KR101731389B1 - 마이크로웨이브를 이용한 조리기기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 조리기기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 캐비티와 마이크로웨이브를 생성하여 캐비티 내부로 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 조리대상물을 담는 조리용기본체와 상기 조리용기본체 내부에 위치하여 출력된 마이크로웨이브의 에너지를 캐비티 내부로 방사하는 안테나를 구비하는 적어도 하나의 조리용기를 포함한다. 이에 의해, 조리대상물과 안테나가 접촉되어, 음식물을 균일하게 가열할 수 있다.

Description

마이크로웨이브를 이용한 조리기기{A cooking apparatus using microwave}

본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 조리기기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조리대상물의 최적화된 조리를 위한 구조를 가진 안테나를 내장한 조리용기를 구비하는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기에 관한 것이다.

일반적으로, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 음식물을 수납하여 밀폐한 후, 동작 버튼을 누르게 되면 고압발생기에 전압이 인가되고 고압발생기에 인가된 상용전압은 승압되어 마이크로웨이브를 발생시키는 마그네트론에 전원이 인가되고 마그네트론에 의해 발생된 마이크로웨이브는 도파관 등을 통해 캐비티로 전달된다.

이때, 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 마그네트론에서 발생되는 마이크로웨이브를 음식물에 조사하여 음식물을 구성하고 있는 분자들을 1초에 24억 5천만번 진동시킴으로써 발생되는 마찰열로 음식물을 가열하는 것이다.

이러한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 온도 제어가 용이하고, 요리 시간의 절약, 조작의 편의성 등 다양한 이점으로 인하여 일반가정에 많이 보급되어 있는 실정이다.

그런데, 마이크로웨이브를 이용하여 음식물을 조리하는 경우 음식물의 표면 편차 등에 의해 균일하게 가열되지 않고 음식물에 부분적으로 온도 차이가 발생하는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 음식물의 종류에 따라, 최적화된 조리를 위한 안테나를 조리용기 내부에 구비하여, 별도의 조작없이 자동으로 조리대상물을 조리할 수 있는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는, 캐비티와, 마이크로웨이브를 생성하여 상기 캐비티 내부로 출력하는 마이크로웨이브 생성부와, 조리대상물을 담는 조리용기본체와 상기 조리용기본체 내부에 위치하여 상기 출력된 마이크로웨이브의 에너지를 캐비티 내부로 방사하는 안테나를 구비하는 적어도 하나의 조리용기를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 조리대상물에 따라 안테나 구조가 특화되어 최적의 요리를 할 수 있는 장점이 있다.

안테나가 조리용기에 내장됨에 따라, 조리대상물과 안테나가 접촉되어, 음식물을 균일하게 가열할 수 있는 장점이 있다.

조리대상물을 해당하는 조리대상물용 조리용기에 담아 요리하는 경우, 별도의 조작없이 자동으로 요리할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 부분사시도.
도 2는 도 1의 조리기기의 단면도.
도 3 내지 도 4는 도 1의 조리기기의 내부를 간략히 도시한 블록도.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조리기기를 간략히 도시한 도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기의 구성간의 연결상태를 도시한 도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나와 커넥터의 형태를 도시한 도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 조리용기본체의 형상을 도시한 도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 조리용기본체 내부의 구성을 도시한 도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 안테나 구조와 조리대상물간의 관계를 도시한 도.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도 1 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 부분 사시도이고, 도 2는 도 1의 조리기기의 단면도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기(100)는, 본체(102)의 전면부에 조리창(104)이 부착된 도어(106)가 개폐 가능하게 결합되고, 본체(102)의 전면 일측부에는 조작패널(108)이 결합된다.,

도어(106)는, 캐비티(134)를 개폐하며, 도면에서는 도시하지 않았지만, 도어(106) 내부에는, 마이크로웨이브의 차폐를 위한 도어 쵸크(미도시)가 배치될 될 수 있다.

조작패널(108)은, 조리기기의 운전을 조작하는 조작부(107)와, 조리기기의 동작 등을 표시하는 표시부(105)를 포함한다.

본체(102)의 내부에는 가열 대상(140), 예를 들어 음식물이 수용되어 마이크로웨이브(microwave)에 의해 조리가 이루어질 수 있도록 소정 크기의 수용공간을 가지는 캐비티(134)가 구비된다.

그리고, 캐비티(134)의 외측면에는 마이크로웨이브를 발생시키기 위한 마이크로웨이브 생성부(110)가 설치되고, 마이크로웨이브 생성부(110)의 출력부측에는 마이크로웨이브 생성부(110)에서 발생되는 마이크로웨이브를 캐비티(134)의 내측으로 안내하기 위한 마이크로웨이브 전송부(112)가 배치된다.

마이크로웨이브 생성부(110)는, 마그네트론(magnetron)을 구비하거나, 반도체를 이용한 고체 전력 증폭기(Solid State Power Amplifier; SSPA) 또는 반도체를 이용한 고체 전력 발진기(Solid State Power Oscillator:SSPO)를 구비할 수 있다.

