attenuator;VCA)를 구비할 수 있다.
파워 제어 신호의 전압 레벨에 따라 전압 제어 감쇠부(VCA)는, 해당하는 파워로 마이크로웨이브가 출력되도록 보정 동작을 수행한다. 예를 들어, 파워 제어 신호의 전압 레벨이 클수록, 전압 제어 감쇠부(VCA)에서 출력되는 신호의 파워 레벨은 커지게 된다.
증폭부(336)는, 주파수 발진부(332)에서 발진된 주파수 신호, 및 레벨 조절부(334)에서의 파워 제어 신호에 기초하여, 발진된 주파수 신호를 증폭하여 마이크로웨이브를 출력한다.
증폭부(336)는, 상술한 바와 같이, 반도체 소자를 사용한 고체 전력 증폭기(SSPA)를 구비할 수 있으며, 특히 단일 기판을 사용한 단일 고주파 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuits;MMIC)를 구비할 수 있다. 이에 의해, 그 크기가 작게 되어 소자의 집적화를 이룰 수 있게 된다.
한편, 상술한, 주파수 발진부(332), 레벨 조절부(334), 및 증폭부(336)는 하나로 구현될 수도 있으며, 이를 고체 전력 발진부(Solid State Power Oscillator;SSPO)라 할 수도 있다.
방향성 결합부(directional coupler; DC)(338)는, 증폭부(336)에서 증폭되어 출력되는 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 전달한다. 마이크로웨이브 전송부(112)에서 출력되는 마이크로웨이브는 캐비티(134) 내의 대상을 가열하게 된다.
한편, 캐비티(134) 내의 대상에서 흡수되지 못하고 반사되는 마이크로웨이브는 다시 마이크로웨이브 전송부(112)를 통해 방향성 결합부(338)에 입력될 수 있다. 방향성 결합부(338)는 반사된 마이크로웨이브를 제어부(310)로 전달하게 된다.
한편, 제1 파워 검출부(342)는, 방향성 결합부(338)와 제어부(310) 사이에 배치되며, 증폭부(336)에서 증폭되어 출력되어 방향성 결합부(338)를 거쳐 마이크로웨이브 전송부(112)로 전달되는 마이크로웨이브의 출력 파워를 검출한다. 검출된 파워 신호는 제어부(310)에 입력되어, 가열 효율 연산에 사용되게 된다. 한편, 제1 파워 검출부(342)는, 파워 검출을 위해 다이오드 소자 등으로 구현될 수 있다.
한편, 제2 파워 검출부(346)는, 방향성 결합부(338)와 제어부(310) 사이에 배치되며, 캐비티(134)에서 반사되어 방향성 결합부(338)로 수신되는 반사된 마이크로웨이브의 파워를 검출한다. 검출된 파워 신호는 제어부(310)에 입력되어, 가열 효율 연산에 사용되게 된다. 한편, 제2 파워 검출부(346)는, 파워 검출을 위해 다이오드 소자 등으로 구현될 수 있다.
한편, 마이크로웨이브 생성부(110)는, 증폭부(336)와 방향성 결합부(338) 사이에 배치되며, 증폭부(336)에서 증폭된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 전달하는 경우에는 마이크로웨이브를 통과시키고, 캐비티(134)로부터 반사되는 마이크로웨이브는 차단시키는 격리부(미도시)를 더 구비할 수 있다. 여기서, 격리부(미도시)는 아이솔레이터(Isolator)로 구현될 수 있다.
제어부(310), 캐비티(134) 내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열효율을 연산한다.
Figure 112010033809536-pat00001
여기서, Pt는 캐비티(134) 내로 방출되는 마이크로웨이브의 파워(power)를 나타내며, Pr은 캐비티(134)에서 반사되는 마이크로웨이브의 파워를 나타내며, he는 마이크로웨이브의 가열효율을 나타낸다.
