CN106063681A - 履带速度可控式烤面包机 - Google Patents

Abstract

一种履带式烤箱，包括设有烘焙室的壳体以及邻近所述烘焙室的加热元件。控制器被编程以根据烤箱内当前估算温度来控制烘烤时间，其中所述当前估算温度是先前时间段内加热功率输入的函数，其也可以是先前估算温度的函数。在一实施例中，所述烤箱还包括履带机及耦合到所述履带的马达，其中，所述控制器被编程以控制所述履带的烘烤时间。所述控制器也可以被编程以根据产品装载情况(例如，为烤箱里食物存在状态的函数的一个计算值)控制烘烤时间。所述烤箱还包括用以检测所述烤箱里是否有食物存在并将检测信号传达给所述控制器的传感器。优选的是，所述计算值是一个电眼计算值，所述电眼计算值是先前电眼计算值的函数。

Description

履带速度可控式烤面包机

相关申请

本申请为申请人于2014年12月31日进入中国国家阶段的国家申请号为：201380035467.3(国际申请日：2013年4月12日，国际申请号：PCT/US2013/036415)，发明名称为：履带速度可控式烤面包机的分案申请。

背景技术

本发明涉及履带式烤面包机(conveyor toaster)领域，特别涉及用以控制食物产品烘烤程度的机构。

履带式烤面包机通常包括具有烘焙室的壳体，用以移动食物产品通过烘焙室的履带以及加热元件。在食物产品被移动通过烘培室时，加热元件对食物产品进行烘烤。为了控制食物被烘烤的程度，控制履带的速度是已知的。例如，转让给赫高公司的美国专利第6624396号公开了一种履带式烤箱，其根据烤箱内的温度控制履带速度。例如，如果烤箱内的温度较低，那么履带将降低速度使得食物达到预定烘烤程度。另外，专利号为5253564的美国专利公开了一种履带式烤箱，其对于不同类型的食物产品具有不同履带速度和加热百分比的预编程的烘烤选项。

为了省电，履带式烤面包机通常设有待机模式，该待机模式停止履带和减少提供给加热元件的加热百分比。待机模式可通过按下适当的按钮(例如待机按钮)来进入，或者当检测到履带上一段时间内没有食物时可自动进入待机模式。待机模式可通过按下适当的按钮(例如“烘烤”按钮)退出，或者当检测到输送机上有食物时可自动退出待机模式。

发明内容

本发明提供了一种履带式烤箱，包括设有烘焙室的壳体以及邻近所述烘焙室设置的加热元件。控制器被编程以根据所述烤箱内的当前估算温度来控制烘烤时间，其中所述当前估算温度是先前时间段内加热功率输入的函数。优选的是，所述烤箱还包括用以移动食物通过所述烘焙室的履带；以及耦合到所述履带的马达，其中，所述控制器被编程用以控制所述履带的速度。在一个实施例中，所述当前估算温度是先前估算温度的函数。可以使用元件时间常数以适应不同烤箱。

在本发明的另一方面，所述控制器被编程用以根据产品装载计算值来控制烘烤时间，其中，所述产品装载计算值是烤箱内食物存在情况的函数。在一实施例中，所述烤箱还包括用以检测所述烤箱里是否有食物存在并将检测信号传达给所述控制器的传感器。优选的是，所述产品装载计算值是先前产品装载计算值以及对应时间常数的函数，或者不是对应时间常数的函数。

通过考虑下面的详细说明和附图，本发明的其它方面将变得更加明显。

附图说明

图1是体现本发明的烤箱的立体示意图。

图2是图1沿线2-2的截面示意图。

图3是图1沿线3-3的截面示意图。

图4是显示基于热量的速度修正的图。

图5是显示基于产品的速度补偿的图。

具体实施方式

在详细描述实施例之前，应该理解的是，本发明不限于本申请中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本发明可为其它方式实现的实施例。而且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本发明并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。

