KR19990029021A - 유전 가열 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열캐비티(14)를 형성하는 복수의 전기접속 측벽(24-32)을 구비하는 마이크로웨이브 오븐형태의 유전가열장치를 제공한다. 상기 벽은 108°의 둔각에서 서로 경사진 이웃한 쌍으로 배치된다. 시간에 따라 변화하고 상기 캐비티가 멀티모드 공명 캐비티로서 작용하도록 하는 주파수에서 캐비티의 콘텐트를 유전 마이크로웨이브 가열시키기 위하여 상기 캐비티(14)로 전자기 방사선을 방출하는 마그네트론 형태의 전자기 파워소스가 제공된다.

Description

유전 가열 장치

가열 캐비티를 형성하도록 일련으로 전기적으로 상호접속 및 배열된 복수의 전기 전도 측벽을 구비하는데 적어도 한 쌍의 이웃한 측벽이 예각 및 둔각을 이루는 그룹으로부터 선택된 협각을 가지는 코너에서 서로 경사지며,

본 발명에 따르면, 유전 가열에 적합한 전자방사선을 방출할 수 있으며, 시간에 따라 변하며, 상기 가열 캐비티가 멀티모드 공진 가열 캐비티로서 작용하도록 하는 주파수에서 상기 캐비티내에 방사선을 공급할 수 있도록 배열된 적어도 하나의 전자기 파워소스를 구비하는 유전 가열장치가 제공된다.

상기 선택된 각은 직각이 아니며, 상기 협각은 180°이하이지만 90°가되지 않으며, 예각 또는 둔각중 하나로된다.

바람직하게, 각각의 인접한 측벽의 인접 사이드 에지는 상기 인접쌍의 측벽을 전기적으로 상호접속하도록 물리적으로 접촉한다. 대신에 각각의 인접한 쌍의 측벽은 그 인접한 사이드 에지를 따라 함께 전기적으로 접속된다. 일반적으로 상기 캐비티의 치수는 전원에 의해 방사된 방사선의 파장을 고려하여 상기 캐비티 내의 멀티모드 공진 동작을 보장하도록 충분히 크게된다.

상기 장치는 상기 가열 캐비티를 형성하는 오븐의 형태를 가지며, 상기 캐비티는 관형 형상을 가지며, 상기 측벽은 상기 캐비티의 한단부에서 다른 단부까지 연장하며, 상기 캐비티는 다각형인 그리고 주변으로 연장하는 시리즈로 배열된 복수의 면를 가지는 단면의 아우트라인을 가지며, 그 각각의 이웃한 쌍의 면은 서로 사이에서 상기 캐비티의 코너를 형성한다.

상기 캐비티는 기수의 면을 가지는 단면의 아우트라인을 가지며, 즉 정 다각형의 아우트라인을 가지며, 상기 다각형은 모두 동일 길이의 면을 가지며, 상기 면의 수는 3, 5, 7, 9, 11의 값중에서 선택되는데, 바람직하기로 5 또는 7이 되며, 보다 바람직하기로는 5면이된다. 상기 다각형은 동일한 길이의 5면을 가지는 정 5각형이 될 수 있으며, 그 각각의 이웃한 쌍의 면은 108°의 둔각의 협각에서 서로 경사지며, 상기 각각의 면은 평평한 2차원 형상의 패널이며, 장방형 아웃트라인을 가진다. 그러나 적어도 두 개의 면은 다른 크기의 길이를 가진다. 상기 캐비티의 단면의 아웃트라인은 사실상 직선의 면을 가지며, 따라서 각각의 측벽 패널은 사실상 2차원 즉 장방형의 형태를 가지며 상기 아웃트라인의 모든면은 동일한 길이를 가지며, 모든 협각은 사이즈가 동일한 즉 108°가된다.

상기 캐비티의 단부는 개방형이며 상기 개방단부는 각기 캐비티에 대한 입구 및 캐비티로부터의 출구를 형성하여 오븐을 통해 길이방향으로 제거되는 프로필의 연속적인 가열을 행할 수 있다. 이 경우 상기 캐비티의 각각의 단부는 워킹 클리어런스를 가지고 상기 캐비티를 통해 길이방향으로 제거되는 프로파일을 수용하는 개구를 내부에 가지고 있는 쵸크를 구비하는데 상기 각각의 클리어런스는 상기 쵸크의 개구를 통해 그리고 상기 프로필의 둘레에서 캐비티로부터 사용할 때의 전자기 방사를 억제하도록 선택된다.

상기 관형 캐비티의 단부가 개방되는 경우 입구 및 상기 입구로부터 이격진 출구를 형성하여 상기 오븐이 가열될 물체 즉 식품 등의 솔리드를 상기 입구에서 출구로 연속적인 산출을 내기에 적합하게되며,상기 오븐은 예를 들어 연속적으로 돌출된 프로필을 가열하기에 적합하며, 각각의 단부의 쵸크는 사용할 때 상기 단부를 통해 상기 캐비티로부터 전자기 방사의 방출을 억제 또는 감소시키도록 구성된다.

상기 캐비티는 그를 통해 상기 돌출부의 하향 운동을 가능하게 하도록 직립되는 경우 수직으로 연장하게끔 연장된다. 상기 캐비티는 복수의 마이크로웨이브 소스를 가지며, 적어도 그 일부는 그 마이크로웨이브 출력에 관하여서 조정가능하며, 상기 일부의 소스는 이동 돌출부를 수용하도록 설계된 캐비티내의 중앙 존 즉 상기 캐비티가 바로 설 때 상기 돌출부가 통과할 수 있는 중앙 존 둘레에서 수직 및 원주상 서로 이격지게된다.

상기 마이크로웨이브 소스는 상기 프로필이 통과하는 캐비티 내의 중앙통로 둘레에서 원주상 및/또는 세로방향으로 이격진 관계로 상기 캐비티내에 배치되며, 상기 소스는 상기 통로내의 프로필에서 마이크로웨이브 방사선을 지향시키도록 배치된다. 따라서 상기 마이크로웨이브 캐비티는 그 하단부에 있는 출구와 프로필을 돌출 시키는 돌출자 즉 상기 경우에 있어 상단부에 있는 입구를 가지는 수직으로 연장하는 마이크로웨이브 오븐내에 있게된다.

상기 오븐은 상기 캐비티의 대향단부를 폐쇄하는 한 쌍의 단부를 가지며, 상기 오븐의 적어도 하나의 벽은 상기 캐비티쪽 도어의 적어도 일부분을 형성하여 상기 오븐내에 위치한 적어도 하나의 물체를 가열하는데 있어서 배치 동작(batch operation)을 할 수 있게된다. 이 경우 적어도 하나의 단부벽은 상기 캐비티에 대한 플로어를 형성하며, 다른 단부벽은 상기 플로어의 상부에서 이격지며, 상기 캐비티에 대한 루프를 형성하며, 상기 오븐은 패널이되는 적어도 5측벽을 가지게되며 그 각각의 측벽패널은 평평한 2차원의 형상을 가지며, 또한 장방형의 아웃트라인을 갖게되며, 상기 도어는 상기 캐비티로 이어지는 폐쇄가능한 도어개구와 협조하게되며, 상기 도어 개구는 상기 각 측벽패널의 영역부다 큰 영역을 갖게된다. 상기 도어는 오븐의 적어도 하나의 측벽 패널을 형성하며, 상기 도어는 오븐의 두 개의 측벽패널보다 작게 형성된다. 상기 도어는 한편으로 상기 도어 개구의 한 면에서 힌지된 단일 도어패널에서 그리고 다른 한편으로 상기 도어개구의 대향 면에서 각각 힌지되며, 차례로 배열된 한 쌍의 도어 패널로부터 선택되며, 상기 도어는 적어도 하나의 힌지를 가지며 각각의 힌지는 오븐의 한 단부벽으로부터 다른 단부벽을 향해 임의의 방향으로 연장한다.

상기 캐비티의 단부가 폐쇄되는 경우 상기 캐비티는 길이에 있어서 축소되며, 그 단부사이의 길이는 그 단면폭 이하가되지만 사실상 상기 길이는 상기 폭 이상이 될 수 있다.

