KR101727905B1 - 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는, 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하는 마이크로웨이브 생성부와, 캐비티 내부 대상에 대해 스캔하여 연산된 가열 효율에 따라 산출한 가열용 마이크로웨이브로 가열한 후, 캐비티 내부 대상에 대해 재스캔하여 변화된 가열 효율에 따라 가열 모드를 재산출하고, 재산출한 가열용 마이크로웨이브로 캐비티 내부 대상을 가열하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 캐비티 내부 대상을 효율적으로 가열시킬 수 있다.

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 캐비티 내부 대상의 변화에 신속하게 반응하여 가열효율을 향상시킨 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, 가열하면서 음식물의 S11 특성값이 변화하게 된다. 특히, 얼어있는 음식물을 해동하는 경우 해동하면서 음식물의 S11 특성값은 초기에 얼어있는 음식물 상태와 많은 변화가 있게 되어, 초기 스캔에 따른 주파수로 가열시, 효율이 감소하는 문제점이 있다.

본 발명은 연산된 가열 효율을 기초로 가열용 마이크로웨이브를 산출하여 가열 대상을 가열하는 경우, 가열 대상의 변화에 따라 그에 맞는 가열용 마이크로웨이브를 재산출하고 재가열함으로써, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 및 그 동작방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는, 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 연산된 가열효율에 따라 가열용 마이크로웨이브를 산출하여 가열하고, 가열 기간과 설정 기간을 비교하여, 가열효율을 재연산하고, 재연산된 가열효율에 기초하여, 가열용 마이크로웨이브를 재산출하도록 제어하는 제어부를 포함한다. 또한, 제어부는, 연산된 가열효율에 따라 가열용 마이크로웨이브를 산출하여 가열하는 도중에, 가열 기간이 설정 기간을 초과하는 경우, 가열 구간에서의 가열을 중지하고, 가열효율을 재연산하도록 제어한다.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법은, 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 단계와, 제 1 스캔 구간에서, 출력된 복수의 마이크로웨이브 중 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초한 가열효율을 연산하는 단계와, 연산된 가열효율에 따라 가열용 마이크로웨이브를 산출하는 단계와, 제 1 가열 구간에서, 산출된 가열용 마이크로웨이브를 캐비티 내부로 출력하는 단계와, 제 1 가열 구간에서의 가열 기간이 제 1 설정 기간을 초과하는 경우, 복수의 마이크로웨이브 중 적어도 일부에 대해, 가열효율을 재연산하는 단계와, 재연산된 가열효율에 기초하여, 가열용 마이크로웨이브를 재산출하는 제 2 스캔 구간을 수행하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 가열 효율에 따라 가열 모드를 산출하고, 산출된 가열모드를 구성하는 가열용 마이크로웨이브로 가열 후, 다시 가열 효율에 따른 가열 모드를 구성하는 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열하도록 제어함으로써, 가열대상의 변화에 민감하고 신속하게 반응하여, 에너지 효율을 최적화시킬 수 있다.

재스캔 과정을 거친 후, 전체 주파수 대역의 스캔과정을 마지막에 수행하도록 제어함으로써, 물성변화가 심한 가열 대상에 대해서도, 동작 효율을 최적화시킬 수 있다.

재스캔 과정을 거친 후, 이전 스캔과정에서 산출한 가열에 이용하는 가열용 마이크로웨이브의 개수가 적다면, 스캔 구간을 단축시키고, 가열 구간을 안정적으로 확보할 수 있게 된다. 이에 따라, 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 부분사시도.
도 2는 도 1의 조리기기의 단면도.
도 3은 도 1의 조리기기의 내부를 간략히 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법을 나타내는 순서도.
도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수별 효율특성함수를 나타낸 도면.
도 5(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수별 가열 효율을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시간에 따른 마이크로웨이브 스캔 과정과 가열 과정을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브별 가열 모드와 가열 시간을 나타낸 도면.
도 8(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수별 가열 효율을 나타낸 도면.
도 8(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브별 가열 모드와 가열 시간을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 시간에 따른 마이크로웨이브 스캔 과정과 가열 과정을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 시간에 따른 마이크로웨이브 스캔 과정과 가열 과정을 나타낸 도면.
도 11(a)는 본 발명의 일실시예에 따른 주파수별 가열 효율을 나타낸 도면.
도 11(b)는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브별 가열 모드와 가열 시간을 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 시간에 따른 마이크로웨이브 스캔 과정과 가열 과정을 나타낸 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 시간에 따른 마이크로웨이브 스캔 과정과 가열 과정을 나타낸 도면.

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)는, 캐비티(134) 내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열효율을 연산한다.

