BE1020505A3

BE1020505A3 - Microgolfoven met optische sturing.

Info

Publication number: BE1020505A3
Application number: BE2012/0308A
Authority: BE
Inventors: Cabrera Juan Monzo; Frenandez Francisco Javier Clemente; Molina Juan Luis Pedreno; Marleen Verhelst
Original assignee: Halm Bvba
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2013-11-05

Description

Microgolfoven met optische sturing

De onderhavige uitvinding betreft een microgolfoven waarbij de microgolfstraling, op basis van thermische beeldvorming van de voedingswaren, selectief verdeeld wordt. In het bijzonder heeft deze uitvinding betrekking op het gebruik van een verdeler in een microgolfoven die gestuurd wordt op basis van vergelijkende temperatuurverdeling van voedingswaren of voor het drogen van diverse materialen door middel van een infrarood beeldcamera.

Microgolfovens met roterende roerders zijn vrij goed gekend in de stand der techniek. Dergelijke roerders hebben tot doel de microgolfstraling te verdelen in een microgolfoven. Een dergelijke roerder wordt beschreven in EP1566985. Roerders bestaan meestal uit een gemotoriseerde verticale roterende as, waaraan een aantal schoepen voorzien zijn. Deze roerder zorgt ervoor dat de microgolfstraling homogeen verdeeld wordt in een caviteit, waarin voedingswaren geplaatst zijn om opgewarmd te worden.

Afhankelijk van de verdeling van de microgolfstraling in een caviteit enerzijds, maar ook de samenstelling van het voedingsmiddel anderzijds kunnen bepaalde delen van de maaltijd efficiënter opgewarmd worden dan andere.

Het is in de stand der techniek gekend om op basis van een tiemperatuurmeting van de voedingswaren in een microgolfcaviteit de energie van een microgolfoven te regelen, zoals beschreven in GB1580411 of GB2242600. In beide documenten wordt het voedingsmiddel in de microgolfoven in contact gebracht met een temperatuursensor.

Verder is het ook gekend om gebruik te maken van contact vrije Infrarood (IR) sensoren die zich in de microgolfoven bevinden om de temperatuur van de maaltijd op te meten. US2001019054 maakt gebruik van een IR sensor die de caviteit, met de op te warmen maaltijd, gaat scannen. Ook EP924964 maakt gebruik van een IR sensor om de temperatuur binnen een microgolfcaviteit op te meten.

Voorgenoemde technieken hebben als nadeel dat op basis van de temperatuurmeting er geen selectieve oriëntering van de microgolfstraling voor bepaalde delen van de voedingswaren plaatsgrijpt. Proefondervindelijk hebben we vastgesteld dat afhankelijk van de positie van de schoepen van de roerder, de microgolven bepaalde delen van de maaltijd meer of minder bereiken. Dit leidt ertoe dat maaltijden niet altijd homogeen opgewarmd worden of dat bepaalde voedingsmiddelen die minder opgewarmd moeten worden, toch teveel energie ontvangen.

Het begrip 'verdeler' wordt hier gebruikt voor de inrichting die een verdeling van de microgolven in de caviteit van de microgolfoven bewerkstelligd. Indien de verdeler enkel een roterende beweging maakt, wordt het begrip 'roerder' gebruikt.

Onze uitvinding biedt dan ook een oplossing voor deze problematiek door in een microgolfoven, met een caviteit waarin zich een maaltijd bevindt en op basis van een positiebepaling van een verdeler, die van schoepen voorzien is met een aangepast patroon, voedingswaren op te warmen door een vergelijkende temperatuurverdeling aan de hand van thermische beeldopnames van de verschillende onderdelen van de maaltijd. Verder kan de uitvinding ook aangewend worden voor het drogen van diverse materialen.

Deze uitvinding heeft als eerste kenmerk dat de verdeler een roterende roerder omvat met een specifieke configuratie. Deze configuratie is zodanig dat de schoepen van de roerder elk individueel van een specifiek patroon voorzien zijn.

Deze uitvinding heeft als volgend kenmerk dat de posities van de verschillende schoepen van de roterende roerder aangepast worden in functie van thermische beeldopnames van de verschillende onderdelen van de op te warmen maaltijd.