상기한 바와 같이 통상의 방식으로 플로어, 루프 및 측벽패널은 통상적으로 전기 전도되며, 전기 접속된다. 오븐은 상기 도어 개구를 폐쇄하며, 상기와 유사하게 전기전도되며, 상기 플로어, 루프 및 측벽패널에 전기접속되는 도어 개구를 폐쇄하는 하나 이상의 도어 패널을 가지며, 통상적으로 상기 플로어는 상기 오븐의 내용물이 마이크로웨이브 가열을 받는동안 그 내용물을 회전하도록 그 상부면상에 장착된 턴테이블을 가지는 임의적인 평평한 플로어 패널이되며, 상기 루프는 상기 플로어와 유사하게 평평한 패널이되며, 그리드를 가지는 통풍 개구를 구비하며,상기 루프패널은 상기 플로어 패널에 나란하며, 상기 측벽패널은 상기 루프패널과 플로어 패널에 수직이된다.

특정의 구성에 있어서, 오븐이 단면에 있어서 정다각형이되는 경우 마그네트론, 클라이스트론 등의 단일의 마이크로웨이브 파워소스를 가지며, 상기 오븐은 상기 측벽패널의 마이크로웨이브 공급개구로 상기 소스로부터 마이크로웨이브 방사선를 가이드하기 위한 도파관을 가져서 그 도파관으로부터 상기 캐비티의 내부로 마이크로웨이브 방사선를 공급할 수 있다. 도파관은 중공의 파티얼 벨트 또는 칼러의 형태로 오븐의 플로어와 루프 사이에서 중간에서 이격진 벽 패널의 외부 면상의 오븐의 둘레에서 수평으로 부분적으로 연장한다. 이러한 점에서 상기 측벽 패널은 적어도 부분적으로 도어 패널(들)에 의해 구성되는 것으로 이해되지만, 상기 도어 패널(들)은 그를 통과하는 마이크로웨이브 공급개구를 포함하지 않으며, 상기 도파관은 상기 측벽 패널에 걸쳐서 또는 상기 도어 패널(들)에 의해 구성되지 않는 부분에 걸쳐서 오븐 둘레에서 연장하여 도어 패널(들)은 그 외부 면에 교차하여 연장하는 도파관을 가지지 않는다.

캐비티가 수평 단면에서 정5각형으로 되는 경우 상기 도어패널(들)은 상술한 바와 같이 전체적으로 하나 이상의 측벽 패널을 형성하며, 캐비티의 두 개 이하의 측벽패널을 형성한다. 도어 개구를 폐쇄하는 두 개의 도어 패널이 있는 경우 그 두 개의 도어 패널은 서로 나란히 위치하며, 그 상향 연장 에지에서 서로 접하며, 통상 상기 도어개구의 대향 면과 이웃하여 상기 상향 연장 에지를 따라 힌지 또는 피벗된다. 그리고 단일 도어 패널인 경우 이 패널은 상기 도어 개구의 한 면과 인접하여 그 상향 연장에지를 따라 힌지 또는 피벗된다.

가정용의 경우에 상기 캐비티는 대략 장방형의 하우징에 위치하며, 상기 하우징은 제어 패널상에 있는 통상의 제어부를 구비하여 상기 제어부가 캐비티로의 마이크로웨이브 파워를 제어하며, 또한 상기 하우징은 도어(들)의 오픈시 전원으로부터의 마이므로웨이브 소스를 자동적으로 차단하는 통상의 전원 차단부를 구비한다. 바람직하기로 전술한 바와 같이 각각의 마이크로웨이브 소스는 폭에서 있어서1MHz 바람직하기로 1.5MHz의 비교적 넓은 대역폭에 걸쳐서 마이크로웨이브 방사선를 전달할 수 있다. 상기와 같은 넓은 대역폭을 가지는 마이크로웨이브 소스는 용이하게 이용될 수 없지만 그러한 소스가 대량 생산되지 않는한 이 소스는 공공시설(레스토랑, 호텔, 병원 등) 마이크로웨이브 오븐과 같은 특별한 오븐용으로 설치된다.

상기 장치는 각각의 전자기 전원이 0.3×10⁹- 1×10¹⁰즉 1-10GHz의 주파수에서 마이크로웨이브 방사선을 방출할 수 있는 마이크로웨이브 소스이다. 보다 구체적으로 각각의 마이크로웨이브 소스는 적어도 1MHz의 폭을 가지는 대역폭에 걸쳐서 2.4-2.5GHz의 주파수에서 마이크로웨이브 방사선을 방출할 수 있다. 바람직하기로 상기 주파수는 2.45GHz의 상업적으로 활용가능한 주파수이며 상기 2.45GHz는 마이크로웨이브 소스의 공칭 주파수의 중심이되며, 상기 마이크로웨이브 소스는 마그네트론, 클라이스트론 등이되며, 이들은 구성에 있어서 다소 통상적인 것이며, 필요에따라 가정용 또는 산업용의 형태로 된다.

상기 소스는 생성된 마이크로웨이브 방사선의 주파수/파장에 대하여 조정가능하며, 따라서 생성된 마이크로웨이브 방사선의 강도/진폭 또는 파워, 상기 마이크로웨이브 방사선의 전파 방향 및/또는 다소 분산 빔 등으로의 마이크로웨이브의 집중 또는 압축에 대하여 조정가능하다. 따라서 예를 들어 마이크로웨이브 캐비티는 동적으로 동조된 스탠딩 웨이브 형, 다른 오버래핑 스탠딩웨이브가 생성되게하는 멀티모드형 또는 상기한바에 적합한 하이브리드 형으로 될 수 있다.

그러므로 상기 마이크로웨이브 방사소스(들)는 적어도 하나의 동적으로 동조된 스탠딩 웨이브 적용자, 멀티모드 적용자 또는 임의의 다른 적합한 마이크로웨이브 적용자에 결합될 수 있다. 양호한 실시예에 있어서, 건조 및/또는 소결 대경 세라믹 돌출부용으로 멀티모드캐비티가 오버래핑 스탠딩웨이브를 생성하도록 이용될 수 있다. 캐비티가 프로필이 돌출될 때 돌출된 프로필 형태의 돌출부를 수용할 수 있도록 상기 마이크로웨이브 가열원은 돌출부 이하에 위치한 마이크로웨이브 캐비티내에 배치될 수 있다. 바람직하게 상기 캐비티의 사이즈 및 형상은 스너그(snug)즉 클로즈 형식으로 상기 프로필을 에웨싸도록 배치되며, 즉 상기 캐비티의 단부를 막아서 사용할 때 상기 캐비티로부터의 원하지 않는 마이크로웨이브의 방사를 감소시키도록 배치되는데, 상기 프로필은 상술한 바와 같이 쵸크를 구비하는 캐비티의 단부를 차단 즉 폐색한다.

큰 단면을 가지는 돌출 프로필을 가열함에 있어서 멀티모드 타입의 마이크로웨이브캐비티가 적합한 것으로 확인되었다. 전술한 바와 같이 복수의 마이크로웨이브 방사원이 있을 수 있는데, 적어도 몇 개의 방사원은 파워 출력(진폭/강도) 및/또는 파장/주파수에 대하여 조정가능하다.

전술한 바와 같이 상기 마이크로웨이브 파워 소스는 2.45GHz 의 중심 즉 공칭주파수를 가지며, 선택된 단면 기하를 위해 적어도 두 개의 바람직하기로 가능한한 많은 다른 전자기 강도 분포를 생성할 수 있는 대역폭을 가진다. 예를 들어 108°의 협각 그리고 290mm, 208mm, 260mm, 260mm 및 208mm의 원주상 방향에서의 연속면을 가지는 다각 형상 (또는 200-300mm범위의 동일한 길이의 면을 가지는 정5각형 캐비티)의 단면의 경우에 700-800mm 즉 730mm범위의 단부에서 단부의 길이를 가지는 캐비티는 통상 각 파워 소스의 경우에 약 2.45GHz의 공칭주파수에서 적어도 1MHz의 대역폭을 필요로한다. 적어도 4MHz의 대역폭이 상기 치수 또는 그와 비슷한 치수 그리고 공칭주파수에서 효과적인 동작을 위해 바람직하게된다.

마이크로웨이브 파워 소스는 시간에 따라 소정의 방식으로 자동으로 변화하는 주파수에서 마이크로웨이브를 발생하도록 구성된다. 예를 들어 상기 주파수는 50Hz의 속도에서 전자기 파워 소스에 공급된 전원 주파수에 따르는 속도에서의 대역폭에 걸쳐서 변화한다.