고체 전력 증폭기(SSPA)는 마그네트론 보다 공간을 적게 차지하는 장점이 있다. 고체 전력 발진기(SSPO)는 고체 전력 증폭기(Solid State Power Amplifier; SSPA)에 비하여 전압제어발진부(Voltage Controlled Oscillator;VCO) 및 전압제어감쇠부(Voltage Controlled Attenuator;VCA)를 구비하지 않으므로 공간을 적게 차지하며, 회로구성이 간단해 지는 장점이 있다.

한편, 고체 전력 증폭기(SSPA) 및 고체 전력 발진기(SSPO)는, 증폭을 위해 수동 소자(커패시터와 인덕터 등) 및 능동 소자(트랜지스터 등)를 별도를 구비하는 하이브리드 고주파 집적회로(Hybrid Microwave Integrated Circuits;HMIC), 또는 수동 소자 및 능동 소자가 하나의 기판으로 구현된 단일 고주파 집적회로(Monolithic Microwave Integrated Circuits;MMIC)로 구현될 수 있다.

한편, 마이크로웨이브 생성부(110)는, 고체 전력 증폭기(SSPA) 또는 고체 전력 발진기(SSPO)를 하나의 모듈로서 구현될 수 있으며, 이를 고체 전력 모듈(Solid State Power Module; SSPM)이라 할 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 마이크로웨이브 생성부(110)는 복수의 마이크로웨이브를 생성하여 출력하는 것이 가능하다. 이러한 마이크로웨이브의 주파수 범위는 대략 900MHz ~ 2500Hz 부근일 수 있다. 특히, 915MHz 를 중심으로 소정 범위 내이거나 2450MHz 를 중심으로 소정 범위 내일 수 있다. 마이크로웨이브 생성부(110)에 대한 상세한 설명은 이하의 도 3 및 도 4를 참조하여 후술한다.

마이크로웨이브 전송부(112)는, 마이크로웨이브 생성부(110)에서 생성되어 출력된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 전송한다. 이러한 마이크로웨이브 전송부(112)는, 도파관(waveguide), 또는 동축 선로(Coaxial Cable)를 구비할 수 있다. 생성된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 송출하기 위해, 도면과 같이, 피더(142)가 연결될 수 있다.

한편, 마이크로웨이브 전송부(112)는, 도면과 같이 캐비티(134) 내로 개구부(145)를 가지고 개구된 형태로 구현이 가능하나, 이에 한정되지 않고, 단부에 안테나(antenna)가 결합되는 것도 가능하다. 개구부(145)는 슬롯 형태 등 다양한 형태로 형성될 수 있다. 개구부(145) 또는 안테나를 통해, 마이크로웨이브는 캐비티(134)로 방출되게 된다.

한편, 도면에서는 개구부(145)가 캐비티(134) 상측에 하나 배치되는 것으로 도시하나, 개구부(145)가 캐비티(134)의 하측, 또는 측부에 배치되는 것도 가능하며, 또한 복수의 개구부가 배치되는 것도 가능하다. 개구부(145) 대신에 안테나를 통해 결합되는 경우도 마찬가지이다.

마이크로웨이브 생성부(110)의 하측에는, 마이크로웨이브 생성부(110)에 전원을 공급하는 전원 공급부(114)가 구비된다.

전원 공급부(114)는, 조리기기(100)에 입력되는 전원을 고압으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 고압 트랜스를 구비하거나, 또는 하나 이상의 스위치 소자가 스위칭 동작을 수행하여 생성한 약 3500V이상의 고출력 전압을 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 인버터를 구비할 수 있다.

한편, 마이크로웨이브 생성부(110)의 주변에는 마이크로웨이브 생성부(110)를 냉각하기 위한 냉각팬(미도시)이 설치될 수 있다.

한편, 도면에서는 도시하지 않았지만, 캐비티(134) 내의 공진 모드 변환을 위한 공진 모드 변환부(미도시)가 배치도리 수 있다. 공진 모드 변환부(미도시)의 예로는, 스터러(stirrer), 회전 테이블, 슬라이딩 테이블, 필드조절소자(Field Adjustment Element:FAE)중 적어도 하나일 수 있다. 이 중 회전 테이블과 슬라이딩 테이블은, 캐비티(134)의 하부에 배치되는 것이 가능하며, 스터러는, 캐비티의 하부, 측면, 상부 등 다양한 위치에 배치되는 것이 가능하다.

상술한 마이크로웨이브를 이용한 조리기기(100)는, 사용자가, 도어(106)를 열고, 가열 대상(140)을 캐비티(134) 내에 넣은 후, 도어(106)를 닫거나, 도어(106)를 닫고 조작패널(108), 특히 조작부(107)를 조작하여 시작 버튼(미도시)을 누르면, 동작하게 된다.

