KR102141137B1 - 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 상면, 상기 상면으로부터 이격된 하면, 상기 상면과 상기 하면의 후방에 형성된 후면, 상기 상면과 상기 하면 사이의 일측에 형성된 일측면, 상기 상면과 하면 사이의 타측에 형성된 타측면 및 상면과 상기 하면의 전방에 형성된 도어를 갖는 쿠킹 챔버; 상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치되되 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 제1전자기파를 방사하는 제1히팅 안테나부; 및 상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치되되 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 제2전자기파를 방사하는 제2히팅 안테나부를 포함하는, 오븐을 개시한다.

Description

히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐{Oven with heating loop antenna}

본 발명의 실시예는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 종래의 전자레인지와 같은 마이크로파 오븐(10')은 교류(예를 들면, 교류 110V 내지 220V)를 직류로 변환하여 부스팅하는 부스트 회로(11')와, 부스트 회로(11')로부터 전원을 공급받아 마이크로파(예를 들면, 2.45GHz의 주파수)를 발생시키는 마그네트론(12')과, 마그네트론(12')으로부터 발생된 마이크로파를 안내하여 쿠킹 챔버(13')의 내부에 방사하는 웨이브 가이드(14')와, 부스트 회로(11')를 제어하는 컨트롤러(15') 등으로 이루어진다.

이와 같이 종래의 마이크로파 오븐은 2.45GHz의 주파수의 RF 전력을 발생하는 마그네트론을 이용하여 음식을 데우거나 해동하는데 사용하므로, 부피가 크고 무게가 무거울뿐만 아니라 설치가 복잡하고 기계적 신뢰성이 떨어지는 문제가 있었다.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐을 제공하는데 있다. 일례로, 본 발명의 실시예에 따른 해결하고자 하는 과제는 쿠킹 챔버(공진기)의 외부에 별도의 공간을 구비하고, 별도의 공간에 공진할 수 있는 히팅 안테나를 설치하여, 쿠킹 챔버 내부의 높은 열에 손상되지 않는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐을 제공하는데 있다.

본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐은 상면, 상기 상면으로부터 이격된 하면, 상기 상면과 상기 하면의 후방에 형성된 후면, 상기 상면과 상기 하면 사이의 일측에 형성된 일측면, 상기 상면과 하면 사이의 타측에 형성된 타측면 및 상기 후면의 전방에 형성된 도어를 갖는 쿠킹 챔버; 상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치되되 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 제1전자기파를 방사하는 제1히팅 안테나부; 및 상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치되되 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 제2전자기파를 방사하는 제2히팅 안테나부를 포함하고, 상기 제1,2히팅 안테나부는 각각 상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치된 히팅 안테나; 및 상기 히팅 안테나를 감쌈으로서, 상기 히팅 안테나의 전자기파가 상기 쿠킹 챔버의 외측으로 방사되지 않도록 하는 하우징을 포함하며, 상기 제1,2히팅 안테나부는 각각 상기 하우징이 설치된 쿠킹 챔버의 상면에 형성된 관통홀; 및 상기 상면의 관통홀에 설치되어 상기 히팅 안테나의 전자기파가 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 방사되도록 하는 유전체를 더 포함하고, 상기 하우징은 금속 소재를 포함하고, 송풍팬에 의한 상기 쿠킹 챔버 외측의 공기가 유입되지만 상기 전자기파가 외부로 방사되지 않도록 하는 다수의 슬롯 또는 홀을 포함한다.

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상기 유전체는 마이카, 글래스, 베크라이트, 파이버 글래스, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다.

상기 슬롯 또는 상기 홀은 상기 전자기파의 파장보다 작은 길이 또는 직경을 가질 수 있다.

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상기 쿠킹 챔버는 내측에 조리 대상으로부터 상기 전자기파의 공진 주파수의 1/4에 해당하는 거리에 금속 소재의 기름받이 선반이 설치될 수 있다.

상기 히팅 안테나의 반사 손실은 -5[dB]보다 작고, 격리도는 -10[dB] 보다 작을 수 있다.

상기 히팅 안테나는 루프 안테나를 포함할 수 있다.

상기 제1,2전자기파의 공진 주파수는 상호간 동일하거나 다를 수 있다.

상기 히팅 안테나는 제1,2안테나를 포함하고, 상기 제1안테나는 상기 하우징으로부터 하부 방향으로 연장된 제1영역, 상기 제1영역으로부터 수평 방향으로 연장된 제2영역 및 제2영역으로부터 상부 방향으로 연장되어 상기 하우징에 연결된 제3영역을 포함하고, 상기 제2안테나는 상기 하우징을 관통하는 커넥터로부터 하부 방향으로 연장된 제1영역 및 상기 제2안테나의 제1영역으로부터 수평 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고, 상기 제2안테나의 제2영역이 상기 제1안테나의 제3영역에 연결될 수 있다.

