KR970006078B1 - 마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어방법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어방법

제1도는 일반적인 마이크로웨이브오븐에서 가스센서나 습도센서 사용하는 경우 조리시 그 검출센서의 출력전압 파형도.

제2도는 본 발명의 마이크로웨이브오븐에서 냉동, 육류조리시 온도센서의 출력전압 파형도.

제3도는 본 발명의 자동조리 제어방법에 대한 신호 흐름도.

제4도는 본 발명의 자동조리 제어방법이 적용되는 마이크로웨이브오븐의 외관 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가열실 2 : 판넬

3 : 외부케이스 4 : 트레이

5 : 회전축 6 : 도어

7 : 롤 접촉부 8 : 회전용 롤

본 발명은 마이크로웨이브오븐(MWO)의 자동 조리를 수행하는 기술에 관한 것으로, 특히 조리되고 있는 음식물의 온도를 원격으로 직접 검출하고 기준 검출점을 두가지 모드로 설정하여 해동이나 데우기와 같은 물의 비등점 이하에서 조리가 완료되는 경우에 적용 가능하고, 정확한 조리제어가 가능하도록 하는데 적당하도록한 마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어방법에 관한 것이다.

마이크로웨이브오븐의 자동조리에 관한 기술은 소비자의 편리성을 증대시키기 위한 조리 간편화라는 측면에서 한층 증대되고 있는 실정이다.

현재까지 상품화된 자동조리기능을 갖는 마이크로웨이브오븐에는 여러 가지 다양한 센서가 적용되어져왔으며, 이에 따라 마이크로웨이브오븐의 센서시장의 커다란 분야로 부각되고 있다.

지금까지 마이크로웨이브오븐에 채용된 센서를 살펴보면, 캐비티내의 온도검지, 습도검지, 조리시 발생되는 가스검지, 증기검지, 음식물의 중량검지수단 등이 있으며, 이들을 통해 얻은 센서신호를 이용하여 음식물의 조리를 제어하는 방법에도 여러가지가 있다.

상기의 센서들은 음식물 조리에 다방면으로 적용되지만 미약한 열량으로 조리하는 경우에 적용하기에는 부족함이 있다. 즉, 데우기나 육류 혹은 생선 해동의 경우에 있어서 전체 조리기간을 통해 발생되는 수분의 양은 습도의 감지에 의해 제어시점을 결정하는데 어려움이 있다. 또한 해동의 경우 사용자가 연속적으로 동일 용기내에서 동작을 시킬 경우, 앞서 행한 조리시 발생한 육즙이 우선적으로 끓게 되어 수분이 발생되므로 이에 의해 오동작이 발생되는 문제가 있다. 이로인하여 사용자가 설명서에 별도의 용기 청소를 명기하여 소비자로 하여금 그 사실을 주지시키는 방안 등이 채용되고 있으나 이에 의해 소비자에게 번거로움을 주게 되므로 바람직한 수단이라고 볼 수 없다.

상기의 센서를 채용하여 제어하는 알고리즘은 여러 가지가 있으나, 대표적인 것으로 습도센서나 가스센서의 적용시 많이 사용되는 조리시간 제어 알고리즘을 들 수 있다. 제1도는 일반적인 마이크로웨이브오븐에 있어서, 가스센서나 습도센서 채용시 조리기간중에 검출되는 센서출력신호의 전형적인 변화 양상의 예를 보인 예시도로서, 음식물이 조리되어 수분이 끓기 시작하면 수증기나 가스의 발생에 의해 센서의 출겨이 급격하게 증가되는 것을 알 수 있다. 기본적으로 마이크로웨이브오븐내에서 식품이 적절한 상태로 익을 때까지의 열량을 Q라고 하면 이는 다음의 식으로 표현된다.

Q=N×C×(t_f-t_i)+M×B...........(식1)

여기서, C : 음식물의 비열

M : 음식물의 량

t_f: 음식물 중의 수분이 끓는 온도

t_i: 식품의 초기온도

B : 잠열 및 식품의 변성과 관련한 고유 열량

또한 상기의 열량 Q는 마이크로웨이브오븐의 총 발열량과 같으므로,

Q=T×P...................................................(식2)

여기서, T : 전체 조리시간

P : 마이크로웨이브오븐의 전력량

따라서, 상기 (식1)과 (식2)로부터

T : 1/P{M×C×(t_f-t_i)}+1/P(M×B)..........(식3)

상기 (식3)에서 첫째 항은 조리의 개시에서 식품중의 수분이 끓을때까지의 시간이고, 둘째항은 수분의 증발시점에서 다시 익을 때까지의 시간이 되므로,

T=T₁+KT₁.....................................(식4)

여기서, T1=1/P{M×C×(t_f-t_i)}

K=B/{C×(t_f-t_i)}

이 된다.