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 가열 효율 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 달리하여 출력하거나, 소정 주파수의 마이크로웨이브 만을 출력한다. 한편, 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 파워는 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 파워보다 상당히 높은 것이 바람직하다.

제어부(310)는, 연산된 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, 연산된 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(346) 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, 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 7을 참조하여 후술한다.

한편, 제어부(310)는, 가열 구간에서, 스캔 구간에서 산출된 마이크로웨이브 를 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.

또한, 제어부(310)는 마이크로웨이브 생성부(110)에 의해 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티(134) 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 가열 효율을 연산하고, 연산된 가열 효율에 따라, 가열 구간 동안 각 마이크로웨이브에 대한 가열 시간을 설정한다.

이때, 제어부(310)는 복수의 마이크로웨이브 중 제1 마이크로웨이브가 제2 마이크로웨이브보다 가열 효율이 더 높은 경우, 제1 마이크로웨이브의 가열 시간을 제2 마이크로웨이브의 가열 시간 보다 더 짧게 설정한다.

이때, 제어부(310)는 가열 구간 동안에, 각 마이크로웨이브에 대해 동일한 파워 제어 신호를 상기 마이크로웨이브 생성부로 출력할 수 있다. 또한, 레벨 조절부(334)는 입력되는 파워 제어 신호에 따라 일정한 파워 레벨을 출력할 수 있다.

한편, 제어부(310)는, 캐비티(134)내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율 연산이 가능하다.

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 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.

도 4는 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법을 나타낸 순서도이다.

도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 대하여 상술하면, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 생성부(110)는 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력한다.(S401)

주파수 발진부(332)는, 제어부(310)로부터의 주파수 제어신호에 의해, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 발진한다. 레벨조절부(334)는 제어부(310)로부터의 파워제어신호에 의해 해당하는 파워로 마이크로웨이브를 출력하도록 한다. 레벨조절부(334)는 가열 구간 동안에, 각 마이크로웨이브에 대해 제어부(310)로부터 동일한 파워 제어신호를 수신함으로써 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 파워 크기를 일정하게 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하여 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-par ameter, S11, 반사효율)을 산출한다.(S403)

제어부(310)는 산출된 주파수별 효율특성함수를 기초로 주파수별 가열 효율을 연산할 수 있다.(S405) 즉, 캐비티(134)내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율 연산이 가능하다. 즉, 제어부(310)는 입력된 피드백 신호에 기초하여 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 가열 효율을 연산한다. 이때, 제어부(310)는 각 마이크로웨이브에 대한 피드백 신호가 작은 경우 가열 효율이 높은 것으로 판단할 수 있다.

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. 이는 도 5(b)를 참조하여 후술하도록 한다.

제어부(310)는 가열 효율과 기준 효율을 비교하여(S407), 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브를 산출한다. 제어부(310)는 기준 효율보다 높은 가열 효율값을 갖는 주파수의 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열한다.(S409)

가열용 마이크로웨이브를 산출하여 가열하는 경우, 가열시간과 설정된 가열시간을 비교하여(S411) 가열시간이 설정된 가열시간을 초과한다면, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하여 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-parameter, S11, 반사효율)을 산출한다.(S413)

제어부(310)는 산출된 주파수별 효율특성함수를 기초로 주파수별 가열 효율을 연산할 수 있다.(S415) 즉, 캐비티(134)내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율 연산이 가능하다. 즉, 제어부(310)는 입력된 피드백 신호에 기초하여 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 가열 효율을 연산한다. 이때, 제어부(310)는 각 마이크로웨이브에 대한 피드백 신호가 작은 경우 가열 효율이 높은 것으로 판단할 수 있다. 이는 도8(a)를 참조하여 후술하도록 한다.

제어부(310)는 가열 효율과 기준 효율을 비교하여(S417), 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브를 산출한다. 제어부(310)는 기준 효율보다 높은 가열 효율값을 갖는 주파수의 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열한다.(S419)

가열시간이 설정된 가열시간을 초과하지 않는다면, 계속 가열하다가, 다시 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 전체 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하고, 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 마이크로웨이브를 산출하고, 이를 이용하여 가열한다. 이 과정을 도 4에는 Full Scan이라고 도시하였다.(S423)

가열용 마이크로웨이브를 재산출하여 가열하는 경우, 가열시간과 설정된 가열시간을 비교하여(S421) 가열시간이 설정된 가열시간을 초과한다면, 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 다시 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하여 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-parameter, S11, 반사효율)을 산출한다.(S413) 도 9를 참조하여 후술한다.

