KR20150069298A

KR20150069298A - Cooking apparatus using radio frequency heating

Info

Publication number: KR20150069298A
Application number: KR1020130155554A
Authority: KR
Inventors: 옥승복; 김완수; 문현욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2015-06-23
Also published as: KR102134684B1

Abstract

A heating cooking apparatus using radio frequency of the present invention comprises: a power generator generating a constant high frequency signal under 1 to 100 MHz by receiving an AC power supply; a cylindrical cooking container in which an object to be cooked is accommodated and heated; a pair of primary electrode in a curved form, connected with the power generator and arranged to face each other on an outside surface of the cylindrical container; an impedance matching device connected between the power generator and one primary electrode, and matching output impedance of the power generator and load impedance of the object to be cooked in the cooking container; and a control unit controlling operation of the power generator.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 라디오파 가열 조리기기에 관한 것이다.The present invention relates to a radio wave heating cooker.

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.Generally, as a method of heating food to be supplied with power, there are electric conduction heating using an electric heating line, induction heating using electromagnetic force, and dielectric heating using capacitive heating as a capacitive heating Dielectric heating, electromagnetic radiative heating, and the like.

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.Among them, the capacitive dielectric heating is performed at a frequency of 1 to 300 MHz, placing a heating body between two flat plate electrodes, applying alternating current power to both electrodes, and causing molecules of the dielectric body to be heated while reciprocating .

1~300MHz의 주파수는 라디오파(radio frequency)에 속하므로 라디오파 가열이라 할 수 있다.The frequency of 1 to 300MHz belongs to the radio frequency, so it can be called radio wave heating.

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.Electromagnetic radiation heating uses higher frequencies of 300MHz to 300GHz microwaves, with 915MHz and 2450MHz allowed frequencies. Microwaves are also called microwave, and the energy of microwaves penetrates from the surface of food to be heated and mainly activates water, fat and monomolecules. Molecules that receive energy waves move very rapidly, and this kinetic energy increases the temperature of the food.

전자기 복사 가열은 전자레인지 내지 전기 오븐에서 흔히 사용되고, 마이크로파를 만드는 것이 마그네트론이다. 전자기 복사 가열은 마이크로파를 이용하므로 마이크로파 가열이라고 할 수 있다.Electromagnetic radiation heating is commonly used in microwave ovens and electric ovens, and the magnetron is used to make microwaves. Electromagnetic radiation heating is microwave heating because it uses microwave.

라디오파 가열은 마이크로파 가열에 비해 몇 가지 이점이 있다.Radio wave heating has several advantages over microwave heating.

라디오파 가열은 마이크로파 가열에 비해 피가열체의 형태가 다양하더라도 더 균일한 가열을 할 수 있다.Radio wave heating can achieve more uniform heating, even if the shape of the heating target varies, compared to microwave heating.

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.Radio wave heating operates at a sufficiently low frequency to be able to use a standard power grid tube compared to microwave heating, so it not only costs less but generally allows a much higher power generation level.

이러한 라디오파 가열을 이용한 라디오파 유전 가열 시스템이 미국등록특허공보 US6784405에 개시되어 있다.A radio wave oil heating system using such radio wave heating is disclosed in US Pat. No. 6,784,405.

도 1에는 종래기술에 의한 조리기기에서 조리실(10) 내부에 평판형의 두 전극이 상하로 설치된 것이 도시되어 있다.FIG. 1 shows a conventional cooking apparatus in which two plate-shaped electrodes are vertically installed in a cooking chamber.

라디오파 에너지가 인가되는 제1전극(20)은 조리실(10)의 공간에 하나 이상의 지지대(25)에 매달리는 형태로 장착되고, 구리 박판으로 된 전원 연결부(22)가 연결된다.The first electrode 20 to which the radio wave energy is applied is mounted in the space of the cooking chamber 10 in such a manner as to be hung on one or more support rods 25 and connected to a power connection portion 22 made of a thin copper plate.

상기 제1전극(20)은 상기 지지대(25)의 하단에 결합되는 지지판(24) 아래에 장착될 수 있다.The first electrode 20 may be mounted under the support plate 24 coupled to the lower end of the support 25.

제2전극(30)은 상기 제1전극(20)고 소정 간격 이격되고, 상기 조리실(10)의 바닥에 장착되며, 접지된다.The second electrode 30 is spaced apart from the first electrode 20 by a predetermined distance, is mounted on the bottom of the cooking chamber 10, and is grounded.

상기 제2전극(30)은 상기 조리실(10)의 바닥에 노출될 수도 있으나, 부도체의 바닥판 아래에 장착될 수 있다.The second electrode 30 may be exposed to the bottom of the cooking chamber 10, but may be mounted under the bottom plate of the nonconductive body.

그런데, 상기 두 전극은 평판 형태이고 두 전극 사이에 조리대상물을 배치하고 조리기기를 작동할 경우, 가열되는 유전체인 음식물의 형태가 다양하므로 음식물의 형태에 따라 부위별로 불균일하게 가열되는 문제점이 있었다.However, when the two electrodes are in the form of a flat plate and the object to be cooked is disposed between the two electrodes and the cooking appliance is operated, since the form of food to be heated is diverse, there is a problem that the food is heated irregularly according to the form of the food.

또한, 조리기기의 효율도 낮아서 조리시간이 길고 전력 소모가 많은 문제점이 있었다.In addition, the efficiency of the cooking device is low, resulting in a long cooking time and high power consumption.

