KR20120116407A - Ｒｆ 에너지를 사용하여 가열하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
적재물에 EM 에너지를 적용하기 위한 장치는 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하고 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보에 근거하여 복수의 변조 공간 요소들의 일부를 적어도 두 개의 서브세트들로 그룹화하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 파워 전달 프로토콜을 연관시키도록 구성될 수 있으며, 파워 전달 프로토콜은 서브세트들에 따라 상이하며, 각각의 파워 전달 프로토콜에 따라 적재물에 적용되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다.
Description
본 출원은 1) 2009년 11월 10일에 출원된 ”RF에너지를 사용하여 가열하기 위한 장치 및 방법(Device and Method for Heating using RF Energy)”을 명칭으로 하는 국제 출원 번호 PCT/IL 2009/001058; 2) 2010년 5월 3일에 출원된 "모드 분석(Modal Analysis)"을 명칭으로 하는 미국 가출원; 3) 2010년 5월 3일에 출원된"손실 프로필 분석(Loss Profile Analysis)"을 명칭으로 하는 미국 가출원; 및 4) 2010년 5월 3일에 출원된 "공간적으로 제어된 에너지 전달(Spatially Controlled Energy Delivery)"을 명칭으로 하는 미국 가출원의 이익을 청구하고 있다. 모든 열거된 출원들은 그 전체가 참고로 여기에 완전히 포함된다.
본 출원은 1) 모드 에너지 적용(Modal Energy Application); 2) 축퇴 모드 공동(Degenerate Modal Cavity); 3) 분할 공동(Partitioned Cavity); 및 4) 전자기 에너지 전달 시스템의 안테나 배치(Antenna Placement in an Electromagnetic Energy Transfer System)를 명칭으로 하는, 2010년 5월 3일에 출원된 네 개의 다른 미국 가출원들과 관련된다. 모든 열거된 출원들은 그 전체가 참고로 여기에 완전히 포함된다.
본 출원은, 이의 몇몇 실시예들에서, 일반적으로 적재물(load)에서의 전자기(EM) 에너지의 소산과 관련되며, 구체적으로는 해동, 가열 및/또는 조리에 EM 에너지를 사용하는 것과 관련된다.
전자레인지(microwave oven)는 현대 사회에서 흔히 볼 수 있다. 그러나, 이의 한계들이 잘 알려져 있다. 이들은, 예를 들면, 특히 해동(또는 해빙)을 위한, 불균일한 가열과 열의 느린 흡수를 포함한다. 사실상, 통상적인 전자레인지들은, 해동시키고 심지어 가열하는데 사용될 때, 음식물의 일부분이 해동되기도 전에 다른 부분이 일반적으로 데워지거나 심지어 부분적으로 조리되거나 과도하게 조리되고 만다. 종래의 전자레인지들을 사용한 물체들의 해동과 데움은 일반적으로 적재물에서 불균일하고 일반적으로 제어되지 않은 에너지의 소산을 겪게 된다.
본 발명은, 이의 몇몇 실시예들에서, 해동 중에 적재물로의 에너지의 동등한 소산이 때로는 적재물의 불균일한 온도 프로필을 초래할 수 있으며, 아마 (적재물의 일부분의 온도가 다른 부분들의 온도보다 훨씬 더 빠르게 상승하는) 열 폭주 현상들을 초래할 수 있다는 본 발명자들의 인식으로부터 시작된다. 특히, 열 폭주는 특정 포인트를 넘는 더 따뜻한 부분의 온도의 변화가 그 부분에서 온도의 변화의 증가된 속도를 야기하며 그에 의해 연속적으로 온도 차이를 증가시키는 상황을 초래할 수 있다.
본 발명의 예시적인 일 실시예에서, 에너지 소산은 다음의 세 가지 방식들 중 하나 이상으로 제어된다: (a) (예를 들면, 모든 또는 일부분의 전송된 주파수들 또는 변조 공간 요소(MSE, Modulation Space Element)들이 후에 더 상세하게 설명될 것이다)에서) 최대 소산 에너지를 감소시킴; (b) 소산이 높은 주파수들과 비교하여 소산 속도가 낮은 주파수들 또는 MSE들에서 적재물로의 더 효율적인 에너지 소산을 야기함; 및/또는 (c) 모니터링 행위들 사이에 과도한 가열을 회피할 정도로 충분히 면밀하게 적재물을 모니터링함. 선택적으로, 더 작은 파워가, 특히, 열 폭주가 더 큰 위험이 되는 적재물의 부분들에서, 예를 들면, 액상의 물 부분들에서, 다르게 소산된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 측정된 것은, 소산 속도를 사용하고/측정하는 것보다는 오히려, 소산 비율(예를 들면, 입력과 소산 사이의 비율) 또는 심지어 예를 들어, 0 내지 1의 범위로 정규화되거나 평균 소산 비율로 정규화된 정규화 소산 비율이다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 소산된 파워 대 소산 비율의 그래프는 본질적으로 역 상관관계보다는 오히려 의사 가우스 분포이다. 낮은 소산 비율들에서, 더 많은 파워를 소산시키는 것이 바람직할 수 있지만, 비록 최대로 이용 가능한 파워 설정이 사용되더라도, 이와 같은 소산은 빈약한 소산 비율에 의해 제한된다. 가장 높은 소산 비율에서, 아무것도 전송하지 않는 것이(또는 매우 적게 전송하는 것이) 바람직할 수 있다. 중간 수준들은 양쪽 모두의 경향들에 의해 영향을 받으며, 따라서 의사 가우스 분포 형상이다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 각각의 주파수 또는 MSE는 적재물 부분 또는 부분들을 나타낸다는 것이 가정된다. 적재물의 동일한 부분이 다수의 주파수들 또는 MSE들에서 에너지를 흡수할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 하나의 주파수 또는 MSE에서 소산은 이런 부분들의 소산과 상응한다는 것이 가정된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 최대 적용 에너지(hpl)는 적재물의 분광 정보에 근거하여 계산된다. 선택적으로 또는 그 대안으로, 주파수 또는 MSE당 파워 수준의 선택은 이와 같은 특성들에 따라 행해진다. 선택적으로 또는 그 대안으로, 주파수 또는 MSE당 파워의 선택은 적재물로 더 많은 파워가 소산되도록 하기 위한 주파수들 또는 MSE들의 서브세트의 선택에 근거한다. 선택적으로 또는 그 대안으로, 각각의 주파수 또는 MSE에 대한, 주파수 또는 MSE당 파워의 선택은 그 대역의 모든 주파수들 또는 MSE들에서 획득된 분광 정보의 분석에 근거하거나, (예를 들면, 높은 Q 값들, 예를 들면 0.25%보다 높거나, 0.5% 또는 1%를 가지는 대역들이 없이) 적재물에 커플링되는 것으로 고려되는 모든 주파수들 또는 MSE들에서 획득된 분광 정보에 근거한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 분광 정보는 해동된 부분과 해동되지 않은 부분을 구별하기 위해 분석된다. 선택적으로, 이와 같은 구별은, 예를 들면, 얼음과 물 사이의 분광 소산 이미지의 쌍봉 분포(bimodal distribution)가 예상된 쌍봉 분포와의 매칭에 따라 전체적으로 얼음과 물을 분리시키도록 할 수 있다고 가정하여, 주파수마다 또는 MSE마다의 분석보다는 오히려, 분광 정보의 일반적인 특성들에 근거한다. 때로는, 주파수 또는 MSE가 적재물의 물과 얼음 부분들 모두에서 어느 정도 소산되는, 두 개의 모드(mode)들 사이의 중첩이 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 해동 프로토콜 매개변수들은 적재물의 크기 및/또는 체적, 예를 들면, 대형 목표의 더 큰 절대적인 얼음 함유량에 의해 왜곡될 수 있는 해동된 물/얼음의 함유량을 추정하는 방법의 수정, 및/또는 그의 초기 온도가 거의 해동 온도에 가까운지 여부에 좌우된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 물 함유량/높은 소산 주파수들 또는 MSE들의 식별은 얼음이 물보다 더 낮은 소산을 가진다는 가정에 근거한다. 선택적으로, 상대적이거나 절대적인 한계값은 이와 같은 주파수들 또는 MSE들을 검출하는데 사용된다. 선택적으로, 한계값은 상대적으로 순수한 얼음에 제공되며, 한계값 위에서 재료는 얼음과 물의 혼합물이라고 가정된다. 선택적으로, 시스템은 일반적으로 적재물이 없는 부분들이 매우 낮은 소산을 가지거나 에너지가 그 안에서 소산되는 것으로 예상되는 주파수들 또는 MSE들에서 전송되지 않거나 아주 적게 전송되도록 설계된다. 선택적으로, 높은 한계값이 제공되며, 한계값 위에서 흡수하는 재료가 물이라고 가정되며 그에 따라 적재물에 낮은 파워 소산을 야기하거나 파워 소산을 야기하지 않는 낮은 파워가 전송되어야 하거나 파워가 전송되지 않아야 한다. 선택적으로, 중간 소산 비율의 주파수들 또는 MSE들은 이들이 모두 해동될 수 있으며/있거나 폭주 열 이벤트를 가지는 물 함유량의 중간 위험이 있는 혼합된 물 얼음 부분들을 반영한다는 가정에 근거하여 추적된다. 선택적으로, 이와 같은 중간 주파수들 또는 MSE들은 중간 파워 수준들을 수용한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, (모든 주파수들 또는 MSE들에서 낮은 소산을 가지는) 큰 얼음 부분들은, 분광 정보에 근거하여 큰 얼음이 있다는 것을 검출하며, 작은 얼음 부분들의 표시들이 분광 정보에 나타나기 시작할 때까지 주파수들 또는 MSE들에 더 많은 에너지를 제공함으로써, 과도하게 보상되지 않는다(예를 들면, 물이라고 가정되지 않으며 그에 따라 낮은 파워를 받아들인다). 예를 들면, 중간 소산 비율들을 가지는 주파수들 또는 MSE들에서 에너지 전송은, 이와 같은 주파수들 또는 MSE들이 큰 얼음을 나타내는 경우에, 높은 소산 비율들을 가지는 주파수들 또는 MSE들의 에너지 전송과 동일한 정도로 감소되지 않는다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 한계값들, 파워/주파수 비율들 및 시간들과 같은 이런 매개변수들 및/또는 다른 매개변수들은 적재물의 특성들 및/또는 원하는 가열 효과에 좌우된다. 선택적으로, 다양한 선택 사항들을 가지는 표가 메모리에 저장되어 사용자가 선택할 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 일련의 기능들이 사용자 또는 자동 선택에 따라 제공되고 적용된다.
선택적으로 또는 그 대신으로, 최대 파워 수준이 시행 착오 방법들을 사용하고/사용하거나 적재물의 평균 소산의 함수로서 계산된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 최대 적용 파워 수준 및/또는 파워 수준에 의존하는 주파수 또는 MSE는 해동 또는 다른 가열 또는 에너지 적용 과정 중에 업데이트된다. 선택적으로, 이런 업데이트는 해동 과정 중(예를 들면, 1000번/초 또는 2번/초 또는 한번/5초 이상과 같이 사실상 연속적으로) 복수의 횟수로 일어난다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 스캔들 사이의 시간 및/또는 스캔들 사이의 소산은 과열 및/또는 열 폭주의 위험을 감소시키도록 선택된다. 선택적으로, 사용되는 파워 수준들, 한계값들, 스캐닝 속도 및/또는 다른 매개변수들은 회피되는 시나리오들에 좌우된다. 일 예에서, 만약 적은 양의 물이 많은 양의 얼음으로 오인된다면(그리고 그에 따라 높은 파워가 방사된다면), 스캔 설정들 및/또는 hpl은 다음 스캔이 (얼음으로 오인되지 않을 방식으로 증가되는 물의 양에 의해 야기되는) 이와 같은 효과를 검출할 수 있도록 선택된다.
선택적으로, 적재물 및/또는 공동은, 예를 들면, 얼음과 물을 구별하는데 도움을 주기 위해 분광 정보를 개선하도록 조작된다. 이는 전송에 대한 더 높은 파워 수준(예를 들면 평균) 및/또는 더 높은 소산 비율(예를 들면, 평균 또는 최소)의 계산을 허용할 수 있으며 그에 따라 충분한 품질의 더 빠른 해동을 가능하게 할 수 있다. 예를 들면, 공동에서 적재물의 위치는 (예를 들면, 위에 적재물이 배치된 플레이트를 회전시키거나 흔들어서) 변경될 수 있으며, 복수의 위치들 간의 분광 정보가 비교될 것이다. 선택적으로, 에너지 전송은 획득된 분광 정보가 (예를 들면, 가장 높은 계산된 hpl을 가지는) 얼음/물 구별에 가장 유용하도록 배치된 적재물에서 일어날 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 최소 파워 수준은, 이와 같은 해동된 부분들의 냉각 및/또는 재동결을 방지하기 위해, 파워가 이전에 적용되었던 주파수들 또는 MSE들에서 소산된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 해동된 부분이 분광 정보의 변화에 근거하여 파워가 차단되기 전의 해동보다 훨씬 높게 가열되지 않도록, 최대 파워는 분광 정보의 제1 획득과 제2 획득 사이의 주어진 주파수 또는 MSE에서 적재물로 소산되게 된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 정확한 양의 파워를 적용하기보다는 오히려, 잦은 피드백이 사용된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 파워를 적용하는 방법은 사용되는 파워 증폭기들의 특성들을 고려한다.
본 발명자들은 불균일한 온도 프로필들이 아래에 상술되는 하나 이상의 가능성들에 의해 야기될 수 있거나 악화될 수 있다는 것을 가정한다. 그러나, 여기에 설명되는 방법들은 또한 이와 같은 가정과 관계 없이 적용될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 게다가, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 회피되는 것은 불균일한 온도 그 자체가 아니라, 오히려 적재물의 상당한 부분들에서의 과열 또는 과열되는 위험(예를 들면, 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 5%, 10% 또는 예를 들면, 적용, 사용자 요구에 따른 중간 퍼센트들)이라는 것이 주목된다.
(a) 불균일한 조성물. 실제 적재물은 보통 상이한 비열(Cp) 및/또는 상이한 잠열(L)을 가지는 상이한 재료들(예를 들면, 닭 부분의 지방, 뼈, 피부 및 근육 또는 다진 고기의 내에 있는 공기 포켓들 또는 새우 포장에서 새우 사이에 형성되는 고드름들)을 포함한다. 이와 같은 경우에, 동동하게 소산된 에너지는 (RF 가열이 통상적으로 물체 내에서 전도에 의한 열 전달보다 더 빠르므로) 동등하지 않은 온도들을 초래할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 이와 같은 상이한 재료들과 관련된 적재물 부분들에 대한 파워 수준들을 결정할 때, 이러한 점이 (예를 들면, 미리 설정된 표를 사용하여) 고려된다.
(b) 불균일한 열 상태 및 열전달 거동. 적재물은 (초기에 또는 해동 중에) 상이한 위치에서 상이한 온도를 가질 수 있다. 이는, 예를 들면, 해동이 개시되기 전의 불균일한 냉각(예를 들면, 만약 냉동이 불완전하면, 그 내부가 그 외부보다 따뜻하고, 만약 냉동된 물체가 그 자체보다 높은 온도에 일시적으로 노출된다면, 외부가 내부보다 더 따뜻하다)에 기인하거나, 가열하기 전이나 가열 중에 상이한 환경(따뜻한 공기, 내부 및 외부의 대류 전류들, 가열 중에 있을 수 있는 차가운 플레이트)에 대한 적재물의 표면의 노출에 기인하거나, 위에 언급된 바와 같은 이질의 조성물에 기인하거나, (몇몇 부분들이 다른 부분들보다 얇은) 적재물의 불규칙한 형상에 기인하거나, 예를 들어, 상이한 부분들이 상이한 표면/체적 비율들을 가지게 만드는 적재물의 불규칙한 형상, 또는 둘 이상의 위에 언급된 것들의 조합에 기인하다. 이로 인해 (적재물이 100% 균일하며 이의 모든 부분들에 대한 에너지 소산이 동일하더라도) 더 차가운 부분(들)이 상 변화를 시작하기 훨씬 이전에 상대적으로 따뜻한 부분(들)이 상 변화를 겪게 될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 가열 프로토콜은 이와 같은 불균일한 온도 및/또는 열 소산을 가열 중에 고려한다. 선택적으로, 이와 같은 고려는 대부분의 파워를 얼음 부분들로 향하게 함으로써 자동적으로 행해진다.
(c) 온도 의존 가열. 많은 형태의 재료에 대해, 상 변화를 발생시키기 위해 요구되는 에너지의 양이 만약 상 변화 후에 이런 물질에 가해진다면 (예를 들면 20, 40 또는 심지어 80℃) 온도의 상당한 증가를 야기할 것이다. 그 결과로, 냉동된 재료에서 에너지의 동등한 소산은 상 변화가 더 차가운 부분(들)에서 완료되기 전에 과열되는 더 따뜻한 부분(들)을 초래할 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 이와 같은 과열은 과열되기 쉬운 영역들 및/또는 파워/열 비율이 더 빠른 가열 재료를 나타내는 곳에 대한 파워를 감소시킴으로써 회피된다.
상 변화(예를 들면, 비등)가 있든지 없든지(예를 들면, 적재물의 온도를 상승시키고/상승시키거나 원하는 수준으로 이를 유지함) 간에, 상기한 것은 또한 때로는 해동이 없는 적재물의 가열에 적용될 수 있다는 것이 주목된다.
전자기 에너지가 가해지는 (또한 "적재물" 또는 "가열되는 물체"로 알려진) ”물체(object)”에 대한 언급은 특정한 형태에 한정되지 않는다는 것에 주목해야 한다. "물체" 또는 "적재물"은 본 발명이 이용되는 특정한 과정에 따라 액체, 고체, 또는 기체를 포함할 수 있다. 물체는 또한 복합물들 또는 상이한 상들의 물질의 혼합물들을 포함할 수 있다. 따라서, 비한정적인 예로서, 물체라는 용어는 해동되거나 조리되는 음식물; 건조되는 의복들 또는 다른 젖은 재료; 해동되는 냉동 장기들; 반응되는 화학재료들; 연소되는 연료 또는 다른 연소 가능 재료; 탈수되는 함수 재료; 팽창되는 기체들; 가열되거나, 비등되거나 또는 증발되는 액체들과 같은 물질, 또는 심지어 명목상으로 전자기 에너지를 가할 필요가 있는 임의의 다른 재료를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 만약 상당히 더 많은 RF 에너지가 이미 상 변화된 부분들보다 상 변화를 겪지 않았던 부분들에서 소산된다면, 불균일한 가열, 또는 적어도 열 폭주가 적어도 어느 정도 회피된다. 특정한 일 예는 해동되지 않은 부분들, 지방 및/또는 다른 냉동되지 않은 재료들보다 해동된 부분들에서 더 많은 파워를 소산시키는 것이다.
여기에 사용되는 바와 같은, RF 또는 전자기 에너지라는 용어는 고주파(RF), 적외선(IR), 근적외선, 가시광, 자외선, 등을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는, 전자기 스펙트럼의 임의의 또는 모든 부분들을 포함한다는 것에 주목해야 한다. 특정한 일 예에서, 가해진 전자기 에너지는 각각 3 KHz 내지 300 GHz의 주파수인, 100 km 내지 1 mm 의 자유 공간에서 파장을 가지는 RF 에너지를 포함할 수 있다. 몇몇의 다른 예들에서, 주파수 대역들은 500 MHz 내지 1500 MHz 사이 또는 700 MHz 내지 1200 MHz 사이 또는 800 MHz 내지 1 GHz 사이일 수 있다. 예를 들면, 마이크로파와 초고주파(UHF) 에너지는 모두 RF 범위 내에 있다. 비록 본 발명의 예들은 RF 에너지의 적용과 관련하여 여기에서 설명되지만, 이런 설명은 본 발명의 일부의 예시적인 원리들을 설명하기 위해 제공되며, 본 발명을 전자기 스펙트럼의 임의의 특정한 부분에 한정하기 위한 것은 아니다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 에너지 소산의 이와 같이 불균일한 분포는 상대적으로 높은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들 또는 주로 물에서 소산되는 주파수들 또는 MSE들에서 낮은 (또는 심지어 없는) 파워를 전송하면서 상대적으로 낮은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들 또는 주로 얼음에서 소산되는 주파수들 또는 MSE들에서 높은 파워를 전송함으로써 얻어진다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 상이한 적재물 부분들(예를 들면, 물과 얼음에 있거나, 예를 들면, 극성, 지질 함유량 및 물 함유량을 포함하는 임의의 다른 이유로 상이한 소산 비율들을 가지는 적재물 부분들)에서 주어진 주파수 또는 MSE의 소산이 적재물 조성, 크기, 형상, 공동 내에서의 위치와 배향 및 적재물의 상이한 부분들에서의 정확한 온도와 상을 포함하는 많은 인자들에 의존한다는 것이 주목된다. 상이한 조건들 하에서, 주어진 주파수 또는 MSE는 주로 물에서, 주로 얼음에서 또는 양쪽 모두에서 소산될 수 있다. 그러나, 본 발명자들은 공동으로부터 분광 정보를 획득할 때, 획득된 정보의 분석은 유용한 해동 프로토콜을 추정하는데 사용될 수 있고/있거나 물 및/또는 얼음에서 발생될 수 있는 소산의 패턴을 반영할 수 있다는 것을 발견하였다.
본 출원과 관련하여, "분광 정보"라는 용어는 상이한 주파수들 또는 MSE들에서 챔버에서의 RF에 대한 상호 작용 데이터 및/또는 챔버 내의 적재물과의 상호 작용 데이터, 예를 들면, 동시에 하나 이상의 공동 공급장치(cavity feed)들을 사용하여 일정하거나 변하는 파워에서 주파수 또는 MSE을 스위핑하고 하나 이상의 공동 공급장치들에 의해 받아들여진 반사된 파워를 측정하는 것, 선택적으로, 각각의 주파수 또는 MSE에서 공동으로 실제로 전송된 파워를 고려하는 것을 의미한다. 때때로, 하나의 공급장치가 전송하는 중에 하나 이상의 다른 공급장치들(또는 모든 다른 공급장치들)이 반사된 파워를 측정한다. 때때로, 과정은 복수의 공급장치들 중의 하나 이상에 대해 반복된다. 비한정적인 예는 PCT 공개번호 WO07/096878에 설명된 바와 같은 분광 이미지의 획득이다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 더 적은 양의 에너지가 상대적으로 높은 소산 비율을 가지는 부분들로 소산되도록(또는 에너지의 소산이 전혀 없도록) 공동으로 전송할 RF 파워를 계산하는 데 구속 기능이 사용되며, 더 많은 양의 에너지가 상대적으로 낮은 소산 비율을 가지는 부분들로 소산될 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 이런 기능은 체적 단위당 소산(또는 질량 단위당 소산)된 에너지가, 낮거나 중간의 소산 비율을 가지는 부분들과 비교하여, 높은 소산 비율을 가지는 부분들에 대해 더 작게 되도록 선택된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 구속 기능은 더 적은 양의 에너지가 상대적으로 높은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에 의해 적재물로 소산되도록(또는 에너지의 소산이 전혀 없도록) 공동으로 전송할 RF 파워를 계산하는데 사용되며, 더 많은 양의 에너지가 상대적으로 낮은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에 의해 적재물로 소산될 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 가열은 해동되는(또는 부분적으로 해동되는) 적재물(또는 적재물로의 소산 비율이 증가되는 주파수들 또는 MSE들)의 부분들에 대해 자동으로 및/또는 본질적으로 조절되며, 그에 의해 "높은 소산 부분들(또는 주파수들 또는 MSE들)" (또는 "중간 소산 부분들(또는 주파수들 또는 MSE들)")로 재분류된다. 예를 들면, 가열 기간 후에 주파수 또는 MSE 스캔 또는 스윕을 실행함으로써, 적어도 몇몇의 사용된 주파수들 또는 MSE들의 소산 비율들의 변화들이 분명해질 수 있으며, 이런 변화들은 적재물의 각각의 부분들의 상 변화들과 적어도 부분적으로 상호 관련된다. 새로 획득된 분광 정보에 근거하여 전송 프로토콜을 다시 계산함으로써, 장치는 해동의 진행(및/또는 만약 작동 중에 이동된다면 적재물의 위치의 변화들)에 대해 자체 조절될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 높은 소산 비율(예를 들면, 70% 이상 또는 80% 이상)을 가지는 주파수 또는 MSE에서 적재물로 소산되는 에너지의 양이 상대적으로 낮은 소산 비율(예를 들면, 40% 이하 또는 30% 이하)을 가지는 주파수들 또는 MSE들에서 적재물로 소산되는 에너지의 50% 이하일 수 있도록, 각각의 주파수 또는 MSE에서 전송된 에너지가 선택된다. 때때로, 이는 낮은 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에서 소산되는 에너지의 20% 이하, 5% 이하, 0.1%, 또는 심지어 0% 일 것이다.
상기의 내용은 해동에 초점을 맞추고 있지만, 이는 파워 소산과 가열 속도 사이의 관계가 갑자기 변하는 다른 상 변화들 또는 상황들에 및/또는 열 폭주를 회피하는 것이 요구되는 상황들(예를 들면, 각각 높고 낮은 비열, 및/또는 높고 낮은 잠열에 상응하는 낮은 소산 비율 부분과 높은 소산 비율 부분을 모두 포함하는 물체를 균일하게 가열하는 것을 시도할 때)에 적용될 수 있다. 더구나, 다수의(예를 들면, 3, 4, 5, 또는 그 이상) 다르게 가열된 부분들이 제공될 수 있다. 때때로, 가열에 사용되는 작동 밴드의 복수의 부분들이 에너지가 전송되지 않는 주파수들 또는 MSE들(또는 부분들)을 포함하지 않는다. 선택적으로, 상이한 주파수들 또는 MSE들이 그들의 소산 비율에 근거하여 이와 같은 다수의 부분들에 할당된다. 그러나, 음식물이 종종 냉동되어 저장되며 해동되어 제공되거나 준비된다는 것을 고려하고 온도 변화를 위해 요구되는 에너지와 비교하여 상 변화를 위해 요구되는 많은 양의 에너지로 인해 해동이 특별한 관심의 포인트가 되는 것이 주목된다. 유사하게, 과열에 의해 손상될 수 있는 부분들 및/또는 충분히 가열되지 않는다면 받아들일 수 없는 부분들이 추가적으로 또는 그 대신으로 관심의 대상일 수 있다. 때때로, (예를 들면, 다른 부분을 가열하지 않고 일부분을 가열하기 위해(예를 들면, 조리하기 위해) 또는 상이한 최종 온도들에 도달하기 위해) 임의의 다른 이유로 상이한 부분들을 다르게 가열할 필요가 있을 수 있다.