상술한 수학식 1에 따르면, 가열효율(he)은, 반사되는 마이크로웨이브의 파워가 클수록, 작아지게 된다.
한편, 캐비티(134) 내로 복수의 마이크로웨이브가 방출되는 경우, 제어부(310)는, 복수의 마이크로웨이브의 주파수 별로 가열효율(he)을 연산하게 된다. 이러한 가열효율 연산은, 본 발명의 실시예에 따라, 전체 조리 구간 중에 수행되는 것이 가능하다.
한편, 효율적인 가열을 위해, 전체 조리 구간은, 스캔 구간과 가열 구간으로 나누어 수행될 수 있다. 스캔 구간 동안, 복수의 마이크로웨이브를 순차적으로 캐비티(134) 내로 출력하고, 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율을 연산할 수 있다. 그리고, 가열 구간 동안, 스캔 구간에서 연산된 가열 효율에 기초하여, 각 마이크로웨이브의 출력 기간을 달리 하여 출력하거나, 소정 주파수의 마이크로웨이브 만을 출력한다. 한편, 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 파워는 스캔 구간에서의 마이크로웨이의 파워보다 상당히 높은 것이 바람직하다.
제어부(310)는, 산출된 가열효율에 따라 마이크로웨이브의 출력 기간을 가변하도록 주파수 제어 신호를 생성하여 출력한다. 주파수 발진부(332)는 입력되는 주파수 제어 신호에 따라 해당하는 주파수를 발진하게 된다.
제어부(310)는, 산출된 가열효율(he)이 높은 경우 마이크로웨이브의 출력 기간이 짧아지도록 주파수 제어 신호를 생성하게 된다. 즉, 복수의 마이크로웨이브를 순차적으로 스윕(sweep)하는 동안에, 각각의 마이크로웨이브의 출력 기간을 산출된 가열효율에 따라 가변할 수 있다. 즉, 가열효율(he)이 높을수록, 해당하는 출력 기간은 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 캐비티(134) 내의 가열대상(140)에, 주파수 별로, 균일하게 마이크로웨이브를 흡수시킬 수 있게 되어, 가열대상(140)을 균일하게 가열할 수 있게 된다.
한편, 제어부(310)는, 주파수 별로 산출된 가열효율(he)이 설정치 이상인 경우에만, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 제어하는 것도 가능하다. 즉, 가열효율(he)이 낮은 주파수의 마이크로웨이브는 실제 가열 기간에서 제외시킴으로써, 효율적으로 가열대상(140)을 균일하게 가열할 수 있게 된다.
한편, 상술한 마이크로웨이브 생성부(110) 내의 제어부(310), 주파수 제어신호 생성부(310), 주파수 발진부(332), 레벨 조절부(334), 증폭부(336)를 비롯하여, 방향성 결합부(338), 제1 파워 검출부(342), 제2 파워 검출부(344) 등은 하나의 모듈(module)로서 구현되는 것도 가능하다. 즉, 하나의 기판 상에 모두 배치되어, 하나의 모듈로서 구현되는 것이 가능하다.
전원 공급부(114)는, 조리기기(100)에 입력되는 전원을 고압으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 출력한다. 전원 공급부(114)는, 고압 트랜스 또는 인버터로 구현이 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라, 제어부(310)는, 스캔 구간에서, 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열 구간의 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출할 수 있다.
즉, 제어부(310)는, 스캔 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격 보다 가열 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 더 좁아지도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 스캔 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 2MHz로 설정되는 경우, 가열 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격은 500kHz로 설정될 수 있다.
이에 의해, 스캔 구간을 단축하고, 가열 구간을 용이하게 확보할 수 있게 된다. 따라서, 조리기기(100)의 동작시 동작 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 제어부는, 캐비티(134) 내부로 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티(134) 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 마이크로웨이브 별로 가열 효율을 연산하고, 연산된 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브를 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 마이크로웨이브의 가열 효율에 기초하여 가열 시간을 산출할 수 있다. 예를 들어, 가열 효율이 기준 효율 이상이며, 클수록, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 가열 시간을 작아지게 설정할 수 있다. 이에 의해, 대상물의 균일 가열이 수행될 수 있다.