본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 라디오파 가열 조리기기의 전극 구조를 개선하여 효율이 높을 뿐만 아니라 균일한 가열이 가능한 조리기기를 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a cooking appliance which can improve the efficiency of the electrode structure of a radio wave heating cooking appliance and can uniformly heat the cooking appliance.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 라디오파 가열 조리기기는, 교류 전원을 공급받아 1MHz 내지 100MHz 이하의 일정한 고주파 신호를 발생하는 파워 제너레이터; 조리대상물이 수용되어 가열되는 원통형 용기; 상기 파워 제너레이터와 연결되고 상기 원통형 용기의 외측면에 서로 마주보도록 배치되고 곡면 형태로 이루어진 한 쌍의 1차전극; 상기 파워 제너레이터와 상기 한 쌍의 1차전극 중 하나 사이에 연결되어 상기 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 조리용기에서 조리대상물의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치; 및 상기 파워 제너레이터의 작동을 제어하는 제어부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a radio wave cooking apparatus comprising: a power generator for receiving a AC power and generating a constant high frequency signal of 1 MHz to 100 MHz; A cylindrical container in which a cooking object is received and heated; A pair of primary electrodes connected to the power generator and arranged to face each other on an outer surface of the cylindrical container and formed in a curved shape; An impedance matching device connected between the power generator and one of the pair of primary electrodes to match an output impedance of the power generator with a load impedance of the object to be cooked in the cooking container; And a control unit for controlling the operation of the power generator.

상기 조리기기는, 상기 원통형 용기에 삽입되고 내부에 조리대상물이 수용되는 조리용기와, 상기 조리용기의 외면에 장착되고 금속 판재로 된 곡면 형태의 2차전극을 더 포함하는 것이 바람직하다.The cooking apparatus may further include a cooking vessel inserted into the cylindrical vessel and containing an object to be cooked, and a curved secondary electrode mounted on an outer surface of the cooking vessel.

상기 조리용기는 내부가 조리대상물을 둘러싸는 유전물질로 채워진 것이 바람직하다.Preferably, the cooking vessel is filled with a dielectric material surrounding the object to be cooked.

상기 조리기기는 상기 유전물질의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.The cooking apparatus may further include a temperature sensor for measuring a temperature of the dielectric material.

상기 한 쌍의 1차전극은 상기 원통형 용기의 중심선에 대해 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되고 소정 각도의 호형 곡면 형태로 이루어진 것이 바람직하다.It is preferable that the pair of primary electrodes are formed to have the same radius of curvature with respect to the center line of the cylindrical container and have an arcuate curved shape at a predetermined angle.

상기 조리용기는 상기 원통형 용기의 내부에 삽입되도록 더 작은 지름을 가진 원통 형태로 이루어지고, 상기 2차전극은 상기 조리용기의 외측면에 서로 마주보도록 장착되는 한 쌍의 곡면 형태의 전극인 것이 바람직하다.It is preferable that the cooking container is a cylindrical shape having a smaller diameter to be inserted into the cylindrical container and the secondary electrode is a pair of curved electrodes mounted on the outer surface of the cooking container so as to face each other Do.

상기 2차전극은 상기 원통 형태의 조리용기의 중심선에 대해 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되고 소정 각도의 호형 곡면 형태로 이루어질 수 있다.The secondary electrode may be formed to have the same radius of curvature with respect to the center line of the cylindrical cooking vessel and have an arcuate curved shape at a predetermined angle.

상기 2차전극은 그 중심선에 대한 각도가 상기 1차전극보다 작거나 같은 것이 바람직하다.The angle of the secondary electrode with respect to the center line is preferably smaller than or equal to the angle of the primary electrode.

상기 2차전극의 높이는 상기 1차전극보다 작은 것이 바람직하다.The height of the secondary electrode is preferably smaller than that of the primary electrode.

상기 조리용기는 상기 원통형 용기의 내부에 삽입되도록 더 작은 지름을 가진 원통 형태로 이루어지고, 상기 2차전극은 상기 조리용기의 외면을 둘러싸도록 장착되는 밴드 형태의 전극일 수 있다.The cooking vessel may have a cylindrical shape having a smaller diameter to be inserted into the cylindrical vessel, and the secondary electrode may be a band-shaped electrode mounted to surround the outer surface of the cooking vessel.

상기 조리용기를 회전시키는 모터를 더 포함할 수 있다.And a motor for rotating the cooking vessel.

상기 임피던스 매칭장치는, 상기 출력 임피던스와 상기 부하 임피던스의 위상과 크기를 측정하는 임피던스 센서; 및 상기 임피던스 측정회로와 상기 제1전극 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 실행하는 매칭회로를 포함하는 것이 바람직하다.Wherein the impedance matching device comprises: an impedance sensor for measuring a phase and a magnitude of the output impedance and the load impedance; And a matching circuit connected between the impedance measuring circuit and the first electrode to perform impedance matching.

상기한 본 발명의 라디오파 가열 조리기기에 의하면, 평판형의 전극을 가진 것에 비해 조리기기의 효율이 매우 높을 뿐만 아니라 균일한 가열이 가능한 효과가 있다.According to the radio wave heating cooking apparatus of the present invention, the efficiency of the cooking apparatus is very high as compared with the apparatus having a plate-shaped electrode, and uniform heating is possible.

