CN1128336A - 控制微波炉的方法及使用该方法的微波炉和对食物的烹调和加热的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于控制微波炉的方法、一种微波炉以及应用微波炉自动烹调或加热食物。依据食物的类型和初始状态的食物类别信息提供给微波炉，以选择相应的预编程控制程序。该控制程序分成多个时间周期，在所述周期内，炉的微波辐射源、微波激励波纹盘(4)和格栅元件被激励到由该程序确定的功率值上，该程序的实施可由一个或多个用于检测食物的湿气发散或其它物质发散和/或食物温度的传感器来监控。

Description

控制微波炉的方法及使用该方法的 微波炉和对食物的烹调和加热的应用

本发明涉及一种控制利用微波炉内的微波辐射源和可微波波激励的底部加热器来加热或烹调食物的过程的方法，该底部加热器具有用以放置食物的盛器、盘、或承载器的形式，该微波辐射源和底部加热器是可通过微波炉的控制单元来控制的分立的食物加热源。本发明还涉及实施该方法的微波炉，以及这种微波炉通过自动控制的步骤对不同种类的食物进行烹调或加热的应用。

微波辐射源和有关的微波馈送系统在炉腔内产生一种微波分布，实现对食物的所谓体加热。

微波炉可以包括一个可微波激励的、所谓波纹盘(crispplate)或褐化盘(browning plate)的形式的、加热食物用的附加热源。波纹盘可以由一种具有小的热容(thermal mass)和良好热导性的铝板构成，在它的下侧提供有一层微波吸收层，SE专利说明书9003104-8公开了这样一种波纹盘。褐化盘具有较大的热容，它可以由设置有微波吸收层的陶瓷盘或玻璃盘构成。通常，把波纹盘和褐化盘设置成在加热或烹调时是可转动的。

微波炉还可以有其它的所谓格栅元件(grill element)或等效的IR-辐射元件形式的加热源，该加热源设置在炉腔的顶板内(参见SE专利说明书9201786-2)。

装备着这三种类型热源的微波炉基本上是采用一个体加热器、一个底部加热器和一个顶部加热器，在这种微波炉的情形下，通过调节供给炉腔的微波来控制从前面两种加热器的热辐射，而后一种加热器直接由激励时间和功率值来控制。为了对一种指定类型的食物进行最佳的加热或烹调，三种加热源必需按适宜的方式进行使用，即，以受调节的功率值按适合的烹调或加热步骤持续时间进行激励。然而，问题是，对不同种类食物的激励时间和功率值是明显变化的，对普通的使用者来说，这种情况是太复杂了。所以，通常在以这种方式工作时，不需要使用者去控制烹调或加热步骤，所采取的方案是使微波炉的不同热源之间仅具有一种功率均衡的结构，而该功率均衡是由制造厂家确定的。

在某些国家，与单相电源相连接(Single-Phase Connection)的设备的功率是受限制的，这就意味着，微波辐射源和格栅元件不能在相同的时间内被激励。从而，这就对根据食物类型来使用热源提出了特殊要求，给使用者带来麻烦。

所以，本发明的目的在于提供一种微波炉，它不存在上述的任何缺点，能使热源得到有利的利用，同时更适合使用者的使用。由于对热源的最佳利用，使微波炉变得更为有用，可以用于烹调或加热现今用传统的加热炉加热的食物或盘装食品，例如可达到不会失去食物的脆性的目的。

根据本发明，可以利用属于上面所介绍的类型的、并具有以下特征的方法来达到上述的发明目的，该方法的特征在于包括以下步骤：

1.对微波炉提供有关食物类别的信息；

2.依据所提供的食物类别选择烹调或加热程序，分成一个或多个时间周期；

3.在每个时间周期内，按根据所选择的程序的功率值激励所述的热源；

4.在每个时间周期内，依据一个或多个检测食物状况的传感器得到的一个或多个检测参数、以及由食物类别确定的参数信息来计算一个控制变量；

5.在开始该程序之后，将各时间周期由食物类别确定的最大值递减至零；

6.在时间周期已递减至零、或控制变量的计算值超过由食物类别确定的值时，终止各时间周期；和

7.在所有的时间周期已运行完时终止该程序。

按照本发明的方法十分方便微波炉的操作，因为使用者只需输入有关食物类别的信息，例如只需利用微波炉的控制面板输入该信息。之后，微波炉可以自动地开始工作，或利用操作一个启动纽起动微波炉。然后，可以按照食物的类别，对微波炉选择一个合适的程序，并且全自动地监控烹调和加热步骤。