또한, 몇몇 실시예에서 근본적인 전략은 목표로 하는 적재물 부분에 대한 이와 같은 파워의 영향에 따라 체적 단위당 파워를 조정하는 것이지만, 몇몇의 실시예들에 따르면, 이는 단위 체적당 특정 파워 수준을 직접적으로 보장하지 않고, 특정한 주파수들 또는 MSE들을 목표로 삼으며 주파수들 또는 MSE들에서 소산에 따라 파워를 조정함으로써 간접적으로 달성된다는 것이 주목된다.
RF를 사용하여 적재물을 가열하는 방법이 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 제공되며, 이러한 방법은 아래의 단계들을 포함한다: (a) 과열 온도 포인트를 가지는 적재물을 제공하는 단계;
(b) 과열을 회피하는 방식으로 적재물에서 소산되는 최대 파워를 선택하는 단계; 및
(c) 복수의 상이한 주파수들 또는 MSE들에서 적재물에 RF 파워를 적용하는 단계, 파워는 상이한 주파수들 또는 MSE들에서 상이하며, 모든 주파수들 또는 MSE들에서 최대 파워의 아래에 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 선택 단계는 가열의 균일성과 가열 속도의 균형을 맞추는 단계를 포함한다. 때때로, 선택된 최대 파워는 임의의 주어진 주파수 또는 MSE에서 장치에 의해 이용 가능한 최대 파워에 그 주파수 또는 MSE에서의 소산 비율을 곱한 것일 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, RF 파워를 적용하는 단계는 적재물에서 상 변화를 야기하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 상 변화는 해동을 포함한다. 선택적으로, 상 변화는 증발을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 상 변화는 적재물 부분 단위에서 상 변화를 야기하는 파워의 유효성과 1℃만큼 상 변화된 적재물 부분 단위의 온도를 증가시키는 파워의 유효성 사이에 적어도 1:20의 비율을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워는 이런 적용 중에 적재물에서 열 폭주를 회피하는 방식으로 선택되어 가해진다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 최대 파워를 선택하는 단계는 적재물의 평균 소산의 함수로서 최대 파워를 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 최대 파워를 선택하는 단계는 적재물의 분광 정보의 함수로서 최대 파워를 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 파워가 가해지는 주파수들 또는 MSE들에서 적용할 최소 파워를 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각에 대한 파워를 선택하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 파워를 선택하는 단계는 RF 파워를 적용하는데 사용되는 시스템의 더 넓은 대역폭 내에서 파워에 대한 주파수들의 하나 이상의 하위 대역(sub-band)들을 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 반복적으로 적재물의 분광 정보를 검색하며 선택 단계와 적용 단계 중의 적어도 하나를 안내하기 위해 이 정보를 사용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, RF 파워를 적용하는 단계는 상기 주파수에서의 소산 비율에 대해 반비례하는 주파수에서 파워를 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 낮은 한계값 수준 아래의 소산 비율을 가지는 주파수들에서 파워를 적용하는 것을 회피하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 높은 한계치 수준 위의 소산 비율을 가지는 주파수들에서 파워를 적용하는 것을 회피하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 적용은 적재물에 있는 얼음을 식별하는 것에 응답하여 이루어지며, 상기 식별은 낮은 소산을 가지는 주파수들에 따라 식별하는 것을 포함한다. 선택적으로, 식별은 적재물의 질량에 대해 보상된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 식별은 적재물 형태에 따라 좌우되는 한계값에 따른다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 선행하는 청구항들 중의 임의의 것의 선택과 적용을 실행하도록 구성되는 장치가 제공된다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다음을 포함하는, RF를 사용하여 적재물을 가열하는 방법이 제공된다:
(a) 상이한 위치들에서 상이한 소산 비율들을 가지는 적재물을 제공하는 단계;
(b) 적재물을 가열하는 중에 더 적은 에너지(또는 파워)가 제2 소산 비율에서 소산되는 주파수들에서보다 제1 소산 비율에서 소산되는 주파수들에서 전송되도록 주파수/에너지 쌍들을 설정하는 단계로서, 제2 소산 비율은 주어진 전송 사이클에서 제1 소산 비율보다 높은, 단계; 및
(c) 적재물을 가열하기 위해 주파수/파워 쌍들을 적용하는 단계.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다음을 포함하는, RF를 사용하여 적재물을 가열하는 방법이 제공된다:
(a) 상이한 위치들에서 가해지는 전송된 에너지당 가열(h/te)의 상이한 속도를 가지는 적재물을 제공하는 단계;
(b) 적재물을 가열하는 중에 부분들의 단위 체적당 더 적은 에너지가, 낮은 h/te를 가지는 부분들에 상응하는 주파수들에서보다 높은 h/te 속도를 가지는 부분들에 상응하는 주파수들에서 전송되도록, 주파수/에너지 쌍들을 설정하는 단계; 및
(c) 적재물을 가열하기 위해 주파수/파워 쌍들을 적용하는 단계.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다음을 포함하는, RF를 사용하여 적재물을 가열하는 방법이 제공된다:
(a) 상이한 위치들에서 상이한 소산 비율들을 가지는 적재물을 제공하는 단계;
(b) 적재물을 가열하는 중에 상이한 파워 적용 프로토콜이, 제1 소산 비율에서 소산되는 주파수들과 제2 소산 비율에서 소산되는 주파수들에서 적용되도록, 주파수/에너지 쌍들을 설정하는 단계; 및
(c) 적재물을 가열하기 위해 주파수/파워 쌍들을 적용하는 단계.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 상기 적용은 더 작은 소산 비율을 가지는 일부분에 대해 더 많은 파워를 적용하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 둘 이상의 파워 적용 프로토콜들 사이의 차이는 그들의 각각의 적재물 부분들에서 소산되는 적재물 양당 에너지의 전체 양을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 둘 이상의 파워 적용 프로토콜들 사이의 차이는 가열 속도와 균일성 사이의 균형을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 설정은 소산 비율과 관련된 세트들에 주파수들을 연관시키는 것을 포함하며; 설정은 이 세트들에 따라 주파수/파워 쌍들을 선택하는 것을 포함한다. 선택적으로, 설정은 세트당 파워 수준을 선택하는 것을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 연관시키는 것은 소산 비율에 추가하여 정보에 근거하여 연관시키는 것을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적어도 하나의 세트는 상기 범위들 사이에서 다른 세트에 속하는 적어도 하나의 주파수를 가지는 복수의 불연속적인 주파수 범위들을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적어도 하나의 세트는 냉동 재료에 상응한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 연관시키는 것은 적어도 세 개의 세트들에 연관시키는 것을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 주파수들 또는 MSE들을 세트들에 연관시키는 것은 미리 설정된 수의 세트들에 연관시킴으로써 실행된다. 선택적으로, 미리 설정된 수의 세트들은 2 세트와 10 세트 사이에 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 연관시키는 것은 그 안에 있는 복수의 주파수들 또는 MSE들에 할당되는 상당한 양의 소산된 에너지 또는 파워를 각각 가지는 적어도 두 개의 세트들에 연관시키는 것을 포함하며, 이런 상당한 양은 하나의 세트에 할당되는 가열 사이클에서 전체 소산된 파워의 적어도 7%이다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 이런 세트들 중의 적어도 두 개는 0이 아닌 전송된 파워를 가지며, 하나의 세트의 평균 소산 파워는 다른 세트의 평균 소산 파워의 적어도 두 배이다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 이런 세트들 중의 적어도 두 개는 0이 아닌 전송 파워를 가지며, 하나의 세트의 평균 소산 파워는 다른 세트의 평균 소산 파워의 적어도 다섯 배이다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 이런 세트들 중의 적어도 두 개는 0이 아닌 전송 파워를 가지며, 하나의 세트의 평균 소산 파워는 다른 세트의 평균 소산 파워의 적어도 열 배이다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 파워가 전송되는 하나의 세트 또는 세트들은 작동 주파수들 또는 MSE들의 적어도 5%를 커버한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 파워가 전송되는 하나의 세트 또는 세트들은 작동 주파수들 또는 MSE들의 적어도 20%를 커버한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 이런 세트들 중의 적어도 두 개는 각각 적어도 10%의 값의 소산 비율 범위에 상응한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 적재물은 음식물을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적재물은 적어도 두 개의 음식물 부분들의 조합을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적용은 적재물의 상 변화를 야기한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적용은 적재물의 적어도 일부분의 해동을 야기한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 (b)와 (c)를 가열 과정의 일부분으로서 적어도 두 번 반복하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다음을 포함하는, RF를 사용하여 적재물을 가열하는 방법이 제공된다:
(a) 상이한 위치들에서 적용된 파워당 가열(h/p)의 상이한 속도를 가지는 적재물을 제공하는 단계;
(b) 적재물을 가열하는 중에, 부분들의 단위 체적당 더 적은 파워가 낮은 h/p를 가지는 부분들에 상응하는 주파수들에서보다 높은 h/p 속도를 가지는 부분들에 상응하는 주파수들에서 전송되도록, 주파수/파워 쌍들을 설정하는 단계; 및
(c) 적재물을 가열하기 위해 주파수/파워 쌍들을 적용하는 단계.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 선행하는 청구항들 중의 임의의 것의 선택과 적용을 실행하도록 구성되는 장치가 제공된다. 선택적으로, 장치는 그 안에 저장된 복수의 파워 적용 프로토콜들을 가지며 상이한 세트들의 주파수들에 상이한 프로토콜들을 적용하도록 구성되는 메모리를 포함한다.
또한, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 다음을 포함하는, RF를 사용하여 적재물을 가열하는 방법이 제공된다:
(a) 과열 온도 포인트를 가지는 적재물을 제공하는 단계;
(b) 과열을 회피하는 방식으로 적재물에서 소산되는 최대 파워를 선택하는 단계; 및
(c) 복수의 상이한 주파수들에서 적재물에 RF 파워를 적용하는 단계로서, 파워는 상이한 주파수들에서 다르며 모든 주파수들에서 최대 파워의 아래에 있는, 단계. 선택적으로, RF 파워를 적용하는 단계는 적재물의 상 변화를 야기하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 상 변화는 해동을 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 상 변화는 증발을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 상 변화는 적재물 부분 단위에서 상 변화를 야기하는 파워의 유효성과 1℃만큼 상 변화된 적재물 부분 단위의 온도를 증가시키는 파워의 유효성 사이에 적어도 1:20의 비율을 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워는 적용 중에 적재물에서 열 폭주를 회피하는 방식으로 선택되어 가해진다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 최대 파워를 선택하는 단계는 적재물의 평균 소산의 함수로서 최대 파워를 선택하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 최대 파워를 선택하는 단계는 적재물의 분광 정보의 함수로서 최대 파워를 선택하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 최대 파워를 선택하는 단계는 임의의 주어진 주파수에서 공동으로 장치에 의해 전송될 수 있는 최대 파워의 함수로서 최대 파워를 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 파워가 가해지는 주파수들 또는 MSE들에서 적용되는 최소 파워를 선택하는 단계를 포함한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 방법은 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각에 대한 파워를 선택하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 파워를 선택하는 단계는 RF 파워를 적용하는데 사용되는 시스템의 더 넓은 대역폭 내에서 파워에 대한 주파수들 또는 MSE들의 하나 이상의 하위 대역들을 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 적재물의 분광 정보를 검색하며 선택 단계와 적용 단계 중의 적어도 하나를 안내하기 위해 이 정보를 사용하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 분광 정보의 검색은 반복적으로 실행된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, RF 파워를 적용하는 단계는 상기 주파수 또는 MSE에서 소산에 대한 역 관계를 가지는 주파수 또는 MSE에서 파워를 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 낮은 한계값 수준 아래의 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에서 파워를 적용하는 것을 회피하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 방법은 높은 한계값 수준 위의 큰 소산 비율을 가지는 주파수들 또는 MSE들에서 파워를 적용하는 것을 회피하는 단계를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 적용은 적재물에 있는 얼음을 식별하는 것에 응답하여 이루어지며, 식별은 낮은 소산을 가지는 주파수들 또는 MSE들에 따라 식별하는 것을 포함한다. 선택적으로, 식별은 적재물의 질량에 대해 보상된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 식별은 적재물 형태에 의존하는 한계값에 따른다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 적용은 소산 비율 값들의 정규화를 포함한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워를 적용하는 단계는 특정 주파수 또는 MSE에 대한 실제 파워가 고정되도록 주어진 기간 동안 파워의 상이한 총량을 적용하는 단계를 포함하지만, 기간 내의 파워의 적용의 지속은 주파수들 또는 MSE들 사이에서 바뀌며, 상이한 주파수들 또는 MSE들에 대한 상이한 유효 총 파워를 생성한다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워를 적용하는 단계는 복수의 주파수들 또는 MSE들을 복수의 세트들로 그룹화하며 세트당 가해진 파워에 근거하여 적용되는 파워의 양을 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 많은 개념들이 주파수들 및/또는 변조 공간 요소들과 함께 설명되었다. 몇몇의 실시예들에서, 주파수는 변조 공간 요소를 한정하거나 조정하는데 사용되는 하나 이상의 매개변수들 사이에 포함될 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 주파수의 관점에서 설명되는 현재 개시된 실시예들과 관련된 개념들은 또한 변조 공간 요소들의 사용을 포함하는 실시예들로 더 일반적으로 확대될 수 있다.
몇몇의 예시적인 실시예들은 적재물에 EM 에너지를 적용하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는, 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하고 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보에 근거하여 복수의 변조 공간 요소들의 일부를 적어도 두 개의 서브세트들로 그룹화하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서는 또한 파워 전달 프로토콜을 파워 전달 프로토콜이 서브세트들에 따라 상이한 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 연관시키고 각각의 파워 전달 프로토콜에 따라 적재물에 적용되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들은 적재물에 EM 에너지를 적용하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 방법은 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하는 단계; 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보에 근거하여 복수의 변조 공간 요소들의 일부를 적어도 두 개의 서브세트들로 그룹화하는 단계; 파워 전달 프로토콜을 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 연관시키는 단계로서, 파워 전달 프로토콜은 서브세트들에 따라 상이한, 단계; 및 각각의 파워 전달 프로토콜에 따라 적재물에 적용되는 에너지를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예는 복수의 하위 구성요소들을 가지는 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는, 각각의 하위 구성요소와 관련되는 에너지 소산 특성의 값을 결정하고, 제1 형태의 하위 구성요소가 제2 형태의 하위 구성요소보다 더 많은 에너지를 흡수하게 되도록 에너지 소산 특성의 값들에 근거하여 재료로의 에너지 전송을 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 하위 구성요소들은, 예를 들면, 물질의 상(예를 들면, 냉동됨과 해동됨)이 서로 상이할 수 있다.
다른 예시적인 실시예는 제1 상의 물질과 제2 상의 물질을 가지는 재료에 에너지를 적용하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는, 제1 상의 물질을 가지는 재료의 제1 부분에 에너지를 선택적으로 적용하기 위해 그리고 제2 상의 물질을 가지는 재료의 제2 부분에 적용되는 에너지를 선택적으로 제한하기 위해 EM 에너지의 적용을 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적이며 비한정적인 실시예들이 첨부된 도면들을 참조하여 아래에서 설명된다. 도면들은 설명을 위한 것이며 일반적으로 정확한 축척이 아니다. 상이한 도면들에서의 동일하거나 유사한 요소들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 참조된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해동 장치의 작동 방법의 간략한 순서도이다.
도 3은 예시적인 결정 함수에 대한 상대적인 보상 대 정규화된 소산 비율의 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 작동 방법의 간략한 순서도이다.
도 5는 평균 소산의 함수로서 hpl 매개변수 값을 선택하는 방법을 설명하는 그래프이다.
도 6은 동일한 질량을 가지는 소 고기와 참치 고기에 대해 평균으로 다양한 주파수들에서 측정된 소산 비율들을 보여주는 도면이다.
도 7은 큰 닭과 작은 닭에 대해 평균으로 다양한 주파수들에서 측정된 소산 비율들을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 상이한 소산 비율들을 가지는 재료들을 상이하게 가열하는 방법의 순서도이다.
도 9는 도 3의 예에 대한 예시적인 대안을 도시한다.
도 10은 쌀과 닭의 혼합물에 대한 상이한 소산 비율들을 도시한다
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 물체에 전자기 에너지를 적용하기 위한 장치의 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 소산 비율 스펙트럼(점선)과 입력 에너지(실선)를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 소산 비율 스펙트럼을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 나타낸다.
도 15는 예시적인 변조 공간을 도시한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 장치를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해동 장치의 작동 방법의 간략한 순서도이다.
도 3은 예시적인 결정 함수에 대한 상대적인 보상 대 정규화된 소산 비율의 그래프이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치의 작동 방법의 간략한 순서도이다.
도 5는 평균 소산의 함수로서 hpl 매개변수 값을 선택하는 방법을 설명하는 그래프이다.
도 6은 동일한 질량을 가지는 소 고기와 참치 고기에 대해 평균으로 다양한 주파수들에서 측정된 소산 비율들을 보여주는 도면이다.
도 7은 큰 닭과 작은 닭에 대해 평균으로 다양한 주파수들에서 측정된 소산 비율들을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 상이한 소산 비율들을 가지는 재료들을 상이하게 가열하는 방법의 순서도이다.
도 9는 도 3의 예에 대한 예시적인 대안을 도시한다.
도 10은 쌀과 닭의 혼합물에 대한 상이한 소산 비율들을 도시한다
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른, 물체에 전자기 에너지를 적용하기 위한 장치의 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 소산 비율 스펙트럼(점선)과 입력 에너지(실선)를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른, 소산 비율 스펙트럼을 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 장치를 나타낸다.
도 15는 예시적인 변조 공간을 도시한다.
개요
본 출원은 그 중에서도 특히 RF 가열(예를 들면, 마이크로파 또는 UHF 가열)의 분야에서 몇몇의 진보들을 설명한다. 편리성을 위해 이런 진보들이 다양한 장치 및 방법들과 관련하여 함께 설명되지만, 각각의 진보들은 일반적으로 독립적이며 (적용 가능한) 종래 기술의 장치 또는 방법으로 또는 여기에서 설명되는 최적이 아닌 버전의 다른 진보들로 실시될 수 있다. 게다가, 본 발명의 일 실시예와 관련하여 설명되는 진보들은 다른 실시예들에 이용될 수 있으며, 가능한 정도로 다른 실시예들의 설명들에서 선택적인 특징들로서 포함되는 것으로 생각되어야 한다. 실시예들은 특정한 독창적인 요소들을 강조하기 위해 다소 단순화된 형태로 제공된다. 게다가, 본 발명의 몇몇 또는 모든 실시예들에 공통되는 몇몇 특징들이 "발명의 내용"으로 명명된 부분에서 설명될 수 있으며 또한 다양한 실시예들의 상세한 설명의 일부분인 것으로서 생각되어야 한다는 점이 주목된다.
일반적인 불규칙한 적재물에 에너지의 본질적으로 동일한 소산을 제공하기 위한 방법 및 장치는 본출원에 참조로 포함되는 Ben-Shmuel과 Bilchinsky의 PCT 공개번호 WO07/096878('878)을 따른다. 예시적인 실시예에서, '878에 따른 장치는 이 대역 내에서 공동의 전체 S-매개변수들을 획득하기 위해 복수의 RF 주파수들(대역 내의 주파수들의 모두)을 공동으로 전송함으로써 획득된 정보를 사용하며, 그에 의해 주파수의 함수로서 공동의 분광 정보(예를 들면, 공동으로의 에너지의 소산)를 결정할 수 있다. 이런 정보는 (만약 있다면) 어떤 파워에서 각각의 스위핑된 주파수들이 공동 내에서 요구되는 소산 패턴을 획득하기 위해 장치로 전송되어야 하는가를 추정하는데 사용된다.
하나의 선택 방안에서, 파워는 적재물에서(그리고 표면 전류들 또는 안테나들 사이에서가 아닌) 주로 소산되는 대역들에서만 전송된다. 이는, 예를 들면, 효율(η)과 공급된 파워의 곱이 모든 전송된 주파수들 또는 MSE들에 대해 대체로 일정하도록 실행될 수 있으며, 이는 적재물의 조성과 관계없이 적재물 또는 공동에서 (주파수 또는 MSE의 함수로서) 에너지의 본질적으로 동일한 소산을 허용한다.
물체의 해동 중에, 물체에 있는 얼음은 물로 용해된다. 얼음과 물은 RF 에너지에 대한 상이한 흡수를 가지며 이는 상이한 반사 손실을 초래하고 주파수의 함수로서 커플링된다. 이는 매칭을 변경할 수 있으며, 매칭 요소들의 조절로 다시 매칭한 후에, 흡수 효율 피크의 주파수가 변경될 수 있다.
선택적으로, (획득된 정보에 근거하여) 입력을 위해 선택된 주파수와 특히 이의 변화의 속도를 모니터링함으로써, 모든 얼음이 물로 용해되는 포인트가 결정될 수 있으며 (만약 해동만이 요구된다면) 가열이 종료될 수 있다.
더 일반적으로, 다른 재료들(또는 다양한 특성을 가지는 재료들)은 (예를 들면, 복수의 재료들로 또는 상이한 상들을 가지는 재료로 구성되기 때문에) 일반적으로 가변 흡수 특성들을 가진다. 게다가, 흡수 특성은 종종 물체에 있는 재료들의 온도 및/또는 상의 함수이다. 따라서, 물체의 온도 및/또는 상이 변할 때, 물체의 흡수 특성이 변화될 수 있으며, 이런 변화의 속도 및 크기는 물체에 있는 재료(들)의 특성에 좌우될 수 있다. 게다가, 물체의 형상은 특정한 주파수에서 물체의 흡수 특성에 기여할 수 있다. 불규칙적으로 형상화된 물체들은, 예를 들면, 불규칙적인 전자기 에너지 흡수를 보여줄 수 있다. 이런 모든 인자들은 물체에서 전자기 에너지의 흡수를 제어하는 것을 어렵게 만들 수 있다.
예시적인 시스템
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 장치(10)를 개략적으로 도시한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 장치는 아래에 설명되는 하나 이상의 변화들과 함께, WO07/096878에 설명된 바와 같이 구성되어 작동된다. 특히, 본 발명의 예시적인 실시예에서, 제어기는 과열의 위험이 감소되도록 파워 전송이 (예를 들면, 해동된 부분들 또는 더 큰 극성의 부분들 또는 더 낮은 지방이나 더 높은 물 또는 염분 함유량을 가지는 부분들에 상응하는) 고흡수 부분들에서 회피되도록 구성된다. 추가적으로 또는 그 대신으로, 예를 들면, 해동되지 않은 영역들의 온도 변화와 해동을 위해 필요한 파워가 유체 부분들의 가열을 위해 필요한 것보다 훨씬 더 높으므로, 상당히 더 낮은 파워가 해동된 부분들에 제공되며, 그러므로 유사한 파워 수준을 제공하는 것은 해동된 부분들의 열 폭주와 해동되지 않은 부분들의 단지 가벼운 가열/해동을 야기할 것이다.
도시된 장치(10)는 공동(11)을 포함한다. 도시된 공동(11)은 도체, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 만들어진 원통형 공동이다. 그러나, 본 발명의 일반적인 방법론이 임의의 특정한 공진기 공동 형상에 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 공동(11), 또는 도체로 만들어진 임의의 다른 공동은, 무엇보다도, 공동의 기하학적 구조에 좌우될 수 있는 차단 주파수(예를 들면 500MHz)보다 높은 주파수들을 가지는 전자기 파들에 대한 공진기로서 작동된다. 예를 들면, 광대역의 RF 주파수들, 예를 들면 800 내지 1000MHz가 사용될 수 있다. 기하학적 구조에 근거하여 차단 주파수를 결정하는 방법들은 본 기술분야에서 잘 알려져 있으며, 사용될 수 있다. 적재물(12)은 공동의 내부에, 선택적으로 지지 부재(13)(예를 들면 종래의 전자레인지 플레이트)의 위에 배치된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 공동(11)은 RF 에너지를 공동으로 전송하는데 사용될 수 있는 하나 이상의 공급장치들(14)(예를 들면, 안테나들 또는 방사 요소들)을 포함한다. 에너지는, 예를 들면, 고체 상태 증폭기의 사용을 포함하는, 본 기술분야에 알려진 임의의 방법과 수단을 사용하여 전송된다. 하나 이상의, 때때로, 모든 공급장치들(14)이 또한 작동 대역에서 주파수의 함수로서 공동의 분광 정보(예를 들면, 공동으로의 에너지의 소산)를 결정하기 위해 주어진 대역의 RF 주파수들 내에서 공동의 분광 정보를 획득하기 위한 가열 과정 중에 한 번 이상 사용될 수 있다. 이런 정보는 아래에 설명되는 바와 같이 제어기(17)에 의해 수집되고 처리된다.
제어기(17)는 현재 개시된 실시예들과 관련된 명령들을 실행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "프로세서"라는 용어는 입력 또는 입력들에 대한 논리 동작을 실행하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 프로세서는 하나 이상의 집적 회로들, 마이크로칩들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 중앙 처리 장치(CPU)의 일부 또는 전체, 그래픽 처리 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서들(DSP), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 명령들을 실행하거나 논리 동작들을 실행하는데 적합한 다른 회로를 포함할 수 있다.
