通過(guò)微波爐優(yōu)先將電磁能量對(duì)準(zhǔn)物體的偏冷區(qū)域進(jìn)行加熱的制作方法
【專利說(shuō)明】通過(guò)微波爐優(yōu)先將電磁能量對(duì)準(zhǔn)物體的偏冷區(qū)域進(jìn)行加熱
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)服務(wù)第61/802，189號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)利；根據(jù)美國(guó)專利和商標(biāo)局的指示，由SHAl哈希值為c0168e4bl65192348a36b522f423e793455a45db 的文件生成的名為“2all_rejected by pt0.pdf” 的 893 頁(yè)的文檔，和 SHAl 哈希值為 7a271c60be78e0f42alad30d07fcdbdd2e5933b8 的 “2all.pdf ” 文檔已經(jīng)于美國(guó)東部夏令時(shí)間2013年3月15日以電子方式提交至美國(guó)專利和商標(biāo)局；還有433頁(yè)名為“說(shuō)明書”的61/802，189號(hào)電子掃描文檔，加蓋“最佳副本可用”印章，已經(jīng)于美國(guó)東部標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間2013年3月15日面交美國(guó)專利和商標(biāo)局客戶服務(wù)窗口 ；以上每個(gè)文件以引用的方式并入本文。
【背景技術(shù)】
[0003]微波爐在加熱物體時(shí)往往是非均勻的。例如，玉米卷餅的外表面可能摸上去很燙，但玉米卷餅的核心仍然處于冰凍狀態(tài)。另一個(gè)例子，玉米卷餅的左側(cè)可能是熱的，而右邊卻幾乎一點(diǎn)也不熱。這種問(wèn)題的常規(guī)解決辦法是將物體旋轉(zhuǎn)起來(lái)，嘗試更均勻地將物品暴露在電磁能量中進(jìn)行熱處理。
[0004]美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)2007/0007283，美國(guó)專利7，514，658和美國(guó)專利4，553，011描述了相關(guān)的微波爐技術(shù)，此處以引用方式并入。
【附圖說(shuō)明】
[0005]公開(kāi)的特征可以根據(jù)以下詳細(xì)描述，同時(shí)閱讀所附的圖紙而理解。應(yīng)當(dāng)了解附圖中的元件和結(jié)構(gòu)不一定是按比例繪制的。因此，為了清晰地討論，各種部件的尺寸是可以任意增加或減少的。
[0006]圖1為微波爐示例。
[0007]圖2為通過(guò)微波爐優(yōu)先將電磁能量對(duì)準(zhǔn)物體的偏冷區(qū)域進(jìn)行熱處理的裝置的組件框圖。
[0008]圖3為通過(guò)微波爐優(yōu)先將電磁能量對(duì)準(zhǔn)物體的偏冷區(qū)域進(jìn)行熱處理的示例方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]附圖中所示的實(shí)施方案或?qū)嵗?，通過(guò)特定語(yǔ)言公開(kāi)如下。然而應(yīng)當(dāng)了解的是，實(shí)施方案或示例并非旨在限定。針對(duì)已公開(kāi)實(shí)施方案的任何改動(dòng)和修改，和任何對(duì)本文中已公開(kāi)的原則的進(jìn)一步應(yīng)用，相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員被認(rèn)為通常都能想到。
[0010]微波爐使用電磁能，或更為具體的微波來(lái)加熱物體，如食物。通常情況下，一臺(tái)微波爐對(duì)準(zhǔn)物體發(fā)射微波，使得物體中的水分子發(fā)生振動(dòng)。水分子的振動(dòng)引起水分子間產(chǎn)生摩擦熱，摩擦熱使得物體變熱。