상기 마이크로웨이브 파워 소스는 그 주파수가 상기 속도의 대역폭에 걸쳐서 자동으로 변화하도록 배치된다. 상기 파워 소스 즉 상기 전원장치는 마이크로웨이브 파워 소스가 결합되어 응답하는 제어수단을 구비하며, 상기 제어수단은 상기 속도에서 상기 대역폭에 결쳐서 마이크로웨이브 파워 소스의 주파수를 변화시키도록 동작한다.

본 발명의 유전가열장치는 파워 소스에 의해 방사된 전자기 방사를 가이드하는 가이드 수단을 구비하며 상기 가이드 수단은 상기 전자기 파워 소스로부터 전자기 방사를 수신하는 입구 및 상기 가열 캐비태내로 전자기 방사선을 공급하는 출구를 구비하며, 상기 장치는 상기 가열태비티와 관련하여 출구를 변위시키는 변위수단을 구비한다. 또한 상기 장치는 상기 출구에 위치한 회전 안테나를 구비한다. 파워 소스가 마이크로웨이브 소스인 경우에 각각의 가이드 수단은 마이크로웨이브 도파관이 되는데 이는 통상의 구성이된다.

상기 변위수단은 상기 출구로부터 전자기 방사선이 방출되어 상기 캐비티로 들어가는 방향이 변화되도록 상기 출구의 자세를 변경하게 배치된다. 바람직하게 상기 자세는 상기 캐비티내에서 가열되는 것의 성질 및 위치에 따라 적어도 초당 1회전의 속도로 상기 캐비티를 따라 길이방향 연장하는 축 주위에서 주기적으로 상기 출구를 회전시킴으로써 변화된다. 상기 출구는 그 자세가 변경되는 동안 고정 위치에 위치하게된다.

또한 상기 변위수단은 상기 캐비티내로의 전자기 방사선의 공급위치가 변화되도록 상기 출구를 변위시키게끔 배치될 수 있다. 따라서 상기 변위수단은 상기 가이드 수단이 주행하는 트랙 즉 엔드리스 트랙을 구비하여 상기 트랙/초를 따라 적어도 1랩(lap)의 속도로 전자기 방사선의 공급위치를 변화시킨다. 그리고 상기 가열 장치는 상기 가이드 수단의 출구와 동적으로 결합된 안테나를 구비하며, 상기 안테나는 상기 캐비티를 따라 길이방향으로 연장하는 축 주위에서 회전하도록 배치되며, 상기 회전축에 대한 각도로 경사진 방향에서 마이크로웨이브를 방사하도록 배치된다.

상기 가열수단은 고정된 적어도 하나의 다른 가이드 수단을 구비하며, 그 각각의 가이드 수단은 오븐의 측벽과 관련하여 고정된 출구를 가져서 그로부터 방사된 전자기 방사의 공급방향 및 위치 모두가 가열시 변하지 않게 유지된다.

특정의 실시예에 있어서, 상기 가이드수단은 그 출구가 상기 캐비티 쪽으로 횡적으로 공급되도록 배치된다. 또한 상기 가이드 수단은 상기 캐비티쪽으로 종방향으로 공급되도록 배치되며, 상기 캐비티의 종방향은 캐비티의 한단부에서 다른 단부로의 방향이된다.

고정되는 적어도 하나의 추가의 가이드수단을 구비하는 다른 실시예에 있어서, 각각의 가이드 수단에 전용의 마이크로웨이브 발생기가 결합된다. 그리고 상기 마이크로웨이브의 출구는 각각의 가이드 수단에 공급된다.

바람직하게 파워 소스는 상기 캐비티로하여금 멀티모드 공명 캐비티로서 작용하게하도록 하는 방식으로 상기 캐비티내에 마이크로웨이브 방사선을 공급하도록 배치된다.

상기 오븐은 상기 캐비티내에서 공명계 분포를 연속적으로 변화시키는 바이어싱 수단을 구비하는데 예를 들어 사용할 때 상기 캐비티내에 마이크로웨이브를 투사하는 가동 안테나를 구비한다.

본 발명에 의하면 전술한 바와 같은 유전가열장치를 이용하여 유전가열하는 방법이 가능하며 이 방법은 상기 각각의 파워 소스에 의해 전자기 방사선을 발생하는 단계 및 상기 방사선을 가열 캐비태내로 공급하는 단계를 포함하며, 상기 방법은 또한 각각의 파워 소스로부터 주파수가 변화하는 방사선을 방출하는 단계를 포함한다.

상기 방법은 상기 캐비티로의 방사선의 공급방향을 변화시키는 단계를 포함하며, 또한 상기 캐비티로의 전자기 방사의 공급방향의 기울기를 변화시키도록 출구의 자세를 변화시키는 단계를 포함하며, 그리고 상기 방법은 상기 출구를 변위시켜서 상기 캐비티로의 전자기 방사선의 공급위치를 변화시키는 단계를 포함한다.

본 발명을 특정의 비제한적인 예시의 실시예에 의해 이하 기술한다.

본 발명은 유전 가열장치에 관한 것으로 보다 구체적으로는 식품을 가열 및 조리하는데 적합하며 또한 가정 또는 공공시설용의 마이크로웨이브 오븐으로서 사용에 적합하지만 그에만 제한되지 않는 마이크로웨이브 가열을 이용하는 유전가열장치에 관한 것이다.

도 1-4는 본 발명에 따른 가정의 조리용 마이크로웨이브 오븐의 각종의 3차원적 도시를 나타내는 도면,

도 5-6은 상기 도 1-4의 오븐의 도어 배열의 개략 평면도,

도 7-8은 도 1-6의 도어 배열의 변형을 나타내는 개략 평면도,

도 9-10은 상기 도 1-6의 도어 배열의 다른 변형에 대한 개략 평면도.

도 11은 본 발명을 실현하는 다른 마이크로웨이브 가열장치의 3차원도,

도 12는 개방상태의 사이드 도어를 구비하는 도 11의 장치에 대한 평단면도,

도 13은 통풍구를 나타내는 도 11의 장치의 5각형 캐비티의 평단면도,

도 14는 도 11의 장치의 전기 배선 배치의 개략회로도,

도 15는 도 1-10의 오븐과 도 11-14의 장치에 사용된 마그네트론의 시간 평균 스펙트럼에 대한 주파수영역의 그래프표시를 도시한 도면,

도 16-20은 이소클 삼각 아우트라인을 가지는 캐비티내에 발생된 컴퓨터 발생의 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 21-25는 종래 기술의 스퀘어 아우트라인을 가지는 캐비티내에 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 26-40은 도 1-14의 오븐의 캐비티내에서 발생될 것으로 예상되는 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 41-45는 정 6각형의 아우트라인을 가지는 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 46-50도는 정 7각형의 아우트라인을 가지는 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 51-55도는 정 8각형의 아우트라인을 가지는 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 55-60도는 정 9각형의 아우트라인을 가지는 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 61-65도는 정 10각형의 아우트라인을 가지는 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도66-70도는 11개의 동일면의 아우트라인을 가지는 10각형이 아닌 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 71-75도는 12개의 동일면의 아우트라인을 가지는 듀오디케이고날 캐비티내에서 발생된 마이크로웨이브 전기모드의 개략 표시도,

도 76은 본 발명에 따른 유전가열장치의 개략 평단면도,

도 77은 도 76의 LXXV11방향에서의 도 76의 유전가열장치의 상부의 개략 측단면도이다.

본 발명에 따른 특정의 마이크로웨이브 캐비티는 직립의 자세에 있는 경우 정 5각형 수평단면을 가지며, 5개의 수직으로 연장하는 벽패널을 가지며, 그 각각의 패널은 수직으로 이격진 개구의 수직 연장 로우를 구비하며, 상기 각각의 개구는 마그네트론/도파관/팬 어셈블리의 형태로 마이크로웨이브 소스를 수신하도록 제공된다. 상기 캐비티는 그 벽 패널의 선택된 개구내에 위치한 20개의 어셈블리를 구비한다. 사실상 20개 이상의 개구가 있어서, 상기 어셈블리를 수용하도록 적합한 개구를 선택함으로써 상기 어셈블리는 소정의 수직으로 및/또는 원주상으로 이격진 배열로 상기 벽패널내에 설치될 수 있으며, 상기 배열은 상기 어셈블리로하여금 상기 캐비티를 통해 내려가는 돌출 프로필을 가열하게하도록 선택되어 상기 프로필은 소정의 속도로 가열되며, 그 길이를 따라 소정의 온도 프로필을 가지게된다.