즉, 조리기기(100) 내의 전원 공급부(114)는 입력된 교류 전원을 고압의 직류 전원으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하고, 마이크로웨이브 생성부(110)는 해당하는 마이크로웨이브를 생성하여 출력하며, 마이크로웨이브 전송부(112)는 생성된 마이크로웨이브를 전송하여 캐비티(134)로 방출하게 된다. 이에 따라, 캐비티(134) 내부에 있는 가열 대상(140), 예를 들어, 조리물을 가열하게 된다.

도 3은 도 1의 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 구성요소를 간략히 도시한 블록 구성도(block diagram)이다.

도 3의 블록 구성도를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기를 기능에 따른 구성요소 관점에서 살펴보면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 조리기기(100)는, 마이크로웨이브 생성부(110), 마이크로웨이브 전송부(112), 캐비티(134), 및 제어부(310)를 포함할 수 있다.

마이크로웨이브 생성부(110)는, 주파수 발진부(332), 레벨 조절부(334), 증폭부(336), 방향성 결합기(338), 제 1 파워 검출부(342), 및 제 2 파워 검출부(346), 내부제어부(350), 내부전원부(360), 격리부(364)를 포함할 수 있다. 이는 고체 전력 증폭기(SSPA)로 구성되는 경우를 예시한다.

이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다.

주파수 발진부(332)는, 제어부(310)로부터의 주파수 제어 신호에 의해, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 발진한다. 주파수 발진부(322)는, 전압 제어 발진부(Voltage Controlled Oscillator;VCO)를 구비할 수 있다. 주파수 제어 신호의 전압 레벨에 따라 전압 제어 발진부(VCO)가 해당하는 주파수를 발진시게 된다. 예를 들어, 주파수 제어 신호의 전압 레벨이 클수록, 전압 제어 발진부(VCO)에서 발진되어 생성되는 주파수는 크게 된다.

레벨 조절부(334)는, 주파수 발진부(332)에서 발진된 주파수 신호를 파워 제어 신호에 따라 해당하는 파워로 마이크로웨이브를 출력하도록 발진할 수 있다. 이러한 레벨 조절부(334)는, 전압 제어 감쇠부(Voltage Controlled Attenuator;VCA)를 구비할 수 있다.

파워 제어 신호의 전압 레벨에 따라 전압 제어 감쇠부(VCA)는, 해당하는 파워로 마이크로웨이브가 출력되도록 보정 동작을 수행한다. 예를 들어, 파워 제어 신호의 전압 레벨이 클수록, 전압 제어 감쇠부(VCA)에서 출력되는 신호의 파워 레벨은 커지게 된다.

증폭부(336)는, 주파수 발진부(332)에서 발진된 주파수 신호 및 레벨 조절부(334)에서의 파워 제어 신호에 기초하여, 발진된 주파수 신호를 증폭하여 마이크로웨이브를 출력한다.

방향성 결합기(Directional Coupler: DC)(338)는, 증폭부(336)에서 증폭되어 출력되는 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 전달한다. 마이크로웨이브 전송부(112)에서 출력되는 마이크로웨이브는 캐비티(134)내의 대상을 가열하게 된다.

한편, 캐비티(134) 내의 대상에서 흡수되지 못하고 반사되는 마이크로웨이브는 다시 마이크로웨이브 전송부(112)를 통해 방향성 결합기(338)에 입력될 수 있다. 방향성 결합기(338)는 반사된 마이크로웨이브를 내부 제어부(350)로 전달하게 된다.

한편, 방향성 결합기(338)는 출력되는 마이크로웨이브의 파워를 검출하는 제1 파워 검출부(342), 반사되는 마이크로웨이브의 파워를 검출하는 제 2 파워 검출부(346)를 포함할 수 있다. 제 1 파워 검출부(342) 및 제 2 파워검출부(346)는, 방향성 결합기(338)와 내부 제어부(350) 사이에 배치될 수 있고, 회로적으로 방향성 결합기(338)위에 배치될 수 있다.

제 1 파워 검출부(342)는, 증폭부(336)에서 증폭되어 출력되어 방향성 결합기(338)를 거쳐 마이크로웨이브 전송부(112)로 전달되는 마이크로웨이브의 출력 파워를 검출한다. 검출된 파워 신호는 내부 제어부(350)에 입력되어 가열 효율 연산에 이용된다. 한편, 제 1 파워 검출부(342)는, 파워 검출을 위해 저항, 쇼트키(Schottky) 다이오드 소자 등으로 구현될 수 있다.

한편, 제 2 파워 검출부(346)는, 캐비티(134)에서 반사되어 방향성 결합기(338)로 수신되는 반사된 마이크로웨이브의 파워를 검출한다. 검출된 파워 신호는 내부 제어부(350)에 입력되어, 가열 효율 연산에 이용된다. 한편, 제 2 파워 검출부(346)는, 파워 검출을 위해 저항, 쇼트키(Schottky) 다이오드 소자 등으로 구현될 수 있다.

