KR20150069295A - 라디오파 가열 조리기기 - Google Patents

Abstract

본 발명의 라디오파 가열 조리기기는, 교류 전원을 공급받아 1MHz 이상 100MHz 이하의 일정한 라디오파 신호를 발생하는 파워 제너레이터; 상기 파워 제너레이터와 연결되는 제1전극과 상기 제1전극과 소정 간격 이격되며 접지되는 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고 내부에 유전물질이 담겨 있는 조리용기; 상기 파워 제너레이터와 상기 제1전극 사이에 연결되어 상기 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 조리용기에서 조리대상물의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치; 및 상기 파워 제너레이터의 작동을 제어하고 상기 파워 제너레이터의 파워와 상기 조리대상물의 부하에 따라 상기 조리용기 내의 유전물질의 온도를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

라디오파 가열 조리기기{Cooking apparatus using radio frequency heating}

본 발명은 라디오파 가열 조리기기에 관한 것이다.

일반적으로 전원을 공급받아 음식물을 조리하기 위해 가열하는 방법으로는 전열선을 이용한 전기 전도 가열(electric conduction heating), 전자기력을 이용하는 유도 가열(induction heating), 용량성 가열(capacitive heating)로서 고주파를 이용하는 유전체 가열(dielectric heating), 전자기 복사 가열(electromagnetic radiative heating) 등이 있다.

그 중에서 용량성 유전체 가열은 1~300MHz의 주파수를 이용하고, 2개의 평판 전극 사이에 피가열체를 놓고 양 전극에 교류 전원을 가하여 유전체인 피가열체의 분자가 왕복 운동을 하면서 가열되도록 하는 것이다.

1~300MHz의 주파수는 라디오파(radio frequency)에 속하므로 라디오파 가열이라 할 수 있다.

전자기 복사 가열은 더 높은 주파수인 300MHz~300GHz의 마이크로파를 이용하는데, 허용된 주파수로 915MHz와 2450MHz가 있다. 마이크로파는 초단파라고도 하며, 마이크로파의 에너지는 피가열체인 음식물의 표면으로부터 침투하여 주로 물과 지방, 단 분자들을 활성화시킨다. 에너지파를 받은 분자들은 매우 빠르게 회전하면서 운동하는데, 이러한 운동에너지가 음식물의 온도를 높이게 된다.

전자기 복사 가열은 전자레인지 내지 전기 오븐에서 흔히 사용되고, 마이크로파를 만드는 것이 마그네트론이다. 전자기 복사 가열은 마이크로파를 이용하므로 마이크로파 가열이라고 할 수 있다.

라디오파 가열은 마이크로파 가열에 비해 몇 가지 이점이 있다.

라디오파 가열은 마이크로파 가열에 비해 피가열체의 형태가 다양하더라도 더 균일한 가열을 할 수 있다.

라디오파 가열은 마이크로파 가열에 비해 표준 파워 그리드 튜브를 사용할 수 있을 정도로 충분히 낮은 주파수에서 작동하므로 적은 비용이 들뿐만 아니라 , 일반적으로 훨씬 높은 파워 발생 수준을 허용한다.

이러한 라디오파 가열을 이용한 라디오파 유전 가열 시스템이 미국등록특허공보 US6784405에 개시되어 있다.

상기 라디오파 유전 가열 시스템은 주파수 제너레이터(Frequency Generator)와 임피던스 매칭 네트워크(Impedance Matching Network) 사이에 방향성 결합기(Directional Coupler)를 개재하여 순방향 전력과 역방향 전력을 듀얼 채널 파워미터(Dual Channel Power Meter)를 통해 제어부에 입력하면 제어부가 임피던스 매칭 네트워크를 조절하여 부하 임피던스와 입력 임피던스를 매칭하도록 이루어져 있다.

그런데, 상기 시스템의 주파수 제너레이터에서 발생되는 라디오파의 주파수는 가변적일 뿐만 아니라 임피던스 매칭을 위해 시스템의 제어부가 직접 제어하므로, 그 제어가 복잡하고 어려운 문제점이 있었다.