상기 캐비티는 수직으로 연장하며, 이 캐비티로부터 방사상으로 이격진 도어가 부착된 프레임으로 이루어진 매칭 5각 하우징내에 하우징되며, 상기 도어는 상기 캐비티의 벽패널에 용이한 접근을 위해 개방될 수 있다. 이들 도어는 어스 스트랩되며, 효과적인 파라데이 케이지(Faraday cage)를 제공한다. 상기 캐비티의 상부 및 바닥은 개방된다.

사용에 있어서, 상기 캐비티의 내부를 따라 프로필이 하방으로 돌출되는 경우 상기 돌출 프로필과 상기 캐비티의 벽패널의 내부면사이의 공간은 열적 절연부를 포함한다. 냉각된 에어의 힘을 받은 드래프트를 상방으로 공급하도록 배열된 팬과 더불어 냉각된 에어 소스가 에어 충만부를 형성하는 캐비티와 하우징 사이의 공간으로 제공되며, 각각의 마그네트론 어셈블이의 팬은 상기 에어 충만부와 소통하는 입구를 구비한다. 캐비티의 벽패널의 최하위 부분은 워터 재킷 또는 워터 튜브(냉각 코일)에 의해 수냉되며, 상기 캐비티는 약 5m의 높이를 가지며, 그 상부는 상기 에어 충만부로부터 에어를 제거하도록 열기 추출팬을 구비한다. 상기 돌출부와 상기 캐비티의 벽패널사이의 공간에서의 온도 및 습도를 제어하여 그 가스를 제어적으로 흐르게하기 위한 설비가 마련된다.

상기 캐비티내의 돌출된 프로필의 온도를 측정하도록 상기 캐비티내에 두 개의 광학센서가 제공되며, 3개의 이격진 열전쌍이 상기 돌출 프로필의 온도 프로필을 모니터하도록 하나 이상의 캐비티벽 패널의 절연을 위해 제공된다. 각각의 마그네트론 어셈블리는 과온 차단 스위치를 구비하며, 상기 에어 충만부 및/또는 상기 캐비티 벽패널상에 유사한 스위치가 설치된다. 마이크로웨이브 방사선을 연속적으로 모니터하도록 상기 에어 충만부내에 증폭다이오드 어셈블리가 설치된다. 마이크로웨이브 방사선을 모니터하도록 상기 다이오드 어셈블리 설치부 외부의 선택된 지점에 유사한 다이오드 어셈블리가 제공된다.

이하 첨부 도면을 참조로하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1내지 4에 있어서 본 발명에 따른 마이크로웨이브 오븐은 참조번호10으로 도시된다. 도 1에 있어서, 오븐(10)은 폐쇄되며 도 2 및 3에 있어서는 개방되며 도 4에 있어서는 개방된 것으로 도시되며, 설명의 편의를 위해 그 외부하우징이 제거되어 도시된다. 오븐(10)은 오븐의 도어 패널(이하 기술됨)을 제외하고 평면도에서 장방형인 하우징(12)와 상기 하우징 내측의 가열 캐비티(14)(특히 도 4)를 구비하며 상기 오븐은 도어패널(16)을 구비한다.

상기 캐비티(14)는 직사각형-5각형의 수평 단면을 구비하는데 평면 아우트라인에서는 정5각형이된다. 캐비티(14)는 20으로도시된 그리드를 가지는 통풍개구를 구비한 평평한 5각형의 루프 패널(18)을 가진다. 다른 평평한 루프 패널(22)은 그와의 정합에 있어서 상기 루프 패널(18)아래에 이격진다. 상기 캐비티는 5개의 평평한 장방형의 벽패널(24,26,28,30 및 32)을 구비한다.(도 5-6참조 이 도면에서도 도 1-4와 동일한 도면부호가 도시됨)

상기 오븐(10)은 단일 전기 동력식 마그네트론(34)를 구비하는 파워 소스를 구비하며, 또한 4개의 마이크로웨이브 공급 개구(38)(그 중 하나를 도 2 및 4에서 볼수 있다)에 상기 마그네트론(34)으로부터의 마이크로웨이브 방사선을 가이드하는 도파관(36)을 구비하는데, 각기 상기 도파관(36)의 내부와 마이크로웨이브 소통함에 있어서 상기 캐비티의 내부를 위치시키는 수직 연장의 슬롯의 형태로 상기 벽 패널(24-30)의 중심에 위치한다. 상기 도파관(36)은 통로를 형성하는 중공의 부분 벨트 또는 칼라의 형태로 이하에서 상세히 기술하는 바와 같이 상기 캐비티(14)주위에서 부분적으로 연장한다. 상기 슬롯(38) 및 도파관(36)은 플로어 패널(22)과 루프 패널(18)사이의 중간에 있다. 마그네트론이 상기 벽패널(30)에 이웃한 도파관(36)의 단부에 인접하여 제공된다. 상기 도파관(36)의 대향 단부는 상기 벽패널(28)과 인접한다.

오븐(10)은 캐비티(14)내로의 마이크로웨이브 파워 입력을 제어하기 위해 스위치(42)형태의 제어부를 구비한다. 또한 상기 오븐은 상기 제어패널(40)과 인접하는 도어 패널(16)용의 래치 부분을 형성하는 스위치(44)형태의 통상의 파워 차단부를 구비하며, 상기 제어패널(40)은 상기 도어패널(16)과 나란하게 위치되며, 상기 도어 패널(16)은 상기 차단 스위치(44) 및 제어패널(40)으로부터 원격진 그 연부를 따라 상향 연장 힌지(46)(도 5 및 6)상에서 힌지된다.

오븐(10)은 상기 플로어 패널(22)의 상부면 상에 회전가능하게 장착되며, 상기 플로어 패널(22)아래에서 전기모터(미도시)에 의해 통상의 스피드로 구동되는 턴테이블(48)을 구비한다. 또한 통상의 방식에서 상기 루프패널(18), 플로어 패널(22) 및 벽패널(24-32)은 전기적으로 상호접속되며, 금속으로 이루어지며, 상기 패널(32)은 상기 캐비티(14)의 콘텐트가 캐비티(14)에서의 내부 라이트(도시않음)에 의해 관찰되게하도록 작은 천공부들을 구비한다. 상기 천공부들은 마그네트론(34)로부터의 마이크로웨이브가 그를 통과하는 것을 방지하기에 충분히 작게 선택된다. 마그네트론(34)은 2.45GHz의 공칭 출력주파수와 4-6.5MHz의 대역폭을 가진다. 상기 측벽패널(30)은 통풍 그리드(50)를 구비한다.

본 발명의 특징은 상기 벽패널(24,26) 및 상기 벽패널(28,30)의 주요부분이 상기 플로어 패널(22)과 상기 루프 패널(18)의 주요부분인 상기 캐비티(14)의 고정부분에 의해 제공된다는 점이며, 상기 벽패널(28,30) 그리고 상기 루프패널(18)의 나머지부분은 벽패널(32)의 전체인 도어패널(16)에 의해 제공된다는 점이다. 상기 도어패널(16)은 상기 플로어패널(22)과 루프패널(18)사이의 간격과 높이가 동일한 도어개구(52)를 폐쇄하며, 상기 개구의 폭은 도 5 및 6에서 W로 도시된다. 특히 상기 도어개구의 폭W는 벽패널(24-32)의 폭P보다 사실상 크게된다. 이로써 상기 도어개구(52)를 통해 반경R의 원형 사발, 플레이트 또는 디시(도시 않음)가 기울임이 없이 상기 캐비티(14)의 내부로 용이하게 삽입 및 제거될 수 있다. 상기 반경 R 은 P/2이상인 W/2와 같으며, P/2는 상기 측벽패널(24-32)의 폭과 같은, 폭P의 도어개구로 기울임없이 삽입될 수 있는 사발, 플레이트 또는 디시의 반경이된다.