图1例示了体现本发明的履带式烤面包机10。烤面包机10包括设有烘焙室14的壳体12、邻近烘焙室14设置的顶部加热元件15和底部加热元件16、以及用以移动食物通过烘焙室14的履带18。马达22耦接至履带18以驱动履带18移动。烘焙室14设有供食物进入烤面包机10的入口24和在食物被烘烤完成之后退出烤面包机10的出口26。用户输入界面28可用以输入信息至烤面包机10内。控制器30被预编程以根据用户输入以及各种参数和条件控制加热元件15、16和履带18的速度。

该控制器被编程以使烤面包机运行于多种不同模式之一，这些不同模式对应于不同的食物种类(如面包，百吉饼，速冻华夫饼等)，不同的食物种类应当以不同的加热设置和不同的烘培时间进行烘烤。用户可在用户输入界面上输入适当的食物种类。每个食物种类都有预编程的预定加热设置HS和预定烘烤时间CT，该预定加热设置HS和预定烘烤时间CT是根据烤面包机的稳定状态特性进行预编程的。除非另有说明，所述加热设置是采用0-100的无量纲值来表示的。例如，加热设置显示为25表示相应的加热元件应该稳定地工作在25％功率状态下，加热设置显示为100则表示相应的加热元件应该稳定地工作在最大或100％功率状态下。烘烤时间CT为产品通过烤面包机所需要的时间量(例如，以秒来计算)。例如，烘烤时间显示为45表示输送带上的产品有45秒的吞吐时间。对于具有履带的烤面包机，烘烤时间与履带速度是成反比的。对于没有履带的烤面包机，烘烤时间可能是一个烘烤周期的时间量，其可以通过闹钟定时器或者在烘烤时间结束时将食物从烤箱中推出来进行控制。例如，对于抽屉式烤箱，在烘烤时间结束时抽屉会自动弹开。

该控制器在一定加热功率输入(例如，提供给加热元件的功率)下驱动加热元件，所述加热功率可用加热百分比HP来表示。加热百分比HP是一个从0-100的无量纲值，表示提供给相应加热元件的实际功率水平。例如，上部的65加热百分比HP表示上部的加热元件以额定功率的65％被驱动进行加热。在稳定状态下，加热元件的加热百分比HP应该与该加热元件的加热设定值HS近似一致。然而，当加热设定值发生变化时，为了加快烤箱烘烤能力的变化，通常希望提供一个超出(例如，当升高温度时，加热百分比会在加热设定值以上，当降低温度时，加热百分比会在加热设定值以下)目标加热设定值的加热百分比HP。例如，将加热设定值从40增加到75，为了使烤箱更快地升高到需要的烘烤能力，控制器可被编程用以驱动相应的加热元件在短时间内以90的加热百分比HP工作。

该加热百分比HP每秒根据以下公式计算得出：

HP＝(HS+比例增益*(HS-ET))

HS＝加热设定值

比例增益＝2.0

ET＝估算温度(定义如下)

比例增益是一个无量纲倍数，其决定当加热设定值发生变化时烤面包机被加热或冷却的速度。较大的比例增益将会使得加热和冷却过程更快，而较小的比例增益将会使得加热和冷却过程更慢。假如计算得出的加热百分比大于100，那么实际的加热百分比就是100。而且，如果计算得出的加热百分比小于0，那么实际的加热百分比就是0。

控制器也被编程以根据烤面包机10预计烘烤能力或估算温度ET来控制履带18的速度。例如，如果估算温度ET较低，控制器30将会降低履带18的速度使得食物能被适当地烘烤。类似地，如果估算温度ET较高，控制器30将加快履带18的速度使得食物不会被烤得过熟。估算温度ET是0-100之间的无量纲值，其表示烤面包机烘烤食物能力的计算估值。为0的估算温度ET对应烤面包机关闭足够长的时间以使烤面包机达到一个稳定状态的温度。类似地，估算温度ET为100对应烤面包机已经以最大加热设定值运行足够长时间以达到一个稳定状态的温度。估算温度ET每秒根据以下公式计算得出：