제어부(310)에서 가열용 마이크로웨이브를 재산출하여 가열하는 경우, 가열시간과 설정된 가열시간을 비교하여(S421) 가열시간이 설정된 가열시간을 초과하지 않는 경우, 계속 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열한다. 제어부(310)는 가열을 계속하다가, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 생성부(110)에서 생성, 출력된 마이크로웨이브를 스윕하여 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-parameter, S11, 반사효율)을 산출한다. 도 13을 참조하여 후술한다.

제어부(310)는 산출된 주파수별 효율특성함수를 기초로 주파수별 가열 효율을 연산할 수 있다.(S415) 즉, 캐비티(134)내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율 연산이 가능하다. 즉, 제어부(310)는 입력된 피드백 신호에 기초하여 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 가열 효율을 연산한다. 이때, 제어부(310)는 각 마이크로웨이브에 대한 피드백 신호가 작은 경우 가열 효율이 높은 것으로 판단할 수 있다.

제어부(310)는 가열 효율과 기준 효율을 비교하여, 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브를 산출한다. 제어부(310)는 기준 효율보다 높은 가열 효율값을 갖는 주파수의 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열한다.(S423)

도 5(a) 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부에서의 동작방법의 일 예를 도시한 도이고, 도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)를 도시한 도이고, 도 5(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수별 가열 효율을 도시한 도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부에서의 시간에 따른 스캔과정과 가열과정을 도시한 도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 모드를 도시한 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 도 5는 제 1스캔 구간에서 산출된 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)와, 산출된 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)를 이용해 연산된 가열 효율을 도시한 도이다.

도 5(a)는 제어부(310)에서 산출된 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)의 일예를 도시한다. 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 다양한 마이크로웨이브를 스윕하여, 주파수별 효율특성함수 (예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)를 산출할 수 있다. 도면을 살펴보면, f2, f3, f8, f9, f10의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에서 기준 S11값보다 낮은 값을 가지며, f1, f4, f5, f6, f7, f11, f12, f13, f14의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에서 기준 S11값보다 높은 값을 갖는다.

일 실시예에 따른 S11값은 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)라고 하며, 생성부(110)에서 출력된 마이크로웨이브가 캐비티(134)내의 대상을 가열할 때, 대상에서 흡수되지 못하고 반사되는 마이크로웨이브를 비율로 나타낸 것으로 S11값이 작을수록 가열효율은 크다.

제어부(310)는 캐비티(134) 내의 가열대상(140)을 가열할 때, 도5(a)에 도시된 바와 같이 기준 S11값보다 낮은 S11값을 갖는 주파수를 갖는 가열용 마이크로웨이브를 이용할 수 있다.

도5(b)는 상기 도 5(a)에서 도시한 바와 같은 S11값을 이용하여, 가열 효율 곡선을 도시한 도이다.

제어부(310)는 산출된 주파수별 효율특성함수를 기초로 주파수별 가열 효율을 연산할 수 있다.(S405) 즉, 캐비티(134)내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율 연산이 가능하다. 즉, 제어부(310)는 입력된 피드백 신호에 기초하여 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 가열 효율을 연산한다. 이 때, 제어부(310)는 각 마이크로웨이브에 대한 피드백 신호가 작은 경우 가열 효율이 높은 것으로 판단할 수 있다.

일 실시예에 따른 가열 효율은 S11값이 작을수록 크고, S11값이 클수록 작다. 도면을 살펴보면, f2, f3, f8, f9, f10의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에서 기준 가열 효율보다 높은 가열 효율을 가지며, f1, f4, f5, f6, f7, f11, f12, f13, f14의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에서 기준 효율보다 낮은 가열 효율을 갖는다. 가열 모드는 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브들로 구성되어있다. 일 예로 도시된 바에 따르면, f2, f3주파수를 갖는 마이크로웨이브를 제 1 가열 모드(heating mode1)라 하며, f8, f9, f10 주파수를 갖는 마이크로웨이브를 제 2 가열 모드(heating mode2)라 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법의 첫번째 스캔과정과 가열과정을 도시한 도이다. 스캔과정과 가열과정을 정확히 표현하기 위해 자세히 도시하였으나, 실제로는 스캔과정에서 소요되는 시간보다 가열과정에서 소요되는 시간이 더 길다.

Ts1(제 1 스캔 구간의 시간)는 제어부(310)에서 처음으로 주파수 스캔 동작을 하는 시간이며, 이 스캔 동작에서 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하고, 가열효율을 연산할 수 있다. 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 제어부(310)는 가열 효율이 기준 효율보다 높은 f2, f3, f8, f9, f10의 주파수를 갖는 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열한다. Th1(제 1 가열 구간의 시간)동안 가열용 마이크로웨이브로 캐비티(134)내의 가열대상(140)을 가열할 수 있다. f2의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에 비하여, f3의 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 가열 효율이 더 크므로, f2에 해당하는 마이크로웨이브의 출력기간은 f3에 해당하는 마이크로웨이브의 출력기간보다 길게 설정할 수 있다.