在此，根据食物类别或食物类别的信息是指：相应于对专门类别的食物，例如土豆制品、比萨(pizza)饼和鸡，以及食物放入炉内时的状态，例如新鲜的、深冻的未加工品、深冻的半加工品等情况来专门设计烹调或加热的程序。食物类别信息可以通过输入例如指示食物种类或状态的数字值，以及通过输入指示食物种类的第一值和指示食物状态的第二值来提供食物类别信息。最好，通过操纵专用于食物类别的控制钮、或操纵食物类型和初始状态的专用钮来输入食物类别信息。

按照本发明的微波炉包括：一个炉腔、一个用于向炉腔馈入微波的微波辐射源、一个以盛器、盘或承载体形式的用以放置欲加热或烹调食物的可微波激励的底部加热器、一个用于控制该底部加热器和馈送到炉腔的微波的控制单元、以及一个或多个用于检测一个或多个指示食物状态的检测参数并将其传送给控制单元的传感器，其特征是，具有用于向控制单元提供有关食物类别信息的装置，以及对该控制单元的微处理器进行编程以便能执行下述的功能：

1.根据所提供的食物类别信息，选择一个烹调或加热程序，分成一个或多个时间周期；

2.按依据所选程序的功率值激励微波辐射源，并从而激励底部加热器；

3.依据从所述的一个或多个传感器获得的参数值以及由食物类别确定的一个或多个有关的常数，在每个时间周期内进行对控制变量的计算；

4.在开始程序之后，将各时间周期由食物类别确定的最大值递减至零；

5.在各时间周期减小至零或控制变量的计算值超过由食物类别确定的值时，终止各时间周期；

6.在所有的时间周期已运行完时，终止该程序。

在本发明的一个优选实施例中，微波炉具有一个顶部加热器，它例如是一个设置在炉腔的顶板内的格栅元件，它是由所选择的程序控制的。

本发明的微波炉的设计是基于这样一种见解，即，一般的使用者大多采用微波炉烹调或加热各种食物(例如加热深冻的易烹调的菜肴或面包和土豆制品)，以及可依据食物的类别和它的初始状态可以将其区分为多种食物类别。另外，还发现可以在一个现代的炉内获得各种热源的最佳利用，即，对炉腔内微波场、底部加热波纹盘和顶部加热格栅元件的最佳利用。这种利用可以改善烹调的结果，并有可能使微波炉用于更广泛的食物或盘装食品，以及保持和改进微波炉对使用者的使用便利性。

一种按照本发明的微波炉的应用，该微波炉包括：安置在炉内的转动波纹盘、安置在炉腔顶板内的格栅元件、以及用于检测由食物发散出的物质及指示食物状态的温度值的传感器，该方法的特征在于：依据按食物的种类的类别信息及其初始状态所选择的以及提供给该微波炉的预编程的加热或烹调程序，来对食物进行自动烹调或加热。

按照本发明的方法和微波炉的其它区别特征在各权利要求中予以引述。

优选的、非限制性的本发明实施例将参照附图予以详细描述。其中，

图1显示本发明的微波炉，其门是被敞开的。

图2表明实施本发明方法时的微波炉的各有关的功能单元的方块图。

图3表明用于控制单元的微处理器所控制的一个预编程烹调或加热程序的流程图。

图1中表示的微波炉具有一个外壳1，一个用于关闭炉腔3的炉门2，在炉腔内设置了一个波纹盘4。波纹盘4是由小热容的铝板制成，它的下侧有一层含橡胶的铁氧体微波吸收层，最好所采用的铁氧体材料有这样的居里点，在该居里点上述的该层停止从微波中吸收能量，这意味着，与食物相接触的波纹盘上侧的温度稳定在130-230℃的范围内。波纹盘适宜于在烹调或加热过程时进行转动。SE专利说明书9003104-8以及申请人所设计的型号为VIP20和VIP27的微波炉中给出了一种简便的波纹盘结构以及它的转动机构。