따라서, 조리의 종류에 따라 조리상수 K를 입력해주면 마이크로웨이브오븐오븐의 운전 조작판에 나열된 키의 입력에 따라 자동으로 조리가 진행된다. 즉, 센서의 출력신호가 급격하게 증가하는 점을 기준으로 하여 검지포인트를 설정해 놓으면 조리 시작에서 검지할 때까지의 시간이 T₁이 된다.

따라서, 이렇게 결정된 T₁에 조리상수를 곱한 시간만큼 마이크로웨이브오븐이 구동된다. 그러나, 일반적으로 마이크로웨이브오븐은 습도센서, 온도센서, 가스센서 등 마이크로웨이브오븐에 현재 채용중인 많은 센서를 사용하여 조리완료시점을 제어하게 되는데, 현대의 생활패턴에 있어서 냉동식품 조리의 경우가 빈번해짐에 따라 마이크로웨이브오븐의 기능에서 해동기능이 차지하는 비중이 점차 늘고 있는 실정이다.

데우기나 해동과 같은 끓는 점 이하에서 조리가 종료되어야 하는 경우 일반적인 마이크로웨이브오븐의 경우에 있어서는 물이 끓기 시작하는 점을 검지 기준점으로 채택하여야 하는 알고리즘은 적용할 수 없어 보조적인 센서 예로써, 중량센서 등을 부수적으로 사용해야 하는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 보조적인 센서를 사용하지 않고 음식물이 조리되면서 발생되는 복사열을 검출하는 센서를 이용하여 수분이 끓는 점 이하에서도 기준 검지점을 설정할 수 있는 방법을 창안한 것으로, 이를 첨부한 도면에 의하여 상세히 설명한다.

이를 실현하기 위한 본 발명의 기본 구성은 타이머 초기화, 온도감지센서의 초기입력값 및 조리상수 저장 후 마그네트론을 구동시키는 초기화과정과, 해동이나 데우기와 같은 물의 비등이 발생되지 않는 조리코스가 선택되거나 일반적인 물의 끓음을 수반하는 조리코스가 선택되는지를 확인하여 해동이나 데우기의 조리코스가 선택될때에는 온도감지센서 출력전압의 증가 개시점에 도달되는 시간을 기준검지점으로 설정하고, 일반적인 물의 끓음을 수반하는 조리코스가 선택될때에는 조리시작에서 온도감지센서 출력전압의 최대점에 도달되는 시간을 기준점지점으로 설정하여 조리시작에서 기준검지점에서 도달되는 시간에다 이미 테이블화되어 있는 조리상수를 곱한 시간을 마그네트론의 구동시간으로 설정하는 요리시간 설정과정으로 이루어진다.

제4도는 본 발명의 자동조리 제어방법이 적용되는 마이크로웨이브오븐의 외관 개략도로서 이에 도시한 바와같이, 가열식(1)의 전면에 개폐용도어(6)가 설치됨과 아울러, 조작구동 및 디스플레이장치로 이루어진 콘트롤판넬(2)이 설치되고, 상기 가열실(1)내에는 턴테이블 구동용 모터와 연결된 회전축(5)이 설치되며 그회전축(5)의 상측에 트레이(4) 및 회전용 롤(8)이 놓여지고, 여기에는 도시되어 있지 않지만 상기 가열실(1)의 외측에 가열원인 마그네트론과 고압트랜스로 이루어진 회로부가 설치되게 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제3도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

음식물 혹은 음식물을 둘러싼 랩(Wrap) 혹은 용기 등에서 방출되는 복사열을 검출하여 음식물을 리모트센싱하게 되는데, 여기에 이용되는 센서는 써모파일 혹은 혹체과 비혹체의 복사열 흡수특성을 이용한 볼로미터(bolometer)형의 써미스터로 되어 있다.

제2도는 본 발명에서 사용된 써모파일에서 조리시의 출력신호를 측정한 예로서 냉동육류 200g을 연속요리진행으로 20분간 진행하였을때의 출력신호를 나타낸 것이다.

조리 초기상태에서는 해동 초기단계로 음식물의 온도변화를 거의 감지할 수 없다. 해동이 진행되면 우선적으로 표면에 수막이 형성되어 내부보다 표면의 온도가 훨씬 빠른 속도로 상승하게 되는데, 이 시점을 기준으로 센서의 출력신호를 서서히 증가하기 시작하며, 수막의 증발과 함께 급격한 상승곡선을 나타냄을 알수 있다.

그러나 계속되는 조리 환경내에서 음식물에서 발생되는 증가와 공기로의 열전달에 의해 캐비터내의 온도가 상승되므로 온접점과 냉접점 사이의 온도차이가 줄어짐에 따라 출력신호의 증가 속도는 점차 감소하게 된다.

이와 같은 출력신호의 변화에서 A점과 B점 사이에서 해동의 종류가 결정되는데, 해동이나 데우기의 경우 A점을 검출하여 실제 조리시간을 적절하게 제어할 수 있다.