도 6에 도시된 제 1 가열 구간(Th1)은 사용자의 조작에 의해 결정되거나 캐비티(134) 내부에 대상의 종류에 따라 결정될 수 있고, 제 1 스캔 구간(Ts1)과 제 1 가열 구간(Th1) 사이에는 소정의 틈새 시간이 있을 수 있으며, 제 1 가열 구간(Th 1)은 제 1 스캔 구간(Ts1)에 비해 상대적으로 길게 유지될 수 있다. 또한, 스캔 구간과 가열 구간은 마이크로웨이브를 이용한 조리 과정 중 반복해서 수행될 수 있다.

한편, 제어부(310)는 가열 효율이 높은 마이크로웨이브에 대해서는 짧은 시간 동안 해당 주파수의 마이크로웨이브를 생성하기 위한 주파수 제어 신호를 마이크로웨이브 생성부(110)의 주파수 발진부(332)로 제공하고, 가열 효율이 낮은 마이크로웨이브에 대해서는 긴 시간 동안 해당 주파수의 마이크로웨이브를 생성하기 위한 주파수 제어 신호를 마이크로웨이브 생성부(110)의 주파수 발진부(332)로 출력할 수 있다.

주파수 발진부(332)는 제어부(310)로부터 제공된 주파수 제어 신호에 따라 해당 마이크로웨이브를 발생시킨다. 레벨 조절부(334)는 제어부(310)로부터 제공되는 파워 제어 신호에 따라 주파수 발진부(332)에 의해 생성된 마이크로웨이브의 진폭에 상응하는 레벨을 조절한다. 이때, 제어부(310)가 레벨 조절부(334)로 제공하는 파워 제어 신호는 가열 구간에서 이용하는 모든 마이크로웨이브에 대해 동일한 신호로 제공될 수 있다. 증폭부(336)는 레벨이 조절된 마이크로웨이브를 증폭하며, 격리부(미도시)는 증폭된 마이크로웨이브를 방향성 결합부(338)로 제공하고, 방향성 결합부(338)는 격리부(미도시)에 의해 제공된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 제공하고, 마이크로웨이브 전송부(112)는 방향성 결합부(338)에 의해 제공된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 출력한다.

이에 따라, 가열 효율이 높은 마이크로웨이브에 대해서는 가열 시간을 짧게하고 가열 효율이 낮은 마이크로웨이브에 대해서는 가열 시간을 길게 함으로써 캐비티(134 )내 가열대상(140)에 균일한 파워를 전달할 수 있다.

도 7은 가열 모드 별 가열 시간을 도시한 도이다. 제 1 스캔구간에서의 가열 모드이다. 가열 모드는 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브들로 구성되어있다. 도면에 따르면, f2, f3주파수를 갖는 마이크로웨이브를 제 1 가열 모드(heating mode1)라 하며, f8, f9, f10 주파수를 갖는 마이크로웨이브를 제 2 가열 모드(heating mode2)라 한다.

상기 도 6에서와 같이, f2의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에 비하여, f3의 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 가열 효율이 더 크므로, f2의 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 출력기간은 f3의 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 출력기간보다 길게 설정할 수 있다. 이에 따라, 출력기간을 가변하여, 캐비티(134)내의 대상물을 복수의 마이크로웨이브를 조사하여, 균일하게 가열할 수 있다.

도 8(a) 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부에서의 동작방법의 일 예를 도시한 도이고, 도 8(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수별 가열 효율을 도시한 도이고, 도 8(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일실시예에 따른 주파수별 가열모드와 가열 시간을 도시한 도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부에서의 시간에 따른 스캔 과정과 가열 과정을 도시한 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 먼저 도8(a)는 제어부(310)에서 연산된 주파수별 가열 효율의 일예를 도시한다. 가열대상(140)이 가열되면서 그 가열대상(140)의 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)와 가열 효율에 변화가 있을 수 있다. 도면에 도시된 바와 같이 일예로 부하가 가열되면서 부하의 가열 효율이 변화하여, 첫 스캐닝의 결과로 f8, f9, f10 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 가열 효율이 기준 효율 이상이나(도 5(b)참조), 두번째 스캔 결과는 f8, f11. f12 주파수의 마이크로웨이브의 가열 효율이 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는다.

도면을 살펴보면, f8, f11, f12의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에서 기준 효율보다 높은 가열 효율을 가지며, f9, f10, f13, f14의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에서 기준 효율보다 낮은 가열 효율을 갖는다. 가열 모드는 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브들로 구성되어있다.