도 1은 종래기술에 따른 라디오파 가열 조리기기에서 평판 전극이 설치된 조리기기 내부를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 조리기기의 전체 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 2의 조리기기에서 원통형 용기에 전극이 장착된 것을 나타내는 사시도와 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 조리기기의 용기와 전극의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 의한 조리기기의 용기와 전극의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제4실시예에 의한 조리기기의 용기와 전극의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 각 실시예에 의한 조리기기 작동시 조리용기 내부의 전기장 분포 시뮬레이션을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 각 실시예에 의한 조리기기와 마이크로파 조리기기의 효율을 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 각 실시예에 의한 조리기기 작동시 전극 구조에 따른 가열 온도 편차를 나타내는 그래프이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 의한 조리기기와 마이크로파 조리기기의 효율과 가열 온도 편차를 나타내는 그래프이다.FIG. 1 is a view showing the inside of a cooking apparatus provided with a flat plate electrode in a conventional radio wave heating cooking apparatus.
2 is a schematic view showing an entire system of a cooking apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a perspective view and an exploded perspective view showing an electrode mounted on a cylindrical container in the cooking apparatus of Fig. 2; Fig.
4 is a schematic view showing a structure of a container and an electrode of a cooking device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic view showing a structure of a container and an electrode of a cooking device according to a third embodiment of the present invention.
6 is a schematic view showing a structure of a container and an electrode of a cooking device according to a fourth embodiment of the present invention.
7 shows simulation of the electric field distribution inside the cooking container when the cooking device is operated according to each embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a graph showing the efficiency of a cooking device and a microwave cooking device according to each embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 9 is a graph showing heating temperature deviations according to the electrode structure when the cooking apparatus is operated according to each embodiment of the present invention.
10 is a graph showing the efficiency and the heating temperature deviation of the cooking device and the microwave cooking device according to the third embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 조리기기의 전체 시스템을 나타내는 개략도이다.2 is a schematic view showing an entire system of a cooking apparatus according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 라디오파 가열 조리기기는, 교류 전원을 공급받아 1MHz 내지 100MHz 이하의 일정한 고주파 신호를 발생하는 파워 제너레이터(110); 조리대상물이 수용되어 가열되는 원통형 용기(210); 상기 파워 제너레이터와 연결되고 원통형 용기의 외측면에 서로 마주보도록 배치되고 곡면 형태로 이루어진 한 쌍의 1차전극(220, 230); 상기 파워 제너레이터와 상기 1차전극 사이에 연결되어 상기 파워 제너레이터의 출력 임피던스와 상기 조리용기에서 조리대상물의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치; 및 상기 파워 제너레이터의 작동을 제어하는 제어부(150)를 포함한다.A radio wave cooking apparatus of the present invention includes: a power generator (110) receiving an AC power and generating a constant high frequency signal of 1 MHz to 100 MHz or less; A cylindrical container 210 in which a cooking object is received and heated; A pair of primary electrodes (220, 230) connected to the power generator and arranged to face each other on the outer surface of the cylindrical container and in a curved shape; An impedance matching device connected between the power generator and the primary electrode to match an output impedance of the power generator with a load impedance of the object to be cooked in the cooking container; And a control unit 150 for controlling the operation of the power generator.

상기 파워 제너레이터(110)는 조리기기의 전원장치로부터 교류 전원을 공급받아서 주파수가 1MHz 이상 100MHz 이하인 일정한 라디오파 신호를 발생한다.The power generator 110 receives AC power from a power source of a cooking appliance and generates a constant radio wave signal having a frequency of 1 MHz or more and 100 MHz or less.

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.The power generator 110 includes a converter (rectifier) that converts a current supplied from an AC power supply to a DC current, and converts the DC current into an RF (Radio Frequency) power signal having a specific frequency .

예를 들어 상기 파워 제너레이터(110)는 13.56MHz 또는 27.12MHz의 RF 파워 신호를 발생할 수 있다.For example, the power generator 110 may generate an RF power signal of 13.56 MHz or 27.12 MHz.

상기 라디오파 파워는 서로 이격되도록 설치된 제1전극(220)과 제2전극(230)에 가해지고, 두 전극 사이에 배치된 조리대상물에 라디오파의 에너지가 가해져서 조리대상물이 가열된다.The radio wave power is applied to the first electrode 220 and the second electrode 230 arranged to be spaced apart from each other, and radio wave energy is applied to a cooking object disposed between the two electrodes, thereby heating the cooking object.

조리대상물의 극성 분자들은 유전체에 해당하고 두 전극 사이에 형성되는 교류 전기장에 의해 유전 손실이 발생하여 가열된다.The polar molecules of the object to be cooked correspond to the dielectric and the dielectric loss is generated by the alternating electric field formed between the two electrodes and heated.

상기 원통형 용기(210)는 2개의 1차전극(220, 230)이 그 외측면에 부착되어 고정될 수 있도록 함과 아울러, 내부에 조리대상물을 수용하여 고정하여 가열될 수 있도록 한다.The cylindrical container 210 has two primary electrodes 220 and 230 attached to the outer surface of the cylindrical container 210 so that the cylindrical container 210 can be fixed.

상기 1차전극은 상기 파워 제너레이터(110)로부터 라디오파 파워를 공급받는 제1전극(220)과 상기 제1전극(220)과 대향하도록 배치되고 접지되는 제2전극(230)을 포함한다.The primary electrode includes a first electrode 220 that receives radio wave power from the power generator 110 and a second electrode 230 that is disposed to be opposite to the first electrode 220 and is grounded.

상기 파워 제너레이터(110)와 제1전극(220) 사이에는 상기 파워 제너레이터(110)의 출력 임피던스와 조리대상물의 부하 임피던스를 정합시키는 임피던스 매칭장치가 연결된다.An impedance matching device for matching the output impedance of the power generator 110 with the load impedance of the object to be cooked is connected between the power generator 110 and the first electrode 220.