상기 제1안테나의 제1영역, 제2영역, 제3영역과 상기 제2안테나의 제2영역 및 제1영역을 통하여 메인 루프가 형성되고, 상기 제2안테나의 제1,2영역 및 제1안테나의 제3영역을 통하여 서브 루프가 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐을 제공한다. 일례로, 본 발명의 실시예는 쿠킹 챔버(공진기)의 외부에 별도의 공간을 구비하고, 별도의 공간에 공진할 수 있는 히팅 안테나를 설치하여, 쿠킹 챔버 내부의 높은 열에 손상되지 않는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 다양한 복합 오븐 및 해동기기에 적용 가능한 고체 상태 소자를 이용한 오븐 및 해동기기에 적용하여 기존의 마그네트론 대비 설치가 간편하고 견고하며 신뢰성을 향상시킬 수 있는 오븐을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 오븐(공진기)의 내부에서 구조물(히팅 안테나)이 보이지 않는 구조로 위생상 탁월하며 내부 공간 활용이 용이하고, 내부 청소가 용이하여 사용하기 편리하고 사용 중 히팅 안테나의 움직임에 의한 성능 변화를 방지할 수 있는 오븐을 제공한다.

도 1은 종래의 전자레인지 타입 오븐의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐을 도시한 정면도, 저면도, 측면도 및 평면도이다.
도 4a 및 도4b는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐 및 안테나 하우징을 도시한 사시도이고, 도 4c는 안테나 하우징에 수용되는 안테나의 예를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐의 공진 주파수 특성을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐의 공진 주파수 특성을 도시한 컴퓨터 시뮬레이션 도면이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐 중에서 다양한 안테나 하우징의 방열 구조/전자기파 차폐 구조를 도시한 사시도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐 중에서 하부에 기름받이 선반이 있는 경우와 없는 경우의 공진 주파수를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 냉장고에 설치된 오븐의 일례를 도시한 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise, include)" 및/또는 "포함하는(comprising, including)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용될 수 있다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소 또는 특징은 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.

또한, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품은 임의의 적절한 하드웨어, 펌웨어(예를 들어, 주문형 반도체), 소프트웨어, 또는 소프트웨어, 펌웨어 및 하드웨어의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 제어부(컨트롤러) 및/또는 다른 관련 기기 또는 부품의 다양한 구성 요소들은 하나의 집적회로 칩 상에, 또는 별개의 집적회로 칩 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는 가요성 인쇄 회로 필름 상에 구현 될 수 있고, 테이프 캐리어 패키지, 인쇄 회로 기판, 또는 제어부(컨트롤러)와 동일한 서브스트레이트 상에 형성될 수 있다. 또한, 제어부(컨트롤러)의 다양한 구성 요소는, 하나 이상의 컴퓨팅 장치에서, 하나 이상의 프로세서에서 실행되는 프로세스 또는 쓰레드(thread)일 수 있고, 이는 이하에서 언급되는 다양한 기능들을 수행하기 위해 컴퓨터 프로그램 명령들을 실행하고 다른 구성 요소들과 상호 작용할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은, 예를 들어, 랜덤 액세스 메모리와 같은 표준 메모리 디바이스를 이용한 컴퓨팅 장치에서 실행될 수 있는 메모리에 저장된다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 예를 들어, CD-ROM, 플래시 드라이브 등과 같은 다른 비-일시적 컴퓨터 판독 가능 매체(non-transitory computer readable media)에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명에 관련된 당업자는 다양한 컴퓨팅 장치의 기능이 상호간 결합되거나, 하나의 컴퓨팅 장치로 통합되거나, 또는 특정 컴퓨팅 장치의 기능이, 본 발명의 예시적인 실시예를 벗어나지 않고, 하나 이상의 다른 컴퓨팅 장치들에 분산될 수 될 수 있다는 것을 인식해야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)의 전기적 구성을 도시한 블럭도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)은 전원 공급부(110)와, 제어부(120)와, 신호 발생부(121)와, 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)(옵션)와, 제1,2전력 증폭부(140A,140B)와, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)를 포함할 수 있다. 여기서, 비록 2개의 히팅 안테나부(150A,150B)가 설명되지만, 본 발명의 실시예에서 히팅 안테나부의 개수가 한정되지 않는다. 예를 들면, 2개 내지 100개의 히팅 안테나부가 설치될 수 있으며, 이에 따라 위상 쉬프터 및 전력 증폭부의 설치 개수도 도시된 것보다 더 증가할 수 있다. 또한, 신호 발생부(121)와 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)의 사이에는 각각 신호 감쇄기(123A,123B) 및 드라이버(125A,125B)가 직렬로 더 연결될 수 있고, 또한 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)와 제1,2전력 증폭부(140A,140B)의 사이에도 각각 신호 감쇄기(126A,126B)가 더 연결될 수 있다. 더불어, 신호 발생부(121)도 도면에 비록 1개가 도시되어 있으나, 각각의 히팅 안테나부가 서로 다른 주파수를 방사하도록 히팅 안테나부별로 신호 발생부가 구비될 수도 있다.