내부 제어부(350)는, 마이크로웨이브 생성부(110)를 구성하는 내부전원부(360)로부터 구동전원을 공급받아 동작한다. 내부제어부(350)는, 제어부(310)와의 통신하여, 마이크로웨이브 생성부(110)의 구성요소를 제어할 수 있다.

내부 제어부(350)는, 캐비티(134) 내로 방출되는 마이크로웨이브 중 대상에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열효율을 연산한다.

여기서, Pt는 캐비티(134) 내로 방출되는 마이크로웨이브의 파워(power)를 나타내며, Pr은 캐비티(134)에서 반사되는 마이크로웨이브의 파워(power)를 나타내며, he는 마이크로웨이브의 가열효율(he)을 나타낸다.

상술한 수학식 1에 따르면, 가열효율(he)은, 반사되는 마이크로웨이브의 파워가 클수록 작아지게 된다.

한편, 캐비티(134) 내로 복수의 마이크로웨이브가 방출되는 경우, 제어부(310)는, 복수의 마이크로웨이브의 주파수 별로 가열효율(he)을 연산하게 된다. 이러한 가열 효율 연산은, 본 발명의 실시예에 따라, 전체 조리 구간 중에 수행되는 것이 가능하다.

한편, 효율적인 가열을 위해, 전체 조리 구간은, 스캔 구간과 가열 구간으로 나누어 수행될 수 있다. 스캔 구간 동안, 복수의 마이크로웨이브를 순차적으로 캐비티(134) 내로 출력하고, 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 가열 효율을 연산할 수 있다. 그리고, 가열 구간 동안, 스캔 구간에서 연산된 가열 효율에 기초하여, 각 마이크로웨이브의 출력 기간을 달리하여 출력하거나, 소정 주파수의 마이크로웨이브 만을 출력한다. 가열 구간에서의 마이크로웨이브의 파워는 스캔 구간에서의 마이크로웨이브의 파워보다 상당히 높은 것이 바람직하다.

내부 제어부(350)는, 연산된 가열효율에 따라 마이크로웨이브의 출력 기간을 가변하도록 주파수 제어 신호를 생성하여 출력한다. 주파수 발진부(332)는 입력되는 주파수 제어 신호에 따라 해당하는 주파수를 발진하게 된다.

내부 제어부(350)는, 연산된 가열효율(he)이 높은 경우 마이크로웨이브의 출력 기간이 짧아지도록 주파수 제어 신호를 생성하게 된다. 즉, 복수의 마이크로웨이브를 순차적으로 스윕(sweep)하는 동안에, 각각의 마이크로웨이브의 출력 기간을 산출된 가열효율에 따라 가변할 수 있다. 즉, 가열효율(he)이 높을수록, 해당하는 출력 기간은 작은 것이 바람직하다. 이에 따라, 캐비티(134) 내의 가열대상물에, 주파수 별로, 균일하게 마이크로웨이브를 흡수시킬 수 있게 되어, 가열대상물을 균일하게 가열할 수 있게 된다.

한편, 내부 제어부(350)는, 주파수 별로 산출된 가열효율(he)이 설정한 목표가열효율 이상인 경우에만, 해당하는 주파수의 마이크로웨이브를 출력하도록 제어하는 것도 가능하다. 즉, 가열효율(he)이 낮은 주파수의 마이크로웨이브는 실제 가열 기간에서 제외시킴으로써, 효율적으로 가열대상물을 균일하게 가열할 수 있게 된다.

한편, 상술한 마이크로웨이브 생성부(110) 내의 내부 제어부(350), 내부 전원부(360), 주파수 발진부(332), 레벨 조절부(334), 증폭부(336)를 비롯하여, 방향성 결합기(338), 제1 파워 검출부(342), 제2 파워 검출부(346) 등은 하나의 모듈(module)로서 구현되는 것도 가능하다. 즉, 하나의 기판 상에 모두 배치되어, 하나의 모듈로서 구현되는 것이 가능하다.

내부 제어부(350)는, 캐비티(134) 내부로 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티(134) 내부로부터 조리물에 흡수되지 않고 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 마이크로웨이브 별로 가열 효율을 연산하고, 연산된 가열 효율이 기준 효율 이상인 주파수의 마이크로웨이브를 산출할 수 있다. 그리고, 산출된 마이크로웨이브의 가열 효율에 기초하여 가열 시간을 산출할 수 있다. 예를 들어, 가열 효율이 기준 효율 이상이며, 가열 효율이 높을수록, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 가열 시간을 작아지게 설정할 수 있다. 이에 의해, 대상물의 균일 가열이 수행될 수 있다.

한편, 내부 제어부(350)는, 산출한 가열 효율을 기초로 캐비티내의 조리물을 가열하기 위한 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 출력하도록 주파수 발진부(332)와 레벨 조절부(334)를 제어한다. 이때 가열시, 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 파워는, 가열 효율을 측정할 때 캐비티(134)로 출력되는 마이크로웨이브의 파워보다 상당히 큰 것이 바람직하다.