Als derde kenmerk voorziet de uitvinding in het vastleggen van de verschillende beelden die door een camera opgenomen worden en waardoor een microprocessor de motor van de roterende roerder real-time gaat sturen in functie van deze beeldopnames.

In een andere mogelijke uitvoeringsvorm volgens deze uitvinding kan de verdeler lineair verplaatst worden in verschillende dimensies om zodoende de microgolfstraling te richten. Verder kan ook in een andere mogelijke uitvoeringsvorm, door een combinatie van een lineaire verplaatsing met een roterende beweging, de positie van de verdeler discontinu gestuurd worden.

De uitvinding wordt vervolgens aan de hand van de bijhorende figuren in detail uiteengezet.

Figuur 1 : doorsnede van een microgolfoven Figuur 2 : roterende roerder

Een microgolfoven(1) bestaat volgens figuur 1 uit een behuizing(2) waarin een caviteit(3) met een op te warmen maaltijd in een schotel(4) voorzien is. In deze figuur is de maaltijd op het bodemvlak van de caviteit(3) geplaatst en bevindt de schotel(4) zich op een dienblad(5). Verder is de microgolfoven(1) voorzien van een deur(6) met een filter(7) om lekken van microgolven te voorkomen. De microgolfoven(1) kan van een bedieningspaneel voorzien zijn, maar dit is niet op deze figuur aangegeven. De microgolfoven(1) bevat ook een microgolfgenerator, wat ook niet op de figuren is aangegeven.

Microgolfoven(1) is verder voorzien van een verdeler(8). Deze verdeler(8) is volgens deze uitvoeringsvorm een roerder. Roerder(8) omvat een motor(8a), een as(8b) en minstens één schoep(8c). Volgens figuur 1 en figuur 2, is de roerder(8) van een verticale as(8b) met schoepen(8c), voorzien en waarbij de as(8b) in een roterende beweging gebracht wordt door een motor(8a). Volgens deze uitvoeringsvorm bestaan de schoepen(8c) uit platen(8d), die zich rond de as(8b) bevinden en waarbij deze platen(8d) onder een hoek van 90° ten opzichte van elkaar opgesteld staan. In deze uitvoeringsvorm zijn er 4 platen(8d) rond de as(8b) voorzien. Het aantal platen(8d) en de hoeken waaronder de platen(8d) opgesteld staan, kunnen aangepast worden. De platen(8d) zijn van een patroon voorzien. Volgens figuur 2 omvatten de platen(8d) rechthoekige vlakken(8e) met uitsparingen(8f) of openingen langs de randen of doorheen het vlak(8e). De platen(8d) kunnen verder in verschillende afmetingen of diverse vormen voorkomen. In een andere mogelijke uitvoeringsvorm is de roerder(8) van een horizontale roterende as in plaats van een verticale roterende as(8b) voorzien.

In een andere mogelijke uitvoeringsvorm, maar niet op de figuren aangegeven, worden de platen(8d) van de verdeler(8) lineair verplaatst in plaats van door een roterende beweging. De inrichting maakt het mogelijk om de platen(8d) van de verdeler(8) in te stellen en te verschuiven in de microgolfoven(1) in zowel een laterale, frontale of hoogterichting. Verder is ook een combinatie van beide bewegingen, namelijk roteren en lineair verplaatsen mogelijk.

De microgolfoven(1) is verder voorzien van een optische camera(9), zoals een infrarood (IR) camera. Deze camera(9) is in de caviteit(3) voorzien en neemt real-time beelden van de maaltijd. De beelden van de camera(9) geven een temperatuurgradiënt van de verschillende onderdelen van de maaltijd weer. De camera kan voorzien zijn van een inrichting om bepaalde golflengtes te filteren. De camera(9) is verbonden met een microprocessor(10). De microprocessor(10) verwerkt de beelden die door de camera(9) opgenomen worden en stuurt hierbij de roerder(8). Microprocessor(10) kan in de microgolfoven(1) ingebouwd zijn, maar kan ook autonoom buiten de microgolfoven(1) fungeren. De gegevensuitwisseling tussen de IR camera(9), de microprocessor(10) en de roerder(8) kan ook draadloos plaatsvinden. De bekomen gegevens kunnen voor statistische doeleinden verwerkt of opgeslagen worden door de data via communicatiemiddelen te versturen met randapparatuur. De data kunnen opgeslagen worden met behulp van geheugenkaarten of USB sticks die met de microprocessor verbonden worden.

