KR100305962B1 - Microwave waveguide system - Google Patents
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/64—Heating using microwaves
- H05B6/70—Feed lines
- H05B6/707—Feed lines using waveguides
- H05B6/708—Feed lines using waveguides in particular slotted waveguides
Abstract
개시된 내용은 도파관에 복수개의 슬롯을 갖는 개구면과 이 개구면에 대해 수직으로 유전체를 설치하여 캐비티 내로 입사하는 전자파 방향을 변화시키도록 하는 전자레인지의 도파관 시스템에 관한 것이다.The present disclosure relates to an opening surface having a plurality of slots in the waveguide and a waveguide system of a microwave oven to change a direction of electromagnetic waves incident into a cavity by installing a dielectric perpendicular to the opening surface.
개시한 전자레인지의 도파관 시스템은, 캐비티와 접촉되는 도파관의 일부 면에 적어도 두 개 이상의 슬롯을 갖는 개구면을 길이방향으로 형성하고, 적어도 두 개 이상의 슬롯들과 직각방향으로 금속부재를 설치하며, 그 금속부재를 슬롯 방향으로 이동시켜 전자파 방사 방향을 변화시키도록 하는 이동수단을 포함한다.The disclosed waveguide system of the microwave oven, the opening surface having at least two slots in the longitudinal direction of the portion of the waveguide in contact with the cavity in the longitudinal direction, and installs a metal member in a direction perpendicular to the at least two slots, And moving means for changing the electromagnetic radiation direction by moving the metal member in the slot direction.
이에 따라 캐비티 내로 입사되는 전자파의 방향을 변화시켜 캐비티 내의 전자계 분포를 바꾸어 줌으로써, 균일 가열성능이 향상되고, 또한 턴테이블을 회전시키지 않아도 되므로 캐비티의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.Accordingly, by changing the direction of the electromagnetic wave incident into the cavity to change the distribution of the electromagnetic field in the cavity, the uniform heating performance is improved, and the turntable does not need to rotate, there is an advantage that the internal space of the cavity can be utilized efficiently.
Description
본 발명은 음식물을 전체적으로 균일하게 가열시키기 위한 전자레인지의 마이크로파 안내장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대전력 전자파 에너지를 조리실로 안내하는 도파관에 있어서 마그네트론의 안테나에서 방사되어 조리실로 입사되는 대전력의 전자파 에너지의 방향을 변화시켜 음식물의 균일 가열 및 구조의 간략화를 양립시키도록 하는 전자레인지의 도파관 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a microwave guide device of a microwave oven for heating the food evenly as a whole, and more particularly, in the waveguide for guiding a large power electromagnetic energy into the cooking chamber, the large power radiated from the antenna of the magnetron and incident to the cooking chamber. A waveguide system of a microwave oven for changing the direction of electromagnetic wave energy to achieve uniform heating of food and simplification of structure.
일반적으로, 방송용 기기 또는 드라이어 또는 전자레인지 등과 같이 대전력 전자파 에너지를 이용하는 기기에 요구되는 초단파는 통상적으로 마그네트론의 안테나로부터 얻고 있다.In general, the ultra-short wave required for a broadcast device or a device using high-power electromagnetic energy such as a dryer or a microwave oven is usually obtained from an antenna of a magnetron.
이러한 마그네트론 장치에는 가속용 전압 예컨대 4.2KV 등이 인가되어 매우 높은 주파수, 예컨대 2.45GHz의 에너지를 안테나를 통해 발생시킨다.An accelerating voltage such as 4.2 KV is applied to the magnetron device to generate energy of a very high frequency, for example, 2.45 GHz, through the antenna.
이와 같은 마그네트론을 특정의 기기에 적용, 예컨대 전자레인지 등과 같은 조리기기에 적용하여 음식물을 효율적으로 조리하기 위해서는 캐비티 내의 조리실로 대전력 전자파 에너지를 안내하는 도파관과 같은 안내장치가 필요하다.In order to efficiently cook food by applying such a magnetron to a specific device, for example, a cooking device such as a microwave oven, a guide device such as a waveguide for guiding large-power electromagnetic energy to a cooking chamber in a cavity is required.
그런데, 상기 마그네트론의 안테나는 통상적으로 선편파(Liner Polarzation)로 하여 에너지를 발생하고 그 선편파의 에너지는 도파관과 같은 안내장치를 통해 캐비티의 조리실로 방사되어 음식물을 가열하게 된다.However, the antenna of the magnetron typically generates energy by linear polarization, and the energy of the linear polarization is radiated to the cooking chamber of the cavity through a guide device such as a waveguide to heat food.
이와 같이 마그네트론의 안테나에서 발생된 대전력의 전자파 에너지를 캐비티의 조리실로 안내·방사하여 음식물을 가열하는 장치로서는 도 1과 같은 장치가 있다.As such, there is a device as shown in FIG. 1 as a device for heating food by guiding and radiating high-power electromagnetic energy generated from an antenna of a magnetron to a cooking chamber of a cavity.