공동(11)은 에너지 적용 영역을 포함할 수 있거나, 몇몇 경우에 이를 한정할 수 있다. 이와 같은 에너지 적용 영역은 전자기 에너지가 적용될 수 있는 임의의 빈 공간, 위치, 지역, 또는 영역일 수 있다. 이는 중공을 포함할 수 있거나, 액체, 고체, 기체, 또는 이들의 조합으로 채워지거나 부분적으로 채워질 수 있다. 오직 예로서, 에너지 적용 영역은 전자기 파들의 존재, 전파, 및/또는 공진을 허용하는, 밀폐물의 내부, 부분적인 밀폐물의 내부, 개방 공간, 고체, 또는 부분적인 고체를 포함할 수 있다. 본 발명을 위해, 이와 같은 모든 에너지 적용 영역들은 공동으로 불릴 수 있다. (또한 적재물로서 알려진) 물체는 만약 물체의 적어도 일부분이 영역에 위치하거나 물체의 몇몇의 부분이 전달된 전자기 방사를 받는다면 에너지 적용 영역의 "내부에 있는 것으로" 생각된다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "방사 요소" 및 "안테나"라는 용어들은, 구조가 원래 에너지를 방사하거나 받기 위해 설계되었는지에 관계없이 그리고 구조가 임의의 추가적인 기능에 도움이 되는지에 관계없이 넓게는 전자기 에너지가 방사될 수 있으며/있거나 수신될 수 있는 임의의 구조를 가리킬 수 있다. 예를 들면, 방사 요소 또는 안테나는 개구/슬롯 안테나, 또는 동시에 또는 제어된 동적 위상 차이에서 일제히 전송하는 복수의 터미널을 포함하는 안테나(예를 들면, 위상 어레이 안테나)를 포함할 수 있다. 몇몇의 예시적인 실시예들과 일치되게, 공급장치들(14)은 에너지를 전자기 에너지 적용 영역으로 공급하는 (여기서 "전송 안테나"로 언급되는) 전자기 에너지 트랜스미터, 이 영역으로부터 에너지를 받아들이는 (여기서 "수신 안테나"로 언급되는) 전자기 에너지 리시버, 또는 트랜스미터와 리시버의 조합을 포함할 수 있다.
전송 안테나에 공급되는 에너지는 전송 안테나에 의해 방출되는 에너지를 초래할 수 있다(여기서 "입사 에너지"로 지칭됨). 입사 에너지는 에너지 적용 영역으로 전달될 수 있으며, 발생원에 의해 안테나들에 공급된 에너지와 동일한 양일 수 있다. 입사 에너지 중의 일부분은 물체에 의해 소산될 수 있다(여기서 "소산 에너지"로 지칭됨). 다른 부분은 전송 안테나에서 반사될 수 있다(여기서 "반사 에너지"로 지칭됨). 반사 에너지는, 예를 들면, 물체 및/또는 에너지 적용 영역에 의해 야기되는 불일치 때문에 전송 안테나로 다시 반사된 에너지를 포함할 수 있다. 반사 에너지는 또한 전송 안테나의 포트에 의해 보유된 에너지(즉, 안테나에 의해 방출되지만 영역으로 흐르지 않는 에너지)를 포함할 수 있다. 반사 에너지와 소산 에너지 이외의, 입사 에너지의 나머지는 전송 안테나 이외의 하나 이상의 수신 안테나들에 전송될 수 있다(여기서 "전송된 에너지"로 지칭됨). 그러므로, 전송 안테나에 공급되는 입사 에너지("I")는 소산 에너지("D"), 반사 에너지("R"), 및 전송된 에너지("T") 모두를 포함할 수 있으며, 이들의 관계는 
로 수학적으로 표시될 수 있다.
본 발명의 특정한 양상들에 따르면, 하나 이상의 전송 안테나들은 전자기 에너지를 에너지 적용 영역으로 전송할 수 있다. 전송 안테나에 의해 영역으로 전달된 에너지(여기서 "전달된 에너지" 또는 "d"로 지칭됨) 안테나에 의해 방출된 입사 에너지로부터 동일한 안테나에서 반사된 에너지를 뺀 것일 수 있다. 즉, 전달된 에너지는 전송 안테나에서부터 이 영역까지 흐르는 순 에너지, 즉 d=I-D일 수 있다. 선택적으로, 전달된 에너지는 또한 소산 에너지와 전송된 에너지의 합, 즉 d=R+T로서 나타낼 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 공동(11)은 또한 하나 이상의 센서들(15)을 포함할 수 있다. 이런 센서들은, 예를 들면, (예를 들면, 하나 이상의 IR 센서들, 광 섬유들 또는 전기 센서들에 의해) 온도, 습도, 중량 등을 포함하는 추가적인 정보를 제어기(17)에 제공할 수 있다. 다른 선택 방안은 적재물에 내장되거나 이에 부착되는 하나 이상의 내부 센서들(예를 들면, WO07/096878에 개시되는 바와 같은 광 섬유 또는 TTT)의 사용이다.
그 대신으로 또는 추가적으로, 공동(11)은 하나 이상의 필드 조절 요소 (field adjusting element, FAE)(16)들을 포함할 수 있다. FAE는 그의 분광 정보 또는 이로부터 도출 가능한 분광 정보에 영향을 줄 수 있는 공동의 내에 있는 임의의 요소이다. 따라서, FAE(16)는, 예를 들면, 공동 내에 있는 금속 구성요소들, 공급장치(14), 지지 부재(13) 및 심지어 적재물(12) 중의 하나 이상을 포함하는, 공동(11) 내에 있는 임의의 물체일 수 있다. FAE(16)의 위치, 배향, 형상 및/또는 온도는 제어기(17)에 의해 선택적으로 제어된다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 제어기(17)는 몇몇의 연속적인 스윕들을 실행하도록 구성된다. 각각의 스윕은 상이한 분광 정보가 추정될 수 있도록 상이한 FAE 특성(예를 들면, 하나 이상의 FAE의 위치 또는 배향의 변경)으로 실행된다. 제어기(17)는 그 다음에 획득된 분광 정보에 근거하여 FAE 특성을 선택할 수 있다. 이와 같은 스윕들은 공동으로 RF 에너지를 전송하기 전에 실행될 수 있으며, 스윕은 작동 중에 공동에서 일어나는 변화들에 대해 전송된 파워들과 주파수들(및 때때로 또한 FAE 특성)을 조절하기 위해 장치(10)의 작동 중에 여러 번 실행될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, FAE들이 제어되며/제어되거나 적재물이 회전되거나 이동되며, 그 결과로 가장 유용한 분광 정보가 선택적인 조사를 위해 및/또는 예를 들면, 아래에 설명되는 바와 같은 hpl와 같은 방사 매개변수들의 설정을 위해 획득된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 적재물 및/또는 FAE들은 주기적으로 조정되며/조정되거나 획득된 분광 정보의 품질 또는 다른 특성에 근거한다. 선택적으로, 가장 높은 hpl가 선택되도록 허용하는 설정이 선택된다.
제어기에 대한 정보의 예시적인 전송은 점선에 의해 도시된다. 실선은 제어기(17)에 의해 실행된 제어(예를 들면, 공급장치(14)에 의해 전송되는 파워 및 주파수들 및/또는 FAE(16)의 특성을 제어함)를 도시한다. 정보/제어는 유선 및 무선 통신을 포함하는, 본 기술분야에 알려진 임의의 수단에 의해 전송될 수 있다.
예시적인 해동
본 발명의 예시적인 실시예에 따라 냉동 적재물(예를 들면, 음식물)을 해동시키기 위해 어떻게 장치(10)가 작동될 수 있는지를 보여주는 순서도(20)를 도시하는, 도 2가 주목된다.
적재물(12)이 공동(11)에 배치된 후에, 스윕(21)이 실행된다. 스윕(21)은 몇몇 스윕들의 평균의 획득을 허용하고, 그에 의해 더 정확한 결과를 획득하게 하는, 하나 이상의 스윕들을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 그 대신으로, 스윕(21)은 상이한 FAE 특성들 또는 상이한 적재물/플레이트 위치들로(선택적으로, 스윕은 각각의 구성에서 여러 번 실행된다) 반복될 수 있고/있거나 전송/감지를 위해 상이한 안테나들을 사용하여 반복될 수 있다.
스윕 결과들의 분석의 정확성을 개선하기 위해, 예시적인 실시예에서, 공동에서 소산되는 전송된 에너지의 퍼센트를 추정하기 위해, (예를 들면, 만약 상이한 주파수들에서 전송된 파워가 동일하지 않다면) 각각의 주파수에서 실제로 전송된 파워의 양이 계산에 포함된다. 주파수들 사이의 파워 전송의 이와 같은 차이들은, 예를 들면, 장치 및/또는 증폭기와 같은 장치 구성요소의 고유 특성일 수 있다.
일단 하나 이상의 스윕 결과들이 획득되면, 분석(22)이 실행된다. 분석(22)에서, 해동 알고리즘은 (선택적으로, 기계 판독 가능 태그, 센서 판독들 및/또는 사용자 인터페이스와 같은 다른 입력 방법들과 함께) 스윕(21)에서 획득된 분광 정보에 근거하여 전송 주파수들과 각각의 주파수에서 전송되는 에너지의 양을 한정하는데 사용된다. 결과적으로, 에너지(23)가, 선택적으로 분석(22)에 의해 좌우되는 바와 같이, 공동으로 전송된다. 선택적으로, 요구되는 소산된 파워는 소산 비율에 의해 곱해진 최대 파워보다 낮은 예상된 파워보다 낮다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 적재물은 일 분에 120번 스캐닝된다. 더 높은 (예를 들면, 200/분, 300/분) 또는 더 낮은 (예를 들면, 100/분, 20/분, 2/분, 10/해동 시간, 3/해동 시간) 속도들이 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 불균일한 샘플링 속도들이 사용될 수 있다. 때때로, 스캔 시퀀스(예를 들면, 하나 이상의 스캔)이 0.5초마다 한번 또는 5초마다 한번 또는 더 높거나, 더 낮거나 또는 중간과 같은 임의의 속도로 실행될 수 있다. 더구나, 스캔들 사이의 기간은 공동으로 전송되는 에너지의 양 및/또는 적재물로 소산되는 에너지의 양에 의해 한정될 수 있다. 예를 들면, 주어진 양의 에너지(예를 들면, 10 kJ 이하 또는 1 kJ 이하 또는 수백 J 이하 또는 심지어 100 J 이하가 적재물로 또는 (예를 들면, 100g과 같은 중량으로 또는 적재물의 50%와 같은 퍼센트로) 적재물의 주어진 부분으로 전송되었거나 소산되었음) 후에, 새로운 스캔이 실행된다. 몇몇의 경우에, 정보는 (예를 들면, 이전의 스캐닝 정보 또는 해동 예비 설정들을 가지는) RF/바코드 판독 가능 태그와 같은 다른 수단을 사용하거나 온도 센서들을 사용하여 제공된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 스위핑의 속도는 스윕들 사이의 분광 정보의 변화 속도에 좌우되며, 예를 들면, 소산 및/또는 주파수들의 변화의 한계값(예를 들면, 합계 10% 변화)이 제공될 수 있거나, 예를 들면, 표를 사용하여, 상이한 스윕 속도들과 관련된 상이한 변화 속도들이 제공될 수 있다. 다른 실시예에서, (예를 들면, 만약 스윕들 사이의 평균 변화가 가장 마지막 두 개의 스윕들 사이의 변화보다 적다면) 결정된 것은 스윕들 사이의 변화의 속도이다. 이와 같은 변화들은 가열 중에 한번 또는 두번 이상 스캔들 사이의 기간을 조절하는데 사용될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 시스템의 변화들(예를 들면, 플레이트의 이동)은 스윕 속도에 영향을 끼칠 수 있다(일반적으로 큰 변화들은 속도를 증가시키며 변화가 작거나 없으면 감소된다).
이 과정은 미리 결정된 기간 동안 또는 사용자에 의한 종료까지 선택적으로 반복된다. 대안으로, 해동 과정은 자동으로 종료될 수 있다(24). 각각의 스윕 후에 실행될 수 있는 단계(24)에서, 각각의 에너지 전송 전에 및/또는 과정의 임의의 다른 단계에서, 스윕 결과들 및/또는 센서 판독이 해동이 정지될 수 있거나 정지되어야 하는지 아닌지를 결정하는데 사용된다. 예를 들면, 만약 상 변화 완료가 검출되거나 만약 물체의 온도가 주어진 온도(예를 들면, 5 ℃ 이상의 외부 온도)보다 높은 것으로 측정된다면, 해동이 종료될 수 있다. 다른 예에서, 만약 적재물로 소산된 전체 에너지가 (예를 들면, 적재물의 초기 온도와 조성물을 고려하여) 원하는 최종 온도로 해동시키기 위해 필요로 하는 미리 결정된 양의 에너지에 도달한다면, 해동이 정지될 수 있다. 순서도의 변경은, 예를 들면, (온도 상승이 있거나 없는) 가열 및 건조를 포함하는 임의의 다른 가열 과정에 사용될 수 있다. 이와 같은 경우에, 종료 포인트는 또한 측정된 온도, 적재물에서 소산된 에너지의 원하는 전체 양, 습도의 수준, 온도 변화의 속도, 등을 포함하는, 다른 매개변수들에 의해 한정될 수 있다.
해동을 위한 (주파수/에너지) 또는 (주파수/파워) 쌍들은 선택적으로 적재물(예를 들면, 대부분이 고체 또는 얼음 부분들)에서 낮은 소산 비율들을 가지는 주파수들에서 에너지 소산을 증가시키며(또는 심지어 최대화하며), (예를 들면 액체 또는 물과 같이 대부분 해동된 부분) 상대적으로 높은 소산 비율을 가지는 주파수들에서 에너지 소산을 감소시키기 위해(또는 심지어 최소화하기 위해) 선택된다. 예를 들면, 낮은 소산 비율들에서, 장치는 (예를 들면, 가능한 최대 소산 가능성의 인자로서) 효율적인 파워 소산을 생성하도록 설정될 것이며, 높은 소산 비율들에서, 장치는 소산될 수 있는 것보다 훨씬 더 적은 에너지를 소산하도록 설정될 것이다. 때때로, 각각의 주파수를 전송하기 위한 시간이 고정된 때와 같이, (주파수/에너지) 쌍들은 (주파수/실제 파워) 쌍들일 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 파워는 반드시 시간의 직접 함수일 필요는 없지만, 시간의 간접 함수일 수 있다. 예를 들면, 만약 1 분과 같은 주어진 기간 내에, 고정된 파워가 사용되나, 파워의 적용의 지속기간이 변경된다면(예를 들면 1초에서부터 2초로), 순수 결과는 특정 시간 단위당 적용된 에너지의 차이이며, 이는 파워이다. 따라서, 주파수/파워 쌍들은 적용 프로토콜을 가지는 주파수/에너지 쌍들을 포함할 수 있다. 또한, 일단 프로토콜이 dr 값들의 세트에 대해 결정되면, 이는 동일한 주파수에 대해 시간의 경과에 따라 변경될 수 있는, 주파수/파워 설정들을 제공함으로써 실행될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 게다가, 아래에 설명된 바와 같이, 주파수/파워 쌍들은 주파수들의 세트와 직접 연관될 수 있으며, 주파수에 대한 파워의 실제 할당은 적용 프로토콜의 일 부분으로서 결정된다.
예시적인 해동 알고리즘은 선택된 작동 주파수 범위[f 1 , f 2 ]에서 최대 소산 비율의 미리 결정된 한계값보다 높은 소산 비율(예를 들면 아래에 설명된 바와 같이, 70% 소산 또는 70% 정규화된 소산)을 가지는 주파수들에서 0의 파워(또는 에너지) 및 이런 범위의 다른 주파수들에서 0이 아닌 파워들을 전송한다. 몇몇의 경우에, 파워들은 최대 또는 최소의 2 가지 방식으로 선택된다. 몇몇의 경우에, (다른 주파수들, 또는 절대값에 대한) 상이한 양의 파워가 하나의 사이클에서 상이한 주파수들에 대해 상이한 전송 시간을 허용함으로써 전송된다. 선택적으로, 중간 파워 수준들(또는 에너지 양들)이, 예를 들면, 중간 소산 수준들을 가지는 부분들에 대해 제공된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워가 주파수 또는 주파수 세트에 제공될 때, 이런 파워 수준은 중요도가 있는 것으로 선택된다. 예를 들면, 이와 같은 중요도는 스캐닝/전송 사이클에서 제공되는 전체 파워의 함수로서 측정될 수 있다(예를 들면, 5%, 10%, 20% 또는 더 작거나 더 크거나 중간 값들). 선택적으로 또는 그 대신으로, 이런 중요도는, 예를 들면, 적어도 0.1℃, 0.2℃, 0.5℃ 또는 더 작거나 중간이거나 더 큰 온도 변화들인, 하나의 사이클에서 적재물의 적어도 5%의 부분의 온도에 대한 효과로서 측정될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 중요도는, 예를 들면, 하나의 사이클에서 또는 30초와 같은 기간에 걸쳐 적어도 1%, 3%, 5%, 10% 또는 더 작거나 중간이거나 더 큰 양으로 분광 이미지(RMSE)를 변경하기에 충분한 소산된 파워에 의해 야기되는 상 변화의 양에 근거하여 측정될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 장치는 이에 저장된 복수의 한계값들, hpl 값들, 소산/파워 비율들, 소산/에너지 비율들 및/또는 다양한 적재물 특성들에 대한 매개변수들을 가지는 메모리를 포함한다. 선택적으로, 장치 및/또는 사용자가 해동에 대한 초기 설정으로서 또는 최종 설정으로서 이와 같이 저장된 선택 사항들 중에서 선택한다. 예를 들면, (각각의 주파수에서 증폭기의 최대 파워의) 80%의 고정된 hpl이 특정 중량의 냉동 소고기에 사용될 수 있다.
예시적인 해동 알고리즘
예시적인 해동 알고리즘은 다음과 같다. 선택된 작동 범위[f 1 , f 2 ]에서, 높은 경계 파워와 낮은 경계 파워(hpl , lpl)가 선택되며 임의의 적용된 파워가 이런 경계들 사이에서 유지된다.
경계 저 파워 수준(boundary low power level)(lpl)은 적재물에서의 소산이 유용할 정도로 충분히 높은 최소 파워 수준이다. 예를 들면, 만약 15%가 최소 유용 소산인 것으로 선택되면, lpl은 각각의 주파수에 대해 전송될 수 있는 최대 파워의 15%로 설정될 것이다. 대안으로, 이는 모든 주파수들 또는 앞에 언급된 것의 임의의 조합에 대해 미리 선택된 낮은 파워(예를 들면, 60 와트 이하)에서 설정될 수 있으며; 만약 주어진 주파수에서 적재물의 소산이 lpl보다 낮다면, 그 주파수에서 전송된 파워는 0으로 설정될 것이다.
경계 고 파워 수준(boundary high power level) (hpl)은 가장 높은 허용 소산 파워를 결정한다. 이는 출력되는 가장 높은 파워가 원하지 않는 열적 효과를 회피하기 위해 억제되는 것을 의미한다. 게다가, 주어진 주파수에서 출력되는 실제 파워는, 특히, 해동되지 않은 영역들을 선택적으로 목표로 하기 위해 분광 정보에 따라 선택될 수 있다. 선택적으로, 파워 수준들은 일반적으로 소산과 역으로 관련된다. 주목될 수 있는 바와 같이, 최대 오븐 파워를 감소시키는 것은 일반적으로 해동 시간을 늘리는 것이다. 몇몇의 경우에, 적용되는 파워 수준들은 다음의 2 가지 기준을 만족한다: 낮은 소산 부분들에 대한 hpl 및 높은 소산 영역들에 대한 (0과 같은) 몇몇의 다른 값.
과도하게 높은 hpl을 사용하는 것은 적재물에서 수용할 수 없는 불균일한 온도 분포를 야기할 수 있으며 열 폭주를 초래할 수 있다. (예를 들면, 특정 작동 대역에서) 적재물이 전송된 파워에 민감하면 할수록, 수용할 수 있는 hpl의 파워는 더 낮아질 것이다. 선택적으로, 어느 작동 대역이 얼음과 물을 더 잘 구별하는지에 따라 작동 대역이 선택된다.
일반적으로, 민감한 적재물들에 대해, 낮은 hpl가 설정되지만, 해동 시간의 증가로 인한 비용에도 불구하고, 이와 같은 hpl는 또한 덜 민감한 적재물들에 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 때때로, 적재물에서 수용 가능한 해동 후의 온도 분포(예를 들면, ±15℃, ±10℃, ±5℃, ±2℃ 또는 심지어 더 균일한 온도)를 제공하는 가장 높은 hpl을 각각의 적재물에 대해 설정하는 것이 선호될 수 있다. 수용 가능한 해동 후의 온도 분포는, 예를 들면, 적재물의 하나 이상의 조성물, 과열에 대한 이의 민감성(예를 들면 손상 여부; 손상의 범위와 가역성; 및 재료가 손상되는 정도) 및 적재물이 의도되는 목적에 다라 결정될 수 있다. 때때로, 해동의 속도가 품질에 우선하며, 이런 경우에 더 높은 hpl이 사용될 수 있으며, 해동 이후의 품질은 차선이라는 것이 주목된다. 선택적으로, 장치에는 해동의 균일성, 최대 온도 및/또는 속도 사이에 사용자가 선택 가능한 균형(예를 들면, 손잡이 또는 데이터 입력)이 제공된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따르면, 뜨거운 지점들의 방지가 해동, 가열 및/또는 에너지 소산의 균일성에 비해 적극적으로 선호된다는 것이 주목된다.
선택적으로, hpl이 이의 각각의 주파수들에서 가열이 중지되거나 감소되기 전에 해동된 부분이 과열되지 않도록 충분히 낮게 설정된다.
Hpl
(높은 파워 수준)을 결정하는 예시적인 방법들
hpl은, 예를 들면, 시행 착오에 의해 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 몇몇의 hpl 설정은 해동 후에, 적재물에서 수용 가능한 온도 분포를 제공하는 최대 hpl을 결정하기 위해 시도된다. 이와 같은 시도들은, 예를 들면, 스캔마다, 초마다 또는 분마다 또는 중간의 시간 스케일로 실행되는, 해동 중에 계속될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, hpl은 낮은 값들에서 시작되며 점차 증가된다. 선택적으로, hpl은 아이템 형태당 설정된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 미리 설정된 hpl 값들이 형상, 중량, 온도, 원하는 효과 및/또는 재료 형태 중의 하나 또는 둘 이상과 같은 적재물 특성들의 다양한 조합들에 대해 제공된다. 선택적으로, 사용자는 이와 같은 특성들을 선택할 수 있으며, 이에 따라서 장치는 hpl을 제시하며/제시하거나 사용한다.
선택적으로, hpl은 해동 중에 주기적으로 업데이트된다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, hpl은 적재물 및/또는 공동을 변경하는 것의 도움으로 (초기에 또는 진행 중에) 추정되며 그 결과로 더 유용한 분광 정보가 획득된다. 일반적으로, 만약 획득된 분광 정보가 더 양호하다면, 얼음과 물 사이의 더 양호한 상 변화(cut-off)가 확인될 수 있으며, 이는 더 높은 hpl이 얼음 부분들에 사용되는 것을 허용하며 동일한 품질(예를 들면, 균일성)의 더 빠른 가열 및/또는 동일한 속도의 더 높은 품질의 가열을 허용한다.
그 대신으로, 그리고 이론에 의해 구속되는 것을 원하지 않고, 적재물의 민감성은 적재물의 해동된 부분들과 냉동된 부분들에서의 에너지의 상대적인 소산에 근거하여 결정될 수 있다는 것이 제안된다. 냉동된 부분들과 해동된 부분들에서 소산이 상대적으로 유사할 때(예를 들면, 40%와 50% 사이의 소산 비율과 같이 10 내지 15% 소산 차이) (예를 들면, 낮은 물 함유량에 기인함), 샘플은 높은 민감성을 가지는 것으로 간주된다(예를 들면, 얼음과 물 사이의 구분은 더 민감한 결정을 필요로 한다). 해동된 부분의 소산과 냉동된 부분의 소산 사이의 불균형이 더 클수록, 적재물의 민감성을 더 낮아진다. 그러므로, hpl은 적재물의 분광 정보를 획득하고 작동 주파수 대역에서 최소 소산(d min )과 최대 소산(d max )을 비교함으로써 결정될 수 있다. d min 과 d max 사이의 차이가 클수록, 적재물의 민감성이 더 낮아지며, 선택적으로 사용되어야 하는 hpl가 더 높아진다.
만약 중간 소산 주파수들에 대한 파워의 더 양호한 선택이 제공된다면, hpl은 더 높아지도록 허용될 수 있다는 것이 주목된다.
또한, 그 대신으로, 그리고 이론에 의해 구속되는 것을 원하지 않고, hpl은 각각의 주파수(ep (f))에서 적재물에서 소산될 수 있는 최대 파워에 근거하여 결정될 수 있으며, ldl 및 hpl은 사용되는 주파수들의 부분들, 예를 들면, 적재물로 소산되는 것으로 생각되는 작동 대역(예를 들면 대역 스패닝 800 내지 1000MHz) 내에 있는 모든 주파수들(또는 다른 세트의 주파수들)이 사용될 정도가 되도록 설정될 수 있으며, 이를 위해 lpl<ep(f)< hpl이 미리 설정된 한계값보다 작을 것이라는 것이 제안된다. 예를 들면, 이런 한계값은 10% 또는 20% 또는 30% 또는 이들의 사이에 있는 임의의 값이 되도록 선택될 수 있다. 선택적으로, 이런 방법은 장치가 일반적으로 최대 파워에서 제한되며 실제적으로, 최대 파워가 hpl에 가까울수록, 상이하고, 가까운 주파수들에서 상이한 파워 수준들을 제공하는 것이 덜 용이할 수 있다는 인식에(및/또는 그런 경우에) 근거한다. 선택적으로, 퍼센트는 품질과 속도 사이의 원하는 균형에 따라 결정된다.
따라서, 해동 프로토콜은 단일 hpl 값(예를 들면, 만약에 유사한 민감성을 가지는 적재물들 전용이라면, 또는 가장 많이 예상되는 적재물들에 적합한 낮은 hpl 값)을 사용할 수 있다. 그 대신으로, 프로토콜은 몇몇의 가능한 hpl 값들 사이의 선택(예를 들면, 다수 개의 미리 설정된 값들 사이의 선택, 또는 주어진 적재물 및/또는 수용 가능한 해동 후의 온도 분포에 상응하는 수동으로 또는 자동으로 값을 선택적으로 설정하는 것)을 사용할 수 있다. 마지막으로, 프로토콜은 장치의 파워 용량들 내에 있는 (예를 들면, 자동으로 계산되거나 수동으로 선택되는) 임의의 값을 사용할 수 있다. 상대적으로 높은 hpl의 일 예는 300 와트 또는 그 주파수에서 증폭기로부터 나온 최대 파워의 80%일 수 있다. 상대적으로 낮은 hpl의 일 예는 120 와트 또는 그 주파수에서 증폭기로부터 나온 최대 파워의 30%일 수 있다. 중간 값들도 또한 가능하다.
