KR101735609B1 - 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 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 캐비티 내로 출력되는 마이크로웨이브의 진행방향, 파워, 및 주파수 중 적어도 하나를 가변하여, 공진 모드를 변환시키는 공진 모드 변환부와, 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 공진 모드 변환부가 동작하도록 제어하는 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, 캐비티 내로 출력되는 마이크로웨이브의 진행방향, 파워, 및 주파수 중 적어도 하나를 가변하여, 공진 모드를 변환시키는 공진 모드 변환부와, 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 공진 모드 변환부가 동작하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

또한, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시에에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 동작방법은, 복수의 마이크로웨이브를 생성하는 단계와, 생성된 마이크로웨이브를 캐비티 내부로 출력하는 단계와, 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열 효율 연산하는 단계와, 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 캐비티 내의 공진 모드를 변환시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 스캔 구간에서, 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여 가열효율을 연산하고, 연산된 가열효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 공진 모드 변환부를 동작시킨다. 이에 의해, 캐비티 내의 공진 모드를 변화시켜, 가열 구간으로 효율적으로 진입할 수 있게 된다. 공진 모드 변환부를 동작시킴으로써, 스캔 구간만 계속 반복하지 않고, 가열 구간이 수행될 수 있어, 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.

한편, 공진 모드 변환부의 동작에도 불구하고, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 기준 효율을 하향시킨다. 기준 효율을 하향시킴으로써, 스캔 구간만 계속 반복하지 않고, 가열 구간이 수행될 수 있어, 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.

한편, 하향 조정된 기준 효율에 따라, 가열 구간을 수행하고, 다시 스캔 구간을 수행한 경우, 각 마이크로웨이브 별로 연산된 가열 효율에 기초하여, 하향 조정된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상이면, 기준 효율을 다시 상향 조정한다. 이에 따라, 하향 조정된 기준 효율에 따라, 동일 가열 구간이 계속 반복되지 않게 되며, 대상물의 균일 가열을 수행할 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 5 내지 도 9는 도 4의 조리기기의 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, 캐비티(134) 내부에는, 공진 모드 변환부(155)가 설치될 수 있다. 공진 모드 변환부(155)는, 캐비티(134) 내로 출력되는 마이크로웨이브의 진행방향, 파워, 및 주파수 중 적어도 하나를 가변하여, 공진 모드를 변환시키게 된다.

도면에서는, 공진 모드 변환부(155)로, 개구부(145) 근처에 배치되는 것을 예시하나, 이에 한정되지 않으며, 가열 대상(140)의 하부에 배치되거나, 캐비티(134) 측면에 배치되는 것도 가능하다.

이러한 공진 모드 변환부(155)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.

이하에서는, 도면에 개시된 공진 모드 변환부(155)로 스터러를 중심으로 기술하며, 특히, 개구부(145)에 근처에 배치되는 것을 중심으로 기술한다.

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), 공진 모드 변환부(155), 구동부(157), 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.

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, 공진 모드 변환부(155)는, 캐비티 내로 출력되는 상기 마이크로웨이브의 진행방향, 파워, 및 주파수 중 적어도 하나를 가변하여, 공진 모드를 변환시키도록 동작한다.

이러한 공진 모드 변환부(155)는, 제어부(310)의 제어에 의해 구동부(157)의 구동에 의해 동작하게 된다. 구동부(157)는, 회전 동작 또는 왕복 동작을 구동하기 위해, 전동기(미도시)를 구비할 수 있다.

상술한 바와 같이, 공진 모드 변환부(155)는, 스터러, 턴 테이블, 슬라이딩 테이블 중 적어도 구비할 수 있다. 이하에서는 스터러를 중심으로 기술한다.

제어부(310)는, 스캔 구간에서, 각 마이크로웨이브 별로 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 공진 모드 변환부(155)가 동작하도록 제어한다. 예를 들어, 개구부(145) 부근에 배치되는 스터러(155)를 제1 각도로 동작하도록 회전시킨다.

이후, 다시 스캔 구간을 수행하고, 각 마이크로웨이브 별로 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인지 여부를 판단한다. 미만인 경우, 스터러(155)를 제1 각도 보다 더 큰 제2 각도로 동작하도록 회전시킨다.