도 1에 제시된 장치를 종래 기술에 따른 전자레인지의 전자파 안내장치의 예로서, 설명한다.The apparatus shown in FIG. 1 is described as an example of an electromagnetic wave guide device of a microwave oven according to the prior art.
상기 전자파 안내장치는, 캐비티(102)의 측벽에 결합되며 도면에 도시되지 않은 고압트랜스에서 입력되는 가속용 고전압에 의해 대전력의 전자파 에너지를 안테나(100a)를 통해 발생하는 마그네트론(100)과, 캐비티(102)의 측벽에 설치되어 마그네트론(100)에서 발생된 전자파 에너지를 개구부(106)를 통해 안내·방사하는도파관(101)과, 캐비티(102) 내의 상부에 위치하여 도파관(101)에서 방사한 전자파 에너지를 균일하게 분산하는 스터러(104)와, 방사된 전자파 에너지를 가지고 음식물(105)을 가열·조리하는 조리실(107)과, 캐비티(102)의 하부에 설치되어 음식물(105)을 회전시키는 턴테이블(103)로 구성된다.The electromagnetic wave guide device is a magnetron 100 coupled to the side wall of the cavity 102 and generating a large amount of electromagnetic energy through the antenna 100a by an acceleration high voltage input from a high voltage transformer (not shown), Waveguide 101 is installed on the side wall of the cavity 102 to guide and radiate the electromagnetic energy generated in the magnetron 100 through the opening 106, and located in the upper portion of the cavity 102 to radiate from the waveguide 101. A stirrer 104 for uniformly dispersing one electromagnetic wave energy, a cooking chamber 107 for heating and cooking the food 105 with the radiated electromagnetic energy, and a lower portion of the cavity 102 are provided. It consists of a turntable 103 which rotates.
이와 같이 구성된 종래 기술의 한 예로써 전자레인지의 전자파 안내장치를 더욱 구체화하기로 한다.As an example of the prior art configured as described above will be further embodied in the electromagnetic wave guide device of the microwave oven.
고압트랜스에서 발생된 가속 고전압이 마그네트론(100)에 인가되어 기동하면 전자파 에너지의 소스원인 마그네트론(100)은 2.45GHz의 전자파 에너지를 발생한다. 이와 아울러 음식물(105)이 올려진 턴테이블(103)이 회전을 하게 된다.When the acceleration high voltage generated in the high-voltage transformer is applied to the magnetron 100 and started, the magnetron 100, which is a source of electromagnetic energy, generates electromagnetic energy of 2.45 GHz. In addition, the turntable 103 on which the food 105 is placed is rotated.
마그네트론(100)에서 발생된 전자파 에너지는 안테나(100a)를 통해 도파관(101)에 방사되고, 도파관(101)에 방사된 전자파 에너지는 개구부(106)를 통해 경사지게 조리실(107)로 방사되어 음식물(105)을 가열하게 된다.Electromagnetic energy generated from the magnetron 100 is radiated to the waveguide 101 through the antenna 100a, and the electromagnetic energy radiated to the waveguide 101 is radiated to the cooking chamber 107 through the opening 106 to be inclined. 105) is heated.
여기서, 전자파 에너지는 파동의 성질을 가지고 안테나(100a)로부터 방사된다.Here, electromagnetic energy is radiated from the antenna 100a having a wave property.
이때, 파동의 성질을 가진 전자파 에너지는 캐비티(102)의 벽면과 음식물 등에 반사되어, 보강 간섭과 상쇄 간섭 등을 일으켜 캐비티(102) 내에 정재파(standing wave)를 형성하게 되고, 이 때문에 캐비티(102) 내의 전자계는 균일하게 분포하지 않고 강한 곳과 약한 곳이 생기게 된다.At this time, the electromagnetic wave energy having the wave nature is reflected on the wall surface of the cavity 102 and the food or the like, causing constructive interference and destructive interference, etc., to form a standing wave in the cavity 102, and thus, the cavity 102. The electromagnetic field in the cavities is not uniformly distributed, but strong and weak spots are formed.
따라서 가열하려고 하는 음식물이 균일하게 가열되지 않는 현상이 발생한다.Therefore, a phenomenon in which the food to be heated is not heated evenly occurs.
이것을 방지하기 위하여 음식물을 턴테이블(103)위에 올려놓고 이턴테이블(103)을 회전시키거나 바람개비와 같은 형상의 스터러(106)를 이용하여 음식물에 전자파 에너지가 골고루 닿도록 하여 음식물이 균일하게 가열되도록 하고 있다.In order to prevent this, food is placed on the turntable 103 and the food table is heated evenly by rotating the eat table 103 or evenly applying electromagnetic energy to the food using a stirrer 106 shaped like a pinwheel. Doing.
그러나, 이와 같은 종래의 전자파 안내장치는, 부하가 정해지면 캐비티 내의 전자계 분포는 시간에 관계없이 일정하게 되며 또 균일하지 않다. 그래서 턴테이블을 사용하여 가열하려고 하는 부하를 회전시키는 방법 등을 이용해서 비교적 균일한 가열성능을 얻는 방법이 주로 사용되고 있으나 그 효과에 한계가 있다.However, in such a conventional electromagnetic wave guide device, when a load is determined, the electromagnetic field distribution in the cavity becomes constant and uneven regardless of time. Therefore, a method of obtaining a relatively uniform heating performance by using a method such as rotating the load to be heated using a turntable is mainly used, but the effect is limited.