ET＝(ET_previous*HTC)+(HP_previous*(1-HTC))

ET_previous＝先前时间段内的估算温度

HTC＝加热时间常数

HP_previous＝先前时间段内的加热百分比HP

加热时间常数HTC是一个从0-1之间的数值，其表示由元件功率的变化引起烘烤能力变化的估算速度。加热时间常数HTC是从元件测试的经验中推导得来的，是随着元件功率、尺寸及其他变量的变化而变化的。在所示的实施例中，当温度升高时，顶部元件和底部元件的加热时间常数都是0.9952；当温度降低时，顶部元件和底部元件的加热时间常数都是0.9970。

估算温度ET被用来计算基于热量的速度修正值MOD_heat，其确定所期望的履带速度。基于热量的速度修正值MOD_heat是表示最大履带速度百分比的从0-100的无量纲值。基于热量的速度修正值MOD_heat每秒根据以下公式计算得出：

MOD_heat＝1+(顶部增益*(ET_top-HS_top)/HS_top)+(底部增益*(ET_bot-HS_bot)/HS_bot)

顶部增益＝1.08

ET_top＝顶部元件的估算温度

HS_top＝顶部元件的加热设定值

底部增益＝1.08

ET_bot＝底部元件的估算温度

HS_bot＝底部元件的加热设定值

顶部增益和底部增益用来描述热量差值和必要的速度差值之间除了1:1之外的关系。

利用上述计算而得的基于热量的速度修正值MOD_heat，履带将会以对应实际烘烤时间CT_actual的速度被驱动，所述实际烘烤时间CT_actual是经烘烤时间设定值CT_setpoint修正而来，所述实际烘烤时间CT_actual是根据以下公式计算而得的：

CT_actual＝MOD_heat*CT_setpoint*MOD_other

MOD_other＝其他修正值

烤面包机还包括实施为电眼的产品传感器(发射器32，反射器34及接收器36)，所述传感器用以检测履带上是否有产品存在。控制器被编程使得，当一段时间内，例如15分钟，未发现活动时(例如，履带上没有产品存在及没有检测到用户输入)，烤面包机进入待机模式。当烤面包机处于待机模式时，履带停止工作，顶部元件和底部元件的加热设定值被设置在用户预先设定的值，比如25。在待机模式，一旦达到稳定操作状态，顶部加热元件和底部加热元件的加热百分比HP均为25，而且，根据上述公式，顶部加热元件和底部加热元件的估算温度也是25。

图4中的表显示了当烤面包机从待机模式(顶部元件和底部元件的加热设定值为25)变化到烘烤模式时根据上述公式计算到的加热百分比HP、估算温度ET及基于热量的速度修正值MOD_heat。在该烘烤模式下，底部元件加热设定值为90，顶部元件加热设定值为65。在本实施例中，烤面包机处于待机模式是从时间显示为0直到时间显示为60秒。在那个时间点，顶部元件的加热设定值由25升到65，底部元件的加热设定值由25升到90。从时间＝60秒开始，计算的加热百分比，预计烘烤能力以及基于热量的速度修正值MOD_heat将根据公式变化。

根据加热设定值HS和估算温度ET计算出加热百分比HP后，垂直热位移(verticalheat shift)被应用。垂直热偏移旨在当没有产品通过烤面包机时，使热量上升至烤面包机的顶部。当烤面包机快要达到满状态烘烤能力(加热速度修正值MOD_heat接近100)且电眼已120秒未检测到产品时，垂直热位移被应用。一旦这些条件得到满足，顶部加热元件的工作周期从每80秒下降2％，最大下降8％。必要时，底部加热元件的工作周期也可以相似的方式被修正。应当理解的是，上述数值仅仅是例示性的，在不偏离本文所描述概念的情况下也可是其他不同的数值。