소산 함수(
dr
(f))의 예시적인 결정
dr (f)은 주파수의 함수로서, 즉 적재물에서 소산되는 각각의 공급장치(예를 들면 공급장치(j))를 통해 전송된 파워의 퍼센트로서 소산 비율을 표시한다. 이 함수는 0과 1 사이의 잠재적인 값들을 가지며, 측정된 파워에 근거하고 측정된 분광 정보를 사용하여, 방정식 1에 보여지는 바와 같이 선택적으로 연산된다. 그러나, 여기에 언급된 바와 같이, 2변수 함수 또는 비선형 및/또는 비단조 함수가 사용될 수 있다(예를 들면, 공장에서 또는 교정 중에 결정될 수 있다).
dr
(f)의 정규화
냉동 부분들(예를 들면, 얼음)의 소산 비율은 해동된 부분들(예를 들면, 액체/물)의 소산 비율보다 상대적으로 낮지만, 다량의 얼음은 상당한 소산을 보일 수 있다. 낮은 소산 비율(예를 들면, 얼음)을 가지는 주파수들에서 소산을 높은 소산 비율(예를 들면, 액체 물)을 가지는 주파수들에서 소산과 구별하기 위해, 상대 질량의 효과를 감소시키면서, dr (f) 함수가 0과 1 사이의 전체 범위에 대해 선택적으로 정규화된다. 이 정규화는 또한 원인(예를 들면 낮은 물 함유량)에 관계없이, 냉동된 부분들의 소산과 해동된 부분들의 소산 사이의 차이가 상대적으로 작은 다른 경우들에 유용할 수 있다. 정규화된 함수(dr' (f))는 아래에 보여지는 바와 같이 보상 인자들을 계산하는데 사용될 수 있다.
몇몇의 적재물들의 경우에, dr' (f)의 사용은 선택적으로 회피되며, 그 대신에 본래의 dr (f)가 사용된다. 선택적으로, 장치는 대체 사용을 위한 양쪽 모두의 프로토콜들을 가지도록 구성된다. 프로토콜들 사이의 선택은 사용자 입력(예를 들면, 사용자 인터페이스 또는 기계 판독 가능 태그들)에 또는 장치의 내에 있는 센서 판독(예를 들면, 중량 센서)에 근거할 수 있다. 그 대신으로, dr' (f)는 모든 적재물들에 사용될 수 있다.
(ep (f)로 도시되는) 각각의 주파수에서 적재물에서 소산될 수 있는 최대 파워는 P maximum j, watt 는 각각의 주파수에서 증폭기로부터 이용 가능한 최대 파워이면 다음과 같이 선택적으로 계산된다.
상기 식을 사용하여, 보상 함수(coeff (f))가 선택적으로 계산된다. 이 함수는, 예를 들면, 방정식 4A에 보여지는 바와 같이, dr' (f)의 함수로, 각각의 주파수에서 적재물에 소산시켜야 하는 에너지의 상대적인 양을 결정하는데 선택적으로 사용된다:
본 발명의 예시적인 실시예에서, 주파수들은 이들의 소산 비율에 따라 "얼음", "물" 및/또는 "혼합된 얼음/물"로 분류될 수 있다. 선택적으로, 더 높은 파워가 얼음과 혼합된 얼음/물에 제공되며 담수는 낮은 파워가 구비되거나 파워가 없다.
선택적으로, 적재물 부분이 얼음이 아닌 것으로 가정될 때, 소산 한계값의 아래에서는 적재물로의 소산이 너무 낮아서 파워가 전송되지 않는 소산 한계값이 제공된다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 장치는 임의의 주파수들에서 매우 낮은 고유 소산 또는 (한계값이 그 다음에 상승될 수 있는) 단지 몇몇의 주파수들에서 알려진 소산을 가지도록 설계된다.
큰 조각의 얼음은 상대적으로 높은 소산을 가질 수 있다는 것이 주목된다. 선택적으로, 만약 낮은 소산 주파수들이 없으며(또는 예를 들면 한계의 아래에서 거의 없음) 적재물이 냉동된 것으로 알려져 있다면, 더 작은 냉동 영역들의 형성을 가리키는 더 낮은 소산 주파수들이 나타날 때까지, 가장 낮은 소산 주파수들은 얼음이며 (규칙적이거나 다소 감소된 수준들에 있는) 파워가 이와 같은 주파수들에서 제공되는 것으로 가정된다.
dr
(f)의 예
방정식(4)에 따른 함수에 대한 일 예가 도 3에 도시된다. 볼 수 있는 바와 같이, 두 개의 제한들이 설정된다. 미리 설정된 한계값보다 낮은 적재물로 소산된 주파수들에서(예를 들면 도 3의 예에서 dr' (f)<0.3), ep (f)/ dr (f)과 hpl (f)/ dr (f) 사이에서 최소인 최대 허용 파워가 전송될 것이다. 미리 설정된 값보다 더 큰 적재물로 소산된 주파수들에서(예를 들면, 도 3의 예에서 dr'(f)>0.8), 에너지는 전송되지 않을 것이다. 모든 다른 주파수들에서(도 3의 예에서 0.3<dr'(f)>0.8), 파워 전송이 선택된 함수를 사용하여 계산될 것이다. 도 3의 경우에, 이는 일반적으로 선형 함수였지만, dr' (f)와 coeff (f) 사이에 역의 상관 관계를 제공하는 다른 함수들, 선택적으로 비선형 함수(예를 들면, 선택적으로 보간을 가지는, 지수, 계단 함수, 구분 선형(piecewise linear), 다항식 및/또는 일반 룩-업 테이블)가 사용될 수 있다. 선택적으로, 함수는 단순 역함수보다 큰 범위로 낮은 소산 영역들에 파워를 적용하는 것을 선호한다. 선택적으로, 함수는 적재물에 대한 인지된 손상의 위험에 근거하여 선택된다.
예시적인 실제 파워 계산
각각의 주파수((ep (f))와 hpl (f))에서 적재물에서 소산될 수 있는 최대 파워와 보상 함수(coeff (f))를 고려하여, gl (f)는 다음과 같은 가열되는 물체에서 소산되는 파워이다:
gl (f)를 사용하여, 각각의 주파수에서 적재물에 원하는 소산을 야기하기 위해 증폭기로부터 전송되는 파워(nopw (f))는 선택적으로 다음과 같이 계산된다:
nopw (f)는 다음의 이유로 각각의 주파수에서 증폭기로부터 추출할 수 있는 최대 파워인 P maximum ,j, watt (f) 보다 항상 더 낮을 것이다.
평균 소산을 사용한
hpl
의 계산
도 5는 작동 대역 내에서 있거나 선택된 주파수들 내에 있는 평균 소산 비율의 함수로서 계산되는 hpl을 보여준다. 선택적으로, 이는 낮은 평균 소산은 높은 민감성을 의미하며 높은 평균 소산은 낮은 민감성을 의미한다는 가정에 근거한다. 다른 함수들이 또한 사용될 수 있으며, 예를 들면, 평균 소산에 hpl을 매칭시키는 테이블이 사용될 수 있다.
그래프에 볼 수 있는 바와 같이, 낮은 평균 소산 비율은 적재물의 높은 민감성을 가리키며 따라서 낮은 hpl을 요구한다. hpl의 낮은 값은 (최소 작동 범위를 제공하기 위해) lpl보다 약간 높도록 선택적으로 선택된다. 예를 들면, 최소 hpl 값은 70과 120 와트 사이(예를 들면, 80 와트)에 있을 수 있다. 최대 수준의 hpl은 최대 가능 증폭기 파워만큼 높은 것으로서 또는 이보다 약간 낮은 것으로서 선택될 수 있다. 도 5에 보여지는 바와 같이, 평균 소산 비율이 미리 설정된 하한보다 낮을 때, hpl은 허용되는 가장 낮은 hpl이 되도록 선택되며, 평균 소산 비율이 미리 설정된 상한보다 높을 때, hpl은 허용되는 가장 높은 hpl이 되도록 선택된다. 평균 소산 비율에 대한 하한은, 예를 들면, 0.1과 0.3 사이(예를 들면, 0.2)에 있을 수 있으며 상한은, 예를 들면, 0.5와 0.9 사이(예를 들면, 0.6)에 있을 수 있다.
평균 소산의 상한과 하한 사이의 값들은 중간의 hpl 값을 선택적으로 요구한다. 도 5가 중간 평균 소산 비율 값들에 대한 일반적으로 선형인 상관 관계를 도시하지만, 평균 소산 비율과 hpl 사이에 양의 상관 관계를 제공하는 다른 함수들(예를 들면, 지수, 계단 함수, 다항식, 단계적 선형), 선택적으로 비선형 함수가 사용될 수 있다는 것이 인정되어야 한다.
몇몇의 경우에, 주파수 분포는 주파수 대역들 내에 있으며, 그 결과로 하나의 대역이 얼음에 매칭되는 것(예를 들면, 낮은 소산)으로 인정될 수 있으며 다른 하나는 물에 매칭되는 것(예를 들면, 높은 소산)으로 인정될 수 있다. 선택적으로, hpl을 계산하는 것에 대신하여 또는 이에 추가하여, gl (f)가 물과 관련된 대역들에 대해 0이나 lpl(또는 임의의 다른 미리 설정된 낮은 값)로 설정되고 얼음 관련 대역들에 대해 임의의 미리 설정된 높은 값(예를 들면, hpl 또는 최대 이용 가능 파워 또는 다른 설정)으로 설정된다. 선택적으로, 물/얼음으로 대역들의 분류는 주기적으로 획득되는 분광 정보에 근거하여 선택적으로 주기적으로 업데이트된다.
hpl와 gl (f)을 계산하는 특정한 방법들이 위에서 설명되지만, 방법들은, 예를 들어, 몇몇 방법들의 평균 값을 사용하거나 최소치 또는 최대치 또는 다수의 방법들을 사용하여, 예를 들어, 산술적으로 또는 논리적으로 조합될 수 있다. 예를 들면, dr (f)의(또는 dr' (f)의) 가우스 함수가 gl (f)을 계산하는데 사용될 수 있다.
예시적인 작동
이제, 장치(10)가 어떻게 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 작동될 수 있는지를 보여주는 순서도(40)를 도시하는 도 4를 주목한다.
스윕(41)은 본질적으로 도 2의 스윕(21)과 동일하다. 일단 하나 이상의 스윕 결과들이 획득되면, 결정(42)이 실행된다. 결정(42)에서 결정이 되며; 즉 둘 이상의 에너지 전달 프로토콜들과 (선택적으로) 작동 시퀀스의 종료 사이에 선택이 된다. 이 결정은 다음의 결정들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
해동 프로토콜 - 해동 모드가 작동될 때, 결정(42)은 선택적으로 (예를 들면, 위에서 설명된 바와 같이) 물보다 얼음으로 더 많은 에너지를 소산하는 것으로 예상되는 주파수/파워 또는 주파수/에너지 쌍들의 선택을 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 해동은 분광 이미지에서 변화(예를 들면, 변화들은 상들이 변하는 것보다 빠름)의 속도들; 온도 변화 속도(예를 들면, 온도 변화는 상들이 변하는 것보다 빠름) 및/또는 온도(예를 들면, 센서로) 중의 하나 이상을 추적함으로써 검출된다.
가열 프로토콜 A - 이 모드가 작동될 때, 결정(42)은 적어도 하나의 다른 그룹에 의한 것보다 주어진 절대 또는 상대 dr(또는 dr') 값 범위에 의해 특징지어지는 하나의 그룹의 주파수들에 의해 상이한 에너지 패턴을 소산하는 것으로 예상되는 주파수/파워 또는 주파수/에너지 쌍들의 선택을 선택적으로 포함한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 가열 사이클당 높은 파워 또는 더 큰 양의 에너지가 하나의 그룹의 주파수들(예를 들면, 더 낮은 dr 또는 dr'를 가지는 것들보다 상대적으로 높은 dr 또는 dr'를 가지는 것들)에 의해 소산되지만, 양쪽 모두의 그룹들에서 영이 아닌 양의 파워와 에너지가 소산된다.
가열 프로토콜 B - 예시적인 실시예에서, 결정(42)은 그 밖의 다른 곳(예를 들면, 표면 전류들, 안테나 매칭 등)보다 더 많은 에너지를 적재물로 소산하는 것으로 예상되는 주파수/파워 쌍들의 선택을 포함한다. 이와 같은 프로토콜들에 대한 비한정적인 예들이 PCT 공개번호 WO07/096878과 WO08/007368에 개시된다.
보온 프로토콜 - 예시적인 실시예에서, 결정(42)은 한 사이클에서 적재물의 모든 부분들에 본질적으로 동일한 양의 에너지를 소산하는 것으로 예상되는 주파수/파워 또는 주파수/에너지 쌍들의 선택을 포함한다. 선택적으로, 이 가열은 물체의 온도가 미리 설정된 온도(예를 들면 35℃±2℃ 또는 45℃±2℃)로부터 크게 벗어나지 않도록 제어된다. 예를 들면, 이는 온도 센서로부터 피드백을 사용하거나 임의의 주어진 시간에 소산되도록 허용되는 에너지를 제한함으로써 실행될 수 있다. 물을 가열하는 것은 물이 증발되는 것을 야기할 수 있으며, 그에 의해 증발을 위한 소산된 파워를 이용하지만, 다른 부분들은 가열을 야기하는 증발을 가질 수 없다는 것에 주목해야 한다.
프로토콜 선택 - 예시적인 실시예에서, 프로토콜은 작동 모드들을 자동으로 변경시킬 수 있다(예를 들면, 일단 상 변화가 완료되면 해동을 종료하고/하거나 그 시간에 가열을 시작하거나 해동 결정 공식을 선택함). 이는 센서로부터 및/또는 주파수 스윕에서 획득된 정보로부터 나온 입력에 의존할 수 있으며/있거나 명령들에 근거할 수 있다(예를 들면, 주어진 단계에서 적재물에 소산되는 에너지의 양). 작동을 종료시키거나 하나의 프로토콜(예를 들면, 해동)으로부터 다른 프로토콜(예를 들면, 데움)으로 변경하도록 결정될 수 있다.
센서 입력의 일 예는 온도의 감지를 포함한다. 일단 센서들 중의 하나 이상에 의해 감지된 온도(또는 계산된 온도, 예를 들면, 평균) 또는 모든 센서들에서 온도가 미리 결정된 온도에 도달하면, 장치는 가열 프로토콜을 변경하도록 결정할 수 있다. 예를 들면, 만약 감지된 온도가 해동이 완료된다는 것을 가리킨다면, 장치는 (예를 들면, 완전한 해동을 보장하고/보장하거나 만약 적재물의 일부분이 여전히 냉동된 상태라면 재결정화를 방지하거나 서빙 준비 온도에 적재물을 유지하기 위해) 가열을 중지하거나 조리를 시작하거나 감지된 온도를 유지하기 위해 프로토콜을 변경할 수 있다.
때때로, 해동의 완료를 가리키는 미리 결정된 온도는 빙점보다 약간 높다(예를 들면, 2 내지 15℃). (예를 들면, IR 센서의 사용에 의해) 감지된 온도가 적재물의 외부 온도일 때, 가끔 (특히 장치가 따뜻한 내부를 제공한다면) 해동의 종료 시 내부 온도가 외부 온도보다 낮기 때문에, 미리 결정된 온도는 때때로 내부 센서들을 사용할 때보다 약간 더 높도록 선택될 수 있다(예를 들면, 8 내지 10℃). 다른 대안으로서, 만약 장치 내부가 차갑다면, 내부 온도는 외부의 온도를 초과하는 것으로 예상될 수 있으며, 이 경우에 해동의 종료를 가리키는 센서 판독은 낮아질 수 있다(예를 들면, 4 내지 8℃). 때때로(예를 들면, 복수의 내부 센서들이 사용될 때), 더 작은 온도 범위가 바람직할 수 있다(예를 들면, 4℃ 내지 6℃).
결정(42)은 또한 작동 전이나 작동 중에 제공될 수 있는 몇몇 형태의 사용자 입력에 근거할 수 있다. 입력은 하나 이상의 사용자 인터페이스를 통해 그리고 바코드 또는 RFID와 같은 기계 판독 가능 태그를 사용하여 제공될 수 있다. 사용자 입력은 소산되는 에너지의 양, 상 변화, 온도 변화 및/또는 온도 변화 속도 중 하나 이상과 같은 결정 시퀀스 및/또는 이에 대한 트리거들에 관한 정보를 포함할 수 있다.
일단 결정(42)이 종결되면, 선택된 주파수/파워 또는 주파수/에너지 쌍들에서 에너지 전송 단계(43)가 실행될 수 있다. 선택적으로, 결정은 작동을 종료시키는 것이었으며, 이런 경우에 장치는 적재물에 에너지를 전송하지 않을 것이며, 사용자에게 (예를 들면, 소리, 빛 또는 임의의 형태의 통신으로써) 통지를 송신할 수 있다. 이와 같은 시간에, 장치는 자동으로 작동을 종료할 수 있다. 이는 (예를 들면, 빛, 소리 또는 메시지 디스플레이에 의해, 또는 원격 장치, 예를 들면, 휴대폰 또는 컴퓨터에 전자 메시지를 전송함으로써) 사용자에 대한 통지에 의해 동반될 수 있다.
에너지 전송(43)은 (미리 결정된 또는 센서 피드백에 근거한) 일정 기간 동안 계속될 수 있으며 자동으로 종료될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 전송(43)은 반복되는 스윕(41)이 뒤따르며, 이는 가열 중에 일어난 변화들(예를 들면, 상 변화 또는 새로운 분광 정보)에 대해 장치의 작동이 조절되도록 한다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 각각의 단계에서 장치의 작동은 사용자에 의해 수동으로 종료될 수 있다.
추가적인 예시적 작동
위에서 언급된 바와 같이, 재료는 단위 질량(또는 체적)당 상이한 양의 에너지에 의해 및/또는 상이한 균일성/효율 비율들에서 및/또는 상이한 소산 비율들이 관찰되는 곳에서 가열되는 것이 바람직할 수 있는 둘 이상의 부분들을 포함할 수 있다(예를 들어, 3 이상). 선택적으로 또는 그 대신으로, 이 부분들 중 대부분 또는 전부는 냉동된 재료들이나 가열 중에 상이 변경되는 재료들이 아니라는 것이 가능하다. 예를 들면, 상대적으로 고지방의 재료의 일부분은 상대적으로 저지방의 재료의 일부분 및/또는 상대적으로 물 함량이 높은 재료의 일부분, 또는 이들의 혼합물과 함께 가열될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워가 물체에 적용될 때, 물체의 부분들은 이들의 소산 비율에 따라 분류되며 이는 각각의 이와 같이 분류된 부분들에 사용되는 파워(또는 에너지) 적용 프로토콜을 구동한다. 부분들이 물리적으로 분리되거나 혼합될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 파워가 적재물에 적용될 때, 전송된 주파수들은 적재물에서 이들의 소산 비율에 따라 분류되며 이는 각각의 이와 같이 분류된 그룹의 주파수들에 사용되는 파워(또는 에너지) 적용 프로토콜을 구동한다. 때때로, 상당한 양의 에너지가 적어도 두 개의 그룹들의 모든 주파수들에 의해 소산되도록, 적어도 두 개의 상이한 그룹들의 주파수들은 상이하게 전송된다는 것에 주목해야 한다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 적재물에서 상이한 소산 비율들을 가지는 주파수들로 재료들을 상이하게 가열하는 방법의 순서도이다.
단계(802)에서, 분광 정보가 선택적으로 획득된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 가열되는 물체의 부분들의 전자기 특성들이, 예를 들면, 카메라를 사용하거나 물체와 관련된 정보 보유 태그를 사용하여, 수동으로 입력될 수 있다. 그 대신으로, 예를 들면, 해동과 같은 몇몇 프로토콜들에 대해, 물과 얼음의 주파수들이 미리 제공될 수 있다.
단계(804)에서, 다양한 "작동" 주파수들은 의도된 가열에 유용한 것들에 대해 선택적으로 확인된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 예를 들면, 증폭기 성능 및/또는 높은 Q 인자에서, 또는 과도하게 낮은 소산 비율들(예를 들면, 10% 이하)에서 작동되지 않는 것과 같은 다른 고려 사항들에 근거하여, 어떤 주파수들이 시스템에 사용되는지가 결정된다.
단계(806)에서, 소산 비율 값들은, 예를 들면, 최대 관찰 소산이 100% 값으로 주어지고 최소 관찰 소산 비율이 0% 값으로 주어지도록, 선택적으로 정규화된다. 정규화는, 예를 들면 위의 해동 예에 설명된 바와 같이, 선택적으로 선형이다.
단계(808)에서, 작동 주파수들은 이들의 소산 비율(dr), 또는 정규화된 소산 비율(dr') 및/또는 가열 속도에 따라 그룹화된다. 선택적으로, 주파수들은 한계값들에 따라 클러스터화된다. 선택적으로, 이와 같은 한계값들은 정보 입력과 관련하여 위에서 언급된 바와 같이 제공된다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 주파수들은 이들의 소산 비율들에 따라 클러스터화된다. 선택적으로, 소산 비율 분포는 물체를 확인하고/확인하거나 이의 조성 및/또는 재료 상의 표시를 제공하는데 사용된다. 선택적으로, 카메라 또는 계량 저울 및/또는 습도/온도 센서 및/또는 수동으로 또는 기계 판독 가능 태그(예를 들면, RFID)에 의해 제공된 정보와 같은 추가적인 입력들이 사용된다. 예를 들면, 이들과 주파수들을 연관시키기 위해 확인되는 2, 3, 4, 5 또는 그 이상의 상이한 소산 비율 세트들이 있을 수 있다. 선택적으로, 하나의 세트에서 파워는 0이 아닌 전송을 가지는 제2 세트의 적어도 2, 3, 4, 7, 10, 20의 인자들 또는 더 작거나 중간의 인자들이다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 세트, 또는 선택적으로 모든 세트들은 전체 작동 대역폭의 적어도 5%, 10%, 20% 또는 더 작거나 중간의 대역폭 퍼센트들 중의 하나의 대역폭을 가진다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 세트 및 선택적으로 모든 세트들은 소산 비율 값들의 적어도 5%, 10%, 20% 또는 더 작거나 중간의 범위들 중의 하나의 범위의 소산 비율들, 예를 들면, 45%와 55% 소산 비율들 사이의 범위에 상응하는 하나의 세트에 상응한다.
몇몇의 경우에, 상이한 부분 형태들 또는 위치들과 관련된 소산 비율들의 범위들 사이에 중첩이 있다. 때때로, 주어진 주파수 또는 주파수들의 그룹은, 주파수가 중간의 전체 소산 비율을 디스플레이하도록, 적재물의 높은 소산 비율 부분(들)과 적재물의 낮은 소산 비율 부분(들) 모두에 소산된다. 몇몇의 실시예들에서, 이와 같은 중첩들 내의 주파수들은 단순히 사용되지 않는다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 이와 같은 주파수들은 별도의 카테고리에 할당된다. 본 발명의 몇몇의 실시예들에서, 가능하게는 균일성을 감소시키면서, 특정한 부분에 전달되는 파워(또는 가열)의 양을 증가시키고/증가시키거나 사용되는 주파수들의 수를 감소시키는 것에 관심이 있다는 것에 주목해야 한다. 이는 상이한 부분들에 파워 또는 열을 상이하게 적용하는 주요 목적을 방해하지 않는다. 이는 또한 상이한 세트들에 적용되는 프로토콜들에 영향을 끼칠 수 있다. 예를 들면, 프로토콜은 하나의 세트에 제공되는 파워의 양에 대해 한정될 수 있으며 이 파워 수준은, 예를 들면, 주파수 변경의 용이성, 또는 특정한 부분에 문제가 되는 주파수의 확인의 신뢰성에 근거하여, 더 많거나 더 적은 주파수들 사이에 분포될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 단일 부분의 단일 세트의 주파수들은 이에 상이한 프로토콜들을 할당하기 위해 다수의 세트들로 분할될 수 있다(및/또는 다른 세트와 결합될 수 있다). 이는 원하는 균일성 수준들 및/또는 가열 속도들을 제공하는데 유용할 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 두 개의 세트들이 결합될 수 있다. 선택적으로, 세트들 및 이들에 주파수들을 연관시키는 것은 가열 중에 변경될 수 있다. 선택적으로, 물체의 가열 프로토콜은 세트들에 주파수들을 연관시키는 것을 재고하기 위한 시점들을 포함한다.
몇몇의 실시예들에서, 주파수들의 세트들이 적용되는 그룹들의 수는, 예를 들어, 주파수들의 2 내지 10 그룹들 또는 2 내지 4 그룹들로 미리 고정되며, 여기서 각각의 그룹은 상이한 가열 프로토콜에서 적재물에 에너지를 전송하는데 사용된다.
단계(810)에서, 상이한 파워 적용 프로토콜들이 각각의 세트와 연관된다. 파워 적용 프로토콜들은, 예를 들어 다음 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 최대 파워, 최소 파워, 다른 세트들 또는 하나의 세트 내의 다른 주파수들에 대한 파워, 최대 가열 속도, 최소 가열 속도, (예를 들면, 세트들 사이 또는 세트들의 내에 있는 주파수들 사이의) 상대 가열 속도, 세트당 파워, 하나의 세트의 내에 있는 각각의 주파수당 파워, 주어진 세트 또는 하나의 세트 내의 주파수들에 의해 적재물에서 소산되는 파워, 파워 적용의 시간 프로필, 파워 적용의 지속 시간, 최대가 아닌 파워 달성의 방법(예를 들면, 증폭 인자, 각각의 주파수에서 지속 기간, 하나의 세트에서 반복의 수 및/또는 이들의 조합), 가열 균일성 대 속도 균형들, 파워 적용들 사이의 중지의 시간 프로필 및/또는 주파수들 사이에서 파워 적용의 사이클링. 장치는 이에 저장되는 다수의 이와 같은 프로토콜들을 가지는 메모리를 포함할 수 있다. 프로토콜들이 현저하게 상이할 수 있으며, 예를 들면, 음식물의 하나의 부분이 해동될 수 있지만 다른 부분은 조리되거나 구워진다는 것에 주목해야 한다.
일 예에서, 더 높은 소산 비율들에서 파워(또는 에너지) 전송이 거의 없거나 전혀 없으며, 선택적으로 더 낮은 소산 비율에서 균일한 전송이 존재한다. 선택적으로, 중간 소산 비율들에 대해, 예를 들면, 해동 적용에 대해 위에서 설명된 바와 같이, 특정의 감소 함수(선택적으로 30% 또는 50% 소산 비율에서 계단 함수)가 있다.