또한 일반적인 캐비티의 형상이 직육면체로 되어 있으나, 턴테이블을 사용할 경우 가열할 수 있는 부하의 크기가 이로 인해 한정되어 캐비티의 공간 전체를 활용할 수 없는 문제점을 내재하고 있다.In addition, although the shape of the general cavity is a rectangular parallelepiped, the size of the load that can be heated when using a turntable is limited because of this, there is a problem that can not utilize the entire space of the cavity.
따라서, 본 발명은 전술한 종래의 기술에 따른 전자파 안내장치에서 음식물의 가열성능 저하와 턴터이블의 설치에 의한캐비티 공간의 협소 상태를 배제한 것으로, 본 발명의 한 견지로서, 마그네트론의 안테나에서 방사되어 조리실로 안내되는 대전력의 전자파 에너지의 방향을 변화시켜 음식물의 균일 가열성능을 향상시키도록 하는 전자레인지의 도파관 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention excludes a narrow state of the cavity space due to a decrease in the heating performance of food and installation of a turnable in the electromagnetic wave guide apparatus according to the prior art described above, and in one aspect of the present invention, is radiated from an antenna of a magnetron It is an object of the present invention to provide a waveguide system of a microwave oven to improve the uniform heating performance of food by changing the direction of electromagnetic energy of a large power guided to the cooking chamber.
본 발명의 다른 견지로서, 음식물을 회전시키지 않고 캐비티의 내부 공간을 효율적으로 사용하도록 하는데 그 목적이 있다.In another aspect of the present invention, the object is to efficiently use the internal space of the cavity without rotating the food.
도 1은 종래의 기술에 따른 전자레인지의 전자파 안내장치를 개략적으로 도시한 구성도이고,1 is a configuration diagram schematically showing an electromagnetic wave guide device of a microwave oven according to the prior art,
도 2는 도 1의 전자파 안내장치를 보다 상세하게 보인 확대도로서,FIG. 2 is an enlarged view showing the electromagnetic wave guide device of FIG. 1 in more detail.
도 2a는 전자파 안내장치의 정면도이고,Figure 2a is a front view of the electromagnetic wave guide device,
도 2b는 전자파 안내장치의 측단면도이고,Figure 2b is a side cross-sectional view of the electromagnetic wave guide device,
도 3은 본 발명에 따른 전자레인지의 도파관 시스템의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 구성도이고,3 is a configuration diagram showing an embodiment provided in the description of the waveguide system of the microwave oven according to the present invention;
도 4는 도 3에 의한 두 개의 등방성 방사체와 전자파 방사 패턴을 보인 도이고,4 is a view showing two isotropic radiators and the electromagnetic radiation pattern according to FIG.
도 5는 도 3에 의한 복수개의 등방성 방사체와 전자파 방사 패턴을 보인 도이고,FIG. 5 is a diagram illustrating a plurality of isotropic radiators and an electromagnetic wave radiation pattern of FIG. 3. FIG.
도 6은 도 3에 의한 방사체 사이에 동일하게 주어진 위상차가 제로(Zero)인 경우의 전자파 방사 패턴의 제1 실시 예를 보인 도이고,FIG. 6 is a diagram showing a first embodiment of an electromagnetic wave radiation pattern when the phase difference equally given between the radiators shown in FIG. 3 is zero;
도 7은 도 3에 의한 방사체 사이에 동일하게 주어진 위상차가 45도인 경우의 전자파 방사 패턴의 제2 실시 예를 보인 도이고,FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment of the electromagnetic radiation pattern when the phase difference equally given between the radiators shown in FIG. 3 is 45 degrees,
도 8은 도 3에서 도파관을 횡으로 절단하여 보인 단면도 이고,FIG. 8 is a cross-sectional view of the waveguide transversely shown in FIG. 3.
도 9는 도 3에서 도파관을 종으로 절단하여 보인 단면도이고,FIG. 9 is a cross-sectional view of the waveguide longitudinally cut in FIG. 3;
도 10은 도 3에 따른 금속부재의 높이에 대한 도파관의 전자파 방사 패턴의 제1 실시 예를 보인 도이고,10 is a view showing a first embodiment of the electromagnetic wave radiation pattern of the waveguide with respect to the height of the metal member according to FIG.