전원 공급부(110)는 제어부(120) 및 제1,2전력 증폭부(140A,140B) 등에 직류 전원을 공급하는 역할을 한다. 전원 공급부(110)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, SMPS(Switching Mode Power Supply)일 수 있다. 또한, 전원 공급부(110)는 통상의 상용 교류 전압(예를 들면, AC 110~220 V)을 이용하거나, 또는 통상의 직류 배터리 팩을 이용하여 원하는 직류 전압/전류를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 오븐(100)은 일반 가정에서뿐만 아니라 야외, 차량, 선박 또는 냉동실을 갖는 냉장고 등에도 쉽게 설치하여 사용할 수 있도록 한다.

제어부(120)(또는 MCU)는 전원 공급부(110)로부터 전원을 공급받아 주파수 제어 신호, 위상 제어 신호 및/또는 증폭(파워) 제어 신호를 신호 발생부(121), 제1,2위상 쉬프터(130A,130B) 및 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 각각 출력할 수 있다. 즉, 제어부(120)는 신호 발생부(121)에 주파수 제어 신호를 출력함으로써, 신호 발생부(121)가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 2.4GHz 내지 2.5GHz의 주파수를 갖는 전자기파(RF)를 발생하도록 한다. 특히, 제어부(120)는 주파수 제어 신호를 통해 신호 발생부(121)가 2.4GHz 내지 2.5GHz의 전체 주파수 대역을 일정한 시간 간격으로 전체 스위핑(sweeping)하도록 한다. 경우에 따라, 신호 발생부(121) 역시 다수개로 구비되어 감쇄기(123A,123B)에 각각 연결됨으로써, 동일 주파수 뿐만 아니라 서로 다른 주파수의 전자기파가 드라이버(125A,125B)에 각각 입력될 수 있다.

또한, 제어부(120)는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)에 각각 동일하거나 상이한 위상 제어 신호를 출력함으로써, 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 0도 내지 180도의 위상값 또는 위상 차이를 갖는 주파수 대역의 전자기파를 출력하도록 한다. 더욱이, 제어부(120)는 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 각각 동일하거나 상이한 증폭 제어 신호를 출력함으로써, 제1,2전력 증폭부(140)가, 예를들면, 한정하는 것은 아니지만, 0 내지 3000 watt의 파워값 또는 파워 차이를 갖는 전자기파(RF)를 출력하도록 한다.

신호 발생부(121)는 제어부(120)의 주파수 제어 신호를 입력받아 일정 주파수 대역의 전자기파 신호를 출력한다. 신호 발생부(121)는 발진회로가 아닌 반도체인 PLL IC를 이용하여 소정 알고리즘 또는 소프트웨어로 전자기파 신호를 생성한다. 따라서, 신호 발생부(121)는 아날로그 방식이 아닌 디지털 방식으로 정교한 전자기파 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 신호 발생부(121)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 2.4GHz 내지 2.5GHz의 주파수를 갖는 전자기파를 발생시킬 수 있다.

제1,2위상 쉬프터(130A,130B)는, 각각 신호 발생부(121)로부터 전자기파 신호 및 제어부(120)로부터 위상 제어 신호를 각각 입력받아 위상값 또는 위상 차이가, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 0° 내지 180°인 전자기파 신호를 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 각각 출력하도록 한다.

