KR100574861B1 - 고주파 가열기기의 전자파 차폐 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열조리기기에 있어서, 특히 캐비티로부터 외부로 누설되는 전자파를 차폐시켜 주기 위한 LC 필터를 적용하여, 입사파의 각도에 따라 차폐 성능의 변화를 개선할 수 있도록 한 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치는, 캐비티 전면으로 정합되는 도어 프레임의 내부 외측 둘레면에 설치되어, 상기 캐비티 내부에서 외부로 유출되는 전자파를 차폐시키기 위한 전자파 차페 장치에 있어서, 상기 도어 프레임 내측면에서 캐비티와 대치되고 도어 상부벽으로 연장되는 반사판과, 상기 연장판과 도어 프레임 사이에 절곡되어 "ㄱ" 자 형상을 갖는 유도성 판 및 용량성 판과, 일정 주기로 배열되며 상기 용량성 판에서 유도성 판 상부까지 형성되는 슬롯으로 이루어진 LC 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

오븐, 전자파, 차폐, 도어, LC필터

Description

고주파 가열기기의 전자파 차폐 장치{Shielding apparatus for electro-magnetic wave of electric oven}

도 1은 전자 가열조리기기의 개략 구성도.

도 2는 종래 가열조리기기의 도어의 전자파 차폐 구조를 나타낸 사시도.

도 3은 종래 전자파 차폐장치를 나타낸 사시도.

도 4는 종래 전자파 차폐 장치를 나타낸 측 단면도.

도 5는 본 발명 실시 예에 따른 도어의 전파 차폐 장치의 사시도.

도 6은 본 발명 실시 예에 따른 전자파 차폐 장치의 측 단면도 및 그 회로도.

도 7은 본 발명 다른 실시 예에 따른 전자파 차폐 장치를 나타낸 사시도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101,201...도어 프레임 102...반사창

110,210..LC 필터부 111,211...반사판

112,212...유도성 판 113,213...용량성 판

114,214...슬롯 120...전면판

121...오븐 상부벽

본 발명은 가열조리기기에 있어서, 특히 캐비티로부터 외부로 누설되는 전자파를 차폐시켜 주기 위한 LC 필터를 적용하여, 입사파의 각도에 따라 차폐 성능의 변화를 개선할 수 있도록 한 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자레인지는 회전되는 트레이 위에 음식물을 올려놓고, 이에 마그네트론에서 발생되는 고주파를 캐비티 내부로 조사되도록 하여 상기 고주파에 의해 음식물이 조리되는 단순기능의 전자레인지와 상기 고주파는 물론 캐비티의 상면과 하부에 히터를 설치하여 그릴 및 오븐 등의 요리를 하는 다기능의 전자레인지로 구분된다.

이러한 다기능 전자레인지(이하 전기오븐)는 오븐 조리 시에 통상 100~300℃ 정도의 고열에서 조리를 하게 되는 바, 조리시의 열기가 외부로 분출되지 않도록 방열 가능한 도어가 오븐실 전면에 설치되어 있게 된다. 즉, 조리 시에는 상기 도어를 닫은 상태에서 조리를 하게 되고, 조리 전후에는 도어를 개방시킨 상태에서 조리물을 수납 및 취출하게 되는 것이다.

이와 같이, 마이크로파를 이용하여 유전체를 가열하는 장치(전자레인지, 전기오븐, OTR(Over The range), 등등)들은 도 1과 같이 전자파를 가두는 캐비티(10)와 도어(11)로 구성되어 있다. 이들 장치들은 매우 큰 고주파 전력을 가지므로, 적절히 차단하지 못하면 주변에 있는 사람을 포함한 생명체와 전자 장치에 심각한 피 해를 주게 되므로, 유해 전자파의 적절한 차단을 위하여 캐비티(10)와 도어(11)의 접합면에 필터(filter)를 설치하여 유해전자파를 차단하고 있다.