스터러(155)의 주기 동작, 즉 1 회전 동작 완료 후, 각 마이크로웨이브 별로 연산된 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 상기 기준치 미만인 경우, 제어부(310)는, 기준 효율을 하향 조정한다. 즉, 하향 조정된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상이 되도록 한다. 이에 따라, 스캔 구간만 계속 반복하지 않고, 가열 구간이 수행될 수 있어, 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.

한편, 제어부(310)는, 하향 조정된 기준 효율에 따라, 가열 구간을 수행하고, 다시 스캔 구간을 수행한 경우, 각 마이크로웨이브 별로 연산된 가열 효율에 기초하여, 하향 조정된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상이면, 기준 효율을 다시 상향 조정한다. 이에 따라, 하향 조정된 기준 효율에 따라, 동일 가열 구간이 계속 반복되지 않고, 대상물에 변화에 따라, 가열이 효율적으로 수행될 수 있게 된다.

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 5 내지 도 9는 도 4의 조리기기의 동작 방법을 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도면을 참조하면, 먼저, 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 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우인지를 판단한다(S420). 그리고, 기준치 미만인 경우, 공진 모드 변환을 수행하였는지 판단하고(S425), 공진 모드 수행을 하지 않은 경우, 캐비티 내의 공진 모드를 변환시킨다(S430).

도 6(a)는 스캔 구간에서, 마이크로웨이브의 주파수 별 가열 효율 곡선(S1)을 예시한다. 도 6(a)를 보면, 기준 효율(href) 이상의 가열 효율을 갖는 마이크로웨이브의 주파수가 하나도 없음을 알 수 있다. 이에 따라, 기준 효율 이상인 경우에만 가열을 진행하는 가열 구간이 수행될 수 없게 된다.

본 발명의 실시예에서는, 이를 방지하고자, 캐비티(134) 내의 공진 모드를 변환시킨 방안을 제시한다. 이를 위해, 마이크로웨이브의 진행방향, 파워, 및 주파수 중 적어도 하나를 가변할 수 있는, 공진 모드 변환부(155)를 동작시킨다.

도 5는 스터러(155)의 일예를 도시한다. 스터러(155)는 축을 중심으로 회전할 수 있게 된다. 한편, 도면에서는, 원판 형태를 예시하나 이에 한정되지 않고, 프로펠러 형태 등 다양한 형태가 가능하다. 그리고, 스터러(155)는 공진 모드 가변을 위해, 금속 부재로 구현되는 것도 가능하다.

상술한 바와 같이, 예를 들어, 스터러(155)를 회전시킴에 따라, 캐비티 내부에 출력된 마이크로웨이브의 진행방향, 파워 등을 가변하여, 공진 모드를 변화시킬 수 있게 된다.

예를 들어, 스터러(155)를 360도 미만의 제1 각도로 회전 시킨다. 그리고, 상술한 제410 단계 내지 제420 단계(S410, S415,S420)를 다시 수행한다.

즉, 스터러(155)를 제1 각도로 회전 시킨 후, 마이크로웨이브를 캐비티로 출력하고, 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 가열 효율을 연산하고, 연산된 가열 효율을 기초로 다시 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우인지를 판단한다.

도 6(b)는, 스캔 구간에서, 스터러(155)의 동작에 따른, 마이크로웨이브의 주파수 별 가열 효율 곡선(S2)을 예시한다. 도 6(b)를 보면, 스터러(155)의 동작에 따라, 도 6(a)에 비해, 가열 효율 곡선이 전반적으로 향상되었음을 알 수 있다.

도 6(b)에서는, 복수의 마이크로웨이브 중 f3,f4,f5,f8,f9,f10 의 주파수의 마이크로웨이브가 기준 효율 이상이며, 기준치(예를 들어, 3개) 이상인 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 가열 구간에서, 산출된 f3,f4,f5,f8,f9,f10 의 주파수의 마이크로웨이브를 고파워로 출력하여(S440), 효율적으로 가열을 수행할 수 있게 된다.

도 8은, 도 6의 동작을 전체 조리 구간으로 변환하여 도시한 것이다.

제1 스캔 구간(Ts1)은, n개의 마이크로웨이브를 이용하여, 가열 효율을 연산한다. 상술한 바와 같이, 제1 스캔 구간(Ts1)에서는, 도 6(a)와 같이, 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브가 하나도 없을 수 있다. 이에 따라, 스터러 등의 공진 모드 변환부(155)를 동작시키고, 제2 스캔 구간(Ts2)을 수행한다.