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.The output impedance of the power generator 110 can be set to about 50 OMEGA. The load impedance between the two electrodes does not reach 50 OMEGA because it includes the real part as well as the imaginary part depending on the cooking object.

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.The output impedance of the power generator 110 becomes the input impedance in the position of the two electrodes. If this input impedance and load impedance do not match, no maximum power is delivered from the input side to the output side.

따라서, 상기 임피던스 매칭장치는 출력 임피던스와 부하 임피던스를 일치시켜 두 전극으로 라디오파의 파워가 반사되지 않고 최대 전력이 전달되도록 한다.Therefore, the impedance matching device matches the output impedance and the load impedance so that the maximum power is transmitted to the two electrodes without reflecting the power of the radio wave.

그리고, 상기 제어부(150)는 조리기기 전체의 작동을 제어하는 것으로서 특히 상기 파워 제너레이터(110)의 작동을 제어하고 상기 조리대상물의 온도를 제어할 수 있다.The control unit 150 controls the operation of the entire cooking apparatus, and particularly controls the operation of the power generator 110 and the temperature of the cooking object.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(150)는 상기 임피던스 매칭장치와 신호를 주고받도록 연결되어 있지 않다.As shown in FIG. 2, the controller 150 is not connected to receive signals from the impedance matching device.

즉, 상기 임피던스 매칭장치는 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.That is, the impedance matching apparatus is not controlled by the control unit 150, but measures the phase and amplitude of the load itself and measures the impedance of the matching circuit in real time through an analog circuit based on an error signal corresponding to the difference. To 50 Ω, which is equal to the input impedance.

이를 위해, 상기 임피던스 매칭장치는 상기 부하 임피던스의 위상과 크기를 측정하는 임피던스 센서(120), 및 상기 임피던스 센서와 상기 제1전극 사이에 연결되어 임피던스 매칭을 실행하는 매칭회로(140)를 포함하는 것이 바람직하다.To this end, the impedance matching device includes an impedance sensor 120 for measuring the phase and magnitude of the load impedance, and a matching circuit 140 connected between the impedance sensor and the first electrode for performing impedance matching .

상기 임피던스 센서(120)는 부하측과 연결되어 부하측의 전압과 전류를 측정하여 부하 임피던스의 위상(Phase)과 크기(Magnitude)를 측정하는 것으로서, PM센서라고도 한다.The impedance sensor 120 measures the phase and magnitude of the load impedance by measuring the voltage and current on the load side connected to the load side, and is also referred to as a PM sensor.

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.The impedance matching circuit 140 is a circuit for adjusting the impedance of a point connected to the load side and matching the output impedance of the power generator. The impedance matching circuit 140 may be a combination of a variable capacitor and a variable inductor connected in parallel or series, a plurality of variable capacitors connected in parallel or series And a combination of common inductors.

상기 2개의 1차전극(220, 230)은 원통형 용기(210)의 외측면에 서로 마주보도록 배치되고 곡면 형태로 이루어질 수 있다.The two primary electrodes 220 and 230 are disposed on the outer surface of the cylindrical container 210 so as to face each other and may be curved.

도 2에서 상기 1차전극(220, 230)이 원통형 용기(210)에서 이격된 것으로 도시되어 있으나, 원통형 용기의 외면에 밀착되도록 장착될 수 있다.In FIG. 2, the primary electrodes 220 and 230 are illustrated as being spaced apart from the cylindrical container 210, but they may be mounted in close contact with the outer surface of the cylindrical container.

또한, 상기 한 쌍의 1차전극(220, 230)은 상기 원통형 용기(210)의 중심선에 대해 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되고 소정 각도의 호형 곡면 형태로 이루어질 수 있다.The pair of primary electrodes 220 and 230 may be formed to have the same radius of curvature with respect to the center line of the cylindrical container 210 and have an arcuate curved shape at a predetermined angle.

즉, 상기 1차 전극(220, 230)은 원통 형상의 외주면 중 소정 각도 범위에 해당하는 형태로 이루어지며, 제1전극(220)과 제2전극(230)의 곡률반경은 동일하고 그 곡률반경의 중심 위치도 일치하도록 배치되는 것이 바람직하다.That is, the primary electrodes 220 and 230 have a shape corresponding to a predetermined angular range of the cylindrical outer circumferential surface, and the curvature radii of the first electrode 220 and the second electrode 230 are the same, So that the center position of the center of gravity is also matched.

한편, 도시하지는 않았지만, 상기 원통형 용기(210)의 내부에는 조리대상물이 투입되고 물과 같은 유전물질이 채워질 수 있다.Meanwhile, although not shown, the object to be cooked may be introduced into the cylindrical container 210 and filled with a dielectric material such as water.

상기 유전물질은 마찬가지로 유전체인 조리대상물(260)에 비해 유전 손실이 상대적으로 작은 물질로서, 라디오파 전원이 가해지면 유전물질보다 조리대상물(260)이 상대적으로 더 가열된다.The dielectric material is a dielectric material having a relatively low dielectric loss as compared with the cooking object 260. When the radio wave power is applied, the object to be cooked 260 is heated more than the dielectric material.

상기 유전물질은 조리용기(210) 내에 조리대상물(260)을 둘러싸도록 채워져서, RF 파워가 조리대상물(260)에 균일하게 가해지도록 하여 균일하게 가열되도록 한다.The dielectric material is filled in the cooking container 210 so as to surround the object to be cooked 260 so that RF power is uniformly applied to the object 260 to be uniformly heated.