제어부(310)는 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 가열 모드는 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브들로 구성되어있다. 도면을 참조하여 설명하면, f8의 주파수를 갖는 마이크로웨이브를 제 3 가열 모드 (heating mode3)라고 하며, f11, f12 주파수를 갖는 마이크로웨이브들을 제 4 가열 모드(heating mode4)라고 한다. 제어부(310)는 산출된 가열용 마이크로웨이브를 상기 캐비티 내부로 출력하도록 상기 마이크로웨이브 생성부를 제어하여, 대상물을 가열한다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 시간에 따른 주파수 스캔과정과 가열과정을 도시한 도이다. 스캔과정과 가열과정을 정확히 표현하기 위해 자세히 도시하였으나, 실제로는 스캔과정에서 소요되는 시간보다 가열과정에서 소요되는 시간이 더 길다.

제 2 스캔 구간은, 제 1 스캔 구간(도 5 참조)과 제 1 가열 구간이 지난 후에, 가열기간이 제 1 설정 가열기간을 경과한 경우, 에너지 효율을 높이기 위해 다시 스캔하는 구간이다. 즉, 제 2 스캔 구간은 제 1 가열 구간에서의 가열을 중지하고, 상기 복수의 마이크로웨이브 중 적어도 일부에 대해, 가열 효율을 재연산하고, 상기 재연산된 가열 효율에 기초하여, 가열용 마이크로웨이브를 재산출하는 구간이다.

Ts2(제 2 스캔 구간의 시간)는 제어부(310)에서 부하에 대한 가열시간이 Tset1(제 1 설정 가열 시간)을 초과하였다면, 가열대상(140)에 변화가 있어 가열 효율이 변화할 수 있기 때문에, 다시 한번 스캐닝하는 시간이다. 제 1 가열 구간에서의 가열을 중지하고, 제 2 스캔 구간으로 넘어갈 수도 있다. 스캐닝시 Tset1(제 1 설정 가열 시간)까지 가열한 주파수 이후의 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하고, 가열 효율을 연산할 수 있다.

또한, 스캐닝시 제 1 설정 가열 시간까지 가열한 가열용 마이크로웨이브가 속한 가열 모드부터 마이크로웨이브를 스윕하고, 가열 효율을 연산하여 가열용 마이크로웨이브를 다시 산출하는 제 2 스캔구간이 수행될 수 있다.

스캐닝시 제 1 설정 가열시간까지 가열에 이용된 가열용 마이크로웨이브 다음 가열용 마이크로웨이브부터 마이크로웨이브를 스윕하고, 가열 효율을 연산하여 가열용 마이크로웨이브를 다시 산출하는 제 2 스캔구간이 수행될 수 있다.

도 8(a)에 도시된 바와 같이, 제어부(310)는 가열 효율이 기준 효율보다 높은 f8, f11, f12의 주파수를 갖는 가열용 마이크로웨이브를 이용하여 가열한다. Th2(제 2 가열 구간의 시간)동안 가열용 마이크로웨이브로 캐비티(134)내의 가열대상(140)을 가열할 수 있다. 제어부(310)는 f8의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에 비하여, f11의 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 가열 효율이 더 크므로, f8에 해당하는 마이크로웨이브의 출력기간은 f11에 해당하는 마이크로웨이브의 출력기간보다 길게 설정할 수 있다.

이때, 도 9에 도시된 제 2 가열 구간(Th2)은 사용자의 조작에 의해 결정되거나 캐비티(134) 내부에 대상의 종류에 따라 결정될 수 있고, 제 2 스캔 구간(Ts2)과 제 2 가열 구간(Th2) 사이에는 소정의 틈새 시간이 있을 수 있으며, 제 2 가열 구간 (Th2)은 제 2 스캔 구간(Ts2)에 비해 상대적으로 길게 유지될 수 있다. 또한, 스캔 구간과 가열 구간은 마이크로파를 이용한 조리 과정 중 반복해서 수행될 수 있다.

즉, 제어부(310)는 가열 효율이 높은 마이크로웨이브에 대해서는 짧은 시간 동안 해당 주파수의 마이크로웨이브를 생성하기 위한 주파수 제어 신호를 마이크로웨이브 생성부(110)의 주파수 발진부(332)로 제공하고, 가열 효율이 낮은 마이크로웨이브에 대해서는 긴 시간 동안 해당 주파수의 마이크로웨이브를 생성하기 위한 주파수 제어 신호를 마이크로웨이브 생성부(110)의 주파수 발진부(332)로 출력할 수 있다.