도 7 및 8에 있어서 다르게 지정되지 않는한 도 5 및 6과 동일한 도면부호가 부여된다. 도 1-6의 오븐(10)의 구성과 도 7 및 8의 구성 사이의 주요한 차이는 도어 패널(16)에 관련된다. 도 1-6에 있어서, 46에서 힌지된 단일의 하나의 도어패널(16)이 도시되지만, 도 7 및 8에 있어서, 도어패널은 두 개의 부분으로 분할되며, 각기 16으로 도시되며, 도어개구(52)의 대향 면상의 힌지(16)에서 각기 힌지된다.(도 7 및 8의 도어개구(52)는 그를 폐쇄하는 도어패널(16)으로부터 이격되며, 도 2-4의 것과 유사하며 동일한 사이즈를 가진다.) 도 6 및 8은 각각의 도어 패널(16)이 폐쇄된 것을 도시하고 있다. 도 6 및 8에 있어서, 벽패널(28,30)의 마이너 부분은 도어패널부분(16)상에 각각 제공되며, 각각의 도어 패널부분(16)은 도어패널(32)의 절반을 제공하며, 폐쇄시 그 주변연부(54)에서 서로 접하게된다.

도어(16)와 관련하여 도 9 및 10의 구성은 단일의 하나의 도어패널(16)이 있는 것이 도 5 및 6의 것과 유사하다. 그러나 상기 캐비티(14)의 고정부분은 (각각의 벽패널(24,26)의 전체와 벽패널(30)의 절반부 대신에) 각 패널(24,26,28)의 전체와 벽패널(30)의 절반부를 제공한다. 상기 도어패널(16)은 그 구성에 있어서, 벽패널(32)와 벽패널(30)의 다른 절반부를 제공한다.

각각의 경우에 도 5-10에서 보여지는 바와 같이 플로어패널(22)와 턴테이블(48)은 하우징(12)에서 도어개구(52)로부터(도 2-4참조) 돌출한다. 상기 플로어 패널(22) 및 턴테이블(48)의 외부로 돌출하는 부분은 도어패널(16)에 의해 에워싸여지며, 이러한 관점에서 캐비티의 고정부분은 플로어패널(22)의 전체를 제공하는 동시에 루프패널(18)의 주요부분을 제공하며, 루프패널(18)의 나머지 마이너부분은 도어패널(16)(도 5-6 및 9-10) 또는 도어패널의 부분(16)(도 7-8)에 의해 제공된다. 또한 도 7 및 8의 도어패널부분(16)은 도 2-4에 도시된 스위치(44)와 유사한 기능을 가지는 차단 스위치(미도시)를 구비하며, 도 9 및 10의 도어패널(16)은 도 1-4의 스위치와 유사한 스위치(44)를 구비한다.

도 11-13을 보면, 참조번호 100은 본 발명에 따른 유전가열장치를 실현하는 마이크로웨이브 가열장치를 나타내며, 상기 장치(100)는 가열 캐비티(104; 도12 및 13참조) 및 마그네트론(106)형태의 4개의 전자기 파워 소스를 형성하는 오븐(102)을 구비하는데, 상기 마그네트론은 유전가열에 적합한 전자기 방사선을 방출할 수 있다.

캐비티(104)는 그 코너(110)에서 물리적으로 그리고 전기적으로 직렬로 접속되며 상기 캐비티(104)의 단부로부터 그 다른 대향단부로 연장하는 5개의 측벽(108)(도 12참조)을 구비하며, 인접의 측벽이 상기 캐비티로부터의 전자기 방사선의 방출을 방지하기위한 파장의 적합한 부분이되는 공간에 의해 서로 이격지게 설치될 수 있으며, 상기 측벽은 공통 장착 플레이트 등에 의해 전기전도테이프에 의해 전기적으로 상호접속될 수 있다.

도 12에서 명확히 보여지는 바와 같이 캐비티(104)는 다각형 특히 정 5각형의 단면 아우트라인을 구비하며, 주변으로 연장하는 시리즈로 배열된 5 직선면을 구비한다. 각각의 이웃한 쌍의 면(112)은 한 코너(110)에서 서로 교차하며, 통상 약 0.260m의 길이를 가진다. 도 11-13에 기술된 장치에 있어서, 캐비티(104)가 정5각형이되는 경우 약 108도의 각 인접면 쌍사이의 둔각 협각이 형성된다.

오븐(102)은 그가 놓여지는 4개의 피트(114)를 구비하며, 평면에서 보아 스퀘어 모양이며, 정면, 배면 그리고 측면에서 보아 장방형 형상을 가진다. 상기 오븐(102)은 힌지(120)에 의해 프레임(118)에 힌지되는 4개의 사이드 도어(116)를 구비한다. 상기 사이드도어(116)에 의해 오븐(102)로의 엑세스가 가능하다. 톱 캐비티 도어(112;도11)는 미도시의 힌지 메카니즘에 의해 프레임(118)에 힌지되는데, 상기 메카니즘은 도어(122)가 오픈시 위치하는 오버 센터 상태로 피벗되도록 배치된다. 프린치(124)는 프레임(118)의 바닥부분에 부착되며, 4개의 피트(114)가 그에 부착된다.

캐비티(104)의 측벽(108)은 사실상 직선의 평면이되며, 금속 통상적으로 알루미늄의 장방형 시트로 각각 형성된다. 캐비티(104)의 예시된 아우트라인은 그 모든 면(112)이 동일한 길이의 아우트라인을 가지는 형상의 5각형이 되지만 변형예의 오븐(102)에 있어서, 적어도 두 개의 면(112)은 기본적으로 다른 크기의 길이를 가진다.

도 11-13에 도시된 장치에 있어서, 관형 캐비티(104)의 대향단부는 한 쌍의 단부벽을 구비하는데 상기 벽은 오븐(102)이 배치동작에 적합한 즉 세라믹 여과 멤브레인 지지부 등의 건조 및 소결을 위해 적합하게 되도록 대향단부를 폐쇄한다. 상기 한 쌍의 단부벽은 관형 캐비티(104)의 하단부에서의 플로어(126) 및 그 상단부에서의 캐비티 도어(122)에 의해 형성된다. 본 발며의 다른 실시예에 있어서, 캐비티(104)의 대향단부는 개방되며, 입구 및 상기 입구에서 이격진 출구를 형성한다. 상기 오븐(102)은 가열될 물체 즉 식품을 입구에서 출구로 연속적으로 산출하기에 적합하게되어 있다. 따라서 상기 오븐은 예를 들어 연속적으로 넣어지는 프로필 등을 가열하기에 적합하다.

플로어(126;특히 도 13참조)는 니티드 스테인레스 스틸 브레이드(knitted stainless-steel braid;미도시)에 의해 측벽(108)에 결합되는 알루미뉼 플레이트 형태로된다. 포라미노스(foraminous) 냉각 입구(128)가 플로어(126)에 제공된다. 약 20-22℃ 그리고 10m³/min까지의 유속을 가지는 찬 에어가 사용할 때 마그네트론(106)을 냉각시키도록 입구(128)를 통해 상기 캐비티(104)로 공급된다. 도 14에 개략적으로 도시된 추출팬(170)은 통상 그로부터 에어를 추출하기 위해 캐비티(104)의 상부영역과 에어의 흐름이 소통된다. 상기 추출팬(170)은 통상적으로 캐비티(104)로부터의 수증기 및 연소개스를 추출한다. 상기 찬 에어는 가요성 도관을 통해 통상의 공기 조화장치(168;도 14)로부터 유도된다.

캐비티(104)의 유효체적을 감소시키기 위해 5각형의 알루미늄 베이스 인서트(미도시)가 제공된다. 상기 인서트는 상기 캐비티(104)내에서 안락하게 수용되기에 적합한 치수를 가진다. 마운팅 형성부(일반적을 화살표(107)로 도 13에 도시)가 상기 측벽(108)상에 제공된다. 상기 마운팅 형성부(107)는 두 개의 동심 로우내에 배치되어 각각의 로우에 5개의 마운팅 형성부(107)가 위치한다. 따라서 두 개의 마운팅 형성부(107)가 수직으로 정렬되지만 이격의 구성을 상기 측벽(108)상에 위치한다.

상기 장치(102)는 상기 4개의 마운팅 형성부(107)상에 장착된다. 그러나 전자기 파워소스가 클라이스트론 등으로 대치될 수 있다. 통상적으로 상기 마그네트론은 약 2.45GHz의 공칭 주파수에서 마이크로웨이브를 발생하며, 약 2-15MHz의 대역폭을 가지고 있는 시중에서 활용가능한 것이다. 각각의 마그네트론(106)은 2.45GHz에서 1400W의 공칭 전원 정격을 가진다. 상기 마그네트론의 주파수 스펙트럼을 이하 기술한다.