한편, 내부 제어부(350)는, 가열 구간에서, 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티(134) 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초한 가열 효율이 기준 효율 미만인 경우, 해당 주파수의 마이크로웨이브의 출력을 중지하고, 바로 다음 주파수의 마이크로웨이브가 출력되도록 마이크로웨이브 생성부(110)를 제어할 수 있다. 이에 의해, 효율적인 가열이 수행될 수 있다.

또한, 내부 제어부(350)는 증폭부(336)에 의해 출력된 마이크로웨이브 중 캐비티(134) 내부로부터 반사되는 마이크로웨이브에 기초하여, 복수의 마이크로웨이브 각각에 대한 가열 효율을 연산하고, 연산된 가열 효율에 따라, 가열 구간 동안 각 마이크로웨이브에 대한 가열 시간을 설정한다.

이때, 내부 제어부(350)는, 일 예로 복수의 마이크로웨이브 중 제1 마이크로웨이브가 제2 마이크로웨이브보다 가열 효율이 더 높은 경우, 제1 마이크로웨이브의 가열 시간을 제2 마이크로웨이브의 가열 시간 보다 더 짧게 설정한다.

내부 제어부(350)는 가열시, 각 마이크로웨이브에 대해 동일한 파워 제어 신호를 상기 마이크로웨이브 생성부로 출력할 수 있다. 또한, 레벨 조절부(334)는 입력되는 파워 제어 신호에 따라 일정한 파워 레벨을 출력할 수 있다.

내부 전원부(360)는, 마이크로웨이브 생성부(110)내부의 구성요소의 구동전원을 공급한다. 내부 제어부(350)와 증폭부(336)에 구동전원을 공급한다. 전원공급부(114)로부터 외부전원을 공급받아 레귤레이션(regulation)하여 마이크로웨이브 생성부(110)내부에 전원을 공급한다.

격리부(364)는, 증폭부(336)와 방향성 결합기(338)사이에 배치되며, 증폭부(336)에서 증폭된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 전달하는 경우에는 마이크로웨이브를 통과시키고, 캐비티(134)로부터 반사되는 마이크로웨이브는 차단시킨다. 격리부는 아이솔레이터(Isolator)로 구현될 수 있다. 캐비티(134)로부터 반사되는 마이크로웨이브는 격리부(364)내부의 저항에서 흡수되어, 증폭부(336)로 들어갈 수 없다. 즉, 반사되는 마이크로웨이브가 증폭부(336)로 유입되는 것을 방지한다.

마이크로웨이브 전송부(112)는, 마이크로웨이브 생성부(110)에서 생성되어 출력된 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 전송한다. 이러한 마이크로웨이브 전송부(112)는, 도파관(waveguide), 또는 동축선로(Coaxial Cable)를 구비할 수 있다. 생성된 마이크로웨이브를 마이크로웨이브 전송부(112)로 송출하기 위해, 도면과 같이, 피더(142)가 연결될 수 있다.

제어부(310)는, 조작부(107)로부터 입력받은 신호에 대응하여 조리기기의 전체 시스템을 제어한다. 제어부(310)는 마이크로웨이브 생성부(110)의 내부 제어부(350)와 상호 통신하여, 마이크로웨이브 생성부(110)의 내부 구성요소의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(310)는, 조리기기의 현재 동작, 남은 조리시간, 조리 종류등을 외부로 표시하도록 표시부(105)를 제어할 수 있다.

전원 공급부(114)는, 조리기기(100)에 입력되는 전원을 고압으로 승압하여 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 고압 트랜스를 구비하거나, 또는 하나 이상의 스위치 소자가 스위칭 동작을 수행하여 생성한 약 3500V이상의 고출력 전압을 마이크로웨이브 생성부(110)에 공급하는 인버터를 구비할 수 있다. 또한 전원 공급부(114)는 제어부(310)로 구동전압을 공급한다.

한편, 도 3에 도시된 조리기기(100)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 조리기기(100)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다. 즉, 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 또한, 각 블록에서 수행하는 기능은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이며, 그 구체적인 동작이나 장치는 본 발명의 권리범위를 제한하지 아니한다.

도 4은 도 1의 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 구성요소를 간략히 도시한 블록 구성도(block diagram)이다.

도면을 참조하면, 도 3에서 상술한 마이크로웨이브 생성부(110)와 달리 고체 전력 발진기(SSPO)로 구성되는 마이크로웨이브를 이용한 조리기기의 블록도이다.

도 3에서 상술한 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 마이크로웨이브 생성부(110)는 내부 제어부(350), 내부 전원부(360), 위상천이기(362), 증폭부(336), 격리부(364), 방향성 결합기(338)를 포함할 수 있다.

방향성 결합기는 상술한 바와 같이 제 1 파워검출부(342) 및 제 2 파워검출부(346)을 구비할 수 있다.