주파수 발진부(332)는 제어부(310)로부터 제공된 주파수 제어 신호에 따라 해당 마이크로웨이브를 발생시킨다. 레벨 조절부(334)는 제어부(310)로부터 제공되는 파워 제어 신호에 따라 주파수 발진부(332)에 의해 생성된 마이크로웨이브의 진폭에 상응하는 레벨을 조절한다. 이때, 제어부(310)가 레벨 조절부(334)로 제공하는 파워 제어 신호는 가열 구간에서 이용하는 모든 마이크로웨이브에 대해 동일한 신호로 제공될 수 있다. 증폭부(336)는 레벨이 조절된 마이크로웨이브를 증폭하며, 격리부(미도시)는 증폭된 마이크로웨이브를 방향성 결합부(338)로 제공하고, 방향성 결합부(338)는 격리부(미도시)에 의해 제공된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 제공하고, 마이크로웨이브 전송부(112)는 방향성 결합부(338)에 의해 제공된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 출력한다.

이에 따라, 제어부(310)는 가열 효율이 높은 마이크로웨이브에 대해서는 가열 시간을 짧게하고, 가열 효율이 낮은 마이크로웨이브에 대해서는 가열 시간을 길게 함으로써 캐비티 (134) 내부 가열대상(140)에 균일한 파워를 전달할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 의한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법의 세번째 스캔과정과 세번째 가열과정을 도시한 도이다. 스캔 과정과 가열과정을 정확히 표현하기 위해 자세히 도시하였으나, 실제로는 스캔 과정에서 소요되는 시간보다 가열 과정에서 소요되는 시간이 더 길다. Ts3(제 3 스캔 구간의 시간)는 제어부(310)에서 가열대상(140)에 대한 가열시간이 Tset2(제 2 설정가열시간)을 초과하였다면, 캐비티(134) 내부 가열대상(140)에 변화가 있어 가열 효율이 변화할 수 있으므로, 다시 한번 마이크로웨이브를 스윕하는 시간이다. 설정 가열 시간을 초과하면, 가열 효율이 변화하였으므로, 항상 최적의 가열 효율을 가진 주파수의 마이크로웨이브로 가열하기 위함이다. 스캐닝시 Tset2(제 2 설정가열시간)까지 가열한 주파수 이후의 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 스윕하고, 가열 효율을 연산할 수 있다.

또한, 스캐닝시 제 2 설정 가열 시간까지 가열한 가열용 마이크로웨이브가 속한 가열 모드부터 마이크로웨이브를 스윕하고, 가열 효율을 연산할 수 있다.

한편, 마이크로웨이브를 스윕할때, 도11(a)에 도시된 바와 같이, 제어부(310)는 가열 효율이 기준 효율보다 높은 f11, f12의 주파수를 갖는 가열용 마이크로웨이브를 산출하고, 산출된 가열용 마이크로웨이브로 가열한다. Th3(제 3 가열 구간의 시간)동안 해당 주파수를 가진 마이크로웨이브로 캐비티(134)내의 가열대상(140)을 가열할 수 있다.

제어부(310)는 f12의 주파수를 갖는 마이크로웨이브에 비하여, f11의 주파수를 갖는 마이크로웨이브의 가열 효율이 더 크므로, f12에 해당하는 마이크로웨이브의 출력기간은 f11에 해당하는 마이크로웨이브의 출력기간보다 길게 설정할 수 있다.

이때, 도 10에 도시된 제 3 가열 구간(Th3)은 사용자의 조작에 의해 결정되거나 캐비티(134) 내부에 대상의 종류에 따라 결정될 수 있고, 제 3 스캔 구간(Ts3)과 제 3 가열 구간(Th3) 사이에는 소정의 틈새 시간이 있을 수 있으며, 가열 구간은 스캔 구간에 비해 상대적으로 길게 유지될 수 있다. 또한, 스캔 구간과 가열 구간은 마이크로파를 이용한 조리 과정 중 반복해서 수행될 수 있다. 제 3 스캔 구간이라는 것은 세번째 스캔 구간을 지칭한 것이 아니라, 이후에도 계속 반복되어 제 4, 5, 6 내지 N 스캔 구간으로 나타날 수 있다.

즉, 제어부(310)는 가열 효율이 높은 마이크로웨이브에 대해서는 짧은 시간 동안 해당 주파수의 마이크로웨이브를 생성하기 위한 주파수 제어 신호를 마이크로웨이브 생성부(110)의 주파수 발진부(332)로 제공하고, 가열 효율이 낮은 마이크로웨이브에 대해서는 긴 시간 동안 해당 주파수의 마이크로웨이브를 생성하기 위한 주파수 제어 신호를 마이크로웨이브 생성부(110)의 주파수 발진부(332)로 출력할 수 있다.