또한, 평판형의 두 전극 사이에 피가열체가 배치되는데, 조리기기로 사용할 경우 가열되는 유전체인 음식물의 형태가 다양하므로 음식물의 형태에 따라 부위별로 불균일하게 가열되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일정한 주파수의 라디오파를 이용하고 임피던스 매칭을 정확하고 용이하게 할 수 있으며 음식물을 균일하고 효율적으로 가열할 수 있는 라디오파 가열 조리기기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 라디오파 가열 조리기기는, 교류 전원을 공급받아 1MHz 이상 100MHz 이하의 일정한 라디오파 신호를 발생하는 파워 제너레이터; 상기 파워 제너레이터와 연결되는 제1전극과 상기 제1전극과 소정 간격 이격되며 접지되는 제2전극; 상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고 내부에 유전물질이 담겨 있는 조리용기; 상기 파워 제너레이터와 상기 제1전극 사이에 연결되어 상기 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 조리용기에서 조리대상물의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치; 및 상기 파워 제너레이터의 작동을 제어하고 상기 조리대상물의 부하에 따라 상기 조리용기 내의 유전물질의 온도를 조절하는 제어부를 포함한다.

상기 임피던스 매칭장치는, 상기 부하 임피던스의 위상과 크기를 측정하는 임피던스 센서; 및 상기 임피던스 센서와 상기 제1전극 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 실행하는 매칭회로를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조리기기는 상기 유전물질의 온도를 측정하는 제1온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조리기기는 상기 조리대상물의 온도를 측정하는 제2온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 조리용기는 유전물질이 담겨 있는 공간을 2 이상의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 칸막이를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 적어도 하나의 칸막이는 금속 재질의 판재와 이에 코팅된 절연 물질로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 적어도 하나의 칸막이는 상기 조리용기 내에서 그 위치를 이동가능하게 장착되는 것이 바람직하다.

상기 적어도 하나의 칸막이는 상기 유전물질이 통과할 수 있도록 형성된 복수의 관통홀을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 유전물질은 액체 상태이고, 상기 조리용기와 연결되는 유전물질 순환유로와, 상기 유전물질을 순환시키는 펌프를 포함하는 순환장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 파워 제너레이터의 파워와 상기 조리대상물의 부하에 따라 상기 유전물질의 온도를 적절한 범위로 유지하기 위해, 상기 유전물질을 가열 또는 냉각시키는 열전달장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 유전물질은 액체 또는 분상물 또는 입상물 형태의 고체로 이루어질 수 있다.

상기 유전물질은 부도체의 용기 또는 주머니에 밀폐되도록 포장될 수 있다.

상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 조리용기의 양측 외면에 서로 마주보도록 장착되는 것이 바람직하다.

상기 제1전극과 상기 제2전극은 금속 플레이트 형태로 이루어져 상하로 서로 평행하게 배치되고, 상기 조리용기는 상기 제2전극의 상면에 놓일 수 있다.

상기 조리용기는 상면이 개방된 형태를 갖고, 상기 조리용기의 개방된 상면은 별도의 금속 플레이트에 의해 커버될 수 있다.

상기한 본 발명의 조리기기에 의하면, 일정한 주파수의 라디오파를 발생하고 제어부와 상관 없이 아날로그 회로를 통해 실시간으로 임피던스 매칭을 정확하고 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 음식물을 가열하는 두 전극 사이에 음식물을 둘러싸는 유전물질을 배치함으로써 음식물을 더욱 균일하고 효율적으로 가열할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 조리기기의 전체 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 임피던스 매칭의 원리를 설명하는 개략도이다.
도 3은 표면 음향파 온도센서의 사용례를 나타내는 도면이다.
도 4는 표면 음향파 온도센서를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 조리기기를 나타내는 일부 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 조리기기를 나타내는 일부 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제4실시예에 따른 조리기기를 나타내는 일부 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 조리기기의 전체 시스템을 나타내는 개략도이다.

본 발명의 조리기기는, 교류 전원을 공급받아 1MHz 이상 100MHz 이하의 일정한 라디오파 신호를 발생하는 파워 제너레이터(110); 상기 파워 제너레이터와 연결되는 제1전극(220)과 상기 제1전극과 소정 간격 이격되며 접지되는 제2전극(230); 상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고 내부에 유전물질(240)이 담겨 있는 조리용기(210); 상기 파워 제너레이터와 상기 제1전극 사이에 연결되어 상기 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 조리용기에서 조리대상물(260)의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치(120); 및 상기 조리대상물의 부하에 따라 상기 조리용기 내의 유전물질의 온도를 조절하는 제어부(150)를 포함한다.

상기 파워 제너레이터(110)는 조리기기의 전원장치로부터 교류 전원을 공급받아서 주파수가 1MHz 이상 100MHz 이하인 일정한 라디오파 신호를 발생한다.