도 11은 도 3에 따른 금속부재의 높이에 대한 도파관의 전자파 방사 패턴의 제2 실시 예를 보인 도이다.FIG. 11 is a view showing a second embodiment of the electromagnetic wave radiation pattern of the waveguide with respect to the height of the metal member according to FIG.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
102 : 캐비티 103 : 턴테이블102: cavity 103: turntable
200 : 마그네트론 201 : 안테나200: magnetron 201: antenna
202 : 도파관 몸체 203 : 도파관 몸체202: waveguide body 203: waveguide body
203a : 슬롯 204 : 금속부재203a: Slot 204: Metal member
205 : 모터 206 : 마운트205: motor 206: mount
207 : 이송나사207: Feed Screw
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 측면에 따른 전자레인지의도파관 시스템은, 가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나를 갖는 마그네트론과, 상기 마그네트론에서 발생되는 전자파를캐비티의 조리실로 안내·방사하는 도파관를 갖는 전자레인지에 있어서, 상기 도파관은,A waveguide system of a microwave oven according to an aspect of the present invention for achieving the above objects, the magnetron having an antenna for generating an electromagnetic wave by the acceleration high voltage, and guides the electromagnetic wave generated from the magnetron to the cooking chamber of the cavity In a microwave oven having a waveguide that emits, the waveguide,
(1) 상기 캐비티와 접촉되는 면에 일정한 길이를 갖고 수직방향으로 형성된 적어도 두 개 이상의 슬롯을 갖는 개구면;(1) an opening surface having at least two slots formed in a vertical direction with a predetermined length on a surface in contact with the cavity;
(2) 상기 적어도 두 개 이상의 슬롯과 직각방향으로 설치되어 상기 슬롯들 사이의 위상 가변으로 상기 개구면에서의 전자파의 방사 방향을 변화시켜 주는 금속부재를 포함한다.(2) a metal member installed in a direction perpendicular to the at least two slots to change the radiation direction of electromagnetic waves on the opening surface by varying the phase between the slots.
바람직하기로는, 상기 금속부재는 상기 도파관의 길이방향으로 설치되며 상기 적어도 두 개 이상의 슬롯 영역을 통과하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the metal member is installed in the longitudinal direction of the waveguide and is characterized in that it passes through the at least two slot areas.
바람직하게, 상기 금속부재를 상기 도파관의 높이 방향으로 이동시켜 전자파 방사 방향을 변화시키도록 하는 이동수단을 더 포함한 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises moving means for changing the electromagnetic radiation direction by moving the metal member in the height direction of the waveguide.
바람직하게, 상기 이동수단은,Preferably, the moving means,
(1) 상기 금속부재를 지지하며 상기 도파관의 높이 방향으로 회전하면서 상기 금속부재를 이동시키는 이송나사;(1) a transfer screw supporting the metal member and moving the metal member while rotating in the height direction of the waveguide;
(2) 상기 이송나사를 회전시키는 모터; 및(2) a motor for rotating the feed screw; And
(3) 상기 모터를 상기 도파관에 결합하여 지지시켜 주는 마운트로 이루어짐을 특징으로 한다.(3) It is characterized by consisting of a mount for supporting the motor coupled to the waveguide.
이와 같이하면, 마그네트론의 안테나에서 방사된 전자파 에너지가 적어도 두 개 이상의 슬롯에서 위상이 가변되고 상기슬롯을 갖는 개구면에서 방사 방향이 바뀌어 캐비티 내로 방사됨을 알 수 있다.In this way, it can be seen that the electromagnetic energy radiated from the antenna of the magnetron is radiated into the cavity by changing the phase in at least two slots and changing the radiation direction at the opening surface having the slot.
그 결과, 캐비티 내로 입사되는 전자파의 방향을 변화시켜 캐비티 내의 전자계 분포를 바꾸어 줌으로써, 균일 가열성능이향상되고, 또한 턴테이블을 회전시키지 않아도 되므로 캐비티의 내부 공간을 효율적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.As a result, by changing the direction of the electromagnetic wave incident into the cavity to change the electromagnetic field distribution in the cavity, the uniform heating performance is improved, and the turntable does not need to be rotated, thereby making it possible to efficiently utilize the internal space of the cavity.
그리고, 본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.And, there may be a plurality of embodiments of the present invention, the following will be described in detail for the most preferred embodiment.
이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.Through this preferred embodiment, it is possible to better understand the objects, features and advantages of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 의한 전자레인지의 도파관 시스템의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a waveguide system of a microwave oven according to the present invention.
또한, 본 발명의 기술은 대전력 전자파 에너지의 방향을 바꾸어 사용하는 여러 가지의 기기, 예컨대 드라이어, 램프, 음식물 쓰레기 건조 처리기 등에 적용할 수 있다.In addition, the technique of the present invention can be applied to a variety of devices, such as dryers, lamps, food waste drying processor, etc. used by changing the direction of the high power electromagnetic energy.
또한, 설명에 사용되는 도면에 있어서, 같은 구성성분에 관해서는 동일한 번호를 부여하여 표시하고 그 중복되는 설명을 생략하는 것도 있다.In addition, in drawing used for description, about the same component, the same code | symbol is attached | subjected, and the overlapping description may be abbreviate | omitted.
또한, 이하에서는 설명의 이해를 돕기 위해 전자레인지에 도파관 시스템을 사용한 예를 고려한다.In addition, in the following, an example of using a waveguide system in a microwave oven is considered to help understand the description.