상술한 도 3의 마이크로웨이브 생성부(110)에 존재하는 주파수 발진부(322)와 레벨 조절부(334)가 없고, 위상천이기(362)가 추가된 차이점이 있다. 도 3과의 차이점을 설명하면, 내부 제어부(350)는 산출한 가열 효율을 기초로 캐비티(134) 내의 조리물을 가열하기 위한 마이크로웨이브를 캐비티(134)로 출력하도록 증폭부(336)를 제어한다.

증폭부(336)는, 내부 전원부(360)로부터의 DC 전원을 입력받아, 자체 주파수 발진 및 증폭을 수행한다. 즉, 주파수 발진 신호를 생성하여 출력하는 별도의 주파수 발진부 없이, DC 전원의 입력에 따라 자체적으로 주파수 발진을 수행하고, 증폭 동작을 수행한다.

증폭부(336)는, 적어도 하나의 RF 파워 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 복수의 RF 파워 트랜지스터를 사용하는 경우, 직렬, 병렬 또는 직, 병렬 혼합으로 구성하여 다단 증폭이 되도록 구현할 수도 있다. 이러한 증폭부(336)는, 예를 들어, RF 파워 트랜지스터일 수 있다. 한편, 증폭부(336)의 출력은 대략 100 내지 1000W일 수 있다.

다음, 위상 천이기(362)는, 증폭부(336)의 출력을 피드백하여, 위상을 천이(shift)할 수 있다. 위상 천이량은 제어부(310)의 위상 제어 신호에 따라 조정될 수 있다. 이렇게 증폭기에서 출력되는 소정 주파수의 증폭 신호를 위상 천이함으로써, 상술한 바와 같이, 다양한 주파수의 마이크로웨이브를 생성하도록 할 수 있다. 예를 들어, 위상 천이량에 비례하여 주파수가 증가할 수 있다.

한편, 소정 주파수의 증폭 신호 레벨의 대략 1 내지 2%에 해당하는 신호가 샘플링되어 위상 천이기(362)에 입력되는 것이 바람직하다. 이는 피드백 이후, 다시 증폭부(336)에서 증폭되는 것을 고려한 것이다.

다음, 격리부(364)는, 위상 천이기(362)에서 위상 천이된 신호를 다시 증폭부(336)로 공급한다. 한편, 위상 천이기(362)에서 위상 천이된 신호의 레벨이 설정치 미만인 경우, 격리부(364)는, 위상 천이된 신호를 증폭부(336)가 아닌 접지단으로 공급할 수도 있다.

격리부(364)에서 공급되는 신호는, 증폭부(336)에서 다시 증폭되게 된다. 이에 따라, 서로 다른 주파수를 갖는 복수의 마이크로웨이브가 순차적으로 출력되게 된다.

이와 같이, 증폭부(336)가, 자체 주파수 발진 및 증폭을 수행하므로, 마이크로웨이브 생성부(110)를 간략히 구현할 수 있게 된다. 또한, 위상 천이기(362)를 이용하여, 복수의 마이크로 웨이브를 생성하여 출력할 수 있게 된다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조리기기를 간략히 도시한 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로웨이브를 이용한 조리기기(100)는, 본체(102), 조리창(104), 표시부(105), 도어(106), 조작부(107), 조작패널(108)를 포함하며, 이에 대한 설명은 도 1에서 상술한 바와 같다. 본체(102) 내부에는 가열대상물(510)을 조리할 수 있도록 소정 크기의 수용 공간을 가지는 캐비티(134)가 구비된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐비티(134) 내부에, 조리대상물(510)의 종류에 따라 설계된 안테나를 내부에 포함하는 조리용기(500)가 위치한다. 조리용기(500)는, 커넥터(502), 조리용기본체(508) 및 안테나(520)를 구비한다.

커넥터(502)는 조리용기의 암커넥터(506)에 삽입되는 돌출부(504)를 포함한다. 커넥터(502)는 조리용기 내부의 안테나(520)의 종류를 구분(identify)하는 역할을 한다. 커넥터(502)의 돌출부(504)의 형상에 따라, 특정음식의 조리에 최적화되어 설계된 안테나(520)를 구분할 수 있다. 또한, 마이크로웨이브 생성부(110)에서 생성된 마이크로웨이브는 캐비티(134)내의 암커넥터(506)까지 연결되고, 커넥터(502)의 돌출부(504)를 통해 조리용기(500)의 안테나(520)로 마이크로웨이브가 전송된다.

조리용기본체(508)는 내부에 안테나(520)를 구비하며, 커넥터(502)와 연결된다. 조리용기본체(508)의 재질은 금속이외에 마이크로웨이브가 통과할 수 있는 재질로 구성될 수 있다. 조리용기본체(508)의 여러 가능한 형태는 도 9에서 후술한다.