다른 예에서, 하나의 음식물 부분(예를 들면, 과열에 덜 민감한 음식물)은 최대 파워로 빠르게 가열되며, 아마도 더 많은 불균일성을 초래하며, 다른 소산 특성을 가지는 다른 음식물 부분은 더 느리고/느리거나 더 낮은 온도로, 그리고 선택적으로 더 균일하게 가열된다.
단계(812)에서, 파워 적용 프로토콜이 적용된다. 이 과정은 그 다음에 반복될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 분광 정보를 획득하고/획득하거나 프로필들을 할당하는 것은 모든 전송 스윕에서 및/또는 동일한 주파수에서 적용될 필요가 없다. 가열 기간들 사이의 스윕의 속도는 고정될 수 있거나 이는, 예를 들면, 예시적인 해동 과정과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이, 가열 중에 변경될 수 있다.
위의 설명이 세트들에 주파수들을 연관시키는 것을 참조하지만, 이는 실제적으로 실행될 필요가 없다는 것에 주목해야 한다. 오히려, 상이한 파워 적용 프로토콜들에 대한 한계값들을 설정하는 것은 본질적으로 이와 같은 세트들을 설명하며 파워 적용 프로토콜의 결정이 주파수마다 적용되는 것을 허용한다. 또한, 몇몇의 경우에, 세트들에 대한 파워의 할당이 실행된 후에 결정되는 주파수/파워 쌍들에 관한 결정과 함께, 얼마나 많은 파워가 적용되는지와 무슨 프로토콜에서 적용하는지의 결정이 개별적인 주파수들보다 오히려 세트들에서 유도된다는 것에 주목해야 한다.
여기에서 언급된 바와 같이, 파워가 주파수와 연관될 때, 이는 에너지가 이 주파수에서 전송되는 파워가 변경되어야 한다는 것을 의미할 필요는 없다. 오히려, 파워는 총 파워이며, 예를 들면, 더 긴 전송 시간에 의해 영향을 받을 수 있다. 선택적으로, 실제 전송된 파워는 시스템의 증폭기의 성능에 따라, 예를 들면, 증폭기의 높은 효율 포인트에 따라 또는 증폭을 변경하는데 걸리는 시간에 따라 선택된다. 실제 파워가 임의의 주파수에서 최대 파워에 좌우될 수 있다. 선택적으로 또는 그 대신으로, 사용하는 주파수들의 선택은 이용 가능한 증폭에 따라 행해지며, 낮은 증폭을 가지는 주파수들은 선택적으로 회피된다.
위에서 소개된 몇몇의 개념들로 되돌아가면, 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서가 복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하거나 결정하도록 구성될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 이는 프로세서 또는 프로세서와 관련된 메모리를 미리 프로그래밍함으로써, 그리고/또는 이의 흡수 가능한 에너지 특성을 결정하기 위해 에너지 적용 영역에서 물체를 시험함으로써 하나 이상의 룩업 테이블들을 사용하여 일어날 수 있다. 이와 같은 시험을 행하는 하나의 예시적인 방법은 스윕을 통해서이다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "스윕"이라는 단어는, 예를 들면, 둘 이상의 주파수의 시간에 걸친 전송을 포함할 수 있다. 예를 들면, 스윕은 인접한 주파수 대역에 있는 복수의 주파수들의 순차적인 전송; 둘 이상의 인접하지 않은 주파수 대역에서 복수의 주파수들의 순차적인 전송; 개개의 인접하지 않은 주파수들의 순차적인 전송; 및/또는 원하는 주파수/파워 분광 내용을 가지는 합성 펄스들(즉, 시간의 합성된 펄스)의 전송을 포함할 수 있다. 따라서, 주파수 스위핑 과정 중에, 적어도 하나의 프로세서는 다양한 주파수들에 있는 전자기 에너지를 에너지 적용 영역(90)에 순차적으로 전송하고 도 11에 도시되는 바와 같은 물체 또는 적재물(110)에 의해 흡수 가능한 에너지의 지표로서 기능을 하는 피드백을 수신하기 위해 적어도 하나의 안테나에 공급되는 에너지를 조절할 수 있다. 본 발명은 물체에서 에너지 흡수를 가리키는 피드백의 임의의 특정한 측정에 한정되지 않으며, 다양한 예시적인 표시 값들이 아래에서 논의된다.
스위핑 과정 중에, 전자기 에너지 적용 서브시스템(96)이 (예를 들면, 공급장치들 또는 안테나들(14)을 포함하는) 안테나(들)(102)에서 반사되고/반사되거나 커플링되는 전자기 에너지를 받아들이고, 도 11에 도시된 바와 같이, 인터페이스(130)를 통해 서브시스템(92)으로 측정된 에너지 정보를 통신하기 위해 조절될 수 있다. 하나 이상의 프로세서들을 포함할 수 있는 서브시스템(92)은 그 다음에 수신된 정보에 근거하여 복수의 주파수들 각각에서 물체(110)에 의해 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값을 결정할 수 있다. 현재 개시된 실시예들과 일치하게, 단지 예로서, 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값은 복수의 주파수들 각각과 관련된 ("DR"로 여기에서 지칭되는) 소산 비율일 수 있다. 여기에서 지칭되는 바와 같이, 또한 "흡수 효율" 또는 "파워 효율"로 알려진 "소산 비율"은 물체(110)에 의해 흡수된 전자기 에너지와 전자기 에너지 적용 영역(90)으로 공급된 전자기 에너지 사이의 비율로서 정의될 수 있다. 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값은 흡수 가능한 에너지에 직접적으로, 간접적으로 또는 심지어 역으로 또는 일반적으로 역으로 상응하는 임의의 척도 또는 지표일 수 있다. 예를 들면, 값은 물체에 의해 반사되는 에너지 또는 물체가 위치하는 에너지 적용 영역으로부터 반사된 에너지의 척도이거나 지표일 수 있다. 그 대신으로, 값은 에너지가 물체 또는 물체가 위치하는 에너지 적용 영역에 적용될 때 소실된 에너지의 척도일 수 있다. 게다가, 값은 흡수 가능한 에너지가 유래될 수 있는 임의의 다른 지표일 수 있다. 이런 개념들은 다음의 단락들에서 추가로 설명된다.
물체에 의해 소산될 수 있거나 흡수될 수 있는 에너지는 "흡수 가능한 에너지"로서 여기에서 지칭된다. 흡수 가능한 에너지는 에너지를 흡수하는 물체의 용량 또는 에너지가 주어진 물체에서 소산되게 하는 장치의 성능의 지표일 수 있다. 현재 개시된 실시예들에서, 흡수 가능한 에너지는 적어도 하나의 안테나에 공급된 최대 입사 에너지와 소산 비율의 곱으로서 계산될 수 있다. 반사된 에너지(즉, 흡수되거나 전송되지 않은 에너지)는, 예를 들면, 물체 또는 다른 적재물에 의해 흡수된 에너지를 가리키는 값일 수 있다. 다른 예로서, 프로세서는 반사되는 입사 에너지의 부분과 전송되는 부분에 근거하여 흡수 가능한 에너지를 계산하거나 추정할 수 있다. 이런 추정 또는 계산은 흡수된 에너지를 가리키는 값으로서 기능을 할 수 있다.
주파수 스윕(또는 후에 설명되는 바와 같은 MSE들의 스윕) 중에, 예를 들면, 적어도 하나의 프로세서가 에너지가 일련의 주파수들 또는 MSE들에서 물체에 순차적으로 공급되도록 전자기 에너지기의 발생원을 제어하도록 구성될 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 그 다음에 각각의 주파수 또는 MSE에서 반사된 에너지를 가리키는 신호, 및 선택적으로 또한 다른 안테나에 전송된 에너지를 가리키는 신호를 수신할 수 있다. 안테나에 공급되는 알려진 양의 입사 에너지와 반사되고/반사되거나 전송되는(즉, 그에 의해 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수된 양을 가리키는) 알려진 양의 에너지를 사용하여, 흡수 가능한 에너지 지표가 계산되거나 추정될 수 있다. 선택적으로, 프로세서는 단순히 흡수 가능한 에너지를 가리키는 값으로서 반사의 지표에 의존할 수 있다.
흡수 가능한 에너지는 또한 물체가 위치하는 에너지 적용 영역의 구조들에 의해 소산될 수 있는 에너지를 포함할 수 있다. 금속성 또는 도전성 재료(예를 들면 공동 벽들 또는 공동 내에 있는 요소들)의 흡수가 (또한 "Q 인자"로서 알려진) 큰 품질 인자에 의해 특징지어지기 때문에, 이와 같은 주파수들 또는 MSE들이 도전성 재료에 커플링되는 것으로 확인될 수 있으며, 때때로, 선택이 이와 같은 하위 대역들에서 에너지를 전송하기 않도록 이루어질 수 있다. 이런 경우에, 공동 벽들에서 흡수되는 전자기 에너지의 양은 대체로 작을 수 있으며, 그에 따라, 물체에 흡수되는 전자기 에너지의 양은 흡수 가능한 에너지의 양과 대체로 동일할 수 있다.
현재 개시된 실시예들에서, 소산 비율은 아래의 공식을 사용하여 계산될 수 있다:
여기서, Pin는 안테나들(102)에 의해 영역(90)으로 공급된 전자기 에너지를 나타내며, Prf는 트랜스미터들로 기능을 하는 이런 안테나들에서 반사되고/반송된 전자기 에너지를 나타내며, Pcp는 리시버들로서 기능을 하는 이런 안테나들에 커플링되는 전자기 에너지를 나타낸다. DR은 0과 1 사이의 값일 수 있으며, 현재 개시된 실시예들에서, 퍼센트로 나타낼 수 있다.
예를 들면, 안테나들(1, 2, 및 3)을 포함하는 세 개의 안테나 시스템에서, 서브시스템(92)은 스윕 중에 측정된 파워 정보에 근거하여 입력 반사 계수들(S11, S22, 및 S33)과 전송 계수들(S12=S21, S13=S31, S23=S32)을 결정하도록 구성될 수 있다. 따라서, 안테나(1)에 상응하는 소산 비율(DR)이 다음의 공식에 따라, 이 계수들에 근거하여 결정될 수 있다:
특정한 물체(110)에 대해, 소산 비율은 공급된 전자기 에너지의 주파수 또는 MSE의 함수로서 변경될 수 있다. 따라서, 소산 비율 스펙트럼은 각각의 주파수들 또는 MSE들에 대하여 각각의 주파수 또는 MSE와 관련된 소산 비율을 플롯팅함으로써 생성될 수 있다. 예시적인 소산 비율(효율) 스펙트럼들(210 및 250)이 각각 도 12와 도 13에 도시된다. 도 12는 주파수들을 도시하며 도 13은 높은 소산 비율과 낮은 소산 비율 모두에 상응하는 MSE들을 도시한다. 둘 모두는 다른 것들보다 더 넓은 소산 비율 피크들을 도시한다.
도 13은 변조 공간 요소들(MSE들)의 범위에 대한 소산 비율 스펙트럼(250)을 도시한다. 스펙트럼(250)은 MSE들의 특정한 범위에 대한 소산 비율들(DR)을 플롯팅한다. 스펙트럼(250)은 주변 영역들보다 더 높은 국부적 피크(254)와 같은 특정 영역들을 포함할 수 있다. 국부적 피크(254)는 더 높은 퍼센트의 파워가 상응하는 MSE 또는 MSE들의 범위에서 소산되는 것을 가리킬 수 있다. 곡선(225)은 복수의 MSE들에 걸쳐 원하는 수준의 에너지 소산을 나타낼 수 있다. 소산 비율 스펙트럼(250)에 포함되는 정보에 근거하여, 에너지가 적용되는 파워 및/또는 에너지가 다양한 MSE들에서 적용되는 지속 시간이 원하는 에너지 소산 수준(225)을 실질적으로 달성하기 위해 결정될 수 있다.
도 12로 되돌아가면, 곡선(210)은 주파수들의 범위에 대한 소산 비율 값들의 스펙트럼을 나타낸다. 이런 정보를 사용하여, 원하는 파워 수준이 원하는 에너지 적용 프로필을 달성하기 위해 이런 범위 내에 있는 복수의 주파수들 각각에서 제공될 수 있다. 곡선(220)은 주파수 대역에 걸쳐 적용되는 파워 수준을 나타낸다. 파워 수준은 소산 비율 곡선(210)에 대체로 반비례한다는 것이 보여질 수 있다. 도 12에 도시된 예에서, 400 W는 전송하는데 이용 가능한 최대 파워를 나타낸다.
다른 예시적인 실시예에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 제1 주파수 또는 MSE에서 전송 안테나에서 제1 양의 입사 에너지를 측정하기 위해 서브시스템(96)(도 11)을 조절하고; 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 전송 안테나에서 반사되는 제2 양의 에너지를 측정하고; 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 수신 안테나에 전송되는 제3 양의 에너지를 측정하고; 제1 양, 제2 양, 및 제3 양에 근거하여 소산 비율을 결정하도록 구성될 수 있다. 예로서, 적어도 하나의 프로세서는 제1 주파수 또는 MSE에서 트랜스미터로서 기능을 하는 제1 안테나(102)에서 제1 양의 입사 에너지를 측정하고, 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 제1 안테나(102)에서 반사되는 제2 양의 에너지를 측정하고, 제1 양의 입사 에너지의 결과로서 리시버로서 기능을 하는 적어도 하나의 제2 안테나(102)에 전송되는 제3 양의 에너지를 측정하고, 제1 양, 제2 양, 및 제3 양에 근거하여 소산 비율을 결정하도록 구성될 수 있다.
흡수 가능한 에너지를 가리키는 값은 주어진 주파수 또는 MSE에서 서브시스템(96)과 관련된 파워 증폭기와 관련된 최대 입사 에너지를 더 포함할 수 있다. 여기에서 언급된 바와 같이, "최대 입사 에너지"는 주어진 기간 전체에 걸쳐 주어진 주파수 또는 MSE에서 안테나에 제공될 수 있는 최대 파워로서 정의될 수 있다. 따라서, 흡수 가능한 에너지를 가리키는 하나의 대체 값은 최대 입사 에너지와 소산 비율의 곱일 수 있다. 이들이 바로 프로세서를 사용하여 실행되는 제어 스킴(control scheme)들의 일부분으로서 함께 또는 단독으로 사용될 수 있는 흡수 가능한 에너지를 가리킬 수 있는 값들의 두 가지의 예이다. 흡수 가능한 에너지의 대체 지표가 사용되는 구조와 적용에 따라 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 프로세서는 또한 에너지가 복수의 주파수들 또는 MSE들의 적어도 하나의 서브세트에서 적어도 하나의 방사 요소에 공급되게 하도록 구성될 수 있으며, 여기서 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 영역에 전송되는 에너지는 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값의 함수일 수 있다. 예를 들면, 주파수들 또는 MSE들의 각각의 서브세트에서 적어도 하나의 안테나(102)에 공급된 에너지는 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값의 함수로서(예를 들면, 소산 비율, 최대 입사 에너지, 소산 비율과 최대 입사 에너지의 조합, 또는 몇몇의 다른 지표의 함수로서) 결정될 수 있다. 몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 이는 주파수 스윕 또는 MSE 스윕 중에 획득된 흡수 가능한 에너지 피드백의 결과로서 일어날 수 있다. 즉, 이런 흡수 가능한 에너지 정보를 사용하여, 적어도 하나의 프로세서는 특정한 주파수 또는 MSE에서 에너지가 몇몇 방식으로 이런 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지의 지표의 함수가 되도록 각각의 주파수 또는 MSE에서 공급되는 에너지를 조절할 수 있다. 기능적인 상관 관계는 적용에 따라 변할 수 있다. 흡수 가능한 에너지가 상대적으로 높은 몇몇의 적용들에 대해, 적어도 하나의 프로세서가 각각의 방출된 주파수들 또는 MSE들에서 에너지의 상대적으로 낮은 공급을 야기하는 기능을 실행하게 하기 위한 요구가 있을 수 있다. 이는, 예를 들면, 더 많은 균일한 에너지 분포 프로필이 물체(110)에 걸쳐 요구될 때 바람직할 수 있다.
다른 적용들에 대해, 프로세서가 에너지의 상대적으로 높은 공급을 야기하는 기능을 실행하게 하기 위한 요구가 있을 수 있다. 이는 더 높은 흡수 가능한 에너지 프로필들을 가지는 물체의 특정한 영역들을 목표로 삼는데 바람직할 수 있다. 또 다른 적용들에 대해, 물체(110)의 알려지거나 추측되는 에너지 흡수 프로필에 공급되는 에너지의 양을 맞추는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 적용들에서, 동적 알고리즘 또는 룩업 테이블이 적어도 흡수 가능한 에너지의 함수 및 아마도 하나 이상의 다른 변수들 또는 특성들로서 적용되는 에너지를 변경하는데 적용될 수 있다. 그러나, 이들은 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 영역으로 전송된 에너지가 어떻게 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값의 함수가 될 수 있는지에 대한 몇 개의 예에 불과하다. 본 발명은 임의의 특정한 스킴에 한정되지 않으며, 오히려 흡수 가능한 에너지의 지표를 고려함으로써 공급되는 에너지를 제어하기 위한 기술을 모두 포함할 수 있다.
특정 실시예들에서, 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 적어도 하나의 방사 요소에 공급되는 에너지는 에너지가 공급되는 주파수 또는 MSE 이외의 복수의 주파수들 또는 MSE들에서 흡수 가능한 에너지 값들의 함수일 수 있다. 예를 들면, 현재 개시된 실시예들에서, 특정된 주파수 또는 MSE의 주위의 "이웃" 주파수들 또는 MSE들의 범위에서 소산 비율들은 공급되는 에너지의 양을 결정하는데 사용될 수 있다. 현재 개시된 실시예들에서, (예를 들면, 금성 재료들과 관련될 수 있는) 극도로 낮은 소산 비율들과 관련된 특정 주파수들 또는 MSE들을 제외한 전체 작동 밴드가 결정을 위해 사용될 수 있다.
특정 실시예들에서, 프로세서는 에너지가 복수의 주파수들의 적어도 하나의 서브세트에서 적어도 하나의 방사 요소에 공급되게 하도록 구성될 수 있으며, 여기서 주파수들 또는 MSE들의 서브세트 각각에서 영역으로 전송되는 에너지는 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값에 반비례한다. 이와 같은 반비례 관계는 일반적인 경향을 수반할 수 있으며, 특정한 주파수 또는 MSE 서브세트(즉, 하나 이상의 주파수들 또는 MSE들)에서 흡수 가능한 에너지의 지표가 상대적으로 높게 되는 경향이 있을 때, 이런 주파수 또는 MSE 서브세트에서 실제 입사 에너지는 상대적으로 낮을 수 있다. 그리고, 특정한 주파수 또는 MSE 서브세트에서 흡수 가능한 에너지의 지표가 상대적으로 낮게 되는 경향이 있을 때, 입사 에너지는 상대적으로 높을 수 있다. 반비례 관계는 훨씬 더 가깝게 서로 관련될 수 있다. 예를 들면, 현재 개시된 실시예들 중 일부에서, 전송된 에너지는 흡수 가능한 에너지 값(즉, 물체(100)에 의해 흡수 가능한 에너지)에 대한 이의 결과가 적용되는 주파수들 또는 MSE들에 걸쳐 대체로 일정하도록 설정될 수 있다. 어느 경우에도, 전송된 에너지의 플롯은 일반적으로 흡수를 가리키는 값의 역상(reverse image)으로서 나타날 수 있다(예를 들면, 소산 비율 또는 소산 비율과 각각 전송된 주파수 또는 MSE에서 이용 가능한 최대 입사 파워의 곱). 예를 들면, 도 12는 소산 비율 스펙트럼(210)(점선)과 현재 개시된 실시예들에 따라 구성되고 작동되는 장치의 작동 중에 취해진 상응하는 입사 파워 스펙트럼(220)(실선)의 플롯된 예를 제공한다. 도 12에 도시된 플롯들은 약 400 와트의 최대 입사 파워를 가지는 오븐으로 획득되었으며, 여기서 100 그램의 잘게 썰린 소고기 덩어리가 배치되었다. 800 MHz와 1 GHz 사이의 주파수들의 범위가 스위핑되었으며, 에너지는 에너지의 본질적으로 균일한 소산이 소고기의 덩어리에서 야기되도록 스윕에 근거하여 공급되었다.
특정 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 공급된 에너지가 주파수들 또는 MSE들의 범위에 대해 흡수 가능한 에너지 값에 대하여 플롯될 때, 두 개의 플롯들이 서로 반영하는 경향이 있도록 공급되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다. 현재 개시된 실시예들에서, 두 개의 플롯들은 서로의 거울 상(mirror image)들일 수 있다. 현재 개시된 실시예들에서, 두 개의 플롯들은 서로를 정확하게 반영하지 않을 수 있으며, 오히려, 일반적으로 반대 경사 방향들을 가질 수 있으며, 즉 하나의 플롯에서 특정한 주파수 또는 MSE에 상응하는 값이 상대적으로 높을 때, 다른 플롯에서 특정한 주파수에 상응하는 값은 상대적으로 낮을 수 있다. 예를 들면, 도 12에 도시된 바와 같이, 전송된 에너지의 플롯(예를 들면, 입사 파워 스펙트럼(220))과 흡수 가능한 에너지 값들의 플롯(예를 들면, 소산 비율 스펙트럼(210)) 사이의 관계는, 전송된 에너지 곡선이 곡선의 적어도 한 부분에 대해 증가될 때, 흡수 가능한 에너지 곡선이 동일한 부분에 대해 감소되도록 비교될 수 있다. 추가적으로, 흡수 가능한 에너지 곡선이 곡선의 적어도 한 부분에 대해 증가될 때, 전송된 에너지 곡선은 동일한 부분에 대해 감소될 것이다. 예를 들면, 도 12에서, 입사 파워 스펙트럼(220)은 900 Hz 내지 920 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 증가되지만, 소산 비율 스펙트럼(210)은 이 주파수 범위에 걸쳐 감소된다. 때때로, 전송된 에너지의 곡선은 최대 값(이 값을 초과하여 증가되지 않을 수 있음)에 도달할 수 있으며, 이 경우에, 수평의 영역(또는 거의 수평의 영역)이 이 부분에서 흡수 가능한 에너지 곡선에 관계없이 전송 곡선에 관찰될 수 있다. 예를 들면, 도 12에서, 입사 파워가 400 W의 최대 값에 도달할 때, 입사 파워는 소산 비율의 변동에 관계없이 대체로 일정하게 유지된다.
몇몇의 예시적인 스킴들이 물체(110)에서 공간적으로 균일한 에너지 흡수에 이르게 할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "공간적인 균일성"은 에너지 적용을 위해 표적이 되는 물체 또는 물체의 일부분(예를 들면, 선택된 부분)에 걸쳐 에너지 흡수(즉, 소산된 에너지)가 대체로 일정한 상태를 가리킨다. 물체의 상이한 위치들에서 소산된 에너지의 변동이 한계값보다 낮다면, 에너지 흡수는 "대체로 일정한 것으로" 간주된다. 예를 들면, 편차가 소산된 에너지의 분포에 근거하여 계산될 수 있으며, 만약 편차가 50%보다 작다면, 흡수 가능한 에너지는 "대체로 일정한 것으로" 간주된다. 많은 경우에, 공간적으로 균일한 에너지 흡수가 공간적으로 균일한 온도 증가를 초래할 수 있기 때문에, 현재 개시된 실시예들과 일치되게, "공간적인 균일성"은 또한 에너지 적용을 위해 표적이 되는 물체 또는 물체의 일부분에 걸친 온도 증가가 대체로 일정한 상태를 가리킬 수 있다. 온도 증가는 영역(90)에서 온도 센서와 같은 감지 장치에 의해 측정될 수 있다.
물체 또는 물체의 일부분에서 대체로 일정한 에너지 흡수를 달성하기 위해, 제어기(101)는 에너지가 각각의 주파수 또는 MSE에서 안테나들(102)에 공급되는 시간의 양을 대체로 일정하게 유지하도록 구성될 수 있지만, 흡수 가능한 에너지 값의 함수로서 각각의 주파수 또는 MSE에서 공급된 파워의 양을 변경할 수 있다.
특정 상황에서, 흡수 가능한 에너지 값이 특정한 주파수, 주파수들, MSE, 또는 MSE들에 대해 미리 결정된 한계값의 아래에 있을 때, 각각의 주파수 또는 MSE에서 흡수의 균일성을 달성하는 것이 불가능할 수 있다. 이와 같은 예들에서, 현재 개시된 실시예들과 일치되게, 제어기(101)는 에너지가 장치의 최대 파워 수준과 대체로 동일한 파워 수준에서 이런 특정한 주파수, 주파수들, MSE, 또는 MSE들에 대해 안테나로 공급되게 하도록 구성될 수 있다. 그 대신으로, 몇몇의 다른 실시예들과 일치되게, 제어기(101)는 증폭기가 이 특정한 주파수, 주파수들, MSE, 또는 MSE들에서 에너지를 전혀 공급하지 않게 하도록 구성될 수 있다. 때때로, 단지 만약 증폭기가 균일한 전송된 에너지 수준과 비교하여 적어도 한계값 퍼센트의 에너지를 물체에 공급할 수만 있다면(예를 들면 50% 이상 또는 심지어 80% 이상), 증폭기의 최대 파워 수준과 대체로 동일한 파워 수준에서 에너지를 공급하기 위한 결정이 이루어질 수 있다. 때때로, 예를 들면, 장치가 과도한 파워를 흡수하는 것을 방지하기 위해, 만약 반사된 에너지가 미리 결정된 한계값의 아래에 있기만 하면, 증폭기의 최대 파워 수준과 대체로 동일한 파워 수준에서 에너지를 공급하기 위한 결정이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 결정이 반사된 에너지가 도입되는 더미(dummy) 적재물의 온도, 또는 더미 적재물과 주위 사이의 온도 차이에 근거하여 만들어질 수 있다. 따라서, 적어도 하나의 프로세서는 더미 적재물에 의해 반사된 에너지 또는 흡수된 에너지를 제어하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 만약 흡수 가능한 에너지 값이 미리 결정된 한계값을 초과한다면, 제어기(101)는 안테나가 안테나의 최대 파워 수준보다 낮은 파워 수준에서 에너지를 공급하게 하도록 구성될 수 있다.