이를 위해, 캐비티와 도어의 결합 단면도는 일 예로서, 도 2와 같은 형태로 결합된다. 도 2와 같이 캐비티(20) 전면에 결합되는 도어(21)의 단부 내측 접합면(21a)을 "L"자 형상으로 하여, 이에 필터를 적용시킨 구조로, 전기오븐에 주로 적용된다.

도 3 및 도 4는 종래 전자파 차폐장치를 나타낸 사시도 및 측 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 캐비티 전면(40)에 결합되는 도어 프레임(30)의 내측 둘레면으로 차폐 쵸크부(31)를 설치하여, 캐비티 내부에서 외부로 누설되는 전자파를 차폐시켜 준다.

상기 차폐 쵸크부(31)는 도어 프레임(30) 내측 단부에 수평 선상으로 연장되어 형성된 쇼트면(short plate)(32)과, 상기 쇼트면(32)에 수직 방향으로 절곡되고 λ/4의 주기를 갖고 캐비티에서 외부로 누설되는 고주파 에너지를 차폐하는 차폐 쵸크(33)로 구성된다. 여기서, 상기 차폐 쵸크(33)는 쇼트면(32)에 수직 절곡되어 오븐 상부벽(41)과 대면하는 쵸크 상면(33)과, 쵸크 상면(33)에 일정 주기를 갖는 슬롯(slot 또는 slit)(34)으로 구성된다.

이러한 차폐 구조는 기본적으로 쇼트면(32)에서 쵸크(choke) 상면(33)의 길이가 λ/4 쵸크 구조를 가지고 있어, 선로 사이에 λ/4 쵸크의 임피던스가 삽입되는 구조이다. 이러한 차폐 구조는 도 4의 (b)와 같은 등가회로를 나타낼 수 있다.

일반적으로 λ/4 쵸크는 선로의 길이가 될 때마다 임피던스의 반전이 일어난 다. 즉, 임피던스가 제로(short)에서 무한(open)으로, 무한(open)에서 제로(short)로 매 λ/4마다 바뀌는 것이다. 등가회로는 도 4의 (b)의 등가 임피던스(impedance)를 나타낸다. 따라서, 도 4의 (b)와 같이 선로의 길이가 λ/4가 되어서 임피던스가 무한(infinite)이 되면 선로가 오픈이 되므로 출력(Pout)은 제로가 된다.

다시 말하면, 전자파 원(마그네트론)에서 캐비티로 입사된 전자파는 캐비티에서 특정한 모양(mode)의 형태로 공진이 되고, 이러한 다양한 형태의 모드는 오븐 도어로의 입사각을 결정하게 된다. 다양한 입사각을 가진 전자파의 차폐는 단순한 구조의 λ/4 쵸크로는 달성하기가 어렵다.

이러한 성능상의 문제점을 개선하기 위하여 쵸크 상면(33)에 주기적인 슬롯(34)을 형성한다. 이러한 주기 슬롯(34)은 임의의 입사각을 가지고 입사되는 전자파를 효과적으로 차폐되도록 설계된다.

그러나, 이러한 입사파의 입사각에 따른 성능의 변화는 형성되는 슬롯(34)의 길이에 매우 영향을 받게 된다. 이에 따라, 오븐에 사용되는 λ/4쵸크는 오븐의 캐비티에 노출되는 쇼트면(32) 부분에 사용자의 청소성을 위하여 슬롯 부위를 형성할 수가 없는 문제가 있다. 이러한 제약은 차폐 쵸크에 다양한 입사각을 가지고 입사되는 전자파에 대한 차폐 특성을 약화시키는 요인이 된다.

또한, 이러한 종래의 쵸크 구조는 도어 프레임(30)과 전면판(40) 사이의 캡의 변동에 대하여 차폐 쵸크부(31)의 성능 변화가 적도록 설계된 현재 구조 즉, 차폐 쵸크부(31)가 캐비티 내부에 위치한 구조 장점을 충분히 살리지 못하고 있다. 즉, 쵸크 자체가 오븐 상부벽(41)과의 거리에 특성 자체가 많이 변화지 않는 구조이기 때문이다.