제2 스캔 구간(Ts2)은, n개의 마이크로웨이브를 이용하여, 가열 효율을 연산한다. 상술한 바와 같이, 제2 스캔 구간(Ts2)에서는, 스터러(155)의 동작에 따라, 도 6(b)와 같이, 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브가 기준치 이상일 수 있다.

이에 따라, 가열 구간(Th1)에서는, 산출된 주파수(f3,f4,f5,f8,f9,f10)의 마이크로웨이브를 기초로 가열을 수행한다. 이때, 주파수 집중도에 따라, 제1 가열 모드(mode1) 및 제2 가열모드(mode2)로 구분될 수 있다. 제1 가열 모드(mode1)는, f3,f4,f5 주파수의 마이크로웨이브를 이용하여 가열하는 모드를 나타내며, 제2 가열 모드(mode2)는, f8,f9,f10 주파수의 마이크로웨이브를 이용하여 가열하는 모드를 나타낼 수 있다.

이때, 가열 효율이 높을수록, 가열 시간을 짧아질 수 있다. 이에따라, 도 6 및 도 8에 예시된 바와 같이, 가중 높은 효율인 f4 주파수에서의 가열 시간이 가장 짧을 수 있고, 가장 낮은 효율인 f3,f5,f8,f10(즉, 기준 효율)의 주파수에서의 가열 시간이 가장 길게 설정될 수 있다.

한편, 제420 단계(S420)에서 해당 주파수의 개수가 기준치 미만인 경우, 그리고 이미 공진 모드 변환을 수행한 것으로 판단(S420)되는 경우, 기준치를 하향 조정한다(S435).

기준치 하향 조정은, 1회의 공진 모드 변환 수행 후 바로 수행되는 것도 가능하나, 스터러(155)의 주기 동작 완료 후, 수행되는 것이 바람직하다. 즉, 스터러(155)가 1 회전 동작 완료한 경우에 수행되는 것이 바람직하다. 1 회전 이전까지는, 계속하여, 스터러(155)를 제2 각도 등으로 회전시키면서, 상술한, 마이크로웨이브의 출력 및 그에 따라 가열 효율 연산을 수행할 수 있다.

기준치 하향 조정 이후, 다시 상술한 마이크로웨이브의 출력 및 그에 따라 가열 효율 연산을 수행할 수 있다. 그리고, 기준치 하향 조정된 바에 따라 하향 조정된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상인지 여부를 다시 판단한다(S420).

도 7(b)는, 스캔 구간에서, 스터러(155)의 동작에 따른, 마이크로웨이브의 주파수 별 가열 효율 곡선(S2)을 예시한다. 도 7(b)를 보면, 스터러(155)의 동작에 따라, 도 7(a)에 비해, 가열 효율 곡선이 전반적으로 향상되었음을 알 수 있다. 그러나, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 개수가 하나도 없음을 알 수 있다.

도 7(c)는, 도 7(b)에 비해 기준 효율이 하향 조정되어, 하향 조정된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 개수가 소정치 이상인 것을 보여준다. 즉, 복수의 마이크로웨이브 중 f3,f4,f5,f8,f9,f10 의 주파수의 마이크로웨이브가 기준 효율 이상이며, 기준치(예를 들어, 3개) 이상인 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 가열 구간에서, 산출된 f3,f4,f5,f8,f9,f10 의 주파수의 마이크로웨이브를 고파워로 출력하여(S440), 효율적으로 가열을 수행할 수 있게 된다.

도 9는, 도 7의 동작을 전체 조리 구간으로 변환하여 도시한 것이다.

제1 스캔 구간(Ts1)은, n개의 마이크로웨이브를 이용하여, 가열 효율을 연산한다. 상술한 바와 같이, 제1 스캔 구간(Ts1)에서는, 도 7(a)와 같이, 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브가 하나도 없을 수 있다. 이에 따라, 스터러 등의 공진 모드 변환부(155)를 동작시키고, 제2 스캔 구간(Ts2)을 수행한다.

제2 스캔 구간(Ts2)은, n개의 마이크로웨이브를 이용하여, 가열 효율을 연산한다. 상술한 바와 같이, 제2 스캔 구간(Ts2)에서는, 스터러(155)의 동작에도 불구하고, 도 7(b)와 같이, 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브가 하나도 없을 수 있다. 이에 따라, 기준 효율을 하향 조정하고, 제3 스캔 구간(Ts3)을 수행한다.