대안의 스킴에서, 균일한 흡수는 대체로 일정한 수준으로 적용되는 파워를 유지하면서 에너지 전달의 지속 기간을 변경함으로써 달성될 수 있다. 다시 말해서, 더 낮은 흡수 가능한 에너지 값들을 보여주는 주파수들 또는 MSE들에 대해, 에너지 적용의 지속 기간은 더 높은 흡수 값들을 보여주는 주파수들 또는 MSE들에 대한 것보다 더 길 수 있다. 이런 방식으로, 다수의 주파수들 또는 MSE들에 공급된 파워의 양은 대체로 일정할 수 있지만, 에너지가 공급되는 시간의 양은 특정한 주파수 또는 MSE에서 흡수 가능한 에너지 값에 따라 변경된다.
특정 실시예들에서, 적어도 하나의 안테나는 복수의 안테나들을 포함할 수 있으며, 적어도 하나의 프로세서는 에너지가 별개의 위상들을 가지는 파들을 사용하여 복수의 안테나들에 공급되게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 안테나(102)는 어레이를 형성하는 복수의 안테나들을 포함하는 위상 어레이 안테나(phased array antenna)일 수 있다. 에너지는 상이한 위상들에 있는 전자기 파들로 각각의 안테나에 공급될 수 있다. 위상들은 위상 어레이의 기하학적 구조와 매칭되도록 조절될 수 있다. 현재 개시된 실시예들에서, 적어도 하나의 프로세서는 각각의 안테나의 위상을 동적으로 그리고 독립적으로 제어하도록 구성될 수 있다. 위상 어레이 안테나가 사용될 때, 안테나에 공급되는 에너지는 어레이에 있는 각각의 안테나들에 공급되는 에너지의 합계일 수 있다.
흡수 가능한 에너지가 적용에 따라 물체 온도를 포함하는 많은 요인들에 근거하여 변경될 수 있기 때문에, 흡수 가능한 에너지 값들을 규칙적으로 업데이트하고 그 후에 업데이트된 흡수 값들에 근거하여 에너지 적용을 조절하는 것이 유리할 수 있다. 이런 업데이트들은 일 초에 여러 번 일어날 수 있거나, 적용에 따라 수 초마다 또는 그 이상마다 일어날 수 있다. 일반적인 원리로서, 더 빈번한 업데이트들은 에너지 흡수의 균일성을 증가시킬 수 있다.
현재 개시된 실시예들에 따르면, 제어기는 에너지가 공급되는 주파수 또는 MSE의 함수로서 안테나로부터 공급되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 스윕 또는 에너지 흡수의 몇몇의 다른 활성 지표가 사용되는지에 관계없이, 특정 주파수들 또는 MSE들이 에너지 적용을 위해 표적이 되거나 회피될 수 있다. 즉, 흡수 수준이 미리 결정된 한계값의 아래로 떨어지는 곳과 같이, 제어기(101)가 모두 회피하는 주파수들 또는 MSE들이 있을 수 있다. 예를 들면, 금속들은 전자기 에너지의 불량한 흡수체들이 되는 경향이 있으며, 그에 따라 금속들과 관련되는 특정 주파수들 또는 MSE들은 낮은 흡수 지표 값들을 보일 것이다. 이와 같은 예들에서, 금속들은 알려진 프로필에 맞추질 수 있으며, 관련된 주파수들 또는 MSE들이 회피될 수 있다. 선택적으로, 흡수 지표 값이 동적으로 결정될 수 있으며, 흡수 지표 값이 미리 결정된 한계값의 아래에 있을 때, 제어기(101)는 안테나(102)가 이후에 이와 같은 주파수들에서 전자기 에너지를 공급하는 것을 방지할 수 있다. 그 대신으로, 만약 물체의 부분들에만 에너지를 적용하는 것이 바람직하다면, 에너지는 만약 관련된 주파수 한계값들이 알려지거나 동적으로 결정된다면 이런 부분들을 표적으로 할 수 있다. 본 발명의 다른 양상에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 각각의 주파수 또는 MSE에서 요구되는 에너지 흡수 수준을 목표로 삼기 위해 복수의 주파수들 또는 MSE들 각각에서 원하는 에너지 흡수 수준을 결정하고 각각의 주파수 또는 MSE에서 안테나로부터 공급되는 에너지를 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 앞서 논의된 바와 같이, 제어기(101)는 주파수들 또는 MSE들의 범위에 걸쳐 대체로 균일한 에너지 흡수를 달성하거나 이에 근접하기 위해 각각의 주파수 또는 MSE에서 원하는 에너지 흡수 수준을 목표로 삼도록 구성될 수 있다. 그 대신으로, 제어기(101)는 균일한 에너지 흡수를 회피하거나, 물체(110)의 단지 일부분에서 대체로 균일한 흡수를 달성하기 위해 계산되는, 물체(110)에 걸쳐 에너지 흡수 프로필을 목표로 삼도록 구성될 수 있다.
변조 공간(
MS
) 및 변조 공간 요소들(
MSE
들)
위에서 설명된 바와 같이, 현재 개시된 실시예들은 적재물, 심지어 다수의 물체들을 포함하는 적재물, 또는 다수의 소산 비율들, 하나 이상의 상이한 상들의 재료, 및/또는 상이한 재료 조성물들을 포함하는 적재물에서 원하는 에너지 적용 패턴(예를 들면, 가열 패턴)을 달성하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 주파수들의 범위에 걸쳐 적재물을 스캐닝함으로써, 소산 비율이 각각의 주파수에 대해 결정될 수 있다. 소산 비율 정보를 사용하여, 제어기(101)는 각각의 주파수에서 원하는 에너지 흡수 수준을 목표로 삼도록 구성될 수 있다. 예시적인 일 실시예에서, 각각의 주파수에서 공급되는 파워의 수준은 더 낮은 파워 수준들이 높은 소산 비율들을 보이는 주파수들에서 공급되고 더 높은 파워 수준들이 낮은 소산 비율들을 보이는 주파수들에서 공급되도록 제어될 수 있다. 그 결과로, 위에 설명된 바와 같이, 이와 같은 실시예는 주파수들의 범위에 걸쳐 대체로 균일한 에너지 흡수를 달성하거나 이에 근접할 수 있으며 적재물은 균일하게 가열될 수 있다.
그러나, 현재 개시된 실시예들은 스윕 내의 주파수들에서 파워의 다양한 수준들을 스위핑하고 적용하는 주파수의 개념에 한정되지 않는다. 오히려, 현재 개시된 실시예들과 일치하는 에너지 전달이 적재물 또는 적재물의 일부분으로의 에너지 전달에 영향을 끼칠 가능성을 가지는 임의의 매개변수들을 제어함으로써 더 폭넓게 달성될 수 있다. 주파수는 적재물 또는 적재물의 일부분에 의한 에너지 흡수에 영향을 끼치는데 사용될 수 있는 매개변수의 하나의 예일 뿐이다.
에너지 적용 영역에서의 전자기 파들은 특정 필드 패턴을 보여줄 수 있다. "필드 패턴(field pattern)"은, 예를 들면, 에너지 적용 영역에서 전기장 세기 분포의 진폭에 의해 특징지어지는 전자기 필드 형태를 가리킬 수 있다. 일반적으로, 전자기 필드 세기는 시간적으로 변하며 공간적으로 의존적일 수 있다. 즉, 필드 세기는 상이한 공간적인 위치들에서 다를 뿐만 아니라, 공간의 주어진 위치에 대해, 필드 세기가 시간에 따라 변경될 수 있거나 종종 사인 곡선의 방식으로 진동할 수 있다. 그러므로, 상이한 공간적인 위치들에서, 필드 세기들은 동시에 이들의 최대 값들(즉, 이들의 최대 진폭 값들)에 도달하지 않을 수 있다. 주어진 위치에서 필드 세기 진폭이 전자기 파워 밀도 및 에너지 전송 용량과 같은 전자기 필드에 관한 정보를 드러낼 수 있기 때문에, 여기에서 언급된 필드 패턴은 하나 이상의 공간적인 위치들에서 필드 세기의 진폭을 나타내는 프로필을 포함할 수 있다. 이와 같은 필드 세기 진폭 프로필은 이 영역에서 주어진 시간에 순간적인 필드 세기 분포의 스냅샷과 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "진폭(amplitude)"이라는 용어는 "크기(magnitude)"와 상호 교체될 수 있다.
필드 패턴은 전자기 에너지를 에너지 적용 영역에 적용함으로써 여기될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "여기되는(excited)"이라는 용어는 "발생되는(generated)", "생성되는(created), 및 "적용되는(applied)"과 상호 교체될 수 있다. 일반적으로, 에너지 적용 영역의 필드 패턴은 불균등(즉, 불균일)할 수 있다. 즉, 필드 패턴은 상대적으로 높은 진폭들의 필드 세기를 가지는 영역들 및 상대적으로 낮은 진폭들의 필드 세기를 가지는 다른 영역들을 포함할 수 있다. 에너지 전송의 속도는 필드 세기의 진폭에 의존할 수 있다. 예를 들면, 에너지 전송은 더 낮은 진폭의 필드 세기를 가지는 영역들에서보다 더 높은 진폭의 필드 세기를 가지는 영역들에서 더 빠르게 일어날 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "에너지 전송"이라는 용어는 "에너지 전달"과 상호 교체될 수 있다.
도 1의 장치는 에너지 적용 영역에서 높은 진폭의 전자기 필드(최대값들과 최소값들) 및 낮은 진폭의 전자기 필드의 분포와 세기를 제어하도록 구성될 수 있으며, 따라서 적용 영역에 있는 임의의 두 개(또는 그 이상)의 주어진 영역들로 에너지의 상이한 목표 양을 전달한다. 에너지 적용 영역은 모드 공동(modal cavity)일 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "모드 공동"은 "모드 조건(modal condition)"을 충족시키는 공동을 가리킨다. 모드 조건은 에너지 적용 영역에 의해 지지되는 가장 큰 공진 파장과 발생원에 의해 공급되는 전달된 전자기 에너지의 파장 사이의 관계를 가리킨다. 만약 발생원에 의해 공급되는 전달된 전자기 에너지의 파장이 에너지 적용 영역에 의해 지지되는 가장 큰 공진 파장의 약 4분의 1보다 크다면, 모드 조건이 충족된다. 에너지 적용 영역에서의 전자기 필드의 분포와 세기의 제어는 (후에 설명되는 바와 같은) "MSE들"의 선택을 통해 일어날 수 있다. MSE의 선택의 선정들은 어떻게 에너지가 에너지 적용 영역의 영역들에서 분포되는지에 영향을 줄 수 있다. 모드 조건이 충족되지 않을 때, MSE들의 제어를 통해 원하는 에너지 적용 분포를 달성하는 것이 더 어려울 수 있다.
"변조 공간(modulation space)" 또는 "MS"라는 용어는 에너지 적용 영역에서 필드 패턴에 영향을 끼칠 수 있는 모든 매개변수들 및 이들의 모든 조합들을 집합적으로 가리키는데 사용된다. 몇몇의 실시예들에서, "MS"는 사용될 수 있는 모든 가능한 구성요소들 및 (절대적이거나 다른 것들에 대해 상대적인) 이들의 잠재적인 설정들 및 구성요소들과 관련된 조절 가능한 매개변수들을 포함할 수 있다. 예를 들면, "MS"는 복수의 가변 매개변수들, 안테나들의 수, 이들의 배치 및/또는 배향(변경 가능한 경우), 사용 가능한 대역폭, 모든 사용 가능한 주파수들의 세트 및 이들의 임의의 조합들, 파워 설정들(예를 들면 둘 이상의 방사 공급장치들에 동시에 전달되는 상대적인 파워), 시간 설정들, 위상들, 등을 포함할 수 있다.
변조 공간의 에너지 적용 영역 관련 양상들의 예들은 에너지 적용 영역의 치수와 형상 및 에너지 적용 영역이 구성되는 재료들을 포함할 수 있다. 변조 공간의 에너지 발생원 관련 양상들의 예들은 진폭, 주파수, 및 에너지 전송의 위상을 포함할 수 있다. 변조 공간의 방사 요소 관련 양상들의 예들은 안테나와 같은 구조들의 형태, 수, 크기, 형상, 형태, 배향 및 배치를 포함할 수 있다.
MS와 관련된 각각의 가변 매개변수는 MS 차원(MS dimension)으로서 언급된다. 예로서, 도 15는 주파수(F), 위상(φ), 및 진폭(A)(예를 들면, 주어진 MSE에 의해 전자기 필드를 여기시키는 둘 이상의 공급장치들 사이의 진폭)으로서 지정된 3차원들을 가지는 3차원 변조 공간(1500)을 도시한다. 즉, MS(1500)에서, 전자기 파들의 주파수, 위상, 및 진폭은 에너지 전달 중에 변조되지만, 모든 다른 매개변수들은 미리 결정되고 에너지 전달 중에 고정될 수 있다. MS는 또한 단지 하나의 매개변수가 에너지 전달 중에 변경되는 1차원일 수 있다. MS는 또한 둘 이상의 매개변수가 변경되도록 더 높은 차원일 수 있다.
"변조 공간 요소" 또는 "MSE"이라는 용어는 MS에서 가변 매개변수들의 값들의 특정한 세트를 가리킬 수 있다. 그러므로, MS는 또한 모든 가능한 MSE들의 집합으로 간주될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 MSE들은 복수의 방사 요소들에 공급되는 에너지의 상대적인 진폭들이 서로 다를 수 있다. 예를 들면, 도 15는 3차원 MS(1500)에 있는 MSE(1501)를 도시한다. MSE(1501)는 특정한 주파수(F(i)), 특정한 위상(φ(i)), 및 특정한 진폭(A(i))을 가질 수 있다. 만약 심지어 이런 MSE 변수들 중의 하나가 변한다면, 새로운 세트가 다른 MSE를 한정한다. 예를 들면, 비록 단지 위상 성분만이 변하지만, (3 GHz, 30°, 12 V) 및 (3 GHz, 60°, 12 V)는 두 개의 상이한 MSE들이다. 몇몇의 실시예들에서, 순차적으로 스위핑되는 MSE들은 반드시 서로 관련되지 않을 수 있다. 오히려, 이들의 MSE 변수들은 MSE들 사이에 상당히 다를 수 있다(또는 논리적으로 관련될 수 있다). 몇몇의 실시예들에서, MSE 변수들은 MSE들 사이에 상당히 다르며, 아마도 이들 사이에 논리적인 관계가 없지만, 그러나 총체적으로, 작동 MSE들의 그룹은 원하는 에너지 적용 목적을 달성할 수 있다.
MS 매개변수들의 상이한 조합들은 에너지 적용 영역에 걸친 상이한 필드 패턴들 및 물체에서의 상이한 에너지 분포 패턴을 초래할 수 있다. 에너지 적용 영역에서 특정한 필드 패턴을 여기시키기 위해 순차적으로 또는 동시에 실행될 수 있는 복수의 MSE들은 집합적으로 "에너지 전달 스킴(energy delivery scheme)"으로서 불릴 수 있다. 예를 들면, 에너지 전달 스킴은 세 개의 MSE들((F(1), φ(1), A(1)), (F(2), φ(2), A(2)), (F(3), φ(3), A(3)))로 이루어질 수 있다. 에너지 전달 스킴은 각각의 MSE가 적용되는 시간 또는 각각의 MSE에서 전달된 파워와 같은 추가적인 비 MSE 매개변수(non MSE parameter)들을 포함할 수 있다. 거의 무한한 수의 MSE들이 있기 때문에, 거의 무한한 수의 상이한 에너지 전달 스킴들이 있으며, (비록 상이한 MSE들이 때때로 매우 유사하거나 심지어 동일한 필드 패턴들을 야기할 수 있지만) 임의의 주어진 에너지 적용 영역에서 거의 무한한 수의 상이한 필드 패턴들을 초래한다. 물론, 상이한 에너지 전달 스킴들의 수는, 부분적으로, 이용 가능한 MSE들의 수의 함수일 수 있다. 본 발명은, 이의 가장 넓은 의미에서, 임의의 특정한 수의 MSE들 또는 MSE 조합들에 한정되지 않는다. 오히려, 사용될 수 있는 선택 방안들의 수는 의도된 사용, 원하는 제어의 수준, 하드웨어 또는 소프트웨어 정밀도 및 비용과 같은 인자들에 따라서 두 개이거나 설계자가 요구하는 만큼 많을 수 있다.
변조 공간은 선형 공간 또는 비선형 공간을 포함할 수 있다. 변조 공간이 선형일 때, 두 개의 MSE들(MSE1 및 MSE2)을 적용함으로써 야기되는 집합적인 필드 패턴은 MSE1와 MSE2의 조합인 MSE를 적용함으로써 야기되는 필드 패턴과 동일하다. 일 예로서, 도 15에 도시된 바와 같이 선형 변조 공간(1500)에서 MSE1=(F(1), φ(1), A(1)) 및 MSE2=(F(2),φ(2), A(2))에 대해, I(MSE1)+I(MSE2)=I(MSE1+ MSE2)이다. 현재 개시된 실시예들과 일치되게, 변조 공간은 MSE들이 에너지 적용 영역에서 모드들을 여기시킬 때 선형일 수 있다. 다른 경우들에, 변조 공간은 비선형일 수 있으며, 예를 들면, I(MSE1)+I(MSE2)≠I(MSE1+ MSE2)이다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 장치 또는 방법은 명령들을 실행하거나 논리 동작들을 실행하기 위한 프로세서의 사용을 포함할 수 있다. 프로세서에 의해 실행되는 명령들은, 예를 들면, 프로세서에 미리 로딩될 수 있거나 RAM, ROM, 하드 디스크, 광학 디스크, 자기 매체, 플래시 메모리, 다른 영구적이고, 고정되거나, 휘발성의 메모리, 또는 명령들을 프로세서에 제공할 수 있는 임의의 다른 메커니즘과 같은 별도의 메모리 유닛에 저장될 수 있다. 프로세서(들)는 특별한 사용을 위해 주문 제작될 수 있거나, 일반적인 목적의 사용을 위해 구성될 수 있으며 상이한 소프트웨어를 실행함으로써 상이한 기능들을 실행할 수 있다.
만약 둘 이상의 프로세서가 사용된다면, 모두가 유사한 구조를 가질 수 있거나, 이들은 서로 전기적으로 연결되거나 연결이 되지 않은 상이한 구조들을 가질 수 있다. 이들은 별도의 회로들이거나 단일 회로에 통합될 수 있다. 둘 이상의 프로세서가 사용될 때, 이들은 독립적으로 또는 협력하여 작동하도록 구성될 수 있다. 이들은 전기적으로, 자기적으로, 광학적으로, 음향적으로, 기계적으로, 무선으로 또는 적어도 하나의 신호가 이들 사이에서 통신되는 것을 허용하는 임의의 다른 방식으로 커플링될 수 있다.
단일 또는 다수의 프로세서들이 발생원을 조정하는 단독의 목적을 위해 제공될 수 있다. 그 대신으로, 단일 또는 다수의 프로세서들은 다른 기능들을 제공하는 것에 추가하여 발생원을 조정하는 기능이 구비될 수 있다. 예를 들면, 발생원을 조정하는데 사용되는 동일한 프로세서(들)는 또한 발생원 이외의 구성요소들에 대한 추가적인 제어 기능들을 제공하는 제어 회로에 통합될 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 프로세서는 에너지 적용 영역에서 제1 미리 결정된 양의 에너지를 제1 미리 결정된 영역에 전송하고 제2 미리 결정된 양의 에너지를 제2 미리 결정된 영역에 전송하기 위해 발생원을 조정하도록 구성될 수 있으며, 여기서 제1 미리 결정된 양의 에너지는 제2 미리 결정된 양의 에너지와 상이하다. 예를 들면, 전자기 필드 세기의 높은 진폭을 가지는 알려진 영역들(핫 스팟들)을 가지는 필드 패턴들이 선택될 수 있다. 따라서, 에너지 적용 영역에 있는 하나의 영역과 핫 스팟을 정렬함으로써, 미리 결정된 필드 패턴이 제1 미리 결정된 양의 에너지를 제1 미리 결정된 영역에 전송하기 위해 선택될 수 있다. 상이한 핫 스팟을 가지는 다른 필드 패턴이 선택될 때, 이런 제2 필드 패턴은 제2 미리 결정된 영역으로 제2 미리 결정된 양의 에너지의 전달을 초래할 수 있다. 그리고, 또한 후에 설명되는 바와 같이, 상이한 MSE들 및/또는 MSE들의 조합들이 상이한 미리 결정된 양의 에너지를 상이한 미리 결정된 영역들에 전송하기 위해 선택될 수 있다. 어느 경우에도, 적용되는 에너지의 양의 제어는 프로세서의 특정한 필드 패턴들 또는 MSE들의 선택, 및/또는, 예를 들면, 파워 수준(예를 들면, 주어진 MSE에 대해 제공되는 전체 파워)의 제어, 특정한 조건 중에 파워가 적용되는 지속 시간, 또는 위의 것들의 조합들을 통해 달성될 수 있다. 프로세서는 원하는 에너지 적용 프로필을 달성하기 위해 이와 같은 선택들을 할 수 있다.
"영역(region)"이라는 용어는 에너지 적용 영역의 셀, 하위 체적, 하위 부분, 별도의 하위 공간, 또는 어떻게 서브세트가 구별되는지에 관계없이 임의의 서브세트와 같은 에너지 적용 영역의 임의의 부분을 포함할 수 있다. 하나의 특정한 예에서, 에너지 적용 영역은 두 개의 영역들을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 에너지 적용 영역은 셋 이상의 영역들을 포함할 수 있다. 영역들은 서로 중첩되거나 중첩되지 않을 수 있으며, 각각의 영역의 크기는 동일하거나 동일하지 않을 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는 또한 제1 영역과 제2 영역의 위치들을 미리 결정하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들면, 이 영역에 있는 물체의 위치에 대한 정보를 제공하는, 에너지 적용 영역으로부터 나온 반사하는 피드백을 통해 일어날 수 있다. 다른 실시예들에서, 이는 이미징을 통해 달성될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 영역들은 물체의 상이한 부분들에 상응할 수 있으며, 상이한 표적이 되는 양의 전자기 에너지가 물체의 이런 상이한 부분들에 전달될 수 있다. 각각의 영역에서 실제로 소산되는 에너지의 양은 이런 영역에서의 필드 세기 및 이런 특정한 영역에 있는 물체의 상응하는 부분의 흡수 특성에 좌우될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 미리 결정된 위치들은 에너지 적용 영역에 있는 물체를 참조하지 않는 필드 패턴의 알려진 기하학적 구조의 함수일 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 제1 영역과 제2 영역의 위치들은 또한 사용자 또는 적어도 하나의 프로세서 이외의 장치에 의해 미리 결정될 수 있다.
두 개의 영역들은 에너지 적용 영역에서 서로에 인접하게 배치될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역은 물체 또는 물체의 일부분에 의해 점유되는 하나의 영역, 및 물체의 영역과 완전히 구별되는 영역을 한정하는 다른 하나의 영역을 포함할 수 있다. 이런 경우에, 이런 두 개의 영역들은 서로 인접할 수 있으며 경계에 의해 분리될 수 있다. 예를 들면, 제1 영역은 가열되는 스프의 컵의 내부에 있을 수 있으며, 제2 영역은 스프의 컵의 외부에 있을 수 있다. 다른 예에서, 에너지 적용 영역은 물체의 내에서 상이한 에너지 흡수 특성을 가지는 두 개의 영역들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 영역은 스프의 상부 층에 주로 물을 함유할 수 있으며, 제2 영역은 스프의 하부 층을 향해 주로 감자들 및/또는 고기들을 함유할 수 있다. 다른 예에서, 제1 영역은 특정한 상의 재료(예를 들면, 액체 상태의 물)을 함유할 수 있으며, 제2 영역은 동일한 재료를 함유할 수 있지만, 상이한 상(예를 들면, 고체 상태의 얼음)을 가질 수 있다. 이들의 상이한 에너지 흡수 특성들 때문에, 이런 두 개의 영역들에서 상이한 전기장 세기들로 필드 패턴들을 여기시키는 것이 유리할 수 있다. 두 개의 영역들에서 국부적 필드 세기들과 에너지 흡수 특성들의 차이에 근거하여, 각각의 영역들에서 소산된 에너지가 미리 결정될 수 있다. 따라서, 소산된 에너지는 에너지를 전송하기 위해 적당한 에너지 전달 스킴을 구성하기 위해 MSE들을 선택하여 제어함으로써, 물체에 있는 상이한 영역들에 걸쳐, 원하는 대로, 대체로 동일하거나 상이하게 될 수 있다.
MSE 선택은 에너지가 에너지 적용 영역의 영역들에서 어떻게 분포되는지에 영향을 끼칠 수 있다. 상이한 표적이 되는 양의 전자기 에너지를 에너지 적용 영역에 있는 상이한 미리 결정된 영역들에 전송하기 위해, 프로세서는 에너지 적용 영역의 특정한 미리 결정된 영역에 대한 에너지를 목표로 하는 필드 패턴을 얻기 위해 하나 이상의 MSE들을 제어할 수 있다. 정재파(standing wave)들을 초래하는 MSE들의 선택은 이전에 설명된 바와 같이, 정재파들이 예상 가능하고 명확하게 한정된 "높은 세기 영역들"(핫 스팟들)과 "낮은 세기 영역들"(콜드 스팟들)을 보여주는 경향이 있기 때문에 제어의 추가된 척도를 제공할 수 있으며, 여기서 높은 세기 영역은 낮은 세기 영역과 쉽게 구별 가능한 에너지 집중을 보여줄 수 있다. "콜드 스팟"이라는 용어는 반드시 적용되는 에너지의 완전한 부재를 요구하지는 않는다는 것이 이해되어야 한다. 오히려, 이는 또한 핫 스팟들에 관련하여 감소된 세기의 영역들을 가리킬 수 있다. 즉, 높은 세기 영역들에서, 필드 세기의 진폭은 낮은 세기 영역들에 있는 필드 세기의 진폭보다 더 높다. 그러므로, 높은 세기 영역에서 파워 밀도는 낮은 세기 영역에서 파워 밀도보다 더 높다. 공간적인 위치의 파워 밀도와 필드 세기는 이런 위치에 배치되는 물체에 전송하는 전자기 에너지의 용량과 관련된다. 그러므로, 에너지 전송 또는 전달 속도는 낮은 세기 영역보다 높은 세기 영역에서 더 높다. 다시 말해서, 에너지 전송 또는 전달은 높은 세기 영역에서 더 효과적일 수 있다. 따라서, 에너지 적용 영역에 있는 높은 세기 영역들 및/또는 낮은 세기 영역들을 제어함으로써, 프로세서는 특정한 공간적인 위치에 대한 에너지 전송을 제어할 수 있다. 높은 세기 영역과 낮은 세기 영역의 이와 같은 제어는 MSE들의 제어에 의해 달성될 수 있다.