따라서, 오븐의 고온에서의 환경 조건과 소비자의 청소성을 고려한 구조이지만 성능적으로 좋은 구조는 아니다.

본 발명은 상기한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 도어의 내측에 설치되는 전자파 차폐 장치를 LC 직렬 필터 구조로 하여, 필터로 입사되는 임의의 각도의 전자파도 효과적으로 차폐시킬 수 있도록 한 고주파 가열기기의 전자파 차폐 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 도어 프레임 내측과 반사판 사이에 절곡된 유도성 판 및 용량성 판을 구성하고, 두 판 사이에 일정 주기를 갖고 배열되는 슬롯을 형성시켜 줌으로써, 상측의 용량성 및 측면의 유도성으로 기능하도록 한 고주파 가열기기의 전자파 차폐 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 반사판과 도어 프레임의 사이에 설치되는 유도성 판과 용량성 판이 "ㄱ" 구조 또는 그 역구조로 설치될 수 있도록 한 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 유도성 판과 용량성 판에 배열되는 슬롯이 용량성 판에서 유도성 판의 상부에 해당하는 깊이까지 형성하되, 입사파의 각도에 따라 슬롯의 길이를 조절할 수 있도록 한 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치를 제공함 에 그 목적이 있다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명에 따른 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치는,

캐비티 전면으로 정합되는 도어 프레임의 내부 외측 둘레면에 설치되어, 상기 캐비티 내부에서 외부로 유출되는 전자파를 차폐시키기 위한 전자파 차페 장치에 있어서,

상기 도어 프레임 내측면에서 캐비티와 대치되고 도어 상부벽으로 연장되는 반사판과, 상기 연장판과 도어 프레임 사이에 절곡되어 "ㄱ" 자 형상을 갖는 유도성 판 및 용량성 판과, 일정 주기로 배열되며 상기 용량성 판에서 유도성 판 상부까지 형성되는 슬롯으로 이루어진 LC 필터부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 용량성 판과 도어 상부벽 사이에는 용량성이 형성되어 용량성 판이 용량성 판으로 기능하며, 상기 유도성 판과 도어 프레임 사이에는 유도성이 형성되어 유도성 판이 유도성 판으로 기능하고, 상기 용량성과 유도성은 서로 직렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 유도성 판 및 용량성 판은 역"ㄱ" 자 형상으로 반사판과 도어 프레임 사이에 설치되는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5는 본 발명의 실시 예를 나타낸 도어의 전자파 차단장치를 나타낸 사시도이다.

도 5를 참조하면, 도어 프레임(101)의 내측에 연장된 반사판(111)과, 상기 반사판(111)과 도어 프레임(101) 사이에 용량성(capacity)과 유도성(inductance) 임피던스를 직렬로 갖는 "ㄱ"자 형상으로 절곡된 유도성 판(112) 및 용량성 판(113)과; 상기 용량성 판(113)에서 유도성 판(112)의 상부까지 주기적으로 형성된 슬롯(114)으로 구성된다.

즉, 상기 슬롯(114)은 용량성 판(113)에서 유도성 판(112) 상단까지 연장되어 "￢"형상으로 가공된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명 실시 예에 따른 도어의 전자파 차단장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 캐비티 전면판(120)으로부터 수직하게 절곡된 오븐 상부벽(121)과 대향하는 도어 프레임(101) 내측 둘레면으로 LC 필터부(110)가 설치됨으로써, 캐비티 내부에서 도어 외부로 빠져나가는 전자파를 차단시켜 주게 된다.

상기 LC 필터부(110)는 도어 프레임(101)의 내측면에 설치된 투시창(102)의 외측으로 반사판(111)이 연장되어 설치되며, 도어 프레임(101)의 내부 수직 면(101b)상에는 상기 반사판(111)으로부터 유도성 판(112)이 돌출되며, 상기 유도성 판(112)으로부터 상기 반사판(111) 측으로 절곡된 용량성 판(113)이 설치되며, 상기 유도성 판(112)과 용량성 판(113)으로는 일정 주기를 갖는 슬롯(114)이 형성되는데, 상기 슬롯(114)은 용량성 판(113)부터 유도성 판(112)의 상부까지 "￢"자 형상으로 가공된다.