控制器也被编程以根据产品装载情况(例如，先前时间段内履带上的产品量)来调节履带速度。如果履带上放有大量产品，那么烤面包机的实际烘烤能力较小。就这一点而言，控制器监测由传感器传来的数据，并根据先前时间段内履带上的产品量为履带速度计算出产品装载修正值。在所示的实施例中，该传感器为用以确认履带上是否有食物存在的电眼。作为另一个实施方式，该产品传感器也可以是任何合适的传感器，例如机械开关。当电眼关闭时，电眼的信号为“0”(例如，有产品)；当电眼关闭时，电眼的信号为“1”(例如，没有产品)。

根据电眼的读数，控制器计算出被称为“电眼计算值”EC的产品装载计算值。电眼计算值EC是从0-1的无量纲值，电眼计算值每秒根据以下公式计算得出：

EC＝(EC_previous*ETC)+(读数*(1-ETC))

EC_previous＝先前电眼补偿值

ETC＝电眼时间常数

读数＝电眼读数(“0”或“1”)

电眼时间常数是预计一片食物产品将从烘焙室消耗多少烘烤能力的数字，电眼时间常数是随着被烘烤的产品的变化而变化的。在所示的实施例中，电眼时间常数是0.98。电眼下限LB是连续装载产品时速度将被降低至的最低水平，并且它是根据被烘烤产品的变化而变化的。在所示的实施例中，电眼下限是0.65。

电眼计算值EC算出之后，控制器计算基于电眼的速度修正值MOD_eye，速度修正值MOD_eye用来修正履带速度。基于电眼的速度修正值是从0-1的无量纲值，其根据以下公式计算得到：

MOD_eye＝EC*(1-LB)+LB

LB＝电眼下限

利用上述计算出的基于电眼的速度修正值MOD_eye，履带将以与实际烘烤时间CT_actual对应的速度被驱动，所述实际烘烤时间CT_actual是根据以下公式计算而得的：

CT_actual＝MOD_eye*CT_setpoint*MOD_other

图5中的表给出了在电眼信号变化的情况下电眼计算值EC和根据以上公式计算出的基于电眼的速度修正值MOD_eye。具体而言，在时间＝0时，电眼是打开的(“1”)，表明履带上没有产品。在时间＝60秒时，电眼是关闭的(“0”)并保持关闭状态直到时间显示为360秒，此时，对于其余的数据电眼是打开的。

本发明的各种特征及优点阐释于下面的权利要求。

Claims (7)

1.一种烤箱，包括：

设有烘焙室的壳体；

邻近所述烘焙室设置的加热元件；以及

控制器，所述控制器被编程以根据产品装载情况来控制烘烤时间，其中所述产品装载情况是一段时间内烘焙室里放置的产品数量的函数。

2.如权利要求1所述的烤箱，其特征在于，所述产品装载情况是根据计算值来判断的，所述计算值是所述烤箱内食物的存在情况的函数。

3.如权利要求2所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱内食物的存在情况是由存在情况传感器来判断的。

4.如权利要求2所述的烤箱，其特征在于，所述计算值是一个电眼计算值，所述电眼计算值是先前电眼计算值的函数。

5.如权利要求4所述的烤箱，其特征在于，所述电眼计算值是所述先前电眼计算值和电眼时间常数的函数。

6.如权利要求5所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱还包括提供电眼读数的产品传感器，其中，所述电眼计算值是根据公式计算得来的，所述公式包括：

EC＝(EC_previous*ETC)+(读数*(1-ETC))

其中，EC＝电眼计算值，

EC_previous＝先前电眼计算值，

读数＝电眼读数，以及

ETC＝电眼时间常数。

7.如权利要求1所述的烤箱，其特征在于，所述烤箱还包括：

履带，所述履带用以移动食物通过所述烘焙室；以及

马达，所述马达耦合到所述履带，其中，所述控制器被编程用以控制所述履带的速度。