제어 가능한 MSE 변수들은 전송된 전자기 파의 진폭, 위상, 및 주파수 중의 하나 이상; 각각의 방사 요소의 위치, 배향, 및 구성; 또는 임의의 이런 매개변수들의 조합, 또는 필트 패턴에 영향을 끼칠 수 있는 다른 매개변수들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 도 14에 도시된 바와 같이, 예시적인 프로세서(1401)는 파워 공급장치(1402), 변조기(1404), 증폭기(1406), 및 방사 요소들(1408)과 같은 발생원의 다양한 구성요소들과 전기적으로 커플링될 수 있다. 프로세서(1401)는 하나 이상의 이런 구성요소들을 조정하는 명령들을 실행하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서(1401)는 파워 공급장치(1402)에 의해 공급되는 파워의 수준을 조정할 수 있다. 프로세서(1401)는 또한, 예를 들면, 증폭기의 트랜지스터들을 스위칭함으로써, 증폭기(1406)의 증폭 비율을 조정할 수 있다. 그 대신에 또는 추가적으로, 프로세서(1401)는 증폭기가 원하는 파형을 출력하도록 증폭기(1406)의 펄스 폭 변조 제어를 실행할 수 있다. 프로세서(1401)는 변조기(1404)에 의해 실행되는 변조들을 조정할 수 있으며, 그 대신으로 또는 추가적으로 전기 기계 장치를 통해서와 같이 각각의 방사 요소(1408)의 위치, 배향, 및 구성 중의 적어도 하나를 조정할 수 있다. 이와 같은 전기 기계 장치는 모터, 또는 회전, 피봇팅, 시프팅, 슬라이딩 또는 그렇지 않으면 하나 이상의 방사 요소들(1408)의 배향 또는 위치의 변경을 위한 다른 이동 가능한 구조를 포함할 수 있다. 프로세서(1401)는 에너지 적용 영역의 필드 패턴을 변경하기 위해, 이런 영역에 위치된 임의의 필드 조절 요소들을 조정하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들면, 필드 조절 요소들은 방사 요소로부터 전자기 에너지를 선택적으로 유도하거나, 동시에 리시버로 작동하는 하나 이상의 다른 방사 요소들에 대한 커플링을 감소시키기 위해 트랜스미터로서 작동하는 방사 요소를 매칭하도록 구성될 수 있다.
다른 예에서, 위상 변조기는 사용 시, AC 파형에 대한 미리 결정된 시퀀스의 시간 지연들을 실행하여 AC 파형의 위상이 일련의 기간들 각각에 대해 일정한 도수(예를 들면, 10 도)로 증가되도록 제어될 수 있다. 그 대신으로, 프로세서는 에너지 적용 영역으로부터의 피드백에 근거하여 변조를 동적으로 및/또는 순응적으로 조정할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(1401)는 (물체(1410)를 포함하는) 공동(1412)으로부터 받은 전자기 에너지의 양을 표시하는, 검출기(1416)로부터 아날로그 또는 디지털 피드백 신호를 수신하도록 구성될 수 있으며, 프로세서(1401)는 수신된 피드백 신호에 근거하여 다음의 기간에 대한 위상 변조기에서 시간 지연을 동적으로 결정할 수 있다.
MSE들의 임의의 주어진 조합으로부터 초래되는 에너지 분포는, 예를 들면, 시험, 시뮬레이션, 또는 분석적인 계산을 통해 결정될 수 있다. 시험 방법을 사용하여, MSE들의 주어진 조합으로부터 초래되는 에너지 분포를 측정하기 위해, 센서들(예를 들면, 작은 안테나)이 에너지 적용 영역에 배치될 수 있다. 이런 분포는 그 다음에 예를 들면, 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 시뮬레이팅 방법에서, 가상 모델이 MSE들의 조합들이 가상의 방식으로 시험될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 에너지 적용 영역의 시뮬레이션 모델은 컴퓨터에 입력된 MSE들의 세트에 근거하여 컴퓨터에서 실행될 수 있다. CST 또는 HFSS와 같은 시뮬레이션 엔진이 에너지 적용 영역 내의 필드 분포를 수치로 계산하는데 사용될 수 있다. 그 결과로 나온 필드 패턴은 이미징 기술들을 사용하여 시각화되거나 디지털 데이터로서 컴퓨터에 저장될 수 있다. MSE와 그 결과로 나온 필드 패턴 사이의 상관 관계는 이런 방식으로 설정될 수 있다. 이런 시뮬레이팅 방법은 충분히 미리 일어날 수 있고 알려진 조합들이 룩업 테이블에 저장되거나, 시뮬레이션이 에너지 적용 작동 중에 필요에 따라 실행될 수 있다.
유사하게, 시험과 시뮬레이션에 대한 대안으로서, MSE들의 선택된 조합에 근거하여 에너지 분포를 예측하기 위해, 계산들이 분석 모델에 근거하여 실행될 수 있다. 예를 들면, 알려진 치수를 가지는 에너지 적용 영역의 형상이 주어진다면, 주어진 MSE에 상응하는 기본적인 필드 패턴이 분석 방정식들로부터 계산될 수 있다. 또한 "모드"로서 알려진, 이런 기본적인 필드 패턴은 그 다음에 선형 조합들에 의해 원하는 필드 패턴을 구성하는데 사용될 수 있다. 시뮬레이팅 방법과 같이, 분석적 방법은 충분히 미리 일어날 수 있고 알려진 조합들이 룩업 테이블에 저장되거나, 에너지 적용 작동 중에 필요에 따라 실행될 수 있다.
본 발명의 몇몇의 실시예들에 따르면, 프로세서는 미리 결정된 양의 에너지를 에너지 적용 영역에 있는 적어도 두 개의 영역들에 전송하도록 구성될 수 있다. 에너지는 에너지 적용 영역에서 (또한 적재물로서 알려진) 물체의 알려진 특성에 근거하여 미리 결정될 수 있다. 예를 들면, 동일한 물리적 특성들을 공유하는 제품들(예를 들면, 동일한 햄버거 패티들)을 반복적으로 가열하는 전용 오븐의 경우에, 프로세서는 적어도 두 개의 알려진 필드 패턴들에 상응하는 상이한 알려진 양의 에너지를 전송하도록 미리 프로그래밍될 수 있다. 프로세서는 필드 패턴에 따라 상이한 양의 에너지를 적용할 수 있다. 즉, 파워 또는 에너지 적용의 지속 기간은 적용되는(즉, MSE로부터 초래되는) 필드 패턴의 함수로서 변경될 수 있다. 미리 결정된 양의 적용되는 에너지와 필드 패턴 사이의 이런 상관 관계는 이전에 논의된 바와 같은, 시험, 시뮬레이션, 또는 해석적 분석에 의해 결정될 수 있다.
필드 패턴과 전달된 에너지의 양 사이의 상관 관계는 또한 물체(1410)의 에너지 흡수 프로필에 의해 결정될 수 있다. 즉, 물체(1410)는 하나 이상의 MSE들을 사용하여 스캐닝될 수 있으며, 하나 이상의 MSE들 각각에 대한 소산된 에너지를 가리키는 정보(예를 들면, 상응하는 소산 비율들)가 결정될 수 있다. 소산 비율들 및 원하는 에너지 전달 특성에 근거하여, 파워 수준이 원하는 목적을 달성하기 위해 스캔된 MSE들 각각에 대해 선택될 수 있다. 예를 들면, 만약 이런 목적이 물체의 체적에 걸쳐 에너지를 균일하게 적용하는 것이라면, 프로세서는 균일한 에너지 적용을 초래하는 MSE들의 조합들을 선택할 것이다. 다른 한편으로, 만약 불균일한 에너지 적용이 요구된다면, 프로세서는 원하는 불균일성을 달성하기 위해 각각의 상이한 필드 패턴을 가지는 미리 결정된 양의 에너지를 적용할 것이다. MSE들은 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보에 근거하여 서브세트들로 그룹화될 수 있으며, 각각의 이런 서브세트들은 적재물에 적용되는 에너지를 조정하는데 사용될 수 있는 파워 전달 프로토콜과 연관될 수 있다. 위의 주파수 스위핑 예들에서 설명되는 바와 같이, 주파수들의 서브세트들이 선택되고 스위핑될 수 있으므로, MSE들의 서브세트들이 원하는 에너지 적용 목적을 달성하기 위해 선택되어 스위핑될 수 있다. 이와 같은 순차적인 과정은 여기서 "MSE 스위핑(MSE sweeping)"으로 불릴 수 있다. 이런 스위핑 과정은 하나 이상의 MSE들의 특징(예를 들면, 주파수, 위상, 진폭, 등)을 나타내는데 사용되는 임의의 매개변수와 함께 사용될 수 있다. 스위핑 과정은 도 15에 도시된 바와 같이, 주파수, 위상, 또는 진폭과 같은 MS에서의 단일 차원과 관련된 순차적으로 변하는 값들(예를 들면, 단일 MSE 내에서 사용되는 복수의 공급장치들 사이의 진폭의 차이)을 포함할 수 있다. 그 대신으로, 스위핑 과정은 스윕의 각각의 단계에 대해 MS에서 순차적으로 변하는 둘 이상의 매개변수를 포함할 수 있다.
도 2로 되돌아가서, 스윕/감지 단계(21)는 임의의 MSE들로 스위핑하는 것을 포함할 수 있다. 따라서, 단계(23)는 임의의 선택된 MSE들의 적용으로부터 초래되는 피드백 정보의 분석을 포함할 수 있다. 단계(23)에서, 에너지는 단계(21)에서 사용되는 것들과 동일하거나 상이한 세트의 MSE들을 사용하여 전송될 수 있다.
MSE 스위핑은 물체의 부분들 또는 영역들을 상이하게 가열하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 MSE들이 스캐닝될 수 있으며, 물체 또는 적재물의 일부분의 소산 특성이 결정될 수 있다(예를 들면, 소산 비율들이 스캐닝된 MSE들에 대해 결정될 수 있다). 적재물의 소산 특성에 근거하여, 원하는 파워 수준이 스캐닝된 MSE들 각각에 또는 스캐닝된 MSE들의 일부분에 적용을 위해 선택될 수 있다. 일 예에서, 큰 소산 비율들을 보이는 MSE들은 상대적으로 낮은 파워 값들이 할당될 수 있으며, 더 작은 소산 비율들을 보이는 MSE들은 더 높은 파워 값들이 할당될 수 있다. 물론, 스캐닝된 MSE들에 파워 수준들을 할당하기 위한 임의의 스킴이 특정한 에너지 적용 목적들에 따라 사용될 수 있다. MSE 스위핑은 그 다음에 개시될 수 있으며 MSE 스위핑 중에 선택된 파워 수준들이 상응하는 MSE들에서 특정 시간 동안 적용된다. MSE 스위핑은 물체가 원하는 수준의 가열 또는 원하는 열적 프로필을 달성할 때까지 계속될 수 있다.
주기적으로, MSE 스위핑 중에, 적재물은 소산 비율들의 업데이트된 세트를 획득하기 위해 동일하거나 상이한 MSE들을 사용하여 다시 스캐닝될 수 있다. 소산 비율들의 업데이트된 세트에 근거하여, 각각의 MSE들에 적용되는 파워 수준들이 조절될 수 있다. 이런 MSE 스캐닝은 특정한 실시예의 요건들에 따라 임의의 원하는 속도로 일어날 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, MSE 스캔은 분당 약 120회의 속도로 반복될 수 있다. 더 높은 스캔 속도들(예를 들면, 200/분 또는 300/분) 또는 더 낮은 스캔 속도들(예를 들면, 약 100/분, 20/분, 2/분, 10/해동 시간, 또는 3/해동 시간)이 사용될 수 있다. 추가적으로, 스캔들은 비주기적으로 실행될 수 있다. 때때로, MSE 스캔 시퀀스(예를 들면, 하나 이상의 스캔들)이 0.5초마다 한번씩 또는 5초마다 한번씩 또는 임의의 다른 속도로 실행될 수 있다. 더구나, 스캔들 사이의 기간은 공동으로 전송되는 에너지의 양 및/또는 적재물로 소산되는 에너지의 양에 의해 한정될 수 있다. 예를 들면, 주어진 양의 에너지(예를 들면, 10 kJ 이하 또는 1 kJ 이하 또는 몇 백 줄이나 심지어 100 J 이하가 (예를 들면, 100g과 같은 중량의 또는 적재물의 50%와 같은 퍼센트의) 적재물로 또는 적재물의 주어진 부분으로 전송되거나 소산된) 후에, 새로운 스캔이 실행될 수 있다.
위에서 논의된 원리들을 반복하고 더 확대하기 위해, 현재 개시된 실시예들은 적재물에 RF 에너지를 적용하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 장치는 위에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 입력 또는 입력들에 대한 논리 동작을 실행하는 전기 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 이와 같은 프로세서는 하나 이상의 집적 회로들, 마이크로칩들, 마이크로제어기들, 마이크로프로세서들, 중앙 처리 장치(CPU)의 전체 또는 일부분, 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 디지털 신호 프로세서들(DSP), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 또는 명령들을 실행하거나 논리 동작들을 실행하는데 적합한 다른 회로를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는 복수의 변조 공간 요소들(MSE들) 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보는, 이전에 논의된 바와 같이, 적재물에 의해 흡수된 에너지의 양, 적재물에 의해 반사된 에너지의 양, 또는 임의의 다른 적당한 에너지 소산 지표를 가리키는 정보를 포함할 수 있다. 일 예시적인 실시예에서, 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보에 근거하여, 프로세서는 복수의 MSE들(또는 MSE들의 세트) 각각에 대한 소산 비율을 결정할 수 있다.
프로세서는 임의의 원하는 속도로 MSE들의 세트에 대한 소산 비율들을 결정할 수 있다. 일 실시예에서, MSE들의 세트에 상응하는 소산 비율들의 세트는 분당 적어도 약 120회의 속도로 결정될 수 있다. 다른 실시예들에서, MSE들의 세트에 상응하는 소산 비율들의 세트는 분당 약 120회보다 적은 속도로 결정될 수 있다. 이런 속도는 물체의 성질, MSE들의 성질, 시스템의 물리적 특성들, 및 원하는 달성 결과에 좌우될 수 있다. 단지 예로서, 몇몇의 경우에, 초당 5회보다 큰 속도가 바람직할 수 있다. 다른 경우에, 초당 2회보다 적은 속도가 바람직할 수 있다.
프로세서는 소산된 에너지를 가리키는 수신된 정보에 근거하여 적어도 두 개의 서브세트들로 복수의 MSE들의 일부를 그룹화하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 더 높은 소산 비율들을 보이는 MSE들은 하나의 서브세트로 그룹화될 수 있으며, 더 낮은 소산 비율들을 보이는 MSE들은 다른 서브세트로 그룹화될 수 있다. 복수의 MSE들은 임의의 수의 서브세트들로 함께 그룹화될 수 있다. 프로세서는 또한 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 파워 전달 프로토콜을 연관시키도록 구성될 수 있으며, 여기서 파워 전달 프로토콜은 서브세트들 사이에서 상이하다. 여기에서 사용된 바와 같이, "파워 전달 프로토콜"이라는 용어는 에너지의 양, 파워 수준, 및 에너지 적용의 지속 시간과 같이 에너지가 적용되는 임의의 방식 및/또는 양을 포함할 수 있다. 프로세서는 MSE들의 상이한 서브세트들에 대해 상이한 파워 전달 프로토콜들을 결정할 수 있다. 파워 전달 프로토콜들의 예들은 (a) 하나의 그룹의 모든 MSE들을 통한 동일한 양의 파워의 적재물에서의 소산, (b) 에너지와 그룹 멤버들을 상호 관련시키는 임의의 형태의 함수에 근거하여 상이한 MSE들을 통한 상이한 양의 파워의 적재물에서의 소산, (c) 주어진 그룹에 있는 MSE들에 대한 파워 전송을 위한 최대치 또는 최소치 설정, 및 기타를 포함할 수 있다. 프로세서는 각각의 파워 전달 프로토콜에 따라 적재물에 적용되는 에너지를 조정하도록 더 구성될 수 있다. 예를 들면, 위에서 설명된 바와 같이, 더 높은 소산 비율들을 보이는 MSE들은 더 낮은 소산 비율들을 보이는 다른 MSE들보다 낮은 수준에 있는 파워를 수신할 수 있다. 더 낮은 소산 비율들을 보이는 MSE들은 더 낮은 소산 비율들을 보이는 다른 MSE들보다 높은 수준에 있는 파워를 수신할 수 있다. 게다가, 중간 수준의 소산 비율들을 보이는 MSE들은 다양한 적용된 파워 수준 값들을 포함하는 미리 결정된 함수에 따라 파워를 수신할 수 있다. 물론, 이용 가능한 범위 내의 임의의 파워 수준 및/또는 파워를 적용하기 위한 임의의 원하는 함수가 특정한 실시예의 요건들 또는 에너지 전달 목적들에 따라 임의의 MSE 또는 MSE들의 서브세트에 할당될 수 있다. 유사하게, 임의의 지속 시간이 에너지 적용 중에 임의의 MSE에 할당될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 복수의 MSE들 각각은 적재물로의 에너지 전달에 영향을 끼칠 수 있는 임의의 복수의 매개변수들에 대한 값들에 의해 한정될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 MSE들은 주파수, 위상, 및 진폭에 대한 값 그리고 선택적으로 다른 차원들에 대한 값들에 의해 한정될 수 있다. 다른 실시예들에서, MSE들은 단지 하나의 매개변수만이 변경되고 임의의 다른 매개변수들은 일정하게 유지되도록 일 차원일 수 있다. 예를 들면, 일 차원 MSE들의 세트가 주파수, 위상 및 진폭 중의 오직 하나에서 서로 상이할 수 있다. 특정 실시예들에서, 주파수 값들은 복수의 MSE들 사이에서 변경될 수 있지만, 위상 및/또는 진폭과 같은 다른 매개변수들의 값들은 일정하게 유지된다.
복수의 MSE들 각각과 관련된 파워 전달 프로토콜은 임의의 원하는 에너지 전달 스킴에 따라 선택될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 소산 비율과 관련된 MSE에 상응하는 파워 수준은 제1 소산 비율의 파워 수준보다 낮은 제2 소산 비율과 관련된 MSE에 상응하는 파워 수준보다 낮을 것이다.
개시된 실시예들은 또한 적재물을 받아들이기 위한 공동 및 적재물로 EM 에너지를 향하게 하기 위한 적어도 하나의 방사 요소를 포함할 수 있다. 게다가, 장치는 적어도 하나의 방사 요소를 통해 적재물에 EM 에너지를 공급하기 위한 EM 에너지의 발생기를 포함할 수 있다.
현재 개시된 실시예들은 또한 복수의 상들의 물질(예를 들면, 고체, 액체, 기체, 및 플라스마 중의 둘 이상)을 포함하는 재료들에 에너지를 적용하는데 사용될 수 있다. 이와 같은 실시예들에서, 프로세서는 재료와 관련된 에너지 소산 특성의 값을 결정하고, 재료의 하나의 영역에 위치하는 제1 형태의 상이 재료의 다른 영역에 위치하는 제2 형태의 상보다 더 많은 에너지를 받아들이도록, 에너지 소산 특성의 값에 근거하여 재료에 대한 에너지 전송을 조정하도록 구성될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, "에너지 소산 특성"이라는 용어는 소산 비율, 반사된 에너지의 지표, 흡수된 에너지의 지표, 또는 에너지를 소산시키는 적재물의 성능의 임의의 다른 직접적이거나 간접적인 지표를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 기체는 증기를 포함할 수 있으며, 고체는 얼음을 포함할 수 있으며, 액체는 물을 포함할 수 있다. 그러나, 개시된 실시예들이 얼음 이외의 고체들, 물 이외의 액체들, 및 증기 이외의 기체들에 사용될 수 있다고 생각된다.
다른 실시예들에서, 프로세서는 제1 상의 물질을 가지는 재료의 제1 부분에 에너지를 선택적으로 적용하고, 제2 상의 물질을 가지는 재료의 제2 부분에 적용되는 에너지를 선택적으로 제한하기 위해 RF 에너지의 적용을 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 고체 상을 포함하는 재료의 영역에 에너지를 선택적으로 적용하도록 구성될 수 있으며, 액체 상을 포함하는 재료의 다른 영역에 에너지 적용을 선택적으로 제한할 수 있다. 따라서, 재료의 제1 부분(예를 들면, 고체를 포함하는 영역)에 공급되는 에너지의 양은 재료의 제2 부분(예를 들면, 액체를 포함하는 영역)에 적용되는 에너지의 양과 상이할 수 있다. 예를 들면, 이런 방식의 선택적인 에너지 적용으로, 얼음은 용해될 수 있으면서 얼음을 함유하지 않은 재료의 영역들에 대한 에너지 적용이 선택적으로 제한될 수 있다.
에너지 전송의 조절은, 예를 들면, 이전에 설명된 바와 같이 적재물로부터의 피드백에 근거하여 일어날 수 있으며, 그 후에 원하는 결과를 달성하기 위해 상이한 MSE들에 대해 (예를 들면, 진폭, 시간 또는 둘 모두) 전달된 파워를 조절한다. 조절은 의도된 용도에 따라 변경될 수 있다. 예를 들면, 만약 균일한 에너지 적용이 요구된다면, 에너지 전송의 조절은 적재물의 오직 특정 부분들에 에너지를 선택적으로 적용하는 것이 요구되는 상황과 상이할 것이다.
몇몇의 현재 개시된 실시예들에서, 재료에 의해 흡수 가능한 에너지를 가리키는 정보(예를 들면, 입사 에너지 수준과 비교되는 반사되는 에너지의 양)를 수신한 후에, 프로세서는 적재물에 에너지를 전송하기 위한 복수의 필드 패턴들을 선택할 수 있다. 이런 필드 패턴들은, 예를 들면, 각각의 필드 패턴과 관련된 에너지 흡수 특성에 따라 선택될 수 있다. 높은 소산 비율들을 초래하는 필드 패턴들은, 예를 들면, 더 낮은 소산 비율들과 관련된 필드 패턴들보다 더 높은 에너지 흡수 재료들 또는 재료 상들과 더 많은 중첩을 가지는 더 높은 세기 영역들(예를 들면, 핫 스팟들)을 포함할 수 있다. 이런 필드 패턴들의 에너지 흡수 특성에 근거하여, 프로세서는 복수의 필드 패턴들 각각에 파워 전달 프로토콜을 선택적으로 할당하도록 구성될 수 있다.
에너지가 복수의 상들의 물질을 포함하는 재료에 적용되는 실시예들에서, 재료에 대한 에너지 전송은 제2 형태의 상으로의 제1 형태의 상의 변환을 야기할 수 있다. 예를 들면, 에너지 전송은 얼음이 물로 용해되게 할 수 있다. 특정 실시예들에서, 프로세서는 변환이 실질적으로 완료될 때 에너지 전송을 종료하도록 구성될 수 있다. 이는, 예를 들면, 적재물로부터의 피드백이 얼음의 실제적인 양이 적재물에 더 이상 존재하지 않는다는 것을 가리킬 때 일어날 수 있다. 알려진 이미징 기술들은 이와 같은 피드백을 제공할 수 있거나, 또는, 상이한 상들의 물질은 상이한 흡수(및 반사) 특성을 보일 수 있기 때문에, 피드백은 적재물로부터 반사되거나 일반적으로 에너지 적용 영역으로부터 반사되는 에너지의 양과 관련될 수 있거나, 에너지 흡수의 임의의 다른 지표와 관련될 수 있다.
현재 개시된 실시예들은 적재물에 RF 에너지를 적용하기 위한 장치를 포함할 수 있으며, 여기서 장치는 적재물과 관련된 복수의 소산 비율들을 결정하고 복수의 소산 비율들에 근거하여 (위에서 상세하게 설명된 바와 같이) 주파수/파워 쌍들을 설정하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 프로세서는 또한 적재물에 에너지를 적용하기 위해 주파수/파워 쌍들의 적용을 조절하도록 구성될 수 있다. 예를 들면, 프로세서는 제1 소산 비율과 관련된 주파수가, 제1 소산 비율이 제2 소산 비율보다 높을 때, 제2 소산 비율과 관련된 제2 주파수보다 낮은 파워 수준이 할당되도록 주파수/파워 쌍들을 설정하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 프로세서는 적어도 0.7의 소산 비율을 가지는 주파수에서 적재물로의 에너지 전송의 속도가 0.4보다 작은 소산 비율을 가지는 주파수에서 적재물로의 에너지 전송의 속도의 50% 이하가 되도록 주파수/파워 쌍들을 설정하도록 구성될 수 있다.
다수의 음식물 가열 실험의 예
몇몇의 음식물들 및 음식물 형태들의 소산 특성들이 다양한 조건들과 주파수들에서 알려져 있다. 예를 들면, N.E. & Risman, P.O. 1971. "Dielectric properties of food at 3 GHz as determined by a cavity perturbation technique . II. Measurements on food materials ." J. Microwave Power 6: 107-123을 보라. (음식물 또는 임의의 다른 적재물에 대한) 이와 같이 알려진 값들, 또는 플레이트(또는 적재물) 조합에 대한 상이한 주파수들에서 소산 비율을 추정하거나 측정하기 위한 다양한 기술들의 사용은, 상이한 적재물들의 상대적인 가열을 제어하는 것을 목적으로 하는, 예를 들면, 다음의 예에서 볼 수있는 바와 같은, 상이한 물체들(예를 들면, 식료품들)에 대한 상이한 가열을 제공하는데 선택적으로 사용된다.
두 가열 과정들 모두는 WO07/096878 ('878)의 일 실시예에 따라 실질적으로 구성되어 작동되는, 800 내지 1000MHz에서 작동 대역을 가지는 900 와트 장치를 사용하여 실행되었으며;
조리된 쌀과 생 닭 다리가 종래의 가정용 플레이트 상에 함께 배치되었으며 다음의 프로토콜들 중의 하나에 따라 가열되었다:
프로토콜 1: 가열은 상대적으로 높은 소산 비율을 가지는 주파수들에 한정되지만, 본질적으로 균일한 에너지 전송이 모든 전송된 주파수들에서 실행된다. 이런 특정한 프로토콜에서, ep (f)가 통상적으로 소산 비율과 상관되므로, 균일한 양의 에너지(또는 파워)의 전송이 가장 높은 ep (f)를 가지는 주파수들의 30%에서 실행되었다. 게다가, 전송은 주파수들의 30%의 가장 낮은 ep (f)의 적어도 80%를 가지는 모든 주파수들에서 실행되었다. 또한, 여기에서 설명된 다른 프로토콜들에서, 부분들에 상응하는 세트들로의 주파수들의 분할은 한계값보다 오히려, 퍼센트에 따를 수 있다는 것에 주목해야 한다.