또한, 상기 원통형 용기(210)의 내부에는 유전물질의 온도를 측정하는 온도센서가 설치될 수 있다.In addition, a temperature sensor for measuring the temperature of the dielectric material may be installed in the cylindrical container 210.

상기 온도센서는 유전물질의 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.The temperature sensor measures the temperature of the dielectric material and transmits the measured value signal to the controller 150. Accordingly, the controller 150 controls the power of the cooking appliance, the operation state and the operation time of the cooking appliance.

또한, 상기 제어부(150)는 조리대상물이 가열되는 동안 그 온도 변화를 감지하여 조리기기의 작동을 제어한다.Also, the controller 150 senses the temperature change while the cooking object is being heated, and controls the operation of the cooking appliance.

이를 위해, 상기 조리용기(210) 내부에 투입되는 조리대상물에는 그 온도를 측정하는 온도센서를 구비하는 것이 바람직하다.To this end, it is preferable that a cooking object to be introduced into the cooking container 210 is provided with a temperature sensor for measuring the temperature thereof.

상기 온도센서는 조리대상물이 액체인 경우도 있겠지만 고기와 같이 고체인 경우도 있으므로, 적어도 일단부가 상기 조리대상물 내부에 삽입되도록 배치된다.Although the object to be cooked may be liquid or may be solid like meat, the temperature sensor is disposed so that at least one end is inserted into the object to be cooked.

상기 조리대상물의 온도센서는 유선인 광섬유 온도센서(Fiber Optical Temperature Sensor) 또는 무선인 표면 음향파 온도센서(Surface Acoustic Wave temperture sensor)를 사용할 수 있다.The temperature sensor of the cooking object may be a wire optical fiber temperature sensor or a wireless surface acoustic wave temperature sensor.

도 3에는 원통형 용기에 전극이 장착된 것이 구체적으로 도시되어 있다.FIG. 3 specifically shows that the electrode is mounted on the cylindrical container.

도시된 바와 같이, 상기 원통형 용기(210)는 상면이 개방된 원통 형태이고, 조리기기의 바닥에 안착되는 장착케이스(250)에 장착될 수 있다.As shown in the figure, the cylindrical container 210 has a cylindrical shape with an opened upper surface and may be mounted on a mounting case 250 that is seated on the bottom of the cooking device.

상기 장착케이스(250)는 소정 높이의 직육면체 형태로 이루어질 수 있고, 상기 상기 원통형 용기(210)와 그 외면에 장착되는 제1전극(220) 및 제2전극(230)을 지지한다.The mounting case 250 may have a rectangular parallelepiped shape having a predetermined height and supports the first electrode 220 and the second electrode 230 mounted on the cylindrical container 210 and the outer surface thereof.

상기 제1전극(220)의 외면에는 라디오파 파워가 인가되는 전원선(224)이 연결되는 연결부(222)가 연결된다.A connection part 222 is connected to the outer surface of the first electrode 220 to connect a power line 224 to which radio wave power is applied.

상기 제2전극(230)의 외면에는 조리기기의 바닥 쪽으로 접지되는 연결부(232)가 연결된다.And a connection part 232 connected to the bottom of the cooking device is connected to the outer surface of the second electrode 230.

상기 연결부(222, 232)와 전원선(224)은 라디오파 전원이 인가되므로 구리 박판으로 이루어진다.The connection portions 222 and 232 and the power supply line 224 are made of a thin copper plate because the radio wave power is applied thereto.

상기 원통형 용기(210)의 외면에 부착되어 배치되는 두 전극(220, 230)은 각각 외면커버(212, 214)에 의해 덮히는 것이 바람직하다.The two electrodes 220 and 230 attached to the outer surface of the cylindrical container 210 are preferably covered by the outer covers 212 and 214, respectively.

상기 외면커버(212, 214)에는 상기 연결부(232)가 통과할 수 있도록 각각 관통공(213, 215)이 형성되어 있다.Through holes 213 and 215 are formed in the outer covers 212 and 214 so that the connection portion 232 can pass through the outer covers 212 and 214, respectively.

상기 제1전극(220)의 연결부(222)는 상기 제2전극(230)의 연결부(232)보다 높은 위치에서 연결되어 있으므로, 상기 제1전극(220)을 덮는 외면커버(212)의 관통공(213)이 상기 제2전극(230)을 덮는 외면커버(214)의 관통공(215)보다 높게 형성되어 있다.The connection part 222 of the first electrode 220 is connected at a position higher than the connection part 232 of the second electrode 230 so that the connection part 222 of the outer cover 212 covering the first electrode 220, (215) of the outer cover (214) covering the second electrode (230).

상기 원통형 커버(210)의 외면에 두 전극(220, 230)을 배치하고 외면커버(212, 214)를 댄 다음에, 상기 원통형 커버(210)와 상기 외면커버(212, 214)의 상단 테두리부에 상부커버(217)를 끼워 고정할 수 있다.Two electrodes 220 and 230 are disposed on the outer surface of the cylindrical cover 210 and the outer covers 212 and 214 are disposed on the outer surfaces of the cylindrical cover 210 and the outer covers 212 and 214, The upper cover 217 can be fitted and fixed.

상기 상부커버(217)에는 중앙부가 뚫려 있어서 조리대상물 등의 출입이 가능하다.The upper cover 217 is pierced with a central portion so that a cooking object or the like can enter and exit.