제3 스캔 구간(Ts3)은, n개의 마이크로웨이브를 이용하여, 가열 효율을 연산한다. 상술한 바와 같이, 제3 스캔 구간(Ts3)에서는, 하향 조정된 기준 효율에 따라, 도 7(c)와 같이, 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브가 기준치 이상일 수 있다.

이에 따라, 가열 구간(Th1)에서는, 산출된 주파수(f3,f4,f5,f8,f9,f10)의 마이크로웨이브를 기초로 가열을 수행한다. 이때, 주파수 집중도에 따라, 제1 가열 모드(mode1) 및 제2 가열모드(mode2)로 구분될 수 있다. 제1 가열 모드(mode1)는, f3,f4,f5 주파수의 마이크로웨이브를 이용하여 가열하는 모드를 나타내며, 제2 가열 모드(mode2)는, f8,f9,f10 주파수의 마이크로웨이브를 이용하여 가열하는 모드를 나타낼 수 있다.

이때, 가열 효율이 높을수록, 가열 시간을 짧아질 수 있다. 이에따라, 도 7 및 도 9에 예시된 바와 같이, 가중 높은 효율인 f4 주파수에서의 가열 시간이 가장 짧을 수 있고, 가장 낮은 효율인 f3,f5,f8,f10(즉, 기준 효율)의 주파수에서의 가열 시간이 가장 길게 설정될 수 있다.

한편, 기준치 하향 조정 이후, 다시 스캔 구간 수행한 경우, 하향된 기준 효율 기준으로, 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상인 경우, 하향된 기준 효율을 상향시켜 조정하는 것이 가능하다. 하향된 기준 효율 기준으로 가열을 계속 진행시키는 것 보다, 원래의 기준으로 가열 구간을 수행하는 것이 균일 가열 등에 더 적합할 수 있기 때문이다.

한편, 제420 단계(S420)에서, 공진 모드 변환 수행 이전에, 이미 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상인 경우, 바로 해당 주파수의 마이크로웨이브를 이용하여 가열 구간을 수행할 수 있다(S440). 이때, 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 파워는 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 파워 보다 더 클 수 있다.

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 155 : 공진 모드 변환부
310 : 제어부 338 : 방향성 결합부

Claims (15)

1. 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 마이크로웨이브 생성부;
   상기 캐비티 내로 출력되는 상기 마이크로웨이브의 진행방향, 파워, 및 주파수 중 적어도 하나를 가변하여, 공진 모드를 변환시키는 공진 모드 변환부; 및
   상기 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 미만인 경우, 상기 공진 모드 변환부가 동작하도록 제어하는 제어부;를 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 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 공진 모드 변환부의 제1 동작 후, 상기 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 상기 기준치 미만인 경우, 상기 공진 모드 변환부가 제2 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 공진 모드 변환부의 주기 동작 완료 후, 상기 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 연산된 가열 효율에 기초하여, 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 상기 기준치 미만인 경우, 상기 기준 효율을 하향 조정하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 하향된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상인 경우, 해당 주파수의 마이크로웨이브를 이용하여 가열 구간을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
5. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   연산된 가열 효율에 기초하여, 상기 하향된 기준 효율 이상의 마이크로웨이브의 주파수 개수가 기준치 이상인 경우, 상기 하향된 기준 효율을 다시 상향 조정하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
6. 제1항에 있어서,
   상기 공진 모드 변환부는, 스터러, 턴 테이블, 슬라이딩 테이블 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 공진 모드 변환부가 상기 스터러인 경우, 상기 스터러를 회전하도록 제어하며,
   상기 스터러를 제1 각도로 회전 시킨 후, 출력된 마이크로웨이브 중 상기 캐비티 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 따라 가열 효율을 연산하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
8. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로웨이브 생성부로부터의 복수의 마이크로웨이브를 상기 캐비티 내부로 전송하는 마이크로웨이브 전송부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 마이크로웨이브 생성부는,
   상기 레벨 조절부로부터의 상기 발진된 주파수 신호를 증폭하여 캐비티 내부의 대상을 가열하기 위한 마이크로웨이브를 출력하는 증폭부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기.
10. 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.
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