이때, 산출된 주파수의 마이크로웨이브는, 주파수 집중도에 따라, 적어도 하나의 가열 모드(heating mode)로 구분될 수 있다. 이에 대해서는 도 6을 참조하여 후술한다.
한편, 제어부(310)는, 산출된 마이크로웨이브의 주파수가 적어도 2개인 경우, 산출된 마이크로웨이브의 주파수에 비례하여, 보간 마이크로웨이브의 주파수를 설정할 수 있다. 예를 들어, 스캔 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 2MHz이며, 가열 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격은 500kHz로 설정되는 경우, 보간되는 주파수의 개수는, 스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브의 주파수에 비례하여, 3개로 설정될 수 있다.
한편, 제어부(310)는, 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하며, 산출된 마이크로웨이브의 주파수가 적어도 2개인 경우, 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간에 비례하여, 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출할 수 있다. 이에 대해서는 도 7 이하를 참조하여 후술한다.
한편, 제어부(310)는, 가열 구간에서, 스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브 및 보간된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 출력하도록 제어한다. 이때 가열 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 파워는, 스캔 구간에서 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 파워보다 상당히 큰 것이 바람직하다.
한편, 제어부(310)는, 가열 구간에서, 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티(134) 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초한 가열 효율이 기준 효율 미만인 경우, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 출력을 중지하고, 바로 다음 주파수의 마이크로웨이브가 출력되도록 마이크로웨이브 생성부(110)를 제어할 수 있다. 이에 의해, 효율적인 가열이 수행될 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 조리기기(100)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 조리기기(100)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작 방법을 보여주는 순서도이고, 도 5는 도 4의 가열 구간 수행 단계를 보여주는 순서도이며, 도 6 내지 도 9b는 도 4 및 도 5의 동작 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도면을 참조하면, 먼저, 스캔 구간에서 복수의 마이크로웨이브를 생성한다(S405). 마이크로웨이브 생성부(110)는 순차적으로 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 마이크로웨이브를 생성할 수 있다.
다음, 생성된 마이크로웨이브를 캐비티 내부로 출력한다(S410), 마이크로웨이브 생성부(110)에서 생성되는 마이크로웨이브는 마이크로웨이브 전송부(112)를 통해, 캐비티(134)로 출력되게 된다. 이때, 복수의 마이크로웨이브는 순차적으로 출력될 수 있다.
다음, 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율 연산한다(S415). 제어부(310)는, 방향성 결합부(338)에 수신된 반사되는 마이크로웨이브로부터 검출된 파워 신호에 기초하여, 상술한 수학식 1과 같이, 가열 효율을 연산한다. 이때, 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 출력 파워 신호도 참조할 수 있다.
다음, 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상인 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출한다(S420).
도 6은 스캔 구간에서, 마이크로웨이브의 주파수 별 가열 효율 곡선을 예시한다. 그리고, 도 7은 기준 효율(href)로서 70%를 예시한다.
도 6 및 도 7을 보면, 기준 효율(href) 이상의 가열 효율을 갖는 마이크로웨이브의 주파수가 6개로 나타남을 알 수 있다. 즉, f3,f4,f5,f10,f11,f23 주파수는, 각각 70%,90%,70%,73%,75%,71%의 가열 효율을 가짐을 알 수 있다.
이중 f3,f4,f5 주파수는 제1 가열 모드라 할 수 있으며 , f10,f11 주파수는 제2 가열 모드라 할 수 있으며, f23은 제3 가열 모드라 할 수 있다.