제1,2전력 증폭부(140A,140B)는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)로부터 각각 전자기파 신호(상호간 위상 차이가 없을 수도 있고 있을 수도 있음) 및 제어부(120)로부터 제1,2증폭(파워) 제어 신호를 각각 입력받아 전자기파를 소정 배율로 증폭하여 출력한다. 제1,2전력 증폭부(140A, 140B)는, 예를 들면, 고체 상태 전력 증폭기로서 0 내지 3000 watt의 다양한 파워값 또는 파워 차이가 있는 전자기파 전력을 출력할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 제1,2전력 증폭부(140A,140B)는 제1,2위상 쉬프터(130A,130B)에 각각 전기적으로 연결되어 전자기파 신호를 입력받는 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)(141A,141B), MMIC(141A,141B)에 각각 전기적으로 연결되어 증폭 동작을 수행하는 구동용 트랜지스터(142A,142B), 구동용 트랜지스터(142A,142B)에 각각 전기적으로 연결되어 종단 출력을 수행하는 종단 트랜지스터(143A,143B)를 포함할 수 있다. 더욱이, 제1,2전력 증폭부(140A,140B)는 각각 제1,2동축 케이블(145A,145B)과의 사이에 형성된 제1,2아이솔레이터(144A,144B)를 더 포함할 수 있다. 제1,2아이솔레이터(144A,144B)는 제1,2전력 증폭부(140A,140B)와 제1,2동축 케이블(145A,145B) 사이에 개재됨으로써, 임피던스 매칭이 강화되어 전력 송신이 더욱 원활해지도록 하며, 특히, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)로부터 각각 제1,2전력 증폭부(140A,140B)를 향해 역으로 신호가 유입되지 않도록 하는 역할을 한다.

한편, 제1,2아이솔레이터(144A,144B)와 제어부(120) 사이에는 도시되지 않은 보호회로가 더 연결됨으로써, 제어부(120)가 제1,2아이솔레이터(144A,144B)를 통해 입력될 수 있는 과도 전압에 의해 손상되지 않도록 한다.

제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 각각 제1,2전력 증폭부(140A,140B)에 제1,2동축 케이블(145A,145B) 및 N 타입 커넥터로 연결되며, 이는 제1,2전력 증폭부(140A,140B)로부터 각각 상기 증폭된 전자기파를 입력받아, 상호간 동일하거나, 제어된 위상을 갖거나, 상이한 위상 또는 상이한 파워의 전자기파를 쿠킹 챔버(160) 내의 조리 대상물에 방사시킴으로써, 조리 대상물이 균일하게 가열, 해동 또는 건조되도록 한다.

여기서, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 쿠킹 챔버(160)의 내면이 아닌 외면(예를 들면, 상면, 하면, 후면, 일측면 또는 타측면의 외측) 중 서로 같은 위치 또는 서로 다른 위치에 대략 평판 형태로 설치됨으로써, 쿠킹 챔버(160)의 내부에 위치된 다양한 종류의 조리대상이 균일하게 가열, 해동 및/또는 건조되도록 한다.

제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 쿠킹 챔버(160)의 외부에 설치되어 쿠킹 챔버(160)의 내부로 소정 주파수로 전자기파를 방사하며, 크기를 소형화하여 오븐에서 차지하는 공간을 최소화하도록 한다. 쿠킹 챔버(160)의 내부에 대한 균일한 가열을 위해 오븐에 안테나를 2개 이상 배치할 때 사용된 모든 안테나는 모양이 동일하거나 또는 다른 것을 사용할 수 있으며, 사용되는 안테나의 설치 위치의 일례가 이하에서 설명된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예에서는 2개, 4개 또는 그 이상의 다중 안테나(150A,150B)를 이용하여 쿠킹 챔버(160) 내에 다수의 열점이 발생하도록 함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능하도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 다중 안테나(150A,150B)와 더불어 2.4GHz 내지 2.5GHz의 전 주파수 대역을 일정한 시간 간격으로 전체 스위핑하는 방식으로 전자기파의 파장 또는 빔 포밍(beam forming)을 제어함으로써, 조리 대상의 균일한 가열이 가능하도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는 파워(출력)를 필요에 따라 안테나별로 가변시킴으로써, 파워의 최적화가 가능하고 또한 전류 소모를 획기적으로 줄일 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)을 도시한 정면도, 저면도, 측면도 및 평면도이다.

도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 오븐(100)은 쿠킹 챔버(160), 제1히팅 안테나부(150A) 및 제2히팅 안테나부(150B)를 포함할 수 있다.

쿠킹 챔버(160)는 조리 공간(공진 공간)으로서, 상면(161), 하면(162), 후면(163), 일측면(164), 타측면(165) 및 도어(166)를 포함할 수 있으며, 이들은 대체로 육면체 형태일 수 있다. 여기서, 상면(161), 하면(162), 후면(163), 일측면(164) 및 타측면(165)은 전자기파가 외부로 방사되지 않도록 금속 소재로 형성될 수 있고, 도어(166)에는 전자기파 차폐판이 설치될 수 있다.