De platen(8d) van roerder(8) worden zo in een positie gebracht om de microgolven op een optimale manier te verdelen naar de gewenste onderdelen van de maaltijd.

De werking van deze inrichting wordt vervolgens in detail uiteengezet. Een maaltijd wordt in de caviteit(3) van de microgolfoven(1) gebracht op het dienblad(5). Bij het activeren van de microgolfoven, wordt de microgolfstraling in de caviteit(3) verdeeld. De voedingsmiddelen van de maaltijd ontvangen een deel van deze microgolfstraling en worden zo opgewarmd. Dit betekent dat een eerste deel van de maaltijd meer golven kan ontvangen dan een ander deel van deze maaltijd. In functie van de eigenschappen van de voedingsmiddelen, kan een gedeelte meer en een andere gedeelte minder opgewarmd worden. Een infrarood (IR) camera(9) neemt beelden van de onderdelen van de maaltijd. Deze beelden worden in een microprocessor(10) verwerkt en worden geanalyseerd op basis van een temperatuurgradiënt. Deze beeldopnames geven dus de temperatuurverdeling van de maaltijd weer.

De microgolfstraling wordt door middel van een verdeler of roerder(8) in de caviteit(3) verdeeld over de maaltijd. Om nu te voorkomen dat de microgolfstraling ongelijkmatig verdeeld wordt over de voedingsmiddelen van de maaltijd, kan de roerder(8) gestuurd worden. De positie van de schoepen(8c) zorgt ervoor dat de microgolfstraling in de gewenste richting verdeeld wordt. Deze sturing van de roerder(8) vindt plaats door de microprocessor(10). In een cartesisch coördinatenstelsel van de thermische beeldvorming (x,y) vormt Ti(x,y) de thermische oppervlakteverdeling voor de i-de positie van de roerder(8). Het opwarmingspatroon van de maaltijd kan beïnvloed worden door de ï-de positie van de roerder(8), ΔΤ± met de volgende vergelijkingen:

en waarbij T0(x,y) de initiële temperatuurverdeling is van de maaltijd voor de activering van de microgolven. Bij een constante verplaatsing van de roerder(8) zal de finale temperatuurverdeling (Tf) :

bedragen, met N, het totaal aantal roerder(8) posities bij de thermische beelden, na de activering van de microgolfstraling.

Bij niet-uniforme bewegingen van de roerder(8), zal de finale temperatuurverdeling binnen een periode (t):

met Ati de tijd tijdens dewelke de roerder(8) op positie i blijft en N het aantal posities van de roerder(8).

Elk beeld, opgenomen door de IR camera(9) met i-de positie van de roerder(8), voorgesteld door Τ±(χ,γ), wordt doorgestuurd naar het geheugen van de microprocessor(10). Het opwarmingspatroon of de temperatuurgradiënt van de maaltijd wordt door de microprocessor(10) berekend op basis van de verschillende posities van de roerder(8), namelijk ΔΤ±(χ,γ). Na deze bepaling wordt met behulp van genetische algoritmen, de variantie van Tf(x,y) geoptimaliseerd. Hierbij dienen parameters, zoals de tijd waarbij de roerder(8) in een welbepaalde positie (Ati) moet blijven staan, geoptimaliseerd te worden.

Als èen uniforme temperatuurverdeling vereist is, dient Ati goed gekozen te worden om de variantie te minimaliseren: στ = variantie (Tf(x,y)). Andere optimalisatie technieken kunnen gebruikt worden zoals gradiënt gebaseerde technieken of Levenberg-Marquardt algoritmen (LMA).