마그네트론(106)은 미도시의 통상의 도파관에 의해 상기 마운팅 형성부(107) 상에 장착된다. 각각의 마그네트론(106)은 PC(130)(도 14참조)에 접속된 마그네트론 제어기(156)에 접속된다. 캐비티(104)내의 마이크로웨이브 확산을 향상시키기 위하여 고정 가능한 디플렉터 (132)(그중 하나만 도 13에 도시)가 상기 캐비티(104)의 측벽에 고정된다.

도 14를 보면, 참조번호 150은 일반적으로 유전가열장치(100)의 전기적 배선배열을 나타낸다. 상기 장치(100)는 무선주파수(RF)카드 및 온도카드(152,154)를 각각 가지는 IBM 호환성 AT PC인 PC(130)를 구비한다. 상기 장치(100)는 또한 복합제어라인(158)을 통해 PC(130)에 응답하며, 그에 접속되는 마그네트론 제어기(156)를 추가로 구비한다.

RF카드(152)는 상기 캐비티(104)로부터의 RF 누설을 검출하기 위해 오븐(102)내에 위치한 몇 개의 RF센서 또는 프로브에 결합된다. 도면에 도시된 실시예에 있어서, 상기 캐비티 도어(122)의 아래에 4개의 센서가 위치하며, 상기 4개의 사이드도어(116)에 의해 형성되는 캐비닛 캐비티 공간내에 다른 3개의 센서가 위치한다. 라인(160)을 통해 RF카드(152)에 접속된 PC(130)는 각각의 RF 센서에 의해 검출된 RF 누설을 모니터하는 적합한 소프트웨어를 가진다. 센서가 소정의 제한치를 초과하는 RF누설을 검지하는 경우 또는 RF센서 폴링의 경우에 PC(130)내의 소프트웨어는 상기 가열장치(100)를 자동적으로 셧다운 시키도록 배치된다.

상기 온도카드(154)는 에어의 온도가 소정의 최대온도를 초과하는 경우를 감지하기 위해 오븐(102)내의 냉각 흐름통로내에 위치한 온도센서(미도시)에 결합된다. 또한 미도시의 다른 온도센서가 4개의 마그네트론(106) 및 태비티(104)의 측벽(108)에 부착된다. RF카드(152)의 경우에서와 같이 PC(130)는 라인(160)를 통해 상기 온도카드(154)에 접속되며, PC(130)는 각각의 온도센서에 의해 감지된 온도를 모니터하기 위한 적합한 프로그램을 가진다. 따라서 상기 온도가 소정의 최대온도를 초과하는 경우 PC(130)는 상기 가열장치(100)를 자동적으로 셧다운시킬 수 있으며, 현재의 상태를 오퍼레이터에게 알리기 위한 알람신호를 발생한다. 상기 RF 및 온도카드 (152,154)는 RS232 또는 RS422링크에 통상적으로 접속된다.

상기 장치(100)는 또한 캐비티도어(122)가 개방상태에 있는 경우를 검지하기 위한 스위치(214,216)(도 14참조) 형태의 센싱수단을 구비한다. 스위치(214,216)는 그로부터의 신호에 응답하여 각각의 마그네트론(106)을 디스에이블 시키도록 프로그램 및 구성된 PC(130)에 결합된다.

오븐(102)은 PC(130)를 통한 오퍼레이터의 수동제어하에 또는 PC(130)의 완전제어하에 가동될 수 있다. PC(130)는 기록이 모든 오퍼레이션으로부터 유지되도록 배치된다. 따라서 상기 온도세서에 의해 검지된 온도와 RF검출기에 의해 검출된 RF 방사선이 다음의 절차를 고려하여 저장된다.

PC(130)는 마그네트론 제어기(156)을 통해 각각의 마그네트론(106)의 동작을 제어하기 위한 적합한 소프트웨어를 가진다. 상기 마그네트론 제어기(156)의 제어는 통상 RS 232링크의 형태로 되는 복합제어라인(158)에 의해 효과적으로 된다. PC(130)는 1% 증분으로 각 마그네트론(106)으로부터 방출된 방사 출력을 제어하도록 배열되며, 상기 마그네트론 전원에 공급되는 파형은 사인파이다.

가열장치(100)의 각종의 전기부품은 커넥터(164)를 통해 3상 파워 소스에 접속된다. 상기 파워소스로부터의 뉴트럴 라인(166)은 PC(130),RF 및 온도카드(152,154), 공기조화장치(168) 및 추출팬(170)에 각각 접속된다. 상기 뉴트럴라인(166)은 또한 라인(174)를 통해 표시기램프(172) 그리고 라인(178,182,186)을 통해 전자기 액츄에이터(176, 180,184)에 각각 접속된다.

3상 전원의 제 1 포지티브 공급라인은 마그네트론제어기(156), PC(130), RF카드(152), 온도카드(154) 및 스위치(190)의 단자에 접속된다. 상기 공급라인은 또한 라인(192)을 통해 시작 및 정지버튼(194,196)에 각각 접속된다. 상기 시작버튼(194)은 라인(198)을 통해서 전자기 액츄에이터(176) 및 표시기램프(172)에 접속되며, 상기 시작버튼(194)의 누름시 상기 전자기 액츄에이터(176)에 공급되어 이 액츄에이터가 상기 스위치(190)을 폐쇄하므로써 상기 공기조화장치(168) 및 추출팬(170)으로 전원이 공급된다. 3상 메인 전원으로부터의 제 2의 포지티브 공급라인은 라인(200)을 통해 스위치(202)에 공급된다. 상기 스위치(202)는 라인(206)을 통하여 각각의 마그네트론(106)의 필라멘트 파워 단자에 접속된다.

제 3포지티브 공라인은 라인(206)을 통해 스위치(208)에 접속되며, 상기 스위치(208)는 라인(210)을 통해 각 마그네트론(106)의 고압단자에 접속된다. 스위치(202, 208)는 그 폐쇄 및 오픈동작간에 전자기 액츄에이터(184)에 의해 선택적으로 가동된다. 전자기 액츄에이터(184)로의 전원은 두 개의 시리즈로 접속된 스위치(214,216)를 통해 공급되며 이 스위치(214,216)는 상기 액츄에이터(184)로의 전원을 인터럽트하도록 배치되어 상기 스위치(208)을 개방시키며, 각각의 마그네트론(106)으로 공급된 전원을 차단한다. 상기 회로의 각각의 지점에 적합한 휴즈(212)가 위치된다.

사용할 때 외부 아이솔레이터(218)상에서 전원이 스위치되며, 그후 상기 전원은 라인(188,200 및 206)을 통해서 각각의 부품에 접속된다. 상기 시작 버튼(194)이 눌려져서 전원이 전자기 액츄에이터(184)에 공급되며, 상기 전자기 액츄에이터는 스위치(220)를 폐쇄함으로써 여자된다. 상기 스위치(214,216)이 폐쇄되면 각각의 마그네트론(106)에 전원이 공급된다.

상기 전자기 액츄에이터(176)의 가동시 스위치(190)의 접촉이 폐쇄되어 상기 공기조화장치(168) 및 추출팬(170)이 기동된다. 동시에 PC(130)의 하드 디스크가 부팅되어 상기 오븐(102)을 선택적으로 가동시키도록 프로그램 선택 메뉴를 발생시킨다.

상기 캐비티(104)내에서 가열될 물체 즉 식품을 위치시키기 위하여, 캐비티 도어(122)가 개방되며(이 경우 스위치(214,216)가 개방되어 상기 3상전원으로부터 각 마그네트론(106)을 분리시킨다.)상기 캐비티 도어(122)는 오버-센터 휴지상태로 경사켜서 로딩 동작동안 유지될 수 있다. 상기 PC(130)는 또한 상기 캐비티도어(122)의 상태를 모니터하도록 배치되며, 도어의 개방시 오븐(102)의 동작을 방지하도록 프로그램된다. 필요한 경우 가열될 물체 즉 식품은 상기 캐비티(104)내에서 미도시의 절연 콘테이너에 위치될 수 있다. 즉 소결온도에 도달하는 경우 파이버프랙스(Firefrax) 또는 유사한 블랭킷 혹은 버블-알루미나 재킷이 이용된다. 일단 가열될 물체 즉 식품이 상기 캐비티(104)내에 위치하는 경우 캐비티 도어(122)가 폐쇄된다. 상기 캐비티 도어(122)가 그 폐쇄상태에 있으면 스위치(214,216)이 폐쇄되어 각각의 마그네트론(106)에 전원이 인가된다.