여기서, 상기 유도성 판(112)은 도어 프레임(101)의 수직 위치인 프레임 저면(101b)으로부터 수직하게 돌출되며, 도어 프레임(101)의 내면(101a)과는 소정 거리 이격된다. 여기서, 유도성 판(112)이 프레임으로부터 수직하게 돌출될 수 있도록 하단부에 지지 프레임이 소정 형상을 가지고 별도로 설치될 수도 있다.

이때, 용량성 판(113)과 대향하는 위치의 오븐 상부벽(121)은 소정 거리(d1) 만큼 이격되고 그 이격된 공간에서 캐패시터(capacitor)가 생성된다. 이에 따라 즉, 용량성 판(113)은 용량성(capacitance)으로 기능하고, 상기 캐패시터는 두 판(113,121) 사이의 거리(d1)에 반비례하고 용량성 판인 용량성 판(113)의 면적에 비례하게 된다.

또한 유도성 판(112)과 도어 프레임 내면(101b) 사이의 이격된 공간(d2)에서 인덕턴스의 값을 갖게 된다.

그러면, 상기 오븐 상부벽(121)을 통해 흐르는 전류는 변위(displacement) 전류로 오븐 상부 벽(121)과 용량성 판(113) 사이에 형성된 캐패시터를 관통하여 흐르고, 유도성 판(112)으로는 전기적 전류의 형태로 흐르게 된다. 그러므로, 유도성 판(112)이 유도성으로 작동하며, 그 구조에 따라 다른 인덕턴스 값을 갖게 된다.

그리고, 용량성 판(113)과 유도성 판(112)을 통해서 용량성 및 유도성이 직렬로 형성되고, 용량성 판(113) 및 유도성 판(112)에 형성된 슬롯(114)에 의해 도 6의 (b)와 같이 주기적으로 LC필터가 배열되는 구조이다.

이와 같이, LC 필터부(110)는 두 선로 사이의 직렬 공진의 원리를 이용하여 누설되는 전자파를 차폐하는 것이 LC 필터의 개념으로서, 두 선로 사이에 용량성 캐패시터(C)와 유도성 인덕턴스(L)가 직렬로 연결되어 있는 형태로 동작하고, 이 두 소자(LC)값이 사용되는 전자파 원의 발진 주파수에 동조가 되면, 이 회로는 공진이 일어나고 두 선로 사이의 임피던스가 제로가 되는 쇼트(short)를 일으키게 되어, 두 선로 사이로 진행되던 전자파는 모두 반사되게 된다.

이러한 LC 필터부(110)의 구조는 캐비티 도어의 내측 외주변을 따라서 형성되는 슬롯(114)에 의해 주기적으로 배열되며, 주기적으로 배열되는 각 구조는 유도성 판(112)에 흐르는 전류로 인하여 그 주위에 형성되는 자기장 영역을 통하여 상호 결합되나 그 양이 매우 작도록 설계된다. 즉, 인접한 구조간에 커플링(coupling)이 매우 작도록 함으로써, 상호 독립적으로 작용하도록 한다.

이러한 LC 필터의 구조는 필터의 성능(공진 주파수나 특성 요소)을 간단하게 조절 가능하므로, 디자인에 유리하고 슬릿의 길이를 자유롭게 조절할 수 있게 됨으로써, 입사파의 각도에 따른 차폐 성능의 변화를 개선할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 다른 실시 예이다.