Deze uitvinding doet ook dienst voor het drogen van diverse materialen met microgolfstraling. In een bijzondere uitvoeringsvorm kan de caviteit van de microgolfoven uit een tunnel bestaan waarbinnen materialen aan- en afgevoerd worden door middel van een transportmiddel, zoals een transportband. In deze tunnel worden de materialen met microgolfstraling bewerkt. De infrarood (IR) camera, samen met de microprocessor sturen een verdeler die de microgolfstraling verdeeld om het materiaal te drogen.

Claims

1. Microgolfoven (1) , omvattende een behuizing(2) en een caviteit(3) met een deur(6), een microgolfgenerator en een verplaatsbare verdeler(8) met minstens één schoep(8c) en hierdoor gekenmerkt doordat de positie van de verdeler(8) aangepast wordt met een sturing door een microprocessor(10) op basis van thermische beeldvorming met een camera(9).

2. Microgolfoven(1) volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt doordat de verdeler(8) een roterende roerder omvat.

3. Microgolfoven(1) volgens conclusie 2 en hierdoor gekenmerkt doordat de roerder(8) roteert rond een verticale as.

4. Microgolfoven(1) volgens conclusie 2 en hierdoor gekenmerkt doordat de roerder(8) roteert rond een horizontale as.

5. Microgolfoven(1) volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt doordat de verdeler(8) lineair verplaatsbaar is.

6. Microgolfoven(1) volgens minstens één van de conclusies 2-5 en hierdoor gekenmerkt doordat de verdeler(8) van meerdere schoepen(8c) voorzien is die een onregelmatig patroon bezitten. j

7. Microgolfoven(1) volgens conclusie 6 en hierdoor \ gekenmerkt doordat de schoepen(8c) van openingen en ; uitsparingen(8f) voorzien zijn.

8. Microgolfoven(1) volgens conclusie 1 en hierdoor ; gekenmerkt doordat de thermische beeldvorming door eén infrarood (IR) camera(9) bewerkstelligd wordt.

9. Microgolfoven(1) volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt doordat de beeldopnames in een microprocessor(10) opgeslagen en verwerkt worden en de microprocessor (10) de posities van de verdeler(8) aanpast.

10. Microgolfoven(1) volgens conclusies 1 of 9 en hierdoor gekenmerkt doordat de verwerking van de beeldopname real time plaatsgrijpen.

11. Microgolfoven(1) volgens conclusies 1 of 9 en hierdoor gekenmerkt doordat de positie van de verdeler(8) continu aangepast wordt.

12. Microgolfoven(1) volgens conclusie 9 en hierdoor gekenmerkt doordat de data in de microprocessor(10) in een geheugenkaart of USB stick opgeslagen worden.

13. Microgolfoven(1) volgens conclusie 1 en hierdoor gekenmerkt doordat de gegevensuitwisseling tussen de IR camera(9), de microprocessor(10) en de verdeler(8) draadloos bewerkstelligd wordt.

14. Werkwijze voor het opwarmen van voedingswaren in een microgolfoven(1 ) omvattende een thermische beeldopname met een optische camera(9) van de voedingswaren en hierdoor gekenmerkt doordat op basis van een temperatuurgradiënt van de voedingswaren, een microprocessor(10) real time de positie van een verdeler(8) aanpast.

15. Werkwijze voor het opwarmen van voedingswaren volgens conclusie 14 en hierdoor gekenmerkt doordat de positie van de verdeler (8) aangepast wordt op basis vjan een algoritme dat continu een vergelijking maakt tussen de gewenste temperatuur van het voedingsmiddel en de positie van de verdeler(8)

16. Inrichting voor het drogen van materialen, omvattende een microgolfoven met een caviteit, een microgolfgenerator en een verplaatsbare verdeler met minstens één schoep en hierdoor gekenmerkt doordat de microgolfstraling tijdens het drogen gestuurd wordt door beeldopname van het materiaal met een camera en waarbij een microprocessor de beelden verwerkt en hierdoor de verdeler verplaatst.

17. Inrichting voor het drogen van materialen volgens conclusie 16 en hierdoor gekenmerkt doordat de caviteit uit een tunnel bestaat, waarbinnen microgolfstraling gestuurd wordt door de verdeler en waarbij het materiaal aan-en afgevoerd wordt met een transportmiddel.