제어부(310)는, 각 주파수(f3,f4,f5,f10,f11,f23)의 가열 효율에 반비례하여 가열 시간을 설정할 수 있다. 예를 들어, f4 주파수의 마이크로웨이브의 가열 효율이 90%로 가장 크므로, 가열 시간을 가장 짧게 설정하고, f3,f5 주파수의 마이크로웨이브의 가열 효율이 기준 효율인 70% 로 가장 낮으므로, 가열 시간을 가장 길게 설정할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서는, 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격이 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격 보다 더 넓은 것이 바람직하다. 이에 의해 스캔 구간을 신속히 수행할 수 있게 된다. 예를 들어, 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격은 2MHz, 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격은 500kHz로 설정될 수 있다.
다음, 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 보간 마이크로웨이브 산출 및 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출한다(S425).
제어부(310)는, 스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열 구간용 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출한다.
도 8a 내지 도9b는 보간 마이크로웨이브를 생성하는 다양한 방법을 예시한다.
먼저, 도 8a를 참조하면, 도 6의 제1 가열 모드로 산출된 주파수가 f3,f4,f5로 3개가 산출되는 경우, 보간 마이크로웨이브를 각각 생성한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어, 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격이 2MHz로 설정되고, 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격이 500kHz로 설정되는 경우, f3과 f4 주파수 사이에는, 3개의 보간 주파수(f3a,f3b,f3c)가 생성되며, f4와 f5 주파수 사이에는, 3개의 보간 주파수(f4a,f4b,f4c)가 생성될 수 있다.
이때, 가열 효율의 크기는, f3에서 증가하여, f4에서 최대치를 가지다가, f5의 주파수에서 하강하는 값을 가진다. 따라서, 3개의 보간 주파수(f3a,f3b,f3c)의 각각의 가열 시간은, f3 주파수의 가열 시간(T3) 및 f4의 가열 시간(T4)에 비례하여, 순차적으로 하강하는 값을 가진다. 또한, 3개의 보간 주파수(f4a,f4b,f4c)의 각각의 가열 시간은, f4 주파수의 가열 시간(T4) 및 f5의 가열 시간(T5)에 비례하여, 순차적으로 상승하는 값을 가진다. 이에 의해, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
다음, 도 8b는 도 8a와 유사하나, f3,f4,f5 주파수에서의 가열 효율의 크기가 다르다는 점에서 그 차이가 있다. 이하에서는 차이를 중심으로 기술한다.
가열 효율의 크기는, f3에서 감소하여, f4에서 최소치를 가지다가, f5의 주파수에서 상승하는 값을 가진다. 따라서, 3개의 보간 주파수(f3a,f3b,f3c)의 각각의 가열 시간은, f3 주파수의 가열 시간(T3) 및 f4의 가열 시간(T4)에 비례하여, 순차적으로 상승하는 값을 가진다. 또한, 3개의 보간 주파수(f4a,f4b,f4c)의 각각의 가열 시간은, f4 주파수의 가열 시간(T4) 및 f5의 가열 시간(T5)에 비례하여, 순차적으로 하강하는 값을 가진다. 이에 의해, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
다음, 도 8c는 도 8a와 유사하나, f3,f4,f5 주파수에서의 가열 효율의 크기가 다르다는 점에서 그 차이가 있다. 이하에서는 차이를 중심으로 기술한다.
가열 효율의 크기는, f3에서 증가하여, f4에서 계속 증가하다가, f5의 주파수에서 최대치를 가진다. 따라서, 3개의 보간 주파수(f3a,f3b,f3c)의 각각의 가열 시간은, f3 주파수의 가열 시간(T3) 및 f4의 가열 시간(T4)에 비례하여, 순차적으로 하강하는 값을 가진다. 또한, 3개의 보간 주파수(f4a,f4b,f4c)의 각각의 가열 시간은, f4 주파수의 가열 시간(T4) 및 f5의 가열 시간(T5)에 비례하여, 순차적으로 계속 하강하는 값을 가진다. 이에 의해, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
다음, 도 8d는 도 8a와 유사하나, f3,f4,f5 주파수에서의 가열 효율의 크기가 다르다는 점에서 그 차이가 있다. 이하에서는 차이를 중심으로 기술한다.