도 4에는 본 발명의 제2실시예에 의한 조리기기의 용기와 전극의 구조를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.4 is a schematic view showing the structure of a container and an electrode of a cooking device according to a second embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 제2실시예의 조리기기는 상기 원통형 용기(210)에 삽입되고 내부에 조리대상물이 수용되는 조리용기(260)와, 상기 조리용기의 외면에 장착되고 금속 판재로 된 곡면 형태의 2차전극(270)을 더 포함한다.As shown in the drawing, the cooking apparatus of the second embodiment includes a cooking vessel 260 inserted into the cylindrical vessel 210 and containing therein an object to be cooked, a curved And further includes a secondary electrode 270.

상기 조리용기(260)는 내부에 조리대상물을 수용하고 외면에 2차전극(270)을 장착하기 위해 구비되는 것으로서, 사용시 내부에 조리대상물을 넣고 상기 원통형 용기(210)에 삽입된다.The cooking container 260 is provided to receive the object to be cooked and to attach the secondary electrode 270 to the outer surface of the cooking container 260. The cooking container 260 is inserted into the cylindrical container 210 by inserting a cooking object therein.

상기 조리용기(260)의 외면에는 금속 판재로 된 곡면 형태의 2차전극(270)이 마련되어, 조리기기의 효율을 높이고 조리대상물을 균일하게 가열할 수 있도록 한다.On the outer surface of the cooking vessel 260, a curved secondary electrode 270 made of a metal plate is provided to increase the efficiency of the cooking appliance and uniformly heat the cooking object.

상기 2차전극(270)은 금속 판재로 이루어지지만, 상기 조리용기(260)는 전자기파에 영향을 주지 않도록 플라스틱 등의 부도체로 이루어질 수 있다.Although the secondary electrode 270 is made of a metal plate, the cooking vessel 260 may be made of a non-conductive material such as plastic so as not to affect the electromagnetic wave.

상기 조리용기(260)와 2차전극(270)을 더 포함할 경우 상기한 유전물질은 상기 조리용기(260)에 채워질 것이다.If the cooking vessel 260 and the secondary electrode 270 are further included, the dielectric material will be filled in the cooking vessel 260.

상기 조리용기(260)는 상기 원통형 용기(210)의 내부에 삽입되므로, 상기 원통형 용기(210)보다 더 작은 지름을 가진 원통 형태로 이루어진다.Since the cooking vessel 260 is inserted into the cylindrical vessel 210, the cylindrical vessel 210 has a smaller diameter than the cylindrical vessel 210.

그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 2차전극(270)은 상기 조리용기의 외측면에 서로 마주보도록 장착되는 한 쌍의 곡면 형태의 전극일 수 있다.As shown in FIG. 4, the secondary electrode 270 may be a pair of curved electrodes mounted on the outer surface of the cooking vessel so as to face each other.

상기 2차전극(270)은 상기 원통 형태의 조리용기(260)의 중심선에 대해 동일한 곡률반경을 갖도록 형성되고 소정 각도의 호형 곡면 형태로 이루어질 수 있다.The secondary electrode 270 may be formed to have the same radius of curvature with respect to the center line of the cylindrical cooking vessel 260 and have an arcuate curved shape at a predetermined angle.

이때, 상기 2차전극(270)은 그 중심선에 대한 각도가 상기 1차전극보다 작거나 같은 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the angle of the secondary electrode 270 with respect to the center line is smaller than or equal to the angle of the primary electrode.

상기 2차전극(270)은 두 1차전극(220, 230) 사이에서 발생하는 라디오파의 에너지 분포를 더 균일하게 하는 역할을 하는바, 상기 1차전극(220, 230)의 각 각도범위보다 커질 경우 그 부분은 에너지 균일화에 거의 기여하지 못하기 때문이다.The secondary electrode 270 serves to more uniformly distribute the energy distribution of the radio wave generated between the two primary electrodes 220 and 230, If it is large, the part hardly contributes to the energy equalization.

또한, 상기 2차전극(270)의 높이는 상기 1차전극(220, 230)보다 작은 것이 바람직하다.The height of the secondary electrode 270 is preferably smaller than that of the primary electrodes 220 and 230.

에너지 균일화에 대한 기여도를 고려할 때 2차전극의 높이가 1차전극의 높이보다 커질 경우 그 초과 부분은 거의 기여하지 못한다.Considering the contribution to energy uniformity, if the height of the secondary electrode is larger than the height of the primary electrode, the excess portion hardly contributes.

즉, 2차전극이 두 1차전극의 윤곽이 형성하는 공간을 벗어날 정도로 커질 경우, 그 부분은 균일한 에너지가 가해지도록 하는 역할은 하지 못하기 때문에 재료의 낭비가 될 뿐이다.In other words, if the secondary electrode becomes large enough to deviate from the space formed by the contours of the two primary electrodes, that portion is a waste of material because it does not play the role of applying uniform energy.

도 5에는 본 발명의 제3실시예에 의한 조리기기의 용기와 전극의 구조를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.5 is a schematic view showing the structure of a container and an electrode of a cooking device according to a third embodiment of the present invention.

제3실시예에 의한 조리기기에서, 상기 조리용기(260)는 상기 원통형 용기(210)의 내부에 삽입되도록 더 작은 지름을 가진 원통 형태로 이루어지고, 상기 2차전극(270)은 상기 조리용기의 외면을 둘러싸도록 장착되는 밴드 형태의 전극일 수 있다.In the cooking apparatus according to the third embodiment, the cooking vessel 260 is formed in a cylindrical shape having a smaller diameter to be inserted into the cylindrical vessel 210, And may be a band-shaped electrode that is mounted so as to surround the outer surface of the electrode.