상기 파워 제너레이터(110)는 교류(AC) 전원으로부터 공급받는 전류를 직류(DC) 전류로 변환시키는 변환기(정류기)를 포함하고 있으며, DC 전류를 특정 주파수의 RF(Radio Frequency) 파워 신호로 변환시킨다.

예를 들어 상기 파워 제너레이터(110)는 13.56MHz 또는 27.12MHz의 RF 파워 신호를 발생할 수 있다.

상기 라디오파 파워는 서로 이격되도록 설치된 제1전극(220)과 제2전극(230)에 가해지고, 두 전극 사이에 배치된 조리대상물(260)에 라디오파의 에너지가 가해져서 조리대상물이 가열된다.

조리대상물(260)의 극성 분자들은 유전체에 해당하고 두 전극 사이에 형성되는 교류 전기장에 의해 유전 손실이 발생하여 가열된다.

상기 제1전극(220)과 제2전극(230) 사이에는 내부에 유전물질(240)이 담겨 있는 조리용기(210)가 배치된다.

상기 조리용기(210)는 두 전극이 그 외측면에 부착되어 고정될 수 있도록 함과 아울러, 내부에 유전물질(240)과 조리대상물(260)을 고정하는 역할을 한다.

상기 파워 제너레이터(110)와 제1전극(220) 사이에는 상기 파워 제너레이터(110)의 출력 임피던스와 조리대상물(260)의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치(120)가 연결된다.

상기 파워 제너레이터(110)의 출력 임피던스는 약 50Ω으로 정해질 수 있는데, 두 전극 사이의 부하 임피던스는 조리대상물에 따라 실수부 성분뿐만 아니라 허수부 성분까지 포함하기 때문에 50Ω이 되지 않는다.

상기 파워 제너레이터(110)의 출력 임피던스는 두 전극측의 입장에서는 입력 임피던스가 된다. 이 입력 임피던스와 부하 임피던스가 일치하지 않을 경우 입력측에서 출력측으로 최대 전력이 전달되지 않는다.

따라서, 상기 임피던스 매칭장치(120)는 출력 임피던스와 부하 임피던스를 일치시켜 두 전극으로 라디오파의 파워가 반사되지 않고 최대 전력이 전달되도록 한다.

그리고, 상기 제어부(150)는 조리기기 전체의 작동을 제어하는 것으로서 특히 상기 파워 제너레이터(110)의 작동을 제어하고 상기 조리대상물(260)의 부하에 따라 상기 조리용기(210)에 있는 유전물질(240)의 온도를 조절할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(150)는 상기 임피던스 매칭장치(120)와 신호를 주고받도록 연결되어 있지 않다.

즉, 상기 임피던스 매칭장치(120)는 제어부(150)에 의해 제어되지 않고, 자체적으로 부하의 위상과 진폭을 측정하여 그 차이에 해당하는 에러(Error) 신호를 기반으로 아날로그 회로를 통해 실시간으로 매칭회로의 임피던스를 바꿔 입력 임피던스와 동일하게 50Ω으로 맞춰 준다.

이를 위해, 상기 임피던스 매칭장치(120)는 상기 부하 임피던스의 위상과 크기를 측정하는 임피던스 센서(130), 및 상기 임피던스 센서와 상기 제1전극 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 실행하는 매칭회로(140)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 임피던스 센서(130)는 부하측과 연결되어 부하측의 전압과 전류를 측정하여 부하 임피던스의 위상(Phase)과 크기(Magnitude)를 측정하는 것으로서, PM센서라고도 한다.

상기 임피던스 매칭회로(140)는 부하측과 연결된 지점의 임피던스를 조정하여 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 정합시키는 회로로서, 병렬 또는 직렬 연결된 가변 커패시터와 가변 인덕터의 조합이나, 병렬 또는 직렬 연결된 복수의 가변 커패시터와 일반 인덕터의 조합으로 구성될 수 있다.

도 2에는 상기 임피던스 매칭회로(140)의 일예가 도시되어 있는데, 도시된 임피던스 매칭회로(140)는 병렬 연결된 가변 커패시터(142)와 직렬 연결된 가변 커패시터(144)와 직렬 연결된 인덕터(146)로 구성되어 있다.

상기한 바와 같이 파워 제너레이터(110)의 출력 임피던스 P는 50Ω으로 정해질 수 있는데, 부하의 영향을 받는 부하 임피던스 Q는 a-jbΩ으로서 부하에 따라 변화되는 미지의 값이 된다.

상기 임피던스 매칭회로(140)는 부하 임피던스 Q=a-jbΩ의 값이 50Ω이 되도록 두 가변 커패시터(142, 144)의 값을 자동으로 조정할 수 있다.