[0011]當(dāng)微波發(fā)射和/或從烹調(diào)腔內(nèi)壁反射時(shí)，移動(dòng)的微波和反射的微波重合，微波爐內(nèi)形成的電磁場(chǎng)分成了強(qiáng)區(qū)和弱區(qū)。由于電磁場(chǎng)分布不一致，物體通常受熱不均勻。一種緩解這種不均勻的技術(shù)，就是在熱處理過(guò)程中移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)烹調(diào)腔中的物體。例如，物體可以置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，使其在烹調(diào)腔中旋轉(zhuǎn)。但是，這種方法需要機(jī)械組件，通常會(huì)占用部分烹調(diào)腔體積，也未必能使物體受熱均勻。
[0012]因此，本文提供了優(yōu)先對(duì)準(zhǔn)物體的偏冷區(qū)域發(fā)射電磁能的系統(tǒng)和/或技術(shù)。通過(guò)微波爐進(jìn)行至少部分的熱處理時(shí)，需要獲得物體的溫度測(cè)量值來(lái)識(shí)別物體的偏冷區(qū)域。偏冷區(qū)域是指一個(gè)溫度比一個(gè)或多個(gè)相鄰區(qū)域低的區(qū)域，溫度低于物體平均溫度的區(qū)域，和/或溫度低于所需溫度的區(qū)域。例如，物體的左側(cè)可能測(cè)得是45°C，而物體右側(cè)測(cè)得是0°C。因此，右側(cè)就會(huì)被識(shí)別為偏冷區(qū)域，因?yàn)橄鄬?duì)于物體的左側(cè)而言，物體的右側(cè)低45°C。再舉例來(lái)說(shuō)，物體核心部位可能低于平均溫度15°C，那么核心部位就可以當(dāng)作偏冷區(qū)域。
[0013]在一些實(shí)施方案中，優(yōu)先對(duì)準(zhǔn)物體的偏冷區(qū)域發(fā)射電磁能，包括相對(duì)于偏熱區(qū)域，向偏冷區(qū)域提供更高強(qiáng)度的電磁能(也稱電磁輻射)。利用這種方式，偏冷區(qū)域內(nèi)部包含的水分子比偏熱區(qū)域內(nèi)部包含的水分子振動(dòng)更快，使得偏冷區(qū)域升溫更快。用這種方式，物體偏冷區(qū)域的溫度升高直到與物體的溫度基本一致，和/或符合其他停止標(biāo)準(zhǔn)(例如，已達(dá)到熱處理的時(shí)長(zhǎng))。
[0014]參照?qǐng)D1，示例展示了微波爐100。微波爐100包括烹調(diào)腔102，用于加熱物體，例如一種食物，和內(nèi)部安裝有各種電氣設(shè)備的電氣設(shè)備外殼104。
[0015]烹調(diào)腔102由上板105、底板106、側(cè)板108，和背板組成。烹調(diào)腔102的正面通常是開(kāi)放的，便于放置物品到烹調(diào)腔102內(nèi)。在熱處理過(guò)程中，烹調(diào)腔102正面可以關(guān)閉，減少腔外環(huán)境的電磁輻射。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施方案中，爐門112與微波爐100爐身用鉸鏈連接，選擇性地禁止進(jìn)入烹調(diào)腔102，和/或抑制電磁輻射從烹調(diào)腔102經(jīng)正面泄露。
[0016]電氣設(shè)備外殼104通常包括位敏加熱裝置206，用于提供電磁能，如微波或其他高頻波，至烹調(diào)腔102內(nèi)部，以下將詳細(xì)描述。在一些實(shí)施方案中，電氣設(shè)備外殼104還包括，電源114為位敏加熱裝置和/或?yàn)槔鋮s電氣設(shè)備外殼104的冷卻風(fēng)扇供電。在一些實(shí)施方案中，電源114是一個(gè)高壓變壓器，為位敏加熱裝置提供高電壓。電氣設(shè)備外殼104可以還包括一個(gè)控制面板116，用于微波爐100的控制操作和/或顯示微波爐100的運(yùn)行狀態(tài)。舉例來(lái)說(shuō)，在一些實(shí)施方案中，控制面板116包括多個(gè)操作按鈕，可由用戶選擇控制微波爐的各種操作。