제3실시예는 제2실시예와 비교할 때 2차전극(270)의 형태가 밴드 형태라는 점에서 차이가 있다.The third embodiment differs from the second embodiment in that the shape of the secondary electrode 270 is a band shape.

상기 2차전극(270)은 상하로 소정 간격 이격된 2 이상의 밴드로 이루어질 수 있다.The secondary electrode 270 may be formed of two or more bands spaced apart from each other by a predetermined distance.

각 밴드는 서로 소정 간격 이격되는 반면에 조리용기(260)을 360도로 둘러싸도록 이루어지고, 소정 폭을 갖도록 형성된다.Each of the bands is spaced apart from each other by a predetermined distance, but is formed to surround the cooking container 260 at 360 degrees and has a predetermined width.

도 6에는 본 발명의 제4실시예에 의한 조리기기의 용기와 전극의 구조를 나타내는 개략도가 도시되어 있다.6 is a schematic view showing the structure of a container and an electrode of a cooking device according to a fourth embodiment of the present invention.

제4실시예에 의한 조리기기는 상기 조리용기(260)를 회전시키는 모터(280)를 더 포함한다.The cooking apparatus according to the fourth embodiment further includes a motor 280 for rotating the cooking vessel 260.

상기 모터(280)는 도 3에 도시된 장착케이스(250) 내부에 설치될 수 있으며, 그 회전축(282)이 상기 원통형 용기(210)의 바닥면(218)과 연결되어 상기 바닥면(218)을 회전시킬 수 있다.3, the rotation axis 282 is connected to the bottom surface 218 of the cylindrical container 210 and the bottom surface 218 is connected to the bottom surface 218 of the cylindrical container 210, .

이를 위해, 상기 바닥면(218)은 원통형 용기(210)에 대해 회전가능한 별도의 부재로 형성될 수 있다.For this, the bottom surface 218 may be formed as a separate member rotatable with respect to the cylindrical container 210.

상기 모터(280)가 상기 조리용기(260)를 회전시키면 상기 2차전극(270)과 조리용기(260) 내부의 조리대상물이 회전되면서 더욱 균일한 가열을 가능하게 한다.When the motor 280 rotates the cooking vessel 260, the secondary object 270 and the object to be cooked in the cooking vessel 260 are rotated to enable more uniform heating.

도 7은 본 발명의 각 실시예에 의한 조리기기 작동시 조리용기 내부의 전기장 분포 시뮬레이션을 나타낸다.7 shows simulation of the electric field distribution inside the cooking container when the cooking device is operated according to each embodiment of the present invention.

도 7에서 (a)는 도 2의 제1실시예와 같이 1차전극만 있는 경우이고, (b)는 도 5의 제3실시예와 같이 밴드 형태의 2차전극을 구비하는 경우이고, (c)는 도 4의 제2실시예와 같이 한 쌍의 마주보는 호형 곡면 형태의 2차전극을 구비하는 경우이다.FIG. 7A shows a case where only a primary electrode is provided as in the first embodiment of FIG. 2, FIG. 7B shows a case in which a band-shaped secondary electrode is provided as in the third embodiment of FIG. c is a case in which a pair of opposing arc-shaped secondary electrodes are provided as in the second embodiment of FIG.

제1실시예(a)의 경우 전기장 분포가 균일하지 못하였고, 제3실시예(b)의 경우 전기장 분포는 균일하지만 그 강도가 낮았다.In the case of the first embodiment (a), the electric field distribution was not uniform. In the case of the third embodiment (b), the electric field distribution was uniform but the intensity was low.

제2실시예(c)의 경우 전기장 분포도 균일할 뿐만 아니라 전체적으로 충분한 강도를 나타내었다.In the case of the second embodiment (c), the electric field distribution was not only uniform but also showed sufficient strength as a whole.

도 8은 본 발명의 각 실시예에 의한 조리기기와 마이크로파 조리기기의 효율을 나타내는 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing the efficiency of a cooking device and a microwave cooking device according to each embodiment of the present invention. FIG.

(a), (b), (c)는 도 7의 경우와 같이 각각 제1실시예, 제3실시예, 제2실시예의 것을 나타내며, (d)는 마이크로파(MicroWave) 가열 조리기기를 나타낸다.(a), (b), and (c) show the first, third, and second embodiments, respectively, as in the case of FIG. 7, and (d) shows a microwave heating cooker.

도 8의 그래프는 IEC 규격에 따라 조리기기의 효율을 측정하였으며, 1차전극만 있는 경우(a)에도 그 효율은 마이크로파 가열의 경우(d)보다 높게 측정되었다.In the graph of FIG. 8, the efficiency of the cooking apparatus was measured according to the IEC standard. In case (a) with only the first electrode, its efficiency was measured to be higher than (d) in the case of microwave heating.

제3실시예(b)의 경우 효율이 39%로서 종래의 평판형 전극의 효율인 11.8%보다는 3배 이상 높지만, 상대적으로 다른 경우보다는 효율이 떨어졌다.In the case of the third embodiment (b), the efficiency is 39%, which is three times higher than the efficiency of the conventional plate electrode of 11.8%, but the efficiency is lower than that of the comparative example.

제2실시예(c)의 경우 효율이 58%로서 가장 우수한 것으로 나타났다.In the case of the second embodiment (c), the efficiency was found to be the most excellent at 58%.

도 9는 본 발명의 각 실시예에 의한 조리기기 작동시 전극 구조에 따른 가열 온도 편차를 나타내는 그래프이다.FIG. 9 is a graph showing heating temperature deviations according to the electrode structure when the cooking apparatus is operated according to each embodiment of the present invention.