가열 효율의 크기는, f3에서 감소하여, f4에서 계속 감소하다가, f5의 주파수에서 최소치를 가진다. 따라서, 3개의 보간 주파수(f3a,f3b,f3c)의 각각의 가열 시간은, f3 주파수의 가열 시간(T3) 및 f4의 가열 시간(T4)에 비례하여, 순차적으로 상승하는 값을 가진다. 또한, 3개의 보간 주파수(f4a,f4b,f4c)의 각각의 가열 시간은, f4 주파수의 가열 시간(T4) 및 f5의 가열 시간(T5)에 비례하여, 순차적으로 계속 상승하는 값을 가진다. 이에 의해, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
한편, 도 8a 내지 도 8d는, 제1 가열 모드에서 3개의 주파수의 마이크로웨이브가 산출된 것을 전제로 기술하였으며, 그 외 제2 가열 모드에서의 2개의 주파수(f10,f11)의 마이크로웨이브를 기초로 보간 마이크로웨이브를 산출하는 것도 가능하다. 이에 대해서는 도 9a 내지 도 9b를 참조하여 기술한다.
한편, 제3 가열 모드에서의 1개의 주파수(f23)의 마이크로웨이브가 산출된 경우, 별도의 보간 마이크로웨이브의 생성 없이 그대로 가열 구간에서 사용하는 것이 바람직하다.
다음, 도 9a는, 도 6의 제2 가열 모드로 산출된 주파수가 f10,f11로 2개가 산출되는 경우, 보간 마이크로웨이브를 각각 생성한다. 상술한 바와 같이, 예를 들어, 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격이 2MHz로 설정되고, 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 주파수 간격이 500kHz로 설정되는 경우, f10과 f11 주파수 사이에는, 3개의 보간 주파수(f10a,f10b,f10c)가 생성될 수 있다.
이때, 가열 효율의 크기는, f10에서 증가하여, f11에서 최대치를 가진다. 따라서, 3개의 보간 주파수(f10a,f10b,f10c)의 각각의 가열 시간은, f10 주파수의 가열 시간(T10) 및 f11의 가열 시간(T11)에 비례하여, 순차적으로 하강하는 값을 가진다. 이에 의해, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
다음, 도 9b는 도 9a와 유사하나, f10,f11 주파수에서의 가열 효율의 크기가 다르다는 점에서 그 차이가 있다. 이하에서는 차이를 중심으로 기술한다.
가열 효율의 크기는, f10에서 감소하여, f11에서 최소치를 가진다. 따라서, 3개의 보간 주파수(f10a,f10b,f10c)의 각각의 가열 시간은, f10 주파수의 가열 시간(T10) 및 f11의 가열 시간(T11)에 비례하여, 순차적으로 상승하는 값을 가진다. 이에 의해, 가열 구간에서 사용될 마이크로웨이브 및 가열 시간을 정확하게 산출할 수 있게 된다.
한편, 제425 단계(S425)에서, 보간 마이크로웨이브 산출 및 보간 마이크로웨이브의 가열 시간 산출 후에, 바로 가열 구간이 수행된다(S430). 가열 구간은 도 5에 도시된 바와 같이 수행될 수 있다.
도 5를 참조하면, 가열 구간 수행 단계(S425)는, 산출되거나 보간된 복수의 마이크로웨이브를 생성하는 단계(S505)와, 생성된 마이크로웨이브를 캐비티 내부로 출력하는 단계(S510)와, 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율 연산하는 단계(S515)와, 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초한 가열 효율이 기준 효율 미만인 지 판단하고(S520), 해당하는 경우, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 출력을 중지시키는 단계(S525)를 포함할 수 있다.