상기 PC(130)에 로드된 제어프로그램은 메뉴 구동되며, 그 키보드를 통해 임의의 정보가 PC(130)으로 공급되도록 요청한다. 예를 들어 가열될 물체 즉 식품에 특히 적합한 사전 선택된 가열파라미터를 포함하는 현재의 가열 사양이 선택될 수 있다. 또한 PC(130)에 프레시 가열 사양이 로드되며, 마그네트론의 자동 또는 수동 파워 제어가 선택된다. 제어프로그램이 가동을 위해 필요한 데이터를 얻으면 가열처리가 개시된다. 가열 처리동안 상기 온도센서 및 RF센서는 가열처리의 전체 기록을 제공하도록 PC(130)에 기록된 데이터를 수집한다. 또한 상기 마그네트론(106)에 의해 제공된 전자기 파워에 대한 데이터가 또한 기록된다. 이러한 배열에 의해 데이터가 예를 들어 PC(130)가 생성한 그래픽 표시에 의해 분석되어 가열처리를 보여주게된다. 그리고 사전선택된 가열 프로필이 가열될 물체 즉 식품의 다른 배치상의 동일한 가열 프로필을 반복하도록 PC(130)에 의해 선택될 수 있다. 상기 PC(130)는 가열처리시 기록된 레코드에 대한 프린트레코드를 얻도록 프린터에 결합된다.

임의의 상황에 있어서, 상기 가열장치(100)는 파워의 고장시 상기 가열장치(100)에 파워를 공급하는 차단되지 않는 전원을 구비한다. 통상적으로 60A, 380V의 전원이 상기 장치(100)에 포함된다.

도 15를 보면, 도면부호 250는 도 11-13의 장치(100)에 사용된 4개의 마그네트론(106)에 의해 생성된 캐비티(104)내의 측정 시간 평균 스펙트럼을 나타내고 있다. 화살표 252로 도시된 2.45MHz의 중심주파수는 상기 측정장치상에 세트되며, X축(254)을 따르는 각각의 블록은 10MHz의 주파수 스팬을 나타낸다. 상기 마그네트론(106)은 약 50Hz의 속도에서의 대역폭에 걸쳐서 변화하는 주파수의 마이크로웨이브를 생성한다. 각 마그네트론(106)의 대역폭은 캐비티(104)내의 충분한 수의 마이크로웨이브 전기모드의 간헐적인 발생을 촉진하기에 충분히 넓게된다. 구성된 장치의 포토타입에 있어서, 통상의 마이크로웨이브 오븐에 사용되는 바와 같은 종래의 마이크로웨이브 오븐(106)은 5각형 캐비티(104)내에서 소망한 수의 마이크로웨이브 전기모드를 발생하기에 충분한 대역폭을 가진다.

도 16-20을 보면, 삼각 형상의 아우트라인을 가지는 캐비티의 경우의 각종의 마이크로웨이브 정5각형분포가 도시된다. 본발명의 상기 실시예에 있어서, 캐비티의 4개의 각각의 측벽에 마그네트론이 장착된다. 사용할 때 3개의 마그네트론 각각에 전원이 공급된다. 각 마그네트론의 출력주파수는 시간에 따라 변하여서 3각 캐비티용으로 여러 허용가능한 마이크로웨이브 전기모드를 연속적으로 생성한다.

도 16-20을 보면, 이등변 삼각 단면이 캐비티에 대한 여러 가지의 이론적으로 허용가능한 마이크로웨이브 전계분포를 도시하고 있다. 상기 각 모드의 생성은 각 마그네트론의 순간적인 출력주파수에 따른다. 도 16-20에 도시한 바와 같이 전기모드의 제한된 최대 수 및 위치는 각 마그네트론의 출력주파수가 시간에 따라 변함으로서 변화하게된다.따라서 3각 캐비티의 각 포인트에서의 마이크로웨이브 전계강도 및 유전가열능력은 각 마그네트론의 출력주파수의 변화에 응답하게된다. 도 16-20에 도시된 각 모드를 연속적으로 여자시키므로써 캐비티내의 수초의 시주기에 걸쳐서 일반적으로 균일한 전계강도 및 균일한 유전가열능력이 촉진되어 상기 시주기시의 생산된 평균적인 수의 제한적인 최대 및 최소의 전계강도가 감소되게된다. 다른 위치와 관련하여 동일한 위치에서 최대 전계강도가 반복적으로 발생하는 경우 상기 가열주기의 물질적인 비율에 대해 3위치에서 최대 전계강도가 발생하여 그 위치에서 바람직하지 않은 하트 소포트가 생성된다. 따라서 상기 캐비티내에서 제한된 최대 및 최소의 전계위치가 상기의 하트 스포트의 생성을 방지하도록 연속적으로 변화하게된다.

도 26-70에서 볼 수 있는 바와 같이 각 캐비티내에서 여자된 전자기 모드의 수를 향상시키도록 각종의 아우트라인을 가지는 캐비티가 이용된다. 이것은 비교적 작은 모드가 여자되는 도 21-25의 종래기술의 스퀘어 단면캐비티와 조화된다.

특히 도 26-40을 보면 캐비티(14,104)에 대한 각종의 이론적으로 허용가능한 마이크로웨이브 전계분포가 도시된다. 각각의 상기 모드의 여자는 마그네트론(34,106)의 순건적인 출력주파수에 따르게된다. 도 26에 도시한 모드는 5각형 캐비티(14,104)의 중심에서의 제한된 최대 전계를 가진다. 도 27-40에 도시한 바와 같이 제한된 최대전계의 위치 및 수는 각 마그네트론(34,106)의 출력주파수가 시간에 따라 변함으로써 변화하게된다. 따라서 5각형 캐비티(!4,104)내의 각 지점에서의 마이크로웨비의 전계 강도 및 유전가열능력은 마그네트론(34,106)의 출력주파수의 변화에 응답하여 변하게된다. 도 26-40에 도시된 각종의 모드를 연속적으로 변화시킴으로써 균일한 전계강도 및 유전가열능력이 상기 캐비티(14,104)내의 수초의 시주기에 걸쳐서 촉진됨으로써 상기 시주기시에 생성된 평균적인 수의 제한된 최대 및 최소 전계강도가 감소되게된다. 다른 위치와 관련하여 동일한 위치에서 최대 전계강도가 반복적으로 발생하는 경우 상기 가열주기의 물질적인 비율에 대해 3위치에서 최대 전계강도가 발생하여 그 위치에서 바람직하지 않은 하트 소포트가 생성된다. 따라서 상기 오븐(10,100)에서 제한된 최대 및 최소의 전계위치가 상기의 하트 스포트의 생성을 방지하도록 연속적으로 변화하게된다.

균일한 자계분포를 더욱 향상시키기 위하여 각 마그네트론(106)의 출력주파수가 마그네트론 제어기(156)(도 11-14) 및 PC(130)에 의해 제어될 수 있어서 임의의 다른 전자기 모드에 있어서도 임의의 전자기 모드의 여자가 바람직하게 된다.

상기 오븐(10,100)은 동일한 시주기에 걸쳐서 상기 캐비티(14,104)내에서 일반적으로 균일한 자계강도를 촉진시킨다. 최대 및 쵯고 자계강도가 종래의 장방형 캐비티에 비해서 단면 방향 및 수직방향에서 상기 캐비티(14,104)내에 비교적 고르게 분포된다. 이로써 가열주기동안 캐비티내의 하트 스포트의 형성 가능성을 감소된다. 따라서 사용할 때 가열될 물체 즉 물질은 턴테이블(48)(도 1-10)의 사용으로 촉진되는 일반적으로 균일한 가열을 받게된다.

도 76 및 77을 보면, 본 발명에 따른 유전가열장치는 참조번호(310)으로 도시된다. 상기 장치는 플로어(미도시) 및 각기 314, 316, 318,320 및 324로 지정된 5개의 측벽을 가지는 5각형 형상의 마이크로웨이브 오븐이다.이웃한 쌍의 측벽(314-324)사이의 협각A는 각각 108°로된다. 상기 측벽(314-324)은 도 76에 도시한 바와 같이 290mm, 208mm,260mm,260mm, 및 208mm의 원주상의 길이를 가진다. 오븐은 그 플로어에서 상단부 즉 루프(312)까지 730mm의 단부에서 단부의 깊이를 가진다.