도 3은 본 발명에 따른 전자레인지의 도파관 시스템의 설명에 제공되는 실시 예를 나타내는 구성도이다.3 is a configuration diagram showing an embodiment provided in the description of the waveguide system of the microwave oven according to the present invention.
본 실시 예에 따르면, 가속 고전압에 의해 발진하여 전자파를 발생하는 안테나(201)를 갖는 마그네트론(200)과, 안테나(201)에서 발생된 전자파 에너지를 도 1의 캐비티(102) 내의 조리실(107)로 안내하는 도파관 몸체(202)로 구성하며, 상기 도파관 몸체(202)는 캐비티(102)와 접촉되는 면에 일정한 길이를 갖고 상기 도파관(202)의 수직방향으로 복수개의 슬롯(203a)을 갖는 개구면(203)과, 복수개의 슬롯(203a)과 직각방향으로 도파관 몸체(202)의 일측벽에 이동 가능하도록 설치되어 전자파의 방사 방향을 변화시켜 주는 금속부재(204)와, 금속부재(204)를 도파관 몸체(202)의 높이 방향으로 이동시켜 전자파 방사 방향을 변화시키도록 하는 이동수단으로 구성된다.According to the present embodiment, the magnetron 200 having the antenna 201 generating oscillation by the acceleration high voltage and the electromagnetic energy generated by the antenna 201 are cooked in the cavity 102 of FIG. 1. And a waveguide body 202 guiding the waveguide body 202, the waveguide body 202 having a predetermined length on a surface in contact with the cavity 102 and having a plurality of slots 203a in the vertical direction of the waveguide 202. The metal member 204 and the metal member 204 which are installed to be movable on one side wall of the waveguide body 202 at right angles to the spherical surface 203 and the plurality of slots 203a to change the radiation direction of the electromagnetic wave. It is composed of a moving means for changing the electromagnetic wave radiation direction by moving in the height direction of the waveguide body 202.
상기에서 이동수단은 금속부재(204)를 지지하며 도파관 몸체(202)의 높이 방향으로 회전하면서 금속부재(204)를 직선왕복이동시키는 이송나사(207)와, 도파관의 외벽에 설치되어 이송나사(207)를 회전시키는 모터(205)와, 도파관 몸체(202)에 모터(205)를 결합하여 지지시켜 주는 마운트(206)를 포함한다.The moving means supports the metal member 204 and rotates in the height direction of the waveguide body 202, the transfer screw 207 for linear reciprocating movement of the metal member 204, and the transfer screw is installed on the outer wall of the waveguide ( A motor 205 for rotating the 207 and a mount 206 for supporting the motor 205 in combination with the waveguide body 202.
이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 전자레인지의 도파관 시스템을 이하를 통해 더욱 구체적으로 설명한다.The waveguide system of the microwave oven according to the present invention made as described above will be described in more detail below.
도면에 도시하지 않은 고압트랜스에서 발생된 가속 고전압이 마그네트론 (200)에 인가되어 기동하면 전자파 에너지의 소스원인 마그네트론(200)은 2.45GHz의 전자파 에너지를 발생하여 안테나(201)를 통해 방사하게 된다.When the acceleration high voltage generated in the high voltage transformer (not shown) is applied to the magnetron 200 and started, the magnetron 200, which is a source of electromagnetic energy, generates electromagnetic energy of 2.45 GHz to radiate through the antenna 201.
마그네트론(200)에서 발생된 전자파 에너지는 안테나(201)를 통해 도파관 몸체(202)에 방사되고, 도파관 몸체(202)에 방사된 전자파 에너지는 도파관(202)의 길이방향에 대해 수직으로 설치되는 개구면(203)의 슬롯(203a) 영역을 통과하여 위상이 가변되고 아울러 또한 개구면(203)에서 전자파의 방사 방향이 바꾸어 도 1의 캐비티(102)내의 조리실(107)로 방사됨으로써 음식물(105)이 균일 가열되게 된다.Electromagnetic energy generated in the magnetron 200 is radiated to the waveguide body 202 through the antenna 201, the electromagnetic energy radiated to the waveguide body 202 is installed perpendicular to the longitudinal direction of the waveguide 202 The phase 105 is changed through the slot 203a region of the spherical surface 203 and the radiation direction of the electromagnetic wave is changed on the opening surface 203 to be radiated to the cooking chamber 107 in the cavity 102 of FIG. This will be uniformly heated.
즉, 상기에서 각각의 슬롯(203a)은 하나의 안테나로서 동작하고, 도파관 몸체(202)와 복수개의 슬롯(203a)은 다시 일종의 배열 안테나(Array Antenna)를 구성한다.That is, in the above, each slot 203a operates as one antenna, and the waveguide body 202 and the plurality of slots 203a again constitute a type of array antenna.
도파관 몸체(202)와 릿지와 같은 금속부재(204)는 금속부재 도파관을 구성하는데, 도파관 몸체(202)와 금속부재(204)의 폭과 높이가 이 금속부재 도파관의 특성을 결정한다.The metal member 204, such as the waveguide body 202 and the ridge, constitutes a metal member waveguide, where the width and height of the waveguide body 202 and the metal member 204 determine the characteristics of the metal member waveguide.