즉, 조리완료시점 S는 1차 입력된 A점에서의 센서 출력을 S1에서 해동 상수 K를 곱해준 S1×K가 된다(K1). 데우기의 경우에도 마찬가지로 데우기 상수를 결정해 줌으로써 자동조리가 가능하게 된다. 기타 완전한 물의 끓음을 요구하는 조리의 경우에 경우에 있어서는 제어기준시점을 B점으로 설정하는 것이 실용적이다.

따라서, 본 센서를 채용한 제어 방법에 있어서, 조리의 종류에 따라 사용자가 조리선택키를 입력시키게 되면 제2도의 예에서 나타낸 바와 같이 출력신호의 증가 개시점인 A점을 검지 기준점으로 하느냐 아니면 출력전압의 최대점인 B점을 검지 기준점으로 하느냐가 우선 결정된다. 데우기나 해동의 경우에는 A점이 검지기준점이 되며, 일반적인 물의 끓음을 수반하는 조리의 경우는 B점이 검지기준점이 된다.

이와같은 과정을 통해 검지기준점이 설정되면 조리 시작에서 기준 검지점에 도달한 시간 T₁이 입력되고, 종래의 기술에서 사용되던 제어방법과 유사한 방법이 사용될 수 있다.

즉, 전체 조리시간

T=T₁+KT₁

이 되므로 입력된 T₁에다 이미 테이블화 되어 있는 조리상수를 곱한 K×T₁시간동안 마이크로웨이브 운전이 계속되고, 마침내 조리가 완료된다.

제3도는 본 발명에 의해 마이크로웨이브오븐의 구동을 제어하는 신호 흐름도를 보인 것으로, 조리선택키입력에 의해 기준제어점 설정이 두가지 중에서 하나로 선택되고, 이를 통해 적절한 상태로 조리가 수행되는데, 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자가 메뉴키를 설정하게 되면 조리시간을 모니터링하기 위한 타이머가 리세트되고, 지정시간, 통상 수초에서 수십초간 마그네트론은 작동되지 않는 상태에서 팬이 회전되고, 이 기간에 센서의 초기값 S₁및 조리상수 K가 마이크로컴퓨터에 입력된다. 마그네트론이 작동되기 시작하면 센서의 값이 계속 측정되는데, 메뉴키에 의해 조리코스 설정이 두가지 모드로 행해지게 된다.

해동이나 데우기의 경우, 입력되는 센서신호 X₁값이 초기 입력된 값 S₁의 M배가 되는 시점이 기준검지점이 되는데, 마그네트론이 작동된 시점에서 이때까지의 시간 T₁으로 입력되고, 여기에 조리상수 K를 곱해준 시간만큼 마그네트론이 작동되다가 정지된다. 이러한 해동이나 데우기운전모드에서는 통상 마그네트론 작동하기 위해 일정 펄스를 공급하여 마그네트론을 온오프시키게 되는데, 여기서 온오프란 초기동작 및 동작완료를 일컫는 것이다.

한편, 일반적인 물의 비등을 동반하는 조리의 경우는 기준 검지점이 제2도의 B점이 되므로 선행 입력값을 버퍼에 저장시키고 현재 입력값을 그 저장된 값과 비교해 나가는 방법을 계속 수행하면서 최대점을 찾게 된다.

여기서도 상기의 해동이나 데우기의 경우와 마찬가지로 일단 기준검지점이 설정되면 T₁을 설정하게 되고, 이로부터 KT₁의 추출에 의해 자동조리가 진행된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 음식물이 조리되면서 발생되는 복사열을 검출하는 센서를 이용하여 수분이 끓는점 이하에서도 기준검지점을 설정할 수 있어 해동이나 데우기 등의 조리의 경우에 특히 탁월한 성능을 발휘할 수 있는 효과가 있고, 부가적인 다른 센서의 정보를 필요로하지 않고 종래의 방법에 있어서 발생되었던 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 메뉴키가 입력되면 조리시간 모니터링용 타이머를 초기화시키고, 온도 감지센서의 초기입력값 및 조리상수를 마이크로컴퓨터에 저장한 후 마그네트론을 구동시키는 제1과정과, 물의 비등이 일어나지 않는 조리코스가 선택되는 경우, 조리시작에서 원격용 온도감지센서 출력전압의 증가 개시점에 도달되는 시간과 그 시간에 조리상수를 곱한 시간을 더한 시간을 마그네트론 구동시간으로 설정하는 제2과정과, 일반적인 물의 끓음을 수반하는 조리코스가 선택되는 경우, 조리시작에서 온도감지센서 출력전압의 최대점에 도달되는 시간과 그 시간에 조리상수를 곱한 시간을 더한 시간을 마그네트론 구동시간으로 설정하는 제3과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 제2과정은 요리 대상물의 복사열의 증가 개시점을 기준으로 하여 조리완료시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 마이크로웨이브오븐의 자동조리 제어방법.