다시 도 1로 돌아가서, 상기 조리용기(210)의 내부에는 유전물질(240)이 채워져서 조리대상물(260)과 두 전극(220, 230) 사이의 공간을 채우는 것이 바람직하다.

상기 유전물질(240)은 마찬가지로 유전체인 조리대상물(260)에 비해 유전 손실이 상대적으로 작은 물질로서, 라디오파 전원이 가해지면 유전물질보다 조리대상물(260)이 상대적으로 더 가열된다.

상기 유전물질(240)은 조리용기(210) 내에 조리대상물(260)을 둘러싸도록 채워져서, RF 파워가 조리대상물(260)에 균일하게 가해지도록 하여 균일하게 가열되도록 한다.

도 1에는 유전물질(240)로서 조리용기(210) 내에 액상의 물이 채워진 것이 도시되어 있다.

상기 조리용기(200)의 재질은 유전 손실이 작고 성형 제작이 용이하며 강도가 큰 것이 좋다.

그래서, 상기 조리용기(200)는 도체인 전극에 비해 부도체인 유리, 테플론, 폴리머 등의 재질로 이루어질 수 있다.

상기 유전물질(240)은 조리를 시작하기 전에 상온보다 높은 온도로 가열되어 50~70℃ 정도의 초기 온도를 가지는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 조리용기(210) 내부에는 상기 유전물질(240)의 온도를 측정하는 제1온도센서(250)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1온도센서(250)는 유전물질(240)의 온도를 측정하여 상기 제어부(150)로 그 측정값 신호를 전송하고, 이에 따라 상기 제어부(150)는 조리기기의 전원 전력과 작동 여부 및 작동 시간 등을 제어한다.

또한, 상기 제어부(150)는 조리대상물(260)이 가열되는 동안 그 온도 변화를 감지하여 조리기기의 작동을 제어한다.

이를 위해, 상기 조리용기(210) 내부에 투입되는 조리대상물(260)에는 그 온도를 측정하는 제2온도센서(270)를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제2온도센서(270)는 조리대상물(260)이 액체인 경우도 있겠지만 고기와 같이 고체인 경우도 있으므로, 적어도 일단부가 상기 조리대상물(260) 내부에 삽입되도록 배치된다.

상기 제2온도센서(270)는 고주파를 이용하여 가열되는 조리용기(210) 내부에서 사용되는 것이므로, 금속 도선이나 금속 쉴드(Shield)로 되어 있는 일반적인 온도센서를 사용할 경우 전자기파의 영향을 받기 때문에 정확한 온도 측정을 할 수 없다.

따라서, 상기 제2온도센서(270)는 비금속 재질로 이루어진 광섬유 온도센서 또는 표면 음향파 온도센서를 사용할 수 있다.

상기 광섬유 온도센서(Fiber Optical Temperature Sensor)는 광섬유의 단부에 장착된 갈륨 비소화물(GaAs) 반도체 결정으로 이루어져 있다.

이 광섬유 온도센서는 온도에 따라 갈륨 비소화물의 밴드 갭(band gap)이 변화하는 성질을 이용하여 온도를 측정한다.

이 광섬유 온도센서는 완전한 비금속 부도체로 이루어져 있어서, 전자기파 등에 의해 영향을 받지 않는다.

상기 광섬유 온도센서는 유전물질(240) 내부로부터 상기 제어부(150)에 유선으로 연결된다.

상기 제어부(150)는 온도에 따라 변화하는 밴드 에지(band edge)의 위치를 분석하여 온도를 계산한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제2온도센서(270)로서 상기 표면 음향파 온도센서(Surface Acoustic Wave temperture sensor)를 사용할 경우, 이는 무선센서로서 조리기기 내부에 안테나(280)가 마련된다.

상기 안테나(280)는 막대 모양의 로드 안테나(Rod Antenna)가 사용될 수 있다.

상기 제2온도센서로서 표면 음향파 온도센서(270)는 그 단부가 조리대상물(260)의 내부에 삽입되도록 배치된다.

도 3은 표면 음향파 온도센서를 사용하는 방법을 설명하는 도면으로서, 편의상 조리용기와 두 전극 등을 생략하였다.

도 4에는 표면 음향파 온도센서의 구체적인 예가 도시되어 있다.