일 예로 조리대상물(510)이 피자인 경우, 조리용기(500)내부의 안테나는 최적의 피자조리를 위한 구조로 설계된다. 조리용기(500)는 피자용 조리용기가 된다. 피자용 조리용기임을 알 수 있도록, 커넥터(502)의 돌출부(504)가 암커넥터(506)에 삽입되게 된다. 이는 일 예일뿐, 조리대상물(510)의 종류, 조리방법 등의 차이에 따라 상이한 안테나(520)를 구비한 복수개의 조리용기(500)가 설계된다.

도 6을 참조하여 설명하면, 커넥터의 돌출부(504)가 암커넥터(506)에 삽입된 후, 사용자가 도어(106)를 닫거나, 도어(106)를 닫고, 조작부(107)의 시작버튼(미도시)을 누르면, 자동으로 해당 조리대상물(510)에 맞는 조리를 수행하게 된다.

즉, 사용자가 도어(106)를 닫거나, 도어(106)를 닫고 조작부(107)의 시작버튼(미도시)을 누르는 등의 동작을 취하면, 동작신호가 제어부(310)로 입력되고, 이 신호가 내부 제어부(350)를 통하여, 마이크로웨이브 생성부(110)를 제어하여, 마이크로웨이브를 출력하게 된다. 출력된 마이크로웨이브는 전송부(112)를 지나 커넥터(502)를 통해 조리용기 내부의 안테나(520)로 전송된다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조리기기 내부 구성요소간의 연결상태를 도시한 도이다.

도면을 참조하여 설명하면, 캐비티(134)내부에 조리용기(500)가 위치하며, 조리용기(500)는, 커넥터(502), 커넥터의 돌출부(504), 안테나(520), 조리용기본체(508)를 포함한다. 각 구성요소의 기능은 상술한 바와 동일하다.

마이크로웨이브 생성부(110)는 내부 제어부(350)의 제어를 받아, 마이크로웨이브를 출력한다. 출력된 마이크로웨이브는 마이크로웨이브 전송부(112)를 통해 캐비티(134)내의 암커넥터(506)까지 전달되며, 암커넥터(506)와 연결되는 커넥터(502)의 돌출부(504)를 통해 조리용기 내부의 안테나(520)로 전송된다. 전송된 마이크로웨이브로 조리용기본체(508)에 올려진 조리대상물을 조리한다.

안테나(520)는 조리대상물의 종류나 조리방법의 종류에 따라, 그에 맞게 최적화된 형태로 설계되어, 조리용기 내부에 위치한다. 안테나(520)를 조리용기 내부에 위치시킴으로써, 더 효율적으로 조리대상물(510)을 가열할 수 있다.

도 8(a) 내지 도 8(b)는, 본 발명의 일실시예에 따른 안테나와 커넥터의 형태를 도시한 도이다. 일 예에 따르면, 도 8(a)는, 안테나(520) 중, 빵류의 조리에 최적화된 빵류 안테나(522)를 구비하며, 커넥터(502)와 연결된다.

커넥터(502)의 돌출부(504)는, 안테나(520)의 종류를 구별하는 홈을 구비한다. 홈의 개수나 형태, 깊이, 위치 등을 조절하여 안테나(520)의 종류를 구별할 수 있다. 도 8(b)는, 고기류의 조리에 최적화된 고기류 안테나(524)를 구비한다.

안테나(520)는, 안테나(520) 외부의 전자기장의 변화와 안테나(520) 도선상의 전기적 신호가 상호 연동함으로써, 대기중에 떠다니는 전자기파 신호를 전자기기가 감지하며, 그 역도 가능하다. 안테나(520)는, 포트가 입력포트 한개만 존재하여, 1포트 디바이스(one-port device)이다. 안테나(520)가 동작하는 주파수에서 반사 효율(S11)이 가장 낮아진다.

안테나(520)가 동작한다는 것은 S11파라미터 값이 가장 낮은 경우, 안테나(520)로 입력된 신호전력이 반사되어 돌아오지 않고, 최대한 안테나(520)를 통해 외부로 복사된다는 것을 뜻한다. 즉, 해당 조리대상물(510)을 조리하는 데에 최적화된 안테나(520)를 구현하는 것은, 원하는 주파수에서 S11파라미터 값이 가장 작도록 구현하는 것이다. S11파라미터 값이 작을수록 안테나(520)의 복사효율이 높고, 임피던스 매칭이 더 잘 되어있는 것을 의미한다.

또한, 안테나(520)의 사이즈는 주파수에 의존하여, 주파수가 고주파로 갈수록 파장이 짧아져 안테나(520)는 작아진다.

조리용기(500)는 1개의 요리군에 맞는 안테나(520)를 구비한다. 일예로, 도 8(a)는 빵류를 조리하는 조리용기(500) 내부의 안테나(520), 및 조리용기(500)의 커넥터(502)이며, 도 8(b)는 고기류를 조리하는 조리용기(500) 내부의 안테나(524) 및 커넥터(502)를 예시한 것이다. 이는 일 예일뿐, 조리대상물(510)이나 조리방법 등에 따라 커넥터(502)의 형태, 돌출부(504)의 모양, 돌출부(504)에 구비된 홈의 개수, 형태, 깊이, 위치 등을 다르게 설계할 수 있으며, 이는 도면에 한정되는 것이 아님을 명백히 한다.