프로토콜 2: 최대 전송은 약 30% 이하의 정규화된 소산 비율(dr')을 가지는 주파수들에서 실행되며, 80% 이상의 정규화된 소산 비율을 가지는 주파수들에서 전송되지 않으며, 이들 사이에 대략 선형 관계가 있다. 사용되는 정확한 함수를 보여주는 그래프는 도 9로서 함께 부착된다.
온도는 가열 전(T0) 및 가열 후에(T1; △T= T1- T0) 측정되었다. 닭에서, 몇 개의 위치들이 조사되었으며, 가열 후에 온도들의 약간의 변동들이 관찰되었다. 쌀에서, 온도는 어디에서 조사되든지 동일하였다. 결과들은 아래의 표에 요약된다:
위에서 보여지는 바와 같이, 프로토콜 1에서, 닭은 쌀보다 훨씬 더 높은 정도로 가열되었지만, 프로토콜 2에서, 가열은 두 가지 음식물들 사이에 더 균일하였으며, 쌀은 닭보다 약간 더 가열되었다. 유사한 결과가 반복 실험들에서 얻어졌다. 양쪽의 결과가 상황들(예를 들어, 사용자 선호도)에 따라 요구될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 10은 위의 프로토콜 2에 대해 보여지는 가열 실험에서 상이한 주파수들에서 쌀 및 닭 플레이트에 대해 장치 공동에서 측정되는 정규화된 소산 비율을 보여주는 도표이다. 가열이 진행되고, 적재물의 배치 및/또는 위치가 가열 중에 변경됨에 따라, 측정된 소산 비율들이 변경될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 제1 근사는 더 높은 소산 비율 주파수들에 대해, 대부분의 에너지가 적재물(현재의 예에서 닭)의 높은 소산 비율 부분에서 소산되며, 더 낮은 소산 비율 주파수들에 대해, 대부분의 에너지가 적재물(이 예에서 쌀)의 낮은 소산 비율 부분에서 소산된다는 것이다.
그러므로, 프로토콜 1이 사용되었을 때, 가열은 주로 높은 소산 비율 주파수들에서 있었으며, 그에 의해 주로 닭을 가열하였으며; 프로토콜 2가 사용되었을 때, 가열은 주로 낮은 소산 비율 주파수들에서 있었으며(그러나 중간 소산 비율 주파수들에서 또한 변하는 양으로) 그에 의해 쌀을 닭보다 약간 더 많이 가열하였다.
예시적인 변동들
본 발명의 예시적인 실시예에서, 위의 방법들이 특정 온도에 도달하는 것을 회피하는데 사용될 뿐만 아니라, 추가적으로 또는 그 대신으로, 일정 온도 범위 내에서 시간을 최소화하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 일부의 온도들은 만약에 유지된다면 박테리아의 성장 또는 음식물 분해를 촉진할 수 있다. 예를 들면, 위의 방법들은 온도 범위의 하한이 도달되지 않지만, 모든 적재물에 의해 근접되며 그 다음에 상대적으로 빠른 가열이 온도 범위의 상한에 통과될 때까지 적용되는 것을 보장하는데 사용될 수 있다.
위의 것은 완전한 조사 프로필을 결정하는 방법들로서 설명되었지만, 위의 방법들은 또한 다르게 사용될 수 있다. 예를 들면, 위의 hpl 계산은 다른 조사 프로필들이, 예를 들면, 열 폭주를 회피하는 안전 조치로서 선택된 후에 적용되는 한계로서 사용될 수 있다. 다른 예에서, 주파수 대역들은 물의 비등을 방지하기 위해 그 안에 전송된 파워를 가지지 않도록 선택될 수 있으며, 이런 선택된 것은 주파수/파워 세트들의 다르게 결정된 방법에 적용된다.
선택적으로, 부분이 목표 열에 도달하고/도달하거나 해동된 후에, 에너지 제공이 중지되지 않으며(또는, 몇몇의 경우에, lpl로 설정되며), 오히려 이 부분이 재결정화하지 않고/않거나 원하는 온도에 머무는 것을 보장하기 위해 선택된다. 이해될 수 있는 바와 같이, 일단 이 부분이 해동되었다는 것이 알려진다면, 그 부분에 대해 원하는 온도 영향을 가지는 파워 수준이 물리적 고려로부터 또는 룩업 테이블을 사용하여 계산될 수 있다.
예들
다음의 비한정적인 예들은 본 발명의 몇몇의 예시적인 실시예들의 적용을 설명하며, 반드시 한정하는 것으로 받아들여지지 않아야 한다. 다음의 실험들에서, (아래에서 자세히 설명되는 바와 같이) 한 시점에서 단일 냉동 물체가 0.9 kW에서 작동되는, 원통 형상의 공동의 내부에 세 개의 입력 안테나들을 가지는 오븐의 공동에서 해동되기 위해 배치되었으며, 분광 정보가 획득되었다.
도 6은 냉동된(-20℃) 790 그램의 절단된 덩어리의 소고기 허리살(점선)로 획득된 분광 정보와 냉동된(-20℃) 790 그램의 참치의 일부분 (실선)으로 획득된 분광 정보를 보여주는 그래프이다. 또한, 분광 정보로부터 계산되는 평균 소산들이 도시되며(일점 쇄선), 이런 고기에 대한 평균 소산은 약 0.5로 나타나며 이런 생선에 대한 평균 소산은 약 0.17로 나타난다. 점선들은 (일반적으로 장치의 함수이며 적재물의 함수가 아닌) hpl에 대한 최대 및 최소의 허용 값을 표시한다. 소산 비율이 얼음, 물 또는 얼음/물을 가리키는 위치의 몇몇의 예들이 마킹된다.
도 7은 냉동된(-20℃) 1,250 그램의 닭(점선)으로 획득된 분광 정보와 냉동된(-20℃) 450 그램의 닭(실선)으로 획득된 분광 정보를 보여준다. 또한 분광 정보로부터 계산되는 평균 소산들이 도시되며(일점 쇄선), 더 큰 닭에 대한 평균 소산은 약 0.55로 나타나며 더 작은 닭에 대한 평균 소산은 약 0.29로 나타난다.
그래프들에 보여지는 바와 같이, 각각의 주파수에서 소산뿐만 아니라 평균 소산은 그 중에서도 적재물의 조성물(예를 들면, 상이한 지방/단백질/물 비율들을 가지는 고기 대 생선)과 이의 크기(더 큰 닭은 흡수가 상대적으로 낮은 주파수들에서 RF 에너지를 흡수하는 더 많은 액상의 물을 가짐)에 의해 영향을 받는다.
일반 사항
다음은 여기에서 설명된 방법들과 장치와 함께 사용될 수 있는 RF 오븐들과 방법들을 설명하는 출원 문헌들 및 공개 문헌들의 목록이다.
위의 설명에서, 상이한 주파수들은 이에 전송된 상이한 파워를 가지는 것으로서 설명되었다. 이와 같은 파워 차이는 상이한 피크 파워, 상이한 작동 사이클 및/또는 상이한 속도(예를 들면, 파워는 고정된 진폭들에서 그러나 상이한 주파수들에 대한 펄스들 사이의 상이한 속도 및/또는 지연들로 공급됨) 및/또는 (예를 들면, 더 많은 파워가 공급장치로 다시 반사되는 구성에서 전송되는) 상이한 효율들에서 중 하나 이상을 포함하는 몇몇의 형태들일 수 있다. 다른 예에서, 파워는 스윕들에 제공되며, 각각의 스윕에 대해 파워는 이런 주파수에서 전달되는 전체 파워에 따라 하나의 주파수에서 제공되거나 제공되지 않는다. 다른 예에서, 파워는 다수의 주파수 펄스들로서 제공되며, 각각의 펄스는 복수의 주파수들에서 파워를 포함하며; 각각의 펄스에서 주파수들 및/또는 하나의 펄스에서 하나의 주파수에 대한 파워의 진폭은 원하는 평균 파워를 적용하기 위해 선택될 수 있다.
일반적으로, "파워"라는 용어는 시간에 대한 평균(예를 들면, 스윕들 사이의 시간)으로서 제공되는 파워를 설명하는데 사용된다.
다르게 한정되지 않으면, 여기에서 사용되는 모든 기술적이고/이거나 과학적인 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 사람에 의해 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 비록 여기에서 설명된 것들과 유사하거나 동일한 방법들 및 재료들이 본 발명의 실시예들의 실시 또는 시험에 사용될 수 있지만, 예시적인 방법들 및/또는 재료들이 아래에서 설명된다. 충돌하는 경우에, 정의들을 포함하는 특허 명세서가 우선할 것이다. 게다가, 재료들, 방법들, 및 예들은 단지 설명하기 위한 것이며 반드시 제한하기 위한 것이 아니다.
본 발명의 실시예들의 방법 및/또는 시스템의 실행은 수동으로, 자동으로, 또는 이들의 조합으로 선택된 임무들을 실행하거나 완료하는 것을 포함할 수 있다. 게다가, 본 발명의 방법 및/또는 시스템의 실시예들의 실제 기구 및 설비에 따라, 몇몇 선택된 임무들은 작동 시스템을 사용하여 하드웨어에 의해, 소프트웨어에 의해, 펌웨어에 의해, 또는 이들의 조합에 의해 실행될 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 실시예들에 따라 선택된 임무들을 실행하기 위한 하드웨어는 하나의 칩이나 하나의 회로로서 구현될 수 있다. 소프트웨어로서, 본 발명의 실시예들에 따라 선택된 임무들은 임의의 적당한 작동 시스템을 사용하는 컴퓨터에 의해 실행되는 복수의 소프트웨어 명령들로서 구현될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 여기에서 설명된 바와 같은 방법 및/또는 시스템의 예시적인 실시예들에 따르는 하나 이상의 임무들이 복수의 명령들을 실행하기 위한 컴퓨팅 플랫폼과 같은 데이터 프로세서에 의해 실행된다. 선택적으로, 데이터 프로세서는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 휘발성 메모리, 및/또는 명령들 및/또는 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 저장장치, 예를 들면, 자기 하드 디스크 및/또는 이동식 미디어를 포함한다. 선택적으로, 네트워크 연결부가 또한 제공된다. 디스플레이 및/또는 키보드 또는 마우스와 같은 사용자 입력 장치가 선택적으로 또한 제공된다.
"예시적인"이라는 단어는 "하나의 예, 경우 또는 설명으로서 역할을 하는"을 의미하는 것으로 여기에서 사용된다. "예시적인"으로 설명된 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요가 없고/없거나 다른 실시예들로부터의 특징들의 포함을 배제하는 것은 아니다.
"선택적으로(optionally)"이라는 단어는 "몇몇의 실시예들에서 제공되고 다른 실시예들에서 제공되지 않는"을 의미하는 것으로 여기에서 사용된다. 본 발명의 임의의 특정한 실시예는 이와 같은 특징들이 충돌하지 않는다면 복수의 "선택적인" 특징들을 포함할 수 있다.
여기에서 사용되는 바와 같이,"약"이라는 용어는 ±10을 가리킨다.
"포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)", "포함한다(includes)", "포함하는(including)", "가지는(having)"이라는 용어들 및 이들과 어원이 동일한 단어는 "포함하지만 이에 한정되지 않는"을 의미한다.
"로 이루어지는(consisting of)"이라는 용어는 "포함하고 이에 한정되는"을 의미한다.
용어 "로 본질적으로 이루어지는(consisting essentially of)"은 단지 만약 추가적인 성분들, 단계들 및/또는 부분들이 청구되는 조성물, 방법 또는 구조의 기본적이고 신규한 특성들을 실질적으로 변경하지 않는다면, 조성물, 방법 또는 구조가 추가적인 성분들, 단계들 및/또는 부분들을 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
여기에서 사용되는 바와 같이, 단수 형태인 "하나의(a)", "하나의(an)" 및 "상기(the)"는 만약 문맥이 명확하게 다르게 지시하지 않는다면 복수의 지시 내용들을 포함한다. 예를 들면, "화합물" 또는 "적어도 하나의 화합물"이라는 용어는 이들의 혼합물들을 포함하는 복수의 화합물들을 포함할 수 있다.
본 출원 전체에 걸쳐서, 본 발명의 다양한 실시예들은 범위 포맷으로 제시될 수 있다. 범위 포맷의 설명은 단지 편의성과 간결성을 위한 것이며 본 발명의 범위에 대한 융통성이 없는 한정으로서 해석되어서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 범위의 설명은 모든 가능한 하위 범위들뿐만 아니라 그 범위의 내에 있는 개별 수치 값들을 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 예를 들면, 1에서부터 6까지와 같은 범위의 설명은 1에서부터 3까지, 1에서부터 4까지, 1에서부터 5까지, 2에서부터 4까지, 2에서부터 6까지, 3에서부터 6까지 등, 뿐만 아니라 이런 범위들 내에 있는 개별 숫자들, 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 및 6과 같은 하위 범위들을 구체적으로 개시한 것으로 간주되어야 한다. 이는 범위의 폭에 관계없이 적용된다.
수치적인 범위가 여기에서 표시될 때마다, 이는 표시된 범위의 내의 임의의 인용된 숫자(분수 또는 정수)를 포함하는 것을 의미한다. 제1 지시 숫자와 제2 지시 숫자 "사이의 범위에 있는/범위에 있다"와 제1 지시 숫자 "로부터" 제2 지시 숫자"까지의 범위에 있는/범위에 있다"라는 문구들은 상호 교체 가능하게 여기에서 사용되며, 제1 및 제2 지시된 숫자들과 이들 사이에 있는 모든 분수들과 정수들을 포함하는 것을 의미한다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "방법"이라는 용어는 화학, 약학, 생물학, 생화학 및 의학 기술분야들의 실무자들에 의해 공지된 방식들, 수단들, 기법들 및 과정들에 알려져 있거나, 이들로부터 쉽게 개발되는 이런 방식들, 수단들, 기법들 및 과정들을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는, 주어진 임무를 실행하기 위한 방식들, 수단들, 기법들 및 과정들을 가리킨다.
여기에서 사용되는 바와 같이, "치료하는"이라는 용어는 하나의 상태의 진행을 정지시키는 것, 실질적으로 저지하는 것, 지연시키는 것 또는 반전시키는 것, 하나의 상태의 임상 또는 미적의 증상들을 실질적으로 호전시키는 것 또는 하나의 상태의 임상 또는 미적 증상들의 발현을 실질적으로 방지하는 것을 포함한다.
명확성을 위해, 각각의 실시예들과 관련하여 설명되는 본 발명의 특정한 특징들은 또한 단일 실시예와 조합하여 제공될 수 있다는 것이 인정된다. 그와 반대로, 간결성을 위해, 단일 실시예와 관련하여 설명되는 본 발명의 다양한 특징들은 또한 개별적으로 또는 임의의 적당한 하위 조합으로 또는 본 발명의 임의의 다른 설명된 실시예에 적합한 것으로 제공될 수 있다. 다양한 실시예들과 관련하여 설명되는 특정한 특징들은 실시예가 이런 요소들이 없이 작동된다면, 이 실시예들의 본질적인 특징들로 간주되지 않는다.
비록 본 발명이 이의 특정한 실시예들에 관련하여 설명되었지만, 많은 대체들, 변형들 및 변화들이 본 기술분야의 숙련된 사람들에게 명백할 것이라는 것이 분명하다. 따라서, 첨부된 청구항들의 사상 및 폭넓은 범위 내에 있는 모든 이와 같은 대체들, 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
본 명세서에서 언급된 모든 간행물들, 특허들 및 특허 출원들은, 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 참고로 여기에 포함되도록 구체적으로 그리고 개별적으로 지시된 것과 동일한 정도로, 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다. 게다가, 본 출원에서 임의의 참고 문헌의 인용 또는 발견은 이와 같은 참조 문헌이 본 발명에 대한 종래 기술로서 이용 가능하다는 승인으로서 해석되지 않아야 한다. 부문별 제목(section heading)들이 사용되지만, 이들이 반드시 한정적인 것으로 해석되지 않아야 한다.
본 발명은 예로서 제공되며 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아닌 이의 실시예들의 상세한 설명을 사용하여 설명되었다. 설명된 실시예들은 상이한 특징들을 포함하며, 그 중 모두가 본 발명의 모든 실시예들에 요구되지는 않는다. 본 발명의 몇몇의 실시예들은 단지 몇몇의 특징들 또는 특징들의 가능한 조합들을 이용한다. 설명되는 본 발명의 실시예들과 설명된 실시예들에 언급된 특징들의 상이한 조합들을 포함하는 본 발명의 실시예들의 변형이 본 기술분야의 사람들에게 발생할 것이다.
본 발명이 주로 해동과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 방법들은, 아마도 더 높은 주파수에서, (부엌에 한정되지 않는) 굽고 조리하거나 임의의 다른 형태로 가열하는데 사용될 수 있으며, 이들은 종래의 전자레인지들이 매우 약한 영역들이다. 일 예에서, 치즈 페이스트리를 가열할 때, 치즈는 기름이 풍부할 수 있는 페이스트리보다 더 빠르게 가열되며 위에서 설명된 방법들이 균일한 가열을 보장하기 위해 적용될 수 있다. 다른 예는, 샌드위치를 가열하고 충전물을 가열하지 않는(또는 단지 충전물을 해동하는) 방식으로, 더 많이 소산되는 충전물(예를 들면, 고기, 치즈, 야채들)을 가지는 샌드위치를 가열하는 것이다. 다른 예들은 물고기와 샐러드의 한 접시(예를 들면, 물고기/고기를 가열하지만 야채들을 가열하지 않음) 또는 고기 또는 물고기 및 쌀/파스타를 가지는 한 접시(예를 들면, 위에서 보인 바와 같이, 물고기보다 쌀을 더 많이 가열하거나 쌀보다 물고기를 더 많이 가열하거나 함)를 포함한다.
Claims (34)
- EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치로서,
상기 장치는:
복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하고;
소산된 에너지를 가리키는 수신된 상기 정보에 근거하여 상기 복수의 변조 공간 요소들의 일부를 적어도 두 개의 서브세트들로 그룹화하고;
파워 전달 프로토콜을 상기 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 연관시키고 상기 파워 전달 프로토콜은 서브세트들에 따라 상이하며;
각각의 상기 파워 전달 프로토콜에 따라 상기 적재물에 적용되는 에너지를 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 변조 공간 요소들과 관련된 소산 비율들에 근거하여 상기 변조 공간 요소들을 서브세트들로 그룹화하도록 구성되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
각각의 서브세트는 높은 소산 그룹의 변조 공간 요소들, 중간 소산 그룹의 변조 공간 요소들, 및 낮은 소산 그룹의 변조 공간 요소들 중 적어도 하나와 연관되며,
상기 프로세서는 더 낮은 양의 에너지가 상기 낮은 소산 그룹을 통해서보다 상기 높은 소산 그룹을 통해서 상기 적재물에 소산되도록 상기 적재물에 적용되는 에너지를 조절하도록 구성되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제3항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 중간 소산 그룹을 통해 상기 적재물에 소산되는 에너지의 양이 상기 높은 소산 그룹보다 더 높으며 상기 낮은 소산 그룹보다 더 낮도록 상기 적재물에 적용되는 에너지를 조절하도록 구성되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 복수의 변조 공간 요소들의 적어도 하나의 스윕을 제어함으로써 상기 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하도록 구성되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 변조 공간 요소들 각각은 에너지 적용 영역에서 필드 패턴과 연관되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
소산된 에너지를 가리키는 상기 정보는 반사된 에너지의 지표를 포함하는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 적재물을 받아들이는 공동 및 EM 에너지를 상기 적재물로 향하게 하기 위한 적어도 하나의 방사 요소를 더 포함하는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방사 요소를 통해 상기 적재물에 EM 에너지를 공급하기 위한 EM 에너지의 발생기를 더 포함하는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는 분당 적어도 약 120회의 속도로 적어도 하나의 서브세트에 대한 소산 비율들을 결정하도록 구성되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는 분당 약 120회보다 낮은 속도로 적어도 하나의 서브세트에 대한 소산 비율들을 결정하도록 구성되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 변조 공간 요소들 각각은 주파수, 위상, 및 진폭 중의 적어도 두 개에 대한 값들에 의해 한정되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 변조 공간 요소들 각각은 주파수, 위상, 및 진폭에 대한 값들에 의해 한정되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 변조 공간 요소들 각각은 주파수, 위상, 및 진폭 중의 오직 하나에서 서로 상이한, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 변조 공간 요소들 각각은 오직 주파수에서 서로 상이한, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 장치. - 적재물에 EM 에너지를 적용하기 위한 방법으로서,
상기 방법은:
복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하는 단계;
소산된 에너지를 가리키는 수신된 상기 정보에 근거하여 상기 복수의 변조 공간 요소들의 일부를 적어도 두 개의 서브세트들로 그룹화하는 단계;
파워 전달 프로토콜을 상기 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 연관시키는 단계로서, 상기 파워 전달 프로토콜은 서브세트들에 따라 상이한, 단계; 및
각각의 상기 파워 전달 프로토콜에 따라 상기 적재물에 적용되는 에너지를 조절하는 단계를 포함하는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 방법. - 제16항에 있어서,
상기 변조 공간 요소들은 상기 변조 공간 요소들과 관련된 소산 비율들에 근거하여 서브세트들로 그룹화되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 방법. - 제16항에 있어서,
각각의 서브세트는 높은 소산 그룹의 변조 공간 요소들과 낮은 소산 그룹의 변조 공간 요소들 중의 적어도 하나와 연관되며,
조절 단계 중에, 더 낮은 양의 에너지가 상기 낮은 소산 그룹을 통해서보다 상기 높은 소산 그룹을 통해 상기 적재물에 흡수되도록 에너지가 상기 적재물에 적용되는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 방법. - 제16항에 있어서,
상기 정보를 수신하는 단계는 각각의 변조 공간 요소와 관련된 소산 값을 결정하기 위해 상기 복수의 변조 공간 요소들을 스위핑하는 단계를 포함하는, EM 에너지를 적재물에 적용하기 위한 방법. - 복수의 하위 구성요소들을 가지는 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치로서,
상기 장치는:
각각의 상기 하위 구성요소와 관련되는 에너지 소산 특성의 값을 결정하고;
제1 형태의 하위 구성요소가 제2 형태의 하위 구성요소보다 더 많은 에너지를 흡수하게 되도록, 상기 에너지 소산 특성의 값들에 근거하여 상기 적재물에 대한 에너지 전송을 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제20항에 있어서,
상기 제1 형태의 상기 하위 구성요소는 제1 상의 물질을 포함하고,
상기 제2 형태의 상기 하위 구성요소는 제2 상의 물질을 포함하며,
상기 프로세서는 상기 제1 상의 물질을 함유하는 상기 하위 구성요소가 상기 제2 상의 물질을 함유하는 상기 하위 구성요소보다 더 많은 에너지를 흡수하게 되도록 구성되는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제21항에 있어서,
상기 프로세서는 상이한 상들의 물질을 함유하는 하위 구성요소들을 구별하도록 구성되는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제20항에 있어서,
상기 에너지 소산 특성의 값은 흡수된 에너지와 반사된 에너지 중의 적어도 하나의 지표인, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제21항에 있어서,
상기 제1 형태의 상은 고체이며 상기 제2 형태의 상은 액체인, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제24항에 있어서,
상기 고체는 얼음을 포함하는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제24항에 있어서,
상기 액체는 물을 포함하는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제20항에 있어서,
상기 에너지 소산 특성들의 적어도 하나는 소산 비율을 포함하는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제21항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 제2 상의 물질로의 상기 제1 상의 물질의 변환을 야기하기 위해 에너지 전송을 조절하도록 구성되며,
상기 프로세서는 상기 변환이 대체로 완료될 때 에너지 전송을 종료하도록 추가로 구성되는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제20항에 있어서,
에너지 전송을 조절하기 위해, 상기 프로세서는,
복수의 변조 공간 요소들 각각에 대해 상기 적재물에 의해 소산된 에너지를 가리키는 정보를 수신하고;
상기 복수의 변조 공간 요소들의 적어도 두 개의 서브세트들 각각과 파워 전달 프로토콜을 연관시키고, 상기 파워 전달 프로토콜은 서브세트들에 따라 상이하며;
각각의 상기 파워 전달 프로토콜에 따라 상기 적재물에 적용되는 에너지를 조절하도록 추가로 구성되는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제20항에 있어서,
상기 적재물을 받아들이는 공동 및 EM 에너지를 상기 적재물로 향하게 하기 위한 적어도 하나의 방사 요소를 더 포함하는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제30항에 있어서,
상기 적어도 하나의 방사 요소를 통해 상기 적재물에 EM 에너지를 공급하기 위한 EM 에너지의 발생기를 더 포함하는, 적재물에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제1 상의 물질과 제2 상의 물질을 가지는 재료에 에너지를 적용하기 위한 장치로서,
상기 장치는:
상기 제1 상의 물질을 가지는 상기 재료의 제1 부분에 에너지를 선택적으로 적용하고, 상기 제2 상의 물질을 가지는 상기 재료의 제2 부분에 적용되는 에너지를 선택적으로 제한하기 위해 EM 에너지의 적용을 조절하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는, 재료에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제32항에 있어서,
상기 프로세서는 상기 재료에 의해 흡수 가능한 에너지를 가리키는 정보를 수신하고, 에너지를 상기 적재물에 전송하기 위해 복수의 필드 패턴들을 선택하며, 상기 복수의 필드 패턴들 각각에 파워 수준 값들을 선택적으로 할당하도록 구성되는, 재료에 에너지를 적용하기 위한 장치. - 제32항에 있어서,
상기 제1 부분은 고체를 포함하고 상기 제2 부분은 고체 이외의 형태의 재료를 포함하며,
상기 프로세서는 상기 제2 부분에 적용되는 에너지의 양과 상이하게 상기 제1 부분에 일정 양의 에너지를 선택적으로 적용하도록 구성되는, 재료에 에너지를 적용하기 위한 장치.
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