상기 표면 음향파 온도센서(270)는 내부에 매립되는 표면 음향파 공진기(SAW-resonator, 272)와, 상기 표면 음향파 공진기와 동축케이블(274)에 의해 연결되는 안테나부(276)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 표면 음향파 온도센서(270)는 그 단부가 뾰족하게 형성된 팁부(271)와 상기 안테나부(276)를 둘러싼 손잡이부(278)를 더 포함할 수 있다.

상기 표면 음향파 공진기(272)는 중앙부에 상기 동축케이블(274)과 연결되어 상기 안테나부(276)로부터 전파를 받아 표면 음향파를 발생하는 전극부(E)와 상기 전극부(E)의 양측 표면에 마련되어 표면 음향파를 반사하는 반사기(Reflector, R)를 포함할 수 있다.

상기 안테나(280)에서 발생한 전파는 상기 표면 음향파 온도센서(270)의 안테나부(276)를 통해 상기 표면 음향파 공진기(272)에 전달되고, 이는 공진기 표면에서 물리적인 웨이브(wave)인 표면 음향파로 변환되어 표면을 따라 전달된다.

상기 표면 음향파(SAW)는 상기 반사기(R)에 의해 반사되며, 특정한 공진주파수에 대해 공진을 일으켜서 그 신호를 상기 안테나(280)를 통해 다시 수신할 수 있다.

이때, 공진을 일으키는 전파의 주파수는 온도에 민감한 피에조 특성이 있으므로 공진이 일어나는 주파수로부터 온도를 측정할 수 있다.

사용자는 표면 음향파 온도센서(270)를 사용할 경우, 상기 팁부(271)를 조리대상물(260)인 음식물에 찔러넣고 조리기기를 작동시키면, 상기 제어부는 상기 안테나(280)와 연결되어 무선으로 수신되는 공진 주파수 신호로부터 음식물의 온도를 측정할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조리기기는 상기 유전물질(240)이 담겨 있는 조리용기(210)의 내부 공간을 2 이상의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 칸막이(290)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 칸막이(290)는 조리용기(210)의 내부 공간을 구획하여 조리대상물(260)이 특정한 위치에 고정될 수 있도록 한다.

상기 칸막이(290)는 부도체인 비금속으로 제작될 수도 있으나, 도체인 금속 재질로 이루어질 수도 있다.

상기 칸막이(290)가 금속 재질로 이루어질 경우, 두 전극 사이에서 2차 전극 역할을 하여 전자기파가 더욱 균일하게 전달되어 가열 효율을 높일 수 있다.

이때, 금속 재질이 물 등의 유전물질이나 습기가 있는 공기 등에 노출되면 부식될 우려가 있으므로, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 칸막이(290)는 금속 재질의 판재(292)와 이에 코팅된 절연 물질(294)로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 칸막이(290)는 상기 조리용기 내에서 그 위치를 이동가능하게 장착되는 것이 바람직하다.

이를 위해, 상기 조리용기(210)의 바닥면과 측면에는 상기 칸막이(290)가 삽입되어 고정될 수 있는 그루브가 형성될 수 있다.

또는, 상기 조리용기(210)의 내측면에 수평방향으로 그루브가 형성되고, 상기 칸막이(290)의 측단부에 상기 그루브에 삽입되어 슬라이딩되는 돌기가 형성될 수 있다.

상기 칸막이(290)가 이동가능한 경우 상기 조리대상물(260)의 크기에 따라 전극과 칸막이 사이 또는 칸막이와 칸막이 사이의 간격을 좁힐 수 있으므로, 조리대상물(260)의 위치를 더 확실히 고정할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유전물질(240)이 액체 상태일 때, 상기 조리기기는 상기 조리용기(210)와 연결되는 유전물질 순환유로와, 상기 유전물질을 순환시키는 펌프를 포함하는 순환장치(300)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 순환유로는 상기 조리용기(210)의 하부와 연결되고 상기 순환장치(300)의 케이스 내외부로 파이프 또는 호스로 연결될 수 있다.

상기 펌프(310)는 전기 모터에 의해 작동되고 물과 같은 액체를 펌핑하는 소형 펌프가 사용될 수 있다.

상기 순환장치(300)는 상기 조리용기(210) 내의 유전물질을 순환시킴으로써 조리용기 내에서 원활하게 대류되도록 함으로써 유전물질의 온도 분포가 균일하도록 한다.

그리고 상기한 바와 같이, 상기 유전물질(240)은 조리기기를 작동하기 전에 소정 온도로 미리 가열되는 것이 바람직하다.