상면(161)은 대략 평평한 형태로 형성될 수 있고, 하면(162)은 상면(161)으로부터 이격된 채로 대략 평평한 형태로 형성될 수 있다. 또한, 후면(163)은 상면(161)과 하면(162)의 후방에 대략 평평한 형태로 형성될 수 있고, 일측면(164)은 상면(161)과 하면(162) 사이의 일측에 대략 평평한 형태로 형성될 수 있으며, 타측면(165)은 상면(161)과 하면(162) 사이의 타측에 대략 평평한 형태로 형성될 수 있다. 더불어, 도어(166)는 후면(163)의 전방에 상면(161), 하면(162), 후면(163), 일측면(164) 및 타측면(165)에 연결된 채 개폐 가능하도록 설치될 수 있다.

제1히팅 안테나부(150A)는 쿠킹 챔버(160) 중 상면(161)의 외측에 설치되되 쿠킹 챔버(160)의 외측으로는 전자기파를 방사하지 않고 쿠킹 챔버(160)의 내측으로만 제1전자기파를 방사할 수 있는 구조를 갖는다.

제2히팅 안테나부(150B) 역시 쿠킹 챔버(160)중 상면(161)의 외측에 설치되되 쿠킹 챔버(160)의 외측으로는 전자기파를 방사하지 않고 쿠킹 챔버(160)의 내측으로만 제2전자기파를 방사할 수 있는 구조를 갖는다.

여기서, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 상호간 일정 거리 이격될 수 있다. 또한, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)의 하측인 쿠킹 챔버(160)의 내측에는 조리물에 열을 제공하는 그릴(옵션)이 더 설치될 수 있다.

한편, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)에 의해 방사되는 제1,2전자기파의 공진 주파수는 상호간 동일하거나 상호간 다를 수 있으며, 이에 따라 다양한 공진 환경을 제공하여 조리물이 균일하게 가열되도록 할 수 있다.

계속해서, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 각각 히팅 안테나(미도시), 하우징(152) 및 유전체(153)를 포함할 수 있다.

히팅 안테나는 쿠킹 챔버(160) 중 상면(161)의 외측에 설치될 수 있다. 일부 예들에서, 히팅 안테나는 루프 안테나를 포함할 수 있다.

하우징(152)은 쿠킹 챔버(160)의 외측에서 히팅 안테나를 감쌈으로서, 히팅 안테나의 전자기파가 쿠킹 챔버(160)의 외측으로 방사되지 않도록 할 수 있다. 이를 위해 하우징(152)은 금속 소재로 형성될 수 있다.

한편, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 각각 하우징(152)과 대응되는 쿠킹 챔버(160)의 상면(161)에 형성된 관통홀(미도시)을 더 포함할 수 있는데, 유전체(153)가 상면(161)의 관통홀을 막을 수 있다. 일부 예들에서, 유전체(153) 상에 히팅 안테나가 설치될 수 있고, 이에 따라 히팅 안테나의 전자기파가 유전체(153)를 관통하여 쿠킹 챔버(160)의 내측으로만 방사될 수 있다.

일부 예들에서, 유전체(153)는 전자기파가 통과 가능한 마이카, 글래스, 베크라이트, 파이버 글래스, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 폴리이미드를 포함할 수 있다. 이러한 유전체(153)는 히팅 안테나로부터 발생된 전자기파가 쿠킹 챔버(160)의 내측으로 방사되도록 하나, 쿠킹 챔버(160)이 열이 히팅 안테나로 전달되지 않도록 한다. 특히, 유전체(153)는 일례로 수분을 함유하지 않음으로써 전자기파에 의해 스스로 가열되지는 않는다.

한편, 쿠킹 챔버(160)의 상면(161) 외측에는 쿠킹 챔버(160)의 열이 외측으로 전달되지 않도록 하는 내열재료가 설치될 수 있고, 내열재료 상에 히트싱크, 쿨링 팬, 증폭기 및 전원 공급부 등이 설치될 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 히팅용 루프 안테나가 쿠킹 챔버의 외측에 설치된 오븐(100)을 제공한다. 일례로, 본 발명의 실시예는 쿠킹 챔버(160)(공진기)의 외부에 별도의 공간을 구비하고, 별도의 공간에 공진할 수 있는 히팅 안테나를 설치하여, 쿠킹 챔버(160)의 높은 열에 손상되지 않는 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 다양한 복합 오븐 및 해동기기에 적용 가능한 고체 상태 소자를 이용한 오븐 및 해동기기에 적용하여 기존의 마그네트론 대비 설치가 간편하고 견고하며 신뢰성을 향상시킬 수 있는 오븐(100)을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시예는 오븐(100)(공진기)의 내부에 구조물(안테나)이 보이지 않는 구조로 위생상 탁월하며 내부 공간 활용이 용이하고, 내부 청소가 용이하여 사용하기 편리하고 사용 중 안테나의 움직임에 의한 성능 변화를 방지할 수 있는 오븐(100)을 제공한다.