가열 구간에서도 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율 연산하고, 연산된 가열 효율이 기준 효율 미만인 지 판단하며, 기준 효율 미만인 경우, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 출력을 중지시키고 다음 주파수의 마이크로웨이브를 출력할 수 있다. 이에 의해, 가열시 대상물을 효율적으로 가열할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법은 조리기기에 구비된 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 기록매체는 프로세서에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
110 : 마이크로웨이브 생성부 112 : 마이크로웨이브 전송부
134 : 캐비티 310 : 제어부
338 : 방향성 결합부

Claims (16)

  1. 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부; 및
    스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브에 기초하여, 상기 산출된 마이크로웨이브의 주파수를 보간하도록 가열 구간용 보간 마이크로웨이브를 산출하고, 상기 산출된 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율을 연산하고, 상기 연산된 가열 효율이 기준 효율 이상인 마이크로웨이브를 산출하며, 상기 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하며,
    상기 마이크로웨이브 생성부는,
    상기 제어부로부터의 주파수 제어 신호의 전압 레벨에 따라, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 발진하는 주파수 발진부;
    상기 주파수 발진부에서 발진된 주파수 신호를 파워 제어 신호에 따라, 해당하는 파워의 마이크로 웨이브를 출력하도록 발진하는 레벨 조절부;를 포함하고,
    상기 주파수 발진부는, 전압 제어 발진부를 구비하고,
    상기 레벨 조절부는, 전압 제어 감쇠부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하며, 상기 산출된 마이크로웨이브의 주파수가 적어도 2개인 경우, 상기 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간에 비례하여, 상기 보간 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    산출된 마이크로웨이브의 주파수가 적어도 2개인 경우, 상기 산출된 마이크로웨이브의 주파수에 비례하여, 상기 보간 마이크로웨이브의 주파수를 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 가열 구간에서, 상기 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초한 가열 효율이 상기 기준 효율 미만인 경우, 다음 주파수의 마이크로웨이브가 출력되도록 상기 마이크로웨이브 생성부를 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스캔 구간에서의 상기 가열 효율이 높을수록, 상기 산출된 가열 시간이 작아지도록 설정하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 산출된 마이크로웨이브의 주파수에 따른 가열 모드 별로, 상기 보간 마이크로웨이브를 산출하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스캔 구간에서 상기 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격 보다 상기 가열 구간에서 상기 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 더 좁도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 스캔 구간에서 상기 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 파워 보다 가열 구간에서 상기 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 파워가 더 크도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 생성부로부터의 복수의 마이크로웨이브를 상기 캐비티 내부로 전송하는 마이크로웨이브 전송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 생성부는,
    상기 레벨 조절부로부터의 상기 발진된 주파수 신호를 증폭하여 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 마이크로웨이브를 출력하는 증폭부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 생성부에서 출력되는 상기 마이크로웨이브를 상기 캐비티 내로 전송하고, 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 방향성 결합부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  13. 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부; 및
    스캔 구간에서 상기 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격 보다 가열 구간에서 상기 캐비티로 출력되는 마이크로웨이브의 주파수 간격이 더 좁아지도록 설정하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는,
    상기 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율을 연산하고, 상기 연산된 가열 효율이 기준 효율 이상인 마이크로웨이브를 산출하며, 상기 산출된 마이크로웨이브의 가열 시간을 산출하며,
    상기 마이크로웨이브 생성부는,
    상기 제어부로부터의 주파수 제어 신호의 전압 레벨에 따라, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 발진하는 주파수 발진부;
    상기 주파수 발진부에서 발진된 주파수 신호를 파워 제어 신호에 따라, 해당하는 파워의 마이크로 웨이브를 출력하도록 발진하는 레벨 조절부;를 포함하고,
    상기 주파수 발진부는, 전압 제어 발진부를 구비하고,
    상기 레벨 조절부는, 전압 제어 감쇠부를 구비하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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