일반적으로 금속부재 도파관은 같은 폭의 도파관 몸체(202)에 비해 낮은 차단 주파수(cut-off frequency)를 가진다. 이에 따라 금속부재 도파관의 관내 파장 또한 달라지며, 이러한 특성들은 모두 금속부재 도파관의 물리적인 크기에 의해 정해진다.Generally, the metal member waveguide has a lower cut-off frequency than the waveguide body 202 of the same width. Accordingly, the wavelength inside the tube of the metal member waveguide is also changed, and these characteristics are all determined by the physical size of the metal member waveguide.
상기 관내 파장은, 즉 도파관 내의 전기적 길이의 척도가 되며, 관내 파장의 변화는 동일한 물리적 길이에 대한 전기적 길이가 변화함을 의미한다.The in-tube wavelength, ie, is a measure of the electrical length in the waveguide, and a change in the in-tube wavelength means that the electrical length changes for the same physical length.
도파관 몸체(202) 내의 금속부재(204)는 슬롯 안테나들 사이의 전기적 길이, 즉 위상차를 결정하는 역할을 하는데, 도파관 몸체(202) 내에서 이 금속부재(204)의 높이를 바꿈에 따라 슬롯(203a) 사이의 위상이 바뀌게 되어 결국 전체 배열 안테나의 방사 패턴을 변화시키게 되는 것이다.The metal member 204 in the waveguide body 202 serves to determine the electrical length, that is, the phase difference between the slot antennas. As the height of the metal member 204 in the waveguide body 202 changes, the slot ( The phases between 203a) are changed to eventually change the radiation pattern of the entire array antenna.
기본적인 배열 안테나의 원리는 다음과 같다.The principle of the basic array antenna is as follows.
먼저 도 4의 (a)에 보여진, 거리(L)만큼 떨어져 있는 두 개의 등방성 방사체가 이루는 방사 패턴은 다음과 같이 구할 수 있다.First, as shown in FIG. 4A, a radiation pattern formed by two isotropic radiators separated by a distance L may be obtained as follows.
가역 정리에 의하여 이 두 개의 방사체의 방사 패턴은 또한 수신 패턴과 같다.By reversible theorem the radiation pattern of these two emitters is also the same as the receiving pattern.
두 점의 중심점을 위상의 기준으로 잡으면, 각 ø방향에 대한 전계는If the center point of two points is taken as the phase reference, the electric field in each ø direction
ψ= βL sin ø= 2πL/λSin øψ = βL sin ø = 2πL / λSin ø
E = E1e-jψ/2 + E2 ejψ/2E = E1e-jψ / 2 + E2 ejψ / 2
로 주어진다. 만일 E1 = E2 = E0 이면,Is given by If E1 = E2 = E0,
E = 2E0 e-jψ/2 + ejψ/2/2 =2E0 cos ψ/2E = 2E0 e-jψ / 2 + ejψ / 2/2 = 2E0 cos ψ / 2
이다.to be.
L = λ/2 인 경우, E = 2E0 cos(π/2 sin ø)가 되고, 도 4의 (b)에 방사 패턴이 보여졌다.When L = λ / 2, E = 2E0 cos (π / 2 sin ø), and a radiation pattern was shown in FIG. 4B.
상기 도 4에 나타난 것과 같이, 진폭이 같은 복수개의 등방성 방사체의 1차원 배열의 경우 상기의 방법을 확장하면As shown in FIG. 4, in the case of a one-dimensional array of a plurality of isotropic radiators having the same amplitude,
ψ = βd sin ø+ δψ = βd sin ø + δ
E = E(ejψ+ E2 ej2ψ+ ej3ψ+ ……ejnψ) E = E (ejψ + E2 ej2ψ + ej3ψ + …… ejnψ)
여기서, δ는 각 방사체 사이에 동일하게 주어진 위상차이다.Where δ is a phase difference equally given between each radiator.
즉, 각 방사체 사이에 90도의 위상차를 주면 도 5에서와 같이, 1번과 2번 사이의 위상차는 90도, 1번과 3번 사이는 180도, 1번과 4번 사이는 270도 등이 된다.That is, if a phase difference of 90 degrees is provided between each radiator, as shown in FIG. 5, the phase difference between 1 and 2 is 90 degrees, 180 degrees between 1 and 3, 270 degrees between 1 and 4, etc. do.
배열의 중심을 위상의 기준면으로 놓으면Centering the array as the reference plane of the phase
E = E0 sin [n(βd sin ø)/2]/sin [βd sin ø)/2]E = E0 sin [n (βd sin ø) / 2] / sin [βd sin ø) / 2]
가 된다.Becomes
그러므로, δ 즉, 각 방사체 사이의 위상차를 바꾸면 전체 배열의 방사 패턴이 바뀌며, 이것은 전자파의 주 방사 방향이 바뀜을 의미한다.Therefore, changing the phase difference between each radiator, δ, changes the radiation pattern of the entire array, which means that the main radiation direction of the electromagnetic wave is changed.