도 4a 및 도4b는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100) 및 안테나 하우징(152)을 도시한 사시도이고, 도 4c는 안테나 하우징(152)에 수용되는 안테나(157,158)의 예를 도시한 사시도이다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)은 쿠킹 챔버(160)의 상면(161) 상에 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)가 설치될 수 있고, 이들 각각은 대체로 육면체 형태로 형성될 수 있다. 여기서, 하우징(152)의 상부에는 히팅 안테나에 전원을 공급하기 위한 N 타입 커넥터(154)가 설치될 수 있고, N 타입 커넥터(154)에는 상술한 바와 같이 전원 공급용 동축 케이블이 연결될 수 있다.

여기서, 히팅 안테나의 사용 주파수가 대략 2.4GHz일 경우, 하우징(152)의 폭은 상기 주파수의 대략 1/2 λ₀에 대응하는 대략 60mm로 설정될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같이 하우징(152)은 히팅 안테나로부터의 전자기파가 외부로 방사되지 않도록 금속 재질로 형성될 수 있고, 쿠킹 챔버(160)의 상면(161)에는 관통홀이 형성되고, 관통홀이 유전체로 폐색됨으로써 히팅 안테나로부터의 전자기파는 쿠킹 챔버(160)의 내부로만 방사될 수 있다. 여기서, 하우징(152) 및 쿠킹 챔버(160)는 모두 금속 재질로 형성되고 접지될 수 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이,하우징(152)의 내부에 설치된 안테나는 제1안테나(158) 및 제2안테나(157)를 포함할 수 있다. 제1안테나(158)는 하우징(152)으로부터 쿠킹 챔버(160)를 향하여 하부 방향(수직 방향)으로 연장된 제1영역(158a)과, 제1영역(158a)으로부터 수평 방향으로 연장된 제2영역(158a)과, 제2영역(158a)으로부터 하우징(152)을 향해 상부 방향(수직 방향)으로 연장된 제3영역(158c)을 포함할 수 있다. 제2안테나(157)은 커넥터(154)로부터 쿠킹 챔버(160)를 향하여 하부 방향(수직 방향)으로 연장된 제1영역(157a)과 제1영역(157a)으로부터 수평 방향으로 연장된 제2영역(157b)을 포함할 수 있다.

여기서, 제2안테나(157)의 제2영역(157b)은 제1안테나(158)의 제3영역(158c)의 대략 중앙에 연결될 수 있다.

한편, 제1안테나(158) 및 제2안테나(157)의 하부에는 상술한 바와 같이 유전체(153)가 쿠킹 챔버(160)의 상면(161)에 형성된 관통홀을 막는 형태로 배치된다. 따라서, 제1안테나(158) 및 제2안테나(157)로 이루어진 히팅 안테나로부터의 전자기파가 유전체(153)를 관통하여 쿠킹 챔버(160)의 내부로 전달된다.

더불어, 제1안테나(158)의 제1,2,3영역(158a,158b,158c) 및 제2안테나(157)의 제1,2영역(157a,157b)이 메인 루프로 동작하고, 제2안테나(157)의 제1,2영역(157a,157b) 및 제1안테나의 제3영역(158c)이 서브 루프로 동작한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)의 공진 주파수 특성을 도시한 그래프이다. 여기서, X축은 방사 주파수이고, Y축은 S-파라메터(dB)이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 개시된 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 2.4GHz 대역의 경우 차폐되어진 오븐(100)(쿠킹 챔버(160)(공진기))에서 다수의 공진 모드가 발생함(예를 들면, 2.408GHz,2.415GHz, 2.432GHz, 2.475GHz)을 볼 수 있다. 이에 따라, 조리 대상인 음식물에 전달되는 주파수와 공진기 자체에서 발생되는 주파수가 혼재함을 알 수 있다. 또한, 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 대략 -5[dB] 이하의 낮은 반사 손실, -10[dB] 보다 작은 격리도를 가짐을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)의 공진 주파수 특성을 도시한 컴퓨터 시뮬레이션 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1,2히팅 안테나부(150A,150B)는 주파수 별 음식물에 분포되는 전기장의 분포가 다르게 나타나도록 함을 알 수 있다. 또한, 2.4GHz 대역 주파수의 경우, 공진기 내에서 다수의 공진 모드가 발생함을 알 수 있다. 더욱이, 본 발명은 2.4GHz 내지 2.5GHz의 전 주파수 대역을 일정한 시간을 간격으로 전체 스위핑함으로써, 음식물에 고른 전계가 분포되고 균일한 열전달이 가능하다.