상기 조리기기는 상기 조리대상물(260)의 부하에 따라 상기 유전물질(240)의 온도를 적절한 범위로 유지하기 위해, 상기 유전물질을 가열 또는 냉각시키는 열전달장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 열전달장치는 상기 유전물질(240)을 가열하는 히팅부(320)와 상기 유전물질(240)을 냉각시키는 냉각부(330)를 포함할 수 있다.

상기 히팅부(320)는 전열 히터와 같이 전기에 의해 작동되고 간단한 구조를 가진 것이 바람직하다.

상기 유전물질은 상기 히팅부(320) 주위를 지나면서 열을 전달받아 가열될 수 있다.

상기 제어부(150)는 상기 조리용기(210) 내에 마련된 상기 제1온도센서(250)를 통해 유전물질의 온도를 실시간 감지하고, 상기 제어부(150)는 상기 유전물질의 온도가 소정 온도가 될 때까지 상기 펌프(310)와 상기 히팅부(320)를 작동시킨 다음 정지할 수 있다.

상기 열전달장치는 상기 유전물질(240)을 냉각시키는 냉각부(330)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 히팅부(320)의 작동을 정지하더라도 상기 유전물질(240)의 온도가 바람직한 설정 온도 범위보다 높아지는 경우가 있을 수 있다.

상기 두 전극(220, 230) 사이에 가해지는 전자기파는 상기 조리대상물(260)뿐만 아니라 상기 유전물질(240)도 일부 가열하기 때문이다.

상기 냉각부(330)는 상기 유전물질(240)의 온도가 설정 온도보다 높아질 경우에 유전물질의 온도를 낮추어 설정 범위 내로 들어오게 한다.

상기 냉각부(330)는 열전 소자를 이용하여 유전물질로부터 열을 빼앗아 냉각할 수도 있고, 방열핀이 형성된 파이프 내부를 유동하도록 하여 간단한 공랭식 구조로 구현할 수도 있다.

상기 열전달장치는 상기 조리용기(210)의 일측에 구비되거나 상기 순환장치(300)를 구비할 경우 상기 순환장치(300)의 일 구성요소로 구비될 수 있다.

상기 조리용기(210)의 일측에 상기 열전달장치가 구비될 경우, 상기 조리용기(210)의 내부에 있는 유전물질(240)의 온도를 조리대상물의 부하에 따라 적절한 온도 범위가 되도록 조절할 수 있다.

상기 순환장치(300)가 상기 펌프(310)와 함께 상기 히팅부(320)와 냉각부(330)를 구비하는 경우, 상기 순환장치(300) 내의 유전물질의 온도를 적정 온도 범위로 조절함으로써 상기 조리용기(210) 내의 유전물질의 온도가 적정 온도 범위가 되도록 할 수 있다.

상기 펌프(310)와 상기 히팅부(320) 및 냉각부(330)는 상기 제어부(150)에 의해 제어될 수 있다.

상기 제어부(150)는 조리기기를 작동하는 초기는 물론 조리대상물을 가열하는 조리 중에도 유전물질의 온도가 설정 범위 이내가 되도록 조절할 수 있다.

그리고, 상기 유전물질(240)이 물과 같이 액체 상태이고 상기 순환장치(300)를 구비하는 경우, 상기 칸막이(290)는 상기 유전물질(240)이 통과할 수 있도록 형성된 복수의 관통홀을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 칸막이(290)에 복수의 관통홀이 형성됨으로써, 상기 유전물질이 조리용기(320) 내에서 원활하게 대류하고 상기 순환장치(300)와의 사이에서 원활하게 순환될 수 있다.

상기 조리대상물(260)은 부도체의 용기 또는 주머니에 진공 포장되어 상기 조리용기(210)에 투입될 수 있다.

최근에 육류나 생선과 같은 식재료를 진공포장하여 항온조에서 일반적인 요리 온도보다 낮은 온도를 유지한 채 물 속에서 장시간 조리하는 수비드(Sous Vide) 조리법이 알려지고 있다.

수비드 조리법은 식재료의 맛과 향, 색감은 물론 영양소까지도 최대한 유지해 주며, 특히 육류의 경우 육즙이 빠지지 않아서 부드러운 식감과 고기 자체의 맛을 일정 기간 유지해 주고, 생선의 경우 살이 부서지지 않아 원래의 모양을 그대로 유지할 수 있으므로 웰빙 조리법으로 주목받고 있다.

수비드(Sous Vide)는 프랑스어로서 "진공에서(Under Vacuum)"를 의미한다. 수비드 조리법은 진공포장된 식재료를 50~80℃ 정도의 비교적 저온에서 1시간 이상 가열함으로써 균일한 가열 조리를 할 수 있다.