[0017]在一些實(shí)施方案中，電氣設(shè)備外殼104還包括溫度檢測(cè)裝置201，測(cè)量物體溫度以識(shí)別物體的偏冷區(qū)域。如圖所示，溫度檢測(cè)裝置201安裝在側(cè)板108內(nèi)部。例如在其他實(shí)施方案中，溫度檢測(cè)裝置201安裝于和/或貼近上板105、底板106、側(cè)板108和/或背板。示例溫度檢測(cè)裝置201包括光電二極管、紅外傳感器陣列和/或電荷耦合器件(CCDs)或其他溫度傳感元件。在一些實(shí)施方案中，溫度傳感元件由多個(gè)像素元器件組成，設(shè)置用于測(cè)量物體的部位溫度。例如，各個(gè)像素元器件可以測(cè)量物體的I毫米區(qū)域。
[0018]在一些應(yīng)用中，溫度檢測(cè)裝置201可能包括多個(gè)溫度傳感元件。例如，溫度檢測(cè)裝置201可包含兩個(gè)或更多紅外傳感器陣列，配置于微波爐100內(nèi)的不同部位。例如，使用多個(gè)傳感元件，安裝在電氣設(shè)備外殼104內(nèi)的不同部位(例如，第一個(gè)溫度傳感元件安裝貼近或在上板105內(nèi)部，第二個(gè)溫度傳感元件安裝貼近或在側(cè)板108內(nèi)部，兩個(gè)溫度傳感元件安裝在接近或上板105內(nèi)部的不同位置等。)可減輕食品飛濺帶來(lái)的干擾。舉例來(lái)說(shuō)，從第一個(gè)溫度傳感元件的一個(gè)或多個(gè)像素元器件上讀數(shù)時(shí)，由于食物飛濺到元器件上，對(duì)應(yīng)物體的第一部分的讀數(shù)是不準(zhǔn)確的，從第二個(gè)溫度傳感元件的一個(gè)或多個(gè)像素元器件上讀數(shù)時(shí)，對(duì)應(yīng)物體的第一部分的讀數(shù)可用于確定物體第一部分的溫度。
[0019]在一些實(shí)施方案中，溫度檢測(cè)裝置201還包括一個(gè)濾波器，從非光波長(zhǎng)選擇性過(guò)濾光波長(zhǎng)(例如，紅外波長(zhǎng))。舉例來(lái)說(shuō)，濾波器可以設(shè)于烹調(diào)腔102和溫度檢測(cè)裝置201的電荷耦合器件(CCD)之間，來(lái)抑制光波長(zhǎng)與CCD的相互作用。
[0020]參照?qǐng)D2，提供的組件框圖進(jìn)一步詳述了微波爐的一個(gè)示例裝置200，配置用以優(yōu)先加熱物體的偏冷區(qū)域。例如，此類組件可以設(shè)于電氣設(shè)備外殼104內(nèi)部。
[0021]組件包括溫度檢測(cè)裝置201、目標(biāo)識(shí)別組件202、控制器204、和位敏加熱裝置206。
[0022]溫度檢測(cè)裝置201測(cè)量物體各點(diǎn)或區(qū)域的溫度并生成溫度測(cè)量值，目標(biāo)識(shí)別組件202基于溫度測(cè)量值識(shí)別物體的偏冷區(qū)域。舉例來(lái)說(shuō)，目標(biāo)識(shí)別組件202可以用溫度測(cè)量值創(chuàng)建一條物體的溫度分布圖。這種溫度分布圖可以是一維、二維、和/或三維的，可以區(qū)分物體的偏冷區(qū)域和偏熱區(qū)域。舉例來(lái)說(shuō)，物體各區(qū)域的溫度偏離平均溫度指定閾值以上的可以被認(rèn)為/區(qū)分為偏冷區(qū)域。再比如，物體各區(qū)域的溫度偏離一個(gè)或多個(gè)相鄰區(qū)域溫度的規(guī)定偏差可以被認(rèn)為/區(qū)分為偏冷區(qū)域。還比如，其他標(biāo)準(zhǔn)也可用于識(shí)別偏冷區(qū)域和/或相對(duì)其他區(qū)域來(lái)定義偏冷區(qū)域。
[0023]目標(biāo)識(shí)別組件202同樣配置用以確定偏冷區(qū)域和位敏加熱裝置206之間的空間關(guān)系?？臻g關(guān)系可能描述為偏冷區(qū)域和位敏加熱裝置206中心之間的一個(gè)角距，和/或可以描述為偏冷區(qū)域相對(duì)于位敏加熱裝置206的方向。下面將詳細(xì)描述，確定偏冷區(qū)域和位敏加熱裝置206之間的空間關(guān)系，便于確定如何向偏冷區(qū)域發(fā)射電磁能和/或何時(shí)增加電磁能強(qiáng)度(例如，向偏冷區(qū)域提供更高強(qiáng)度的電磁能)。