이와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 오븐(100)은 서로 다른 주파수에서 동작하는 제1,2히팅 안테나를 구성하여 다중의 공진 모드를 발생시킬 수 있고, 이에 따라 다중의 공진 모드를 이용하여 조리 대상에 급속히 균일한 열전달을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 오븐(100)은 제1,2히팅 안테나에서 급전부의 절연체를 제거함으로써, 내구성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100) 중에서 다양한 안테나 하우징(152)의 방열 구조/전자기파 차폐 구조를 도시한 사시도이다.

도 7a, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 오븐(100) 중에서 안테나 하우징(152)은 방열 구조/전자기파 차폐 구조를 더 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 하우징(152)은 금속 소재를 포함하고, 송풍팬의 공기가 유입되지만 전자기파가 외부로 방사되지 않도록 하는 다수의 슬롯(155) 및/또는 홀(156)을 포함할 수 있다.

여기서, 다수의 슬롯(155) 및/또는 홀(156)은 하우징(152)의 전면, 후면, 일측면 및/또는 타측면에 형성될 수 있다. 더불어, 슬롯(155)은 가로 방향 및/또는 세로 방향으로 형성될 수 있다. 더욱이, 슬롯(155) 및/또는 홀(156)은 전자기파의 파장보다 작은 길이 및/또는 직경을 가짐으로써, 전자기파가 하우징(152)의 외측으로 방사되지 않도록 한다.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 방열 구조/전자기파 차폐 구조를 동시에 구현하는 안테나 하우징(152)을 제공한다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100) 중에서 하부에 기름받이 선반(167)이 있는 경우와 없는 경우의 공진 주파수를 도시한 도면이다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 쿠킹 챔버(160)는 내측에 조리 대상으로부터 전자기파의 공진 주파수의 1/4에 해당하는 거리(일례로 80mm)에 금속 소재의 기름받이 선반(167)이 설치될 수 있다. 이와 같이 하여, 일례로, 890MHz의 주파수에서 강한 공진 현상이 발생되어, 조리 대상의 상부 및 하부에서 균일한 열전달이 이루어진다. 즉, 금속 소재의 기름받이 선반(167)를 통해 전자기파가 반사됨으로써, 조리 대상의 하부에 강한 전기장이 전달된다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 오븐(100)은 소형의 915MHz 대역에서 동작하는 제1,2히팅 안테나를 통해 2.4GHz 대역 대비 조리 대상의 심부에 더욱 효율적으로 전기장을 전달할 수 있다.

한편, 도 8b에 도시된 바와 같이, 쿠킹 챔버(160)에 금속 소재의 기름받이 선반(167)이 없을 경우(일례로 조리 대상으로부터 쿠킹 챔버(160)의 하면(162)까지의 거리는 111mm), 대략 921MHz의 주파수에서 약한 공진 현상이 발생된다. 이에 따라 조리 대상에 약한 전기장이 전달되어 조리 대상의 가열이 많은 시간이 소요된다.

이와 같이 하여, 본 발명의 실시예는 기름받이 선반(167)을 이용하여 조리 대상의 상하부에 균일한 열 전달을 구현할 수 있다. 즉, 기름받이 선반(167)을 통해 반사파를 이용하여 조리 대상의 하부에도 전기장이 전달될 수 있다. 종래의 오븐(100)이나 전자레인지가 상부에 열이 집중되고 대부분 심부 깊이 침투되지 못하는 반면, 본 발명의 실시예는 기름받이 선반(167)의 위치에 따라 하부에 열전달이 가능하도록 하여 주파수에 무관하게 조리 대상의 상하부에 동시 열전달이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예는 상용의 기름받이 선반(167)을 이용하여 별도의 구조물 없이 조리 대상의 상하부를 동시에 조리하여 균일하게 가열된 요리가 가능하도록 한다. 즉, 본 발명의 실시예는 기름받이 선반(167)의 높이에 따른 균일한 열 전달이 가능한데, 구체적으로 기름받이 선반(167)의 주파수에 ¼ λ 높이를 구성하여 조리 대상의 하부에 열전달율이 향상되도록 한다. 일부 예들에서, 기름받이 선반(167)이 ¼ λ(80mm @ 915MHz) 일 때, 조리 대상의 하부에 전기장이 집중된다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따라 냉장고에 설치된 오븐의 일례를 도시한 사시도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)은 냉장고(200)에 설치될 수 있다. 냉장고(200)는, 예를 들면, 한정하는 것은 아니지만, 냉동실 및 이를 막는 냉동실 도어(210), 냉장실및 이를 막는 냉장실 도어(220)를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)은 냉동실 도어(210)에 설치될 수 있다. 물론, 이밖에도 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)은 냉장실 도어(220), 냉동실의 내부 및/또는 냉장실의 내부에 설치될 수도 있음은 당연하다. 더불어, 본 발명의 실시예에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐(100)은, 마그네트론 및 도파관 등을 갖지 않기 때문에, 도면에 도시된 것보다 훨씬 작게 또는 얇게 형성 및 설치될 수 있음은 당연하다. 도면 중 미설명 부호 230은 홈바이다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