식재료에 따라 48시간 이상 가열되는 경우도 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 수비드 조리법에 따라 식재료를 진공 포장할 경우 상기한 제2온도센서(270)를 식재료에 찔러넣은 상태에서 조리대상물(260)을 유연한 용기 또는 주머니의 포장재(265)로 진공 포장할 수 있다.

본 발명에서는 조리대상물(260)을 부도체로 이루어진 유연한 용기 또는 비닐과 같은 주머니로 진공 포장함으로써 수비드 조리법을 라디오파 가열 조리기기에 적용할 수 있다.

라디오파 가열 조리기기로 조리할 때 상기 유전물질(240)은 조리시에 50~80℃로 가열되고, 상기 조리대상물(260)은 40~60℃로 1~5분 동안 가열될 수 있다.

예를 들어, 쇠고기 안심의 경우 항온조에서 수비드 조리법에 따라 조리하면 약 55℃에서 1시간 이상 가열해야 하였다.

이에 반해, 라디오파 가열의 경우 유전물질인 물의 초기 온도를 60℃로 하고 300W, 27.12MHz의 라디오파를 가하면 약 2분 40초만에 균일하게 조리된 음식물을 얻을 수 있었다.

한편, 상기 유전물질(240)은 액체 또는 분상물 또는 입상물 형태의 고체로 이루어질 수 있다.

상기 유전물질(240)은 그 상태에 따라 액체 또는 고체가 이용될 수 있다. 액체 상태의 유전물질로는 주위에서 쉽게 구할 수 있는 물이 대표적이고, 고체 상태의 유전물질로는 모래, 알루미나 볼(Alumina Ball), 밀가루 등이 사용될 수 있다.

도 1 및 도 2에서는 유전물질로서 액체인 물이 사용된 것이 도시되어 있고, 도 5에서는 모래와 같은 분상물 또는 입상물이 유전물질로서 사용된 것이 도시되어 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 유전물질(240)이 분상물 또는 입상물의 집합인 경우에도 유전물질(240)은 두 전극(220, 230) 사이의 조리 공간을 채우면서 조리대상물(260)을 둘러쌀 수 있다.

상기 유전물질(240)은 부도체의 용기 또는 주머니로 된 포장재(245)로 밀폐되도록 포장될 수 있다.

도 6(a)에 도시된 바와 같이, 유연한 재질의 비닐이나 고무 주머니로 유전물질(240)을 밀폐되도록 포장함으로써, 상기 조리대상물(260)을 둘러싸면서 상기 두 전극(220, 230) 사이의 공간을 채우도록 배치될 수 있다.

도 6(b)에 도시된 바와 같이, 상기한 칸막이(290)를 구비할 경우 그에 대응하여 상기 포장된 유전물질(240)의 부피는 그만큼 작아질 수 있다.

상기 포장재(245)에 의해 밀폐되도록 포장된 유전물질(240)은 조리 공간의 크기와 조리대상물(260)의 크기에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 유전물질(240)도 그에 맞추어 적절한 부피를 갖도록 포장될 수 있다.

또한, 다양한 부피를 갖는 포장된 유전물질을 제공하여 사용자가 적절한 것을 선택하여 사용할 수도 있다.

상기 포장된 유전물질(240)은 포장재(245)가 유연할 뿐만 아니라, 유전물질(240)도 그 윤곽의 형태가 변형될 수 있는 액체나 분상물 또는 입상물 형태의 고체이기 때문에, 상기 두 전극(220, 230) 사이의 공간을 거의 채우도록 변형될 수 있다.

도 1, 도 2 및 도 3, 도 4의 실시예에서, 상기 제1전극(220)과 상기 제2전극(220)은 상기 조리용기(210)의 양측 외면에 서로 마주보도록 장착되었다.

도 7(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1전극(220)과 상기 제2전극(220)은 금속 플레이트 형태로 이루어져 상하로 서로 평행하게 배치되고, 상기 조리용기(210)는 상기 제2전극(220)의 상면에 놓일 수도 있다.

상기 두 전극이 조리용기(210)의 양측 외면에 장착되는 경우, 상기 조리용기(210)는 소정 크기를 가지고 두 전극은 물론 상기한 순환장치(300)도 연결될 수 있는 등 조리기기의 케이스(200) 내에 고정적으로 장착될 것이다.