[0024]在一些應(yīng)用中，對(duì)于物體來(lái)說(shuō)在烹調(diào)腔102內(nèi)的移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)是有利的。在這種實(shí)施方案中，微波爐100還包含旋轉(zhuǎn)相關(guān)組件(未圖示)，將溫度分布圖與物體的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)創(chuàng)建一條相關(guān)曲線。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)物體在第一個(gè)方向相對(duì)于溫度檢測(cè)裝置201時(shí)創(chuàng)建的一個(gè)溫度分布圖，在物體旋轉(zhuǎn)到相對(duì)于溫度檢測(cè)單元201的第二個(gè)方向時(shí)，可能不能準(zhǔn)確代表物體。在一些實(shí)施方案中，為了避免重新計(jì)算各個(gè)方向的溫度分布圖，例如，當(dāng)物體在第一個(gè)方向時(shí)，創(chuàng)建一個(gè)溫度分布圖，旋轉(zhuǎn)相關(guān)組件持續(xù)或間歇地將其溫度分布圖與物體的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)，以創(chuàng)建相關(guān)曲線，這就將溫度分布圖與任意指定時(shí)間點(diǎn)的物體及時(shí)聯(lián)系起來(lái)。
[0025]控制器204優(yōu)先控制電磁能朝向偏冷區(qū)域的應(yīng)用。尤其是，控制器204使用溫度分布圖和/或相關(guān)曲線以確定哪個(gè)區(qū)域優(yōu)先發(fā)射電磁能。通過(guò)這種方式，控制器204使用溫度分布圖和/或相關(guān)曲線，不時(shí)地控制物體各個(gè)區(qū)域接受的電磁能劑量，有時(shí)偏冷區(qū)域可能比偏熱區(qū)域接受的電磁能劑量更高。
[0026]在一些實(shí)施方案中，控制器204改變位敏加熱裝置206輸出的電磁能強(qiáng)度，電磁能優(yōu)先向偏冷區(qū)域發(fā)射。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)偏冷區(qū)域貼近于位敏加熱裝置206和/或位于位敏加熱裝置206發(fā)射的電磁輻射光路內(nèi)時(shí)，控制器204可以提供更高的電壓給位敏加熱裝置206 (例如，增加電磁輻射強(qiáng)度)。例如，當(dāng)偏冷區(qū)域在空間上不貼近位敏加熱裝置206和/或位于光路內(nèi)部時(shí)，控制器204可以提供較低的電壓給位敏加熱裝置206，以減少電磁輻射對(duì)物體的偏熱區(qū)域的照射。
[0027]在其他實(shí)施方案中，控制器204使得電磁能的強(qiáng)度分布各異(例如，移動(dòng)光路方向)。舉例來(lái)說(shuō)，控制器204可以改變強(qiáng)度分布情況來(lái)使得電磁輻射對(duì)準(zhǔn)偏冷區(qū)域。
[0028]位敏加熱裝置206包含一個(gè)或多個(gè)磁控管，由控制器204控制，且有時(shí)，電磁輻射優(yōu)先向偏冷區(qū)域發(fā)射。在一些實(shí)施方案中，磁控管沿著基本固定路徑發(fā)出電磁輻射，物體相對(duì)于磁控管旋轉(zhuǎn)。在這種實(shí)施方案中，當(dāng)物體的偏冷區(qū)域與光路在空間上不一致時(shí)，控制器204可能會(huì)使得磁控管輸出第一種強(qiáng)度的電磁輻射(例如，低強(qiáng)度)。在其他時(shí)候，例如，當(dāng)