주파수 발진부(332)는 제어부(310)로부터 제공된 주파수 제어 신호에 따라 해당 마이크로웨이브를 발생시킨다. 레벨 조절부(334)는 제어부(310)로부터 제공되는 파워 제어 신호에 따라 주파수 발진부 (332)에 의해 생성된 마이크로웨이브의 진폭에 상응하는 레벨을 조절한다. 이때, 제어부 (310)가 레벨 조절부(334)로 제공하는 파워 제어 신호는 가열 구간에서 이용하는 모든 마이크로웨이브에 대해 동일한 신호로 제공될 수 있다.

증폭부(336)는 레벨이 조절된 마이크로웨이브를 증폭하며, 격리부(미도시)는 증폭된 마이크로웨이브를 방향성 결합부(338)로 제공하고, 방향성 결합부(338)는 격리부(미도시)에 의해 제공된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 제공하고, 마이크로 웨이브 전송부(112)는 방향성 결합부(338)에 의해 제공된 마이크로웨이브를 캐비티(134) 로 출력한다. 이에 따라, 가열 효율이 높은 마이크로웨이브에 대해서는 가열 시간을 짧게하고 가열 효율이 낮은 마이크로웨이브에 대해서는 가열 시간을 길게 함으로써 캐비티(134) 내 가열 대상(140)에 균일한 파워를 전달할 수 있다.

한편, 가열 모드는 기준 효율보다 높은 가열 효율을 갖는 가열용 마이크로웨이브들로 구성되어있다. 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 도 11(b)에 도시된 바와 같이, 기준 효율 이상의 가열용 마이크로웨이브를 가열 모드로 선정한다. 도면을 참조하여 설명하면, f11, f12 주파수를 갖는 마이크로웨이브들을 제 5 가열 모드(heating mode5)라 한다. 제어부(310)는 가열 모드를 구성하는 가열용 마이크로웨이브로 캐비티(134)내 가열대상(140)을 가열할 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부에서의 시간에 따른 스캔과정과 가열과정을 도시한 도이다. 스캔과정과 가열과정을 정확히 표현하기 위해 자세히 도시하였으나, 실제로는 스캔과정에서 소요되는 시간보다 가열과정에서 소요되는 시간이 더 길다.

도면을 참조하여 설명하면, 제어부(310)는 가열시간이 Tset2(제 2 설정가열시간)을 초과한 경우 아직 가열에 이용되지 않은 가열용 마이크로웨이브로 가열하는 것과 다시 스캐닝하고, 새로 가열 효율을 연산하여 새로 산출한 가열 모드 내의 가열용 마이크로웨이브로 가열하는 것 중 어느 것이 더 효율적인지 판단할 수 있다. 새롭게 다시 스캐닝하는 것은 가열시간을 단축시켜 전체 시스템의 에너지 효율을 감소시키는 문제가 있을 수 있다. 즉, 가열하는데 시간을 사용하는 것이 아니라, 스캔하여 가열 효율 등을 연산하는데에 시간을 사용하게 되면, 가열대상(140)을 가열하는데에 더 많은 시간이 소요될 수 있다.

도면을 참조하여 설명하면, f11의 주파수를 갖는 마이크로웨이브를 이용한 가열시간이 Tset2(제 2 설정가열시간)을 초과하였으나, 일정 수 이하의 마이크로웨이브 개수(예를 들어 도면에서, f12, f13, f14) 만 남아 있는 경우, 새롭게 다시 스캐닝하지 않고, 이전 스캐닝에 따른 가열용 마이크로웨이브로 가열을 완료한다. 즉, 몇 번째의 설정 가열기간이 되어도, 가열기간이 설정기간을 초과할 경우, 초과 당시 일정 수 이하의 가열용 마이크로웨이브만 남아 있는 경우, 다시 새롭게 스캐닝 과정을 거치지 않는다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 의한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법 중 전체 주파수 대역의 마이크로웨이브로 가열이 완료되었을 때, 최종 스캔과정을 도시한 도이다. 스캔과정과 가열과정을 정확히 표현하기 위해 자세히 도시하였으나, 실제로는 스캔과정에서 소요되는 시간보다 가열과정에서 소요되는 시간이 더 길다.

Ts1(제 1스캔구간의 시간)는 제어부(310)에서 처음으로 마이크로웨이브 스윕 동작을 하는 시간이며, 이 스윕 동작에서 다양한 주파수의 마이크로웨이브의 가열 효율을 연산할 수 있다. 최종 스캔과정은 제 1 스캔과정과 동일하고, 따라서 Tsf(최종 스캔구간의 시간)은 Ts1(제 1 스캔 구간의 시간)와 동일하다. 최종 스캔과정을 거침으로써, 모든 주파수의 마이크로 웨이브에 대한 주파수별 효율특성함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)을 구할 수 있다. 이에 따라 다시 주파수별 가열 효율을 연산하여, 기준효율보다 높은 가열효율을 갖는 마이크로웨이브를 가열용 마이크로웨이브로 하여 에너지를 투입하여 가열할 수 있다.