100; 히팅용 루프 안테나를 갖는 오븐
110; 전원 공급부 120; 제어부
121; 신호 발생부 130A,103B; 제1,2위상 쉬프터
140A,140B; 제1,2전력 증폭부 150A,150B; 제1,2히팅 안테나부
150A,150B; 제1,2히팅 안테나부
152; 하우징 153; 유전체
154; 커넥터 155; 슬롯
156; 홀 158; 제1안테나
158a; 제1영역 158b; 제2영역
158c; 제3영역 157; 제2안테나
157a; 제1영역 157b; 제2영역
160; 쿠킹 챔버 161; 상면
162; 하면 163; 후면
164; 일측면 165; 타측면
166; 도어 167; 기름받이 선반

Claims (12)

1. 상면, 상기 상면으로부터 이격된 하면, 상기 상면과 상기 하면의 후방에 형성된 후면, 상기 상면과 상기 하면 사이의 일측에 형성된 일측면, 상기 상면과 하면 사이의 타측에 형성된 타측면 및 상기 후면의 전방에 형성된 도어를 갖는 쿠킹 챔버;
   상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치되되 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 제1전자기파를 방사하는 제1히팅 안테나부; 및
   상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치되되 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 제2전자기파를 방사하는 제2히팅 안테나부를 포함하고,
   상기 제1,2히팅 안테나부는 각각 상기 쿠킹 챔버의 상면 외측에 설치된 히팅 안테나; 및 상기 히팅 안테나를 감쌈으로서, 상기 히팅 안테나의 전자기파가 상기 쿠킹 챔버의 외측으로 방사되지 않도록 하는 하우징을 포함하며,
   상기 제1,2히팅 안테나부는 각각 상기 하우징이 설치된 쿠킹 챔버의 상면에 형성된 관통홀; 및 상기 상면의 관통홀에 설치되어 상기 히팅 안테나의 전자기파가 상기 쿠킹 챔버의 내측으로만 방사되도록 하는 유전체를 더 포함하고,
   상기 하우징은 금속 소재를 포함하고, 송풍팬에 의한 상기 쿠킹 챔버 외측의 공기가 유입되지만 상기 전자기파가 외부로 방사되지 않도록 하는 다수의 슬롯 또는 홀을 포함하는, 오븐.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 유전체는 마이카, 글래스, 베크라이트, 파이버 글래스, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 또는 폴리이미드를 포함하는, 오븐.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 슬롯 또는 상기 홀은 상기 전자기파의 파장보다 작은 길이 또는 직경을 갖는, 오븐.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 쿠킹 챔버는 내측에 조리 대상으로부터 상기 전자기파의 공진 주파수의 1/4에 해당하는 거리에 금속 소재의 기름받이 선반이 설치된, 오븐.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 히팅 안테나의 반사 손실은 -5[dB]보다 작고, 격리도는 -10[dB] 보다 작은, 오븐.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 히팅 안테나는 루프 안테나를 포함하는, 오븐.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1,2전자기파의 공진 주파수는 상호간 동일하거나 다른, 오븐.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 히팅 안테나는 제1,2안테나를 포함하고,
    상기 제1안테나는 상기 하우징으로부터 하부 방향으로 연장된 제1영역, 상기 제1영역으로부터 수평 방향으로 연장된 제2영역 및 제2영역으로부터 상부 방향으로 연장되어 상기 하우징에 연결된 제3영역을 포함하고,
    상기 제2안테나는 상기 하우징을 관통하는 커넥터로부터 하부 방향으로 연장된 제1영역 및 상기 제2안테나의 제1영역으로부터 수평 방향으로 연장된 제2영역을 포함하고,
    상기 제2안테나의 제2영역이 상기 제1안테나의 제3영역에 연결된, 오븐.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1안테나의 제1영역, 제2영역, 제3영역과 상기 제2안테나의 제2영역 및 제1영역을 통하여 메인 루프가 형성되고,
    상기 제2안테나의 제1,2영역 및 제1안테나의 제3영역을 통하여 서브 루프가 형성되는, 오븐.
    

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