이에 반해, 도 7의 경우 두 전극은 파워가 공급되도록 연결되어 고정되고, 그 사이의 공간에 부도체로 된 임의의 조리용기(210)를 안착시켜 그 내부에 있는 조리대상물(260)을 가열할 수 있다.

따라서, 사용자는 두 전극 사이에, 특히 제2전극(230) 위에 조리대상물(260)과 유전물질(240)을 넣은 조리용기(210)를 안착하고서 조리기기를 작동할 수 있으므로, 조리용기가 부도체의 것이라면 그 크기에 구애받지 않고 임의의 것을 사용할 수 있다.

그리고, 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 상기 조리용기(210)는 상면이 개방된 형태를 갖고, 상기 조리용기의 개방된 상면은 별도의 금속 플레이트(295)에 의해 커버되는 것이 바람직하다.

상기 금속 플레이트(295)는 상기 조리용기(210) 내부로 이물질이 들어가는 것을 차단할 뿐만 아니라, 금속 재질로 되어 있어서 두 전극 사이에서 2차 전극 역할을 하여 전자기파의 에너지가 균일하게 가해질 수 있도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

110: 파워 제너레이터
120: 임피던스 매칭장치
130: 임피던스 센서
140: 임피던스 매칭회로
150: 제어부
200: 조리기기 케이스
210: 조리용기
220: 제1전극
230: 제2전극
240: 유전물질
245: 포장재
250: 제1온도센서
260: 음식물
265: 포장재
270: 제2온도센서
280: 안테나
290: 칸막이
300: 순환장치
310: 펌프
320: 히팅부
330: 냉각부

Claims (15)

1. 교류 전원을 공급받아 1MHz 이상 100MHz 이하의 일정한 라디오파 신호를 발생하는 파워 제너레이터;
   상기 파워 제너레이터와 연결되는 제1전극과 상기 제1전극과 소정 간격 이격되며 접지되는 제2전극;
   상기 제1전극과 제2전극 사이에 배치되고 내부에 유전물질이 담겨 있는 조리용기;
   상기 파워 제너레이터와 상기 제1전극 사이에 연결되어 상기 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 조리용기에서 조리대상물의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치; 및
   상기 파워 제너레이터의 작동을 제어하고 상기 조리대상물의 부하에 따라 상기 조리용기 내의 유전물질의 온도를 조절하는 제어부를 포함하는 조리기기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 임피던스 매칭장치는,
   상기 부하 임피던스의 위상과 크기를 측정하는 임피던스 센서; 및
   상기 임피던스 센서와 상기 제1전극 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 실행하는 매칭회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
3. 제1항에 있어서,
   상기 조리기기는 상기 유전물질의 온도를 측정하는 제1온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
4. 제3항에 있어서,
   상기 조리기기는 상기 조리대상물의 온도를 측정하는 제2온도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 조리용기는 유전물질이 담겨 있는 공간을 2 이상의 공간으로 구획하는 적어도 하나의 칸막이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 칸막이는 금속 재질의 판재와 이에 코팅된 절연 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 조리기기.
7. 제5항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 칸막이는 상기 조리용기 내에서 그 위치를 이동가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 조리기기.
8. 제5항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 칸막이는 상기 유전물질이 통과할 수 있도록 형성된 복수의 관통홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 유전물질은 액체 상태이고,
   상기 조리용기와 연결되는 유전물질 순환유로와, 상기 유전물질을 순환시키는 펌프를 포함하는 순환장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 파워 제너레이터의 파워와 상기 조리대상물의 부하에 따라 상기 유전물질의 온도를 적절한 범위로 유지하기 위해, 상기 유전물질을 가열 또는 냉각시키는 열전달장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조리기기.
11. 제1항에 있어서,
    상기 유전물질은 액체 또는 분상물 또는 입상물 형태의 고체로 이루어진 것을 특징으로 하는 조리기기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 유전물질은 부도체의 용기 또는 주머니에 밀폐되도록 포장된 것을 특징으로 하는 조리기기.
13. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 상기 조리용기의 양측 외면에 서로 마주보도록 장착되는 것을 특징으로 하는 조리기기.
14. 제1항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극은 금속 플레이트 형태로 이루어져 상하로 서로 평행하게 배치되고,
    상기 조리용기는 상기 제2전극의 상면에 놓이는 것을 특징으로 하는 조리기기.
15. 제14항에 있어서,
    상기 조리용기는 상면이 개방된 형태를 갖고,
    상기 조리용기의 개방된 상면은 별도의 금속 플레이트에 의해 커버되는 것을 특징으로 하는 조리기기.

Images