도 6에서 n=4, d=λ/4, δ=0 인 경우의 방사 패턴이 보여졌는데, 주 방사 방향은 배열면에 수직인 방향이다.In Fig. 6, the radiation pattern in the case of n = 4, d = λ / 4, δ = 0 is shown, and the main radiation direction is a direction perpendicular to the array plane.
도 7은 n=4, d=λ/4, δ=45도인 경우의 방사 패턴인데, 주 방사 방향이 중심에서 약 30도 기울어져 있는 것을 알 수 있다.7 is a radiation pattern in the case of n = 4, d = λ / 4, δ = 45 degrees, and it can be seen that the main radiation direction is inclined at about 30 degrees from the center.
만일 각각의 방사체가 등방성이 아니고 슬롯(203a) 안테나처럼 일정한 방사 패턴을 가지는 경우는 상기 식에서 E0 대신 그 방사 패턴의 식을 대입하면 된다.If each radiator is not isotropic and has a constant radiation pattern such as the slot 203a antenna, the equation of the radiation pattern may be substituted instead of E0.
본 발명에서는 도파관 몸체(202)의 표면에 복수개의 슬롯(203a)을 전자파가 방사되는 전면의 동일평면상 존재하도록 도파관의 길이방향(횡방향)으로 소정간격을 두고 다수 설치하였다.In the present invention, a plurality of slots 203a are provided on the surface of the waveguide body 202 at predetermined intervals in the longitudinal direction (lateral direction) of the waveguide so that the slots 203a exist on the same plane of the front surface from which the electromagnetic waves are radiated.
각 슬롯(203a) 사이의 간격은 고정되어 있으며, 도파관 몸체(202) 내의 관내 파장이 일정하면 각 슬롯(203a) 사이의 위상차 또한 고정된다.The spacing between the slots 203a is fixed, and the phase difference between the slots 203a is also fixed if the wavelength in the tube in the waveguide body 202 is constant.
그러므로, 이 경우의 전체 슬롯 배열 안테나의 방사 패턴 또한 고정되게 된다.Therefore, the radiation pattern of the entire slot array antenna in this case is also fixed.
그러나, 본 발명의 도파관 몸체(202) 내의 금속부재(204)는 바로 각 슬롯(203a) 사이의 위상차를 가변하기 위해 삽입된 것이다.However, the metal member 204 in the waveguide body 202 of the present invention is inserted just to change the phase difference between each slot 203a.
금속부재 도파관의 관내 파장은 릿지와 같은 금속부재(204)가 없는 사각형단면의 도파관의 관내 파장과 달라지며, 이는 다시 슬롯(203a)의 전기적 길이, 즉 위상이 달라짐을 의미하는 것이다.The tube wavelength of the metal member waveguide is different from the tube wavelength of the waveguide of the rectangular cross section without the metal member 204 such as the ridge, which means that the electrical length, that is, the phase, of the slot 203a is changed.
본 발명의 도파관 몸체(202)는 종래의 도파관 과는 달리 도파관 몸체(202)의 중심부에 릿지와 같은 금속부재(204)를 설치하고, 이 금속부재(204)의 높이를 모터(205)와 이송나사(207) 및 마운트(206)로 이루어진 이동수단으로 가변할 수 있도록 되어 있다.Unlike the conventional waveguide, the waveguide body 202 of the present invention installs a metal member 204 such as a ridge in the center of the waveguide body 202 and transfers the height of the metal member 204 with the motor 205. It can be changed by a moving means consisting of a screw 207 and a mount 206.
즉 금속부재(204)가 삽입된 도파관 몸체(202)의 차단 주파수는 종래의 도파관에 비해 낮아지게 되고, 이에 따라 같은 주파수에 대한 관내 파장은 종래의 도파관에 비해 짧아지게 된다.That is, the cutoff frequency of the waveguide body 202 into which the metal member 204 is inserted is lower than that of the conventional waveguide, so that the wavelength within the tube for the same frequency is shorter than that of the conventional waveguide.
이러한 도파관 특성 변화의 정도는 도파관 몸체(202)의 폭에 대한 금속부재 (204)의 폭과 높이에 따라 달라지므로, 금속부재(204)의 폭과 높이를 적절히 조절하면 각 슬롯 안테나 사이의 위상차를 변화시킬 수 있다.Since the degree of the waveguide characteristic change depends on the width and height of the metal member 204 with respect to the width of the waveguide body 202, the phase difference between each slot antenna can be adjusted by adjusting the width and height of the metal member 204 properly. Can change.
상기의 두 가지 변수, 즉 금속부재(204)의 폭과 높이 중에서 도파관의 동작 도중에 변경할 수 있는 것은 바로 높이이다.Of the two variables, namely, the width and height of the metal member 204, it is the height that can be changed during the operation of the waveguide.