도 7을 참조하면, LC 필터부(210)은 캐비티 내부와 접하는 도어 프레임(201)의 내측 둘레면에 연장되어 설치된 반사판(211)과, 상기 도어 프레임 외측과 상기 반사판 사이에 "「" 형상으로 절곡된 유도성 판(212) 및 용량성 판(213)과, 상기 용량성 판(213)에서 유도성 판(212) 상부에 형성되며 일정 주기를 갖고 배열되는 슬롯(214)으로 구성된다.

도 7을 참조하면, 도어 프레임(201)의 내측 둘레면에 반사판(211)의 내면과 도어 프레임(201) 내면으로 소정 이격시킨 후 유도성 판(212)을 설치하며, 유도성 판(212)으로부터 외측 도어 방향으로 용량성 판(213)을 절곡시킨 구조이다. 즉, 도 5의 반대의 구조를 갖는다.

여기서, LC 필터부(210)은 유도성 판(212)과 반사판(211) 사이에는 인덕턴스가 형성되며, 용량성 판(213)에는 도어 상부벽(미도시) 사이에 용량성이 형성된다. 상기 인덕턴스에 의해 유도성 판(212)은 유도성으로 작동하고, 용량성 판(213)은 용량성으로 기능하며 두 판 사이의 거리(즉, d1)에 반비례하고 용량성 판의 면적에 비례하게 된다. 이러한 용량성 판과 유도성 판은 주기적인 슬롯(214)에 의해 주기적으로 배열되며, 주기적으로 배열된 각 구조는 유도성 판에 흐르는 전류로 인하여 그 주위에 형성되는 자기장 영역을 통하여 상호 결합되지만, 그 양이 매우 작도록 설계된다. 즉, 인접한 구조간에 커플링이 매우 작도록 함으로써, 상호 독립적으로 작용하게 된다.

또한, 반사판(111,211)이 오븐 캐비티 쪽에 위치하여 도어를 오픈하고 소비자가 청소할 때 기존과 같은 청소 편리성을 갖게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 고주파 가열기기의 전자파 차폐 장치에 의하면, 기존의 λ/4 쵸크보다 우수한 입사각 특성을 갖고 있어, 필터로 입사되는 임의의 각도의 전자파도 효과적으로 차폐시킬 수 있는 효과가 있다.

기존의 λ/4쵸크를 이용한 차폐 장치에서는 사용 파장의 1/4의 거리를 필요로 하므로 도어의 컴팩트화에 제약 조건으로 작용하지만, 본 발명에서의 LC 필터는 용량성 판과 유도성 판을 조절하여 튜닝이 가능하여 컴팩트한 도어를 만드는 데 유리하게 된다.

또한, 슬롯의 길이를 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 입사파의 각도에 따른 차폐 성능의 변화를 개선할 수 있는 효과가 있다.

또한, 반사판이 오븐 캐비티 쪽으로 설치되므로 도어를 오픈하고 소비자가 청소할 때에도 기존과 같은 청소의 편리성을 갖게 된다.

Claims (3)

1. 캐비티 전면으로 정합되는 도어 프레임의 내부 외측 둘레면에 설치되어, 상기 캐비티 내부에서 외부로 유출되는 전자파를 차폐시키기 위한 전자파 차페 장치에 있어서,

   상기 도어 프레임 내측면에서 캐비티와 대치되고 도어 상부벽으로 연장되는 반사판과, 상기 반사판으로부터 돌출되는 유도성 판과, 상기 유도성 판으로부터 상기 반사판 측으로 절곡된 용량성 판과, 일정 주기로 배열되며 상기 용량성 판에서 유도성 판 상부까지 형성되는 슬롯을 포함하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 용량성 판과 도어 상부벽 사이에는 용량성이 형성되어 용량성으로 기능하며, 상기 유도성 판과 도어 프레임 사이에는 유도성이 형성되어 유도성 판이 유도성으로 기능하고, 상기 용량성과 유도성은 서로 직렬로 동작하는 것을 특징으로 하는 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 유도성 판 및 용량성 판은 역"ㄱ" 자 형상으로 반사판과 도어 프레임 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 고주파 가열기기의 전자파 차폐장치.

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