도 9(a) 내지 도 9(e)는 본 발명의 일 실시예에 따른 조리용기본체의 형상을 도시한 도이다.

도 9(a)는 접시형이며, 도 9(b)는 원통형, 도 9(c)는 반구형, 도9(d)는 피라미드형, 도9(e)는 원뿔형이다. 이는 조리용기(500)의 형상을 나타낸 일 예이며, 이에 한정되지 않는다. 마이크로웨이브를 이용한 조리기기는 조리대상물의 종류나, 조리방법의 종류에 따라 다른 형상을 가진 조리용기(500)를 구비할 수 있다. 또한, 마이크로웨이브를 반사시키는 금속 재질 외에, 플라스틱, 사기등 마이크로웨이브가 통과할 수 있는 재질로 조리용기본체(508)를 제작할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 조리용기본체 내부의 구성을 도시한 도이다.

조리용기(500)는 절기적인 절연을 위해 조리용기본체(508)와 안테나(520)사이에 비전도체(512)를 구비할 수 있다. 비전도체(512)를 구비함으로써 안테나(520)를 보호하고, 안테나(520)로 송수신되는 전파에 영향을 미치지 않도록 한다. 또한 안테나(520)에서 만들어진 웨이브가 용기로 통과할 수 있도록 한다.

도 11(a) 내지 도 11(d)는 본 발명의 일 실시예에 따른 안테나 구조와 조리대상물간의 관계를 도시한 도이며, 도시한 안테나의 형태는 조리대상물(510)이나, 조리방법 등에 따라, 안테나(520)의 형태가 상이함을 도시한 것일뿐, 구체적인 안테나의 형태를 도시한 것은 아니다.

본 발명의 일 예로 도시한 바와 같이 빵류와 피자류, 고기류, 찜류등에 따라 안테나의 구조가 상이하게 설계된다. 구체적인 안테나(520)의 구조는 각각의 조리 대상물(510)에 따라 임피던스 매칭을 이루도록 설계한다.

100 : 조리기기 110 : 마이크로웨이브 생성부
112 : 마이크로웨이브 전송부 114 : 전원 공급부
134 : 캐비티 310 : 제어부
338 : 방향성 결합기 342 : 제 1 파워 검출부
346 : 제 2 파워 검출부 364 : 격리부
350 : 내부 제어부 332 : 주파수 발진부
334 : 레벨 조절부 336 : 증폭부
360 : 내부 전원부 362 : 위상 천이기
500 : 조리용기 502 : 커넥터
504 : 돌출부 506 : 암커넥터
510 : 조리대상물 520 : 안테나

Claims (9)

1. 조리대상물을 담는 조리용기본체;
   상기 조리용기본체 내부에 위치하여 조리기기가 출력하는 마이크로웨이브의 에너지를 방사하고, 상기 조리대상물의 특정 종류에 대응하여 설계된 안테나; 및
   상기 조리기기와 탈착 가능하고, 상기 조리기기와 연결되는 경우, 상기 조리기기가 출력하는 마이크로웨이브를 상기 안테나로 전달하는 커넥터;
   를 포함하는 조리용기.
2. 조리기기로부터 전달되는 마이크로웨이브를 방사하는 안테나가 구비된 조리용기를 수용하는 캐비티;
   마이크로웨이브를 출력하는 마이크로웨이브 생성부; 및
   상기 조리용기의 커넥터와 탈착 가능하고, 상기 커넥터와 연결되는 경우, 상기 마이크로웨이브 생성부가 출력하는 마이크로웨이브를 상기 커넥터로 전달하는 암커넥터; 를 포함하는 조리기기.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 커넥터는,
   표면에 상기 안테나의 종류를 구별하는 홈을 구비하는 돌출부를 구비하는 조리용기.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 돌출부는,
   상기 안테나의 종류에 따라, 상기 홈의 종류와 크기가 상이하게 형성된 조리용기.
6. 제 2항에 있어서,
   상기 조리기기의 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는,
   상기 커넥터와 상기 암커넥터가 연결되고, 상기 조리기기의 동작신호가 수신되면 상기 조리기기를 동작시키는 조리기기.
7. 제 2 항에 있어서,
   상기 마이크로웨이브 생성부로부터의 복수의 마이크로웨이브를 상기 암커넥터로 전송하는 마이크로웨이브 전송부; 를 더 포함하고,
   상기 마이크로웨이브 전송부는,
   동축 케이블, 및 도파관 중 어느 하나인 조리기기.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 조리용기본체의 형상은,
   접시형, 원통형, 반구형, 피라미드형, 원뿔형 중 어느 하나인 조리용기.
9. 제 1항에 있어서,
   전기적인 절연을 위해 상기 조리용기의 본체와 상기 안테나 사이에 구비된 비전도체; 를 더 포함하는 조리용기.

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