상기 오븐(310)은 미도시의 마그네트론과 같은 마이크로웨이브 파워 소스를 구비하여 2.45GHz의 공칭주파수와 30MHz의 대역폭에서 마이크로웨이브 방사선을 공급하게된다. 상기 마이므로웨이브 공급주파수는 50Hz의 속도에서의 대역폭에 따라 변화한다.

루프(312)는 턴테이블(326)에 장착된 대략 중앙 개구(325)를 구비한다. 턴테이블은 안테나(328)를 이송시킨다. 상기 오븐은 상기 파워소스로부터의 마이크로웨이브 방사선을 수신하며, 상기 마이크로웨이브 방사선을 오븐(310)의 내부에 형성된 가열 캐비티에 공급하는 도파관(330)형태의 가이드수단을 구비한다. 상기 가이드 수단(330)은 안테나(328) 입구(332)상기 방사선을 출력하는 출구를 구비한다.

상기 도파관(330)의 출구는 턴테이블(326)상의 안테나(328)로 332에서 마이크로웨이브 방사선을 공급하도록 배치되며, 상기 안테나(328)는 그 출구(334)에서 상기 오븐의 캐비티로 방사선을 공급하록 배치된다. 상기 턴테이블(326)은 축(338)주위에서 화살표 336방향으로 1회전/초의 속도로 회전하고 각도F에서 상기 축(338)으로 오븐 내측의 안테나로부터의 방사선을 방사상으로 공급하도록 배치된다. 따라서 상기 오븐(310)으로 공급되는 방사선의 방향은 1초의 주기적 시간을 가지는 사이클에서 사용할 때 일정하게 변하게된다.

도 76 및 77에 도시한 오븐(310)의 특징은 오븐의 정5각형 아우트라인(도 76) 그리고 안테나(328)의 회전이 각종의 마이크로웨이브 전계 분포의 여자 및 상기 오븐(310)의 캐비티내에 허용가능한 각종의 다른 마이크로웨이브 전기모드의 여자를 촉진시킨다는 점이다. 캐비티내의 제한된 최대 및 최소의 전계강도의 위치는 캐비티내의 제한된 하트 스포트의 방지를 촉진하기에 충분한 속도에서 그리고 캐비티내에서 가열되는 물체에서 연속적으로 변화하게된다.

균일한 자계분포를 더욱 향상시키기 위하여 각 마그네트론의 출력주파수가 마그네트론 제어기 및 PC에 의해 제어될 수 있어서 임의의 다른 전자기 모드에 있어서도 임의의 전자기 모드의 여자가 바람직하게 된다

상기 가열장치는 시주기에 걸쳐서 캐비티 내에서의 균일한 자계강도를 촉진시킨다. 최대 자계강도가 종래의 장방형 캐비티에 비해서 단면 방향 및 수직방향에서 상기 캐비티내에 비교적 고르게 분포된다. 이로써 가열주기동안 캐비티내의 하트 스포트의 형성 가능성을 감소된다. 따라서 사용시 가열될 물체 또는 물질은 비교적 균일한 가열을 받게된다.

본 발명의 유전가열장치는 가정용 및 산업용의 마이크로웨이브 오븐에 적합하다.

Claims (13)

1. 가열 캐비티를 형성하도록 일련으로 전기적으로 상호접속 및 배열된 복수의 전기 전도 측벽을 구비하는데 적어도 한 쌍의 이웃한 측벽이 예각 및 둔각을 이루는 그룹으로부터 선택된 협각을 가지는 코너에서 서로 경사지며;

   유전 가열에 적합한 전자방사선을 방출할 수 있으며, 시간에 따라 변하며, 상기 가열 캐비티가 멀티모드 공진 가열 캐비티로서 작용하도록 하는 주파수에서 상기 캐비티내에 방사선을 공급할 수 있도록 배열된 적어도 하나의 전자기 파워소스를 구비하는 유전 가열장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가열 캐비티를 형성하는 오븐의 형태를 가지며, 상기 캐비티는 관형 형상을 가지며, 상기 측벽은 상기 캐비티의 한단부에서 다른 단부까지 연장하며, 상기 캐비티는 다각형인 그리고 주변으로 연장하는 시리즈로 배열된 복수의 면를 가지는 단면에서 아우트라인을 가지며, 그 각각의 이웃한 쌍의 면은 서로 사이에서 상기 캐비티의 코너를 형성하는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 캐비티는 정 다각형인 단면의 아우트라인을 가지며, 상기 다각형은 모두 동일한 길이의 면을 구비하며, 상기 면의 수는 3,5,7,9 및 11의 값에서 선택된 것임을 특징으로 하는 유전가열장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 다각형은 동일한 길이의 5면을 가지는 정 5각형이 될 수 있으며, 그 각각의 이웃한 쌍의 면은 108°의 둔각의 협각에서 서로 경사지며, 상기 각각의 면은 평평한 2차원 형상의 패널이며, 장방형 아웃트라인을 가지는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
5. 제 2항 내지 4항중 어느 한항에 있어서, 상기 캐비티의 단부는 개방형이며 상기 개방단부는 각기 캐비티에 대한 입구 및 캐비티로부터의 출구를 형성하여 오븐을 통해 길이방향으로 제거되는 프로필의 연속적인 가열을 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 캐비티의 각각의 단부는 워킹 클리어런스를 가지고 상기 캐비티를 통해 길이방향으로 제거되는 프로필을 수용하는 개구를 내부에 가지고 있는 쵸크를 구비하는데 상기 각각의 클리어런스는 상기 쵸크의 개구를 통해 그리고 상기 프로필의 둘레에서 캐비티로부터 사용할 때의 전자기 방사를 억제하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
7. 제 2항 내지 4항중 어느한 항에 있어서, 상기 오븐은 상기 캐비티의 대향단부를 폐쇄하는 한 쌍의 단부벽을 구비하며, 오븐의 상기 적어도 하나의 벽은 상기 캐비티로의 적어도 일부의 도어를 형성하여 상기 오븐내에 위치한 적어도 하나의 물체의 가열에서의 배치동작을 허용하는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
8. 제 7 항에 있어서, 적어도 하나의 단부벽은 상기 캐비티에 대한 플로어를 형성하며, 다른 단부벽은 상기 플로어의 상부에서 이격지며, 상기 배비티에 대한 루프를 형성하며, 상기 오븐은 패널이되는 적어도 5측벽을 가지게되며 그 각각의 측벽패널은 평평한 2차원의 형상을 가지며, 또한 장방형의 아웃트라인을 갖게되며, 상기 도어는 상기 캐비티로 이어지는 폐쇄가능한 도어개구와 협조하게되며, 상기 도어 개구는 상기 각 측벽패널의 영역부다 큰 영역을 갖게 되는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
9. 제 8항에 있어서, 상기 도어는 오븐의 적어도 하나의 측벽패널을 구비하며, 상기 도어는 오븐의 둘 이하의 측벽패널을 구비하는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 도어는 한편으로 상기 도어 개구의 한 면에서 힌지된 단일 도어패널에서 그리고 다른 한면으로 상기 도어개구의 대향 면에서 각각 힌지되며, 차례로 배열된 한 쌍의 도어 패널로부터 선택되며, 상기 도어는 적어도 하나의 힌지를 가지며 각각의 힌지는 오븐의 한 단부벽으로부터 다른 단부벽을 향해 임의의 방향으로 연장하는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
11. 전술한 항중 어느 한 상에 있어서, 상기 장치는 마이크로웨이브 오븐이며, 각각의 전자기 파워소스는 0.3×10⁹-1×10¹⁰Hz의 주파수에서의 마이크로웨이브 방사선을 방출할 수 있는 마이크로웨이브 소스인 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
12. 제 11항에 있어서, 각각의 마이크로웨이브소스는 적어도 1MHz의 폭을 가지는 대역폭에 걸쳐서 2.4-2.5GHz의 주파수에서 마이크로웨이브 방사선을 방출할 수 있는 것을 특징으로 하는 유전가열장치.
13. 본 명세서에 기술되고 예시한바와 같은 제 1항의 유전가열장치.