본 발명의 도파관에서 금속부재(204)의 높이를 바꾸는 수단으로서는 도 8의 도파관 횡단면도 구조에서 보듯이 모터(205)를 사용하여 이송나사(207)를 회전시키는 구조로 되어 있다.As a means for changing the height of the metal member 204 in the waveguide of the present invention, as shown in the waveguide cross-sectional view of FIG. 8, the feed screw 207 is rotated using the motor 205.
이송나사(207)가 회전하면 도파관 몸체(202)의 내부 방향으로 금속부재(204)가 움직여서 도파관 몸체(202)의 내부 단면을 구성하는 금속부재(204)의 높이가 바뀌게 되고, 따라서 슬롯(203a) 사이의 위상 또한 바뀌게 된다.When the feed screw 207 is rotated, the metal member 204 moves in the inner direction of the waveguide body 202 to change the height of the metal member 204 constituting the inner cross section of the waveguide body 202, and thus the slot 203a. The phase between) also changes.
도 10과 도 11에 금속부재의 높이에 대한 도파관 몸체(202)의 방사 패턴의 예를 보였다.10 and 11 show an example of the radiation pattern of the waveguide body 202 relative to the height of the metal member.
이와 같이 도파관 몸체(202)의 전자파 주 방사 방향이 바뀜에 따라 캐비티 내부의 전자파 분포가 바뀌게 되므로 종래의 경우처럼 입사되는 전자파 에너지의 방향이 고정되는 경우보다 균일 가열의 시점에서 볼 때 월등하게 유리해 진다.As the electromagnetic wave main radiation direction of the waveguide body 202 is changed in this way, the electromagnetic wave distribution inside the cavity is changed, which is superior to the case where the direction of incident electromagnetic energy is fixed as in the conventional case. Lose.
본 발명을 이용하여 전자레인지의 균일 가열 성능을 향상시키는 방법은 도파관 내의 금속부재의 높이를 계속 바꾸어 캐비티 내의 전자계 분포를 계속 바뀌게 해 주는 방법뿐만 아니라, 각각의 원하는 요리에 대하여 시간에 따른 금속부재의 높이를 적절히 조절함으로써 최적의 조리를 할 수 있도록 제어하는 방법도 있다.The method of improving the uniform heating performance of the microwave oven using the present invention is not only a method of continuously changing the height of the metal member in the waveguide to continuously change the distribution of the electromagnetic field in the cavity, but also a method of the metal member over time for each desired dish. There is also a method of controlling the height so that the optimum cooking can be made by adjusting the height appropriately.
이러한 조리 알고리즘을 메뉴로 만들어 전자레인지에 입력시켜 놓으면 다양한 요리에 대해 최적의 조리를 구현할 수 있다.If such a cooking algorithm is made into a menu and input into a microwave oven, optimal cooking for various dishes can be realized.
한편, 비교 예로서, 종래의 기술, 즉 다시 말해서, 캐비티 내의 전자계 분포가 시간에 관계없이 일정하게 고정되어 음식물을 가열하거나 또는 턴테이블을 회전시켜 균일 가열하는 것과는 달리, 턴테이블의 회전 없이, 캐비티 내로 입사되는 전자파의 방향을 시간에 따라 변화시켜 균일 가열하게 됨을 알 수 있다.On the other hand, as a comparative example, in contrast to the conventional technique, that is, the electromagnetic field distribution in the cavity is fixed at any time regardless of time to heat food or uniformly by rotating the turntable, the incident into the cavity without rotation of the turntable is performed. It can be seen that the direction of the electromagnetic wave is changed over time to uniformly heat.
이 결과에서, 본 발명에 의하면 캐비티 내로 입사되는 전자파의 방향을 변화시켜 캐비티 내의 전자계 분포를 바꾸어 줌으로써, 균일 가열성능의 저하와 캐비티의 공간 활용의 부족함을 최소화시킬 수 있다.In this result, according to the present invention by changing the direction of the electromagnetic wave incident into the cavity to change the distribution of the electromagnetic field in the cavity, it is possible to minimize the decrease in the uniform heating performance and the lack of space utilization of the cavity.
그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.In addition, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it is obvious that the present invention may be variously modified and implemented by those skilled in the art.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments should fall within the appended claims of the present invention.
상술한 설명으로부터 분명한 것은, 본 발명에 따른 전자레인지의 도파관 시스템에 의하면, 캐비티 내로 입사되는 전자파의 방향을 변화시켜 캐비티 내의 전자계 분포를 바꾸어 주므로 종래의 기술에 비해 균일 가열 성능이 크게 향상되고, 또한 음식물을 회전시키지 않아도 되므로 캐비티의 내부 공간을 효율적으로 사용할 있음은 물론 원하는 요리에 따라 최적의 조리 성능을 쉽게 얻을 수 있는 효과가 있다는 것이다.It is clear from the above description that according to the waveguide system of the microwave oven according to the present invention, since the electromagnetic wave distribution in the cavity is changed by changing the direction of the electromagnetic wave incident into the cavity, the uniform heating performance is greatly improved as compared with the prior art. Since the food does not have to rotate, the internal space of the cavity can be used efficiently, and the optimum cooking performance can be easily obtained according to the desired cooking.
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