제1실시예(a)의 경우 온도 편차가 4.0℃였고, 제3실시예(b)의 경우 온도 편차가 14.5℃로 상당히 크게 나타났으며, 제2실시예(c)의 경우 온도 편차가 1.7℃로서 가장 작게 나타났다.In the case of the first embodiment (a), the temperature deviation was 4.0 占 폚. In the case of the third embodiment (b), the temperature deviation was considerably large at 14.5 占 폚. In the case of the second embodiment (c) ℃.

온도 편차가 작다면 조리대상물의 국부 가열 온도 차이가 작다는 것을 의미하므로 그만큼 균일하게 가열된다는 것을 의미한다.If the temperature deviation is small, it means that the local heating temperature difference of the cooking object is small, meaning that it is uniformly heated.

도 10은 본 발명의 제3실시예에 의한 조리기기와 마이크로파 조리기기의 효율과 가열 온도 편차를 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the efficiency and the heating temperature deviation of the cooking device and the microwave cooking device according to the third embodiment of the present invention.

(c)500W는 제2실시예의 전극 구조에서 500W를 가하였을 때 가열온도는 61.8~63.7℃로서 온도 편차는 1.9℃였다.(c) When 500 W was applied to the electrode structure of the second embodiment of 500 W, the heating temperature was 61.8 to 63.7 캜 and the temperature deviation was 1.9 캜.

(c)700W는 제2실시예의 전극 구조에서 700W를 가하였을 때 가열온도는 당연히 더 높아져서 78.2~80.1℃이고 그 온도 편차는 동일하게 1.9℃였다.(c) When 700 W was applied to 700 W of the electrode structure of the second embodiment, the heating temperature naturally increased to 78.2 - 80.1 캜 and the temperature deviation was 1.9 캜.

(d)860W는 마이크로파 가열 조리기기에 860W를 가하였을 때 가열온도는 70.3~75.1℃이고 그 온도 편차는 4.9℃였다.(d) When 860 W was applied to a microwave heating cooker at 860 W, the heating temperature was 70.3 to 75.1 ° C and the temperature deviation was 4.9 ° C.

제2실시예의 경우 마이크로파 가열 조리기기에 비해 더 작은 전력을 가하더라도 효율이 좋아서 더 높은 온도로 가열되면서도 그 온도 편차가 더 작아서, 매우 효율적이고 균일한 가열 조리가 가능함을 알 수 있다.In the case of the second embodiment, even if a smaller power is applied as compared with a microwave heating cooker, it is possible to obtain a more efficient and uniform heating cooking because the efficiency is better and the temperature deviation is smaller while being heated to a higher temperature.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Changes will be possible.

110: 파워 제너레이터
120: 임피던스 센서
140: 임피던스 매칭회로
150: 제어부
200: 조리부
210: 원통형 용기
220: 제1전극
230: 제2전극
250: 장착케이스
260: 조리용기
270: 2차전극
280: 모터110: Power generator
120: Impedance sensor
140: Impedance matching circuit
150:
200:
210: Cylindrical container
220: first electrode
230: second electrode
250: Mounting case
260: Cooking container
270: Secondary electrode
280: motor

Claims

A power generator that is supplied with AC power and generates a constant high frequency signal of 1 MHz to 100 MHz or less;
A cylindrical container in which a cooking object is received and heated;
A pair of primary electrodes connected to the power generator and arranged to face each other on an outer surface of the cylindrical container and formed in a curved shape;
An impedance matching device connected between the power generator and one of the pair of primary electrodes to match an output impedance of the power generator with a load impedance of the object to be cooked in the cooking container; And
And a control unit for controlling operation of the power generator.

The method according to claim 1,
A cooking container which is inserted into the cylindrical container and accommodates a cooking object therein;
Further comprising a curved secondary electrode attached to the outer surface of the cooking vessel and made of a metal plate.

3. The method of claim 2,
Wherein the cooking vessel is filled with a dielectric material surrounding the object to be cooked.

The method of claim 3,
Wherein the cooking apparatus further comprises a temperature sensor for measuring a temperature of the dielectric material.

3. The method of claim 2,
Wherein the pair of primary electrodes are formed to have the same radius of curvature with respect to a center line of the cylindrical container and have an arc-shaped curved surface at a predetermined angle.

3. The method of claim 2,
Wherein the cooking vessel is formed in a cylindrical shape having a smaller diameter to be inserted into the cylindrical vessel,
Wherein the secondary electrode is a pair of curved electrodes mounted on the outer surface of the cooking vessel so as to face each other.

The method according to claim 6,
Wherein the secondary electrode is formed to have the same radius of curvature with respect to the center line of the cylindrical cooking vessel and has an arc-shaped curved surface at a predetermined angle.

8. The method of claim 7,
Wherein an angle of the secondary electrode with respect to a center line thereof is smaller than or equal to an angle of the primary electrode.

9. The method of claim 8,
And the height of the secondary electrode is smaller than that of the primary electrode.

3. The method of claim 2,
Wherein the cooking vessel is formed in a cylindrical shape having a smaller diameter to be inserted into the cylindrical vessel,
Wherein the secondary electrode is a band-shaped electrode mounted to surround the outer surface of the cooking vessel.

11. The method according to any one of claims 2 to 10,
And a motor for rotating the cooking vessel.

The method according to claim 1,
Wherein the impedance matching device comprises:
An impedance sensor for measuring the output impedance and the phase and magnitude of the load impedance; And
And a matching circuit connected between the impedance measuring circuit and the first electrode to perform impedance matching.