캐비티(134) 내의 가열대상(140)을 가열함에 의한 물성변화로 주파수별 효율특성 함수(예를 들어, S-Parameter, S11, 반사효율)가 심하게 변하는 물질이 발생할 경우를 대비함으로써 부하가열을 최적화시킬 수 있다. 최종 스캔 과정전의 가열 시간(Thn)과 스캔 구간(Tsf) 사이에는 소정의 틈새 시간이 있을 수 있다.

그 후, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 제어부(310)는 가열 완료를 확인하여, 캐비티(134) 내부 대상에 대한 가열이 완료된 경우 제어를 종료한다.

100 : 조리기기 110 : 마이크로웨이브 생성부
310 : 제어부 134 : 캐비티
140 : 가열대상 332 : 주파수 발진부
112 : 전송부 336 : 증폭부
338 : 방향성 결합부

Claims (15)

1. 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부; 및
   제 1 스캔 구간에서, 상기 출력된 복수의 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초한 가열효율을 연산하며, 상기 연산된 가열효율에 따라 가열용 마이크로웨이브를 산출하고,
   제 1 가열 구간에서, 상기 산출된 가열용 마이크로웨이브를 상기 캐비티 내부로 출력하도록 상기 마이크로웨이브 생성부를 제어하는 제어부;를 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 가열 구간에서의 가열 기간이 제 1 설정 기간을 초과하는 경우, 상기 복수의 마이크로웨이브 중 적어도 일부에 대해, 가열효율을 재연산하고, 상기 재연산된 가열효율에 기초하여, 가열용 마이크로웨이브를 재산출하는 제 2 스캔 구간을 더 수행하도록 제어하며,
   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 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 가열 기간이 상기 제 1 설정 기간을 초과하는 경우, 상기 제 2 스캔 구간은 해당 가열용 마이크로웨이브로 이루어진 가열 모드부터 수행되도록 설정하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 가열 기간이 상기 제 1 설정 기간을 초과한 경우, 상기 제 2 스캔 구간은 해당 가열용 마이크로웨이브의 다음 가열용 마이크로웨이브부터 수행되도록 설정하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 가열 기간이 상기 제 1 설정 기간을 초과한 경우, 상기 제 2 스캔 구간은 전체 마이크로웨이브에 대하여 수행되도록 설정하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 2 스캔 구간에서 산출된 상기 제 2 가열용 마이크로웨이브를 출력하는 제 2 가열 구간을 더 수행하도록 제어하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 2 가열 구간에서의 제 2 가열 기간이 제 2 설정 기간을 초과한 경우, 가열 효율에 기초하여 제 3 가열용 마이크로웨이브를 산출하는 제 3 스캔 구간을 더 수행하도록 제어하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제 2 설정 기간이 상기 제 1 설정 기간보다 짧도록 설정하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 1 가열 구간에서의 가열 기간이 제 1 설정 기간을 초과하더라도, 초과 당시 일정 수 이하의 가열용 마이크로웨이브의 주파수만 남은 경우, 상기 제 2 스캔 구간을 수행하지 않도록 제어하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
9. 제 5항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 제 2 스캔 구간 및 제 2 가열 구간 종료 후, 상기 제 1 스캔 구간과 상기 제 1 가열 구간을 다시 수행하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
10. 삭제
11. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 생성부로부터의 복수의 마이크로웨이브를 상기 캐비티 내부로 전송하는 마이크로웨이브 전송부;를 더 포함하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
12. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로웨이브 생성부는,
    상기 레벨 조절부로부터의 발진된 주파수 신호를 증폭하여 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 마이크로웨이브를 출력하는 증폭부;를 포함하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 캐비티 내로 마이크로웨이브 생성부에서 출력되는 상기 마이크로웨이브를 전송하고, 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브를 수신하는 방향성 결합부;를 더 포함하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
14. 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부; 및
    제 1 스캔 구간에서 가열용 마이크로웨이브를 산출하고, 상기 산출된 가열용 마이크로웨이브를 이용해 제 1 가열 구간에서 가열하는 중에, 상기 가열 구간에서의 가열 기간이 제 1 설정 기간을 초과하는 경우, 상기 가열 구간에서의 가열을 중지하고, 상기 복수의 마이크로웨이브 중 적어도 일부에 대해, 가열효율을 재연산하고, 상기 재연산된 가열 효율에 기초하여, 가열용 마이크로웨이브를 재산출하는 제 2 스캔 구간을 더 수행하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
    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 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
15. 삭제

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