微波通过一个或多个经波导连接到炉(见图2)的微波辐射源20(通常为一个磁控管)的馈能口(未图示)被馈入炉腔3。在图示的炉内，磁控管、有关的波导系统、用于操作该磁控管的功率单元19、以及控制单元15被设置在控制面板5的后面。在一个优选的微波馈送系统的实施例中，使用一个上部的和一个下部的微波馈入口，这些馈入口设置在炉腔的右侧壁上，而馈能系统的其余部分被设计成可通过这些开口馈送极化的微波。有关微波馈送系统结构的更详细信息，可参见SE专利说明书9003012-3以及在前面提到过的申请人的微波炉。

一个格栅元件(未图示)例如采用SE专利说明书9201786-2描述的方式设置在炉腔的顶板内。格栅元件可以是一种所谓的“格栅管”(grill tube)、一种石英管或一种卤素辐射源。具体的设计情况可参见申请人设计的型号为VIP20的微波炉。

控制板5上有一个显示器6，它由控制单元15控制(见图2)，在其上还表示用于所选择程序的符号或简单的文字信息、剩余的烹调或加热时间，即确认使用者由控制面板所作出的选择以及提供其它有关怎样进行烹调或加热的信息。

控制钮7用于选择向炉腔馈入微波以进行加热的情况，钮8用于激励炉的格栅元件，由旋钮9置定的希望的时间。这些基本功能选择项具有与传统微波炉等效的地方，并且还增补了本发明的功能选择项，即由用于专门类型的食物的一定数目的预编程的烹调或加热程序中进行选择，同时利用直接激励微波、波纹盘和格栅元件的相互作用。例如在仅涉及以直接激励微波进行加热的情况下，可用一种普通的转动底盘来代替可转动的波纹盘4。

钮10和11分别用于开始和停止微波炉的工作。键组12用于输入食物类别信息，由此选择一个预编程的烹调或加热程序。例如从顶至底的这些键钮可以涉及加热深冻的比萨饼、加热深冻的甜饼、加热深冻的土豆制品(例如土豆片)、以及加热深冻的鸡的各部位。操作某一个钮时，同时输入完整的食物类别信息，即有关食物类型和它的初始状态(例如深冻)的信息。在一个改进的微波炉的实施例中，各钮被分成两组，由一组钮输入有关食物类型的信息，由另一组钮输入有关食物初始状态的信息。在最简单的本微波炉实施例中，仅使用一个食物类别，这意味着，仅仅需要一个键钮。所有的键钮、以及旋钮和显示器均与控制单元15相连。

在炉的上侧，提供了与设置在炉腔3的顶板和外壳1之间的空间的炉腔的排气通道(未图示)相连通的排气孔13。一个湿度传感器和一个温度传感器被设置在排气通道内，用于检测排出空气的湿度和温度，它们相对于炉腔内烹调的食物状态具有直接的关系。通常，湿度传感器可以是一个能检测从食物发散出的物质、湿气、气体等的传感器(参见SE专利说明书9201314-2)。选择传感器和把它们放置在排气通道内不是简便的问题，本文对此不作详细的详述。

鉴于是以单相电源供电，微波炉具有带插头的电源软线14。

图2的方块图表示控制单元15和一个微处理器以及它的有关的程序储存器16。通过方块17，把使用者的信息输入到控制单元，该方块代表上述的控制钮和旋钮。控制单元控制显示器6。控制单元15经由一个驱动器18和一个微波功率单元19控制微波辐射源20，从而控制微波向炉腔3的馈入。控制单元15经由一个驱动器21控制格栅元件22，从而控制馈入炉腔3的IR辐射。从该炉腔中由分别检测炉腔的排气通道内排出空气的湿度和温度的湿度传感器23和温度传感器24把信息传送到控制单元15。于是，烹调或加热步骤的控制由完整的反馈过程来实现，以便使烹调或加热步骤相对于食物初制品、初始温度和电源电压的变化的敏感度被减小。有关这些功能单元结构的更详细信息，可参见上述专利和由申请人制造的微波炉。

在图3，表明一个预编程的烹调或加热程序的流程图，它包括三个相继的时间周期T1、T2、T3，每个周期有一个由食物类别来确定的最大持续时间。在各个周期进行时，微波的馈送及由此波纹盘以及格栅元件的激励都按由食物类别所确定的功率值来进行。在有关的周期内，分别用于微波和格栅元件的功率值被表示为PM1、PM2、PM3和PG1、PG2、PG3。在各个周期，依据从湿度传感器和温度传感器得到的信息，控制变量C由下式连续地进行计算。

在时间T1内，

c＝a1·湿度增加＋b1·温度；

在时间T2内，

c＝a2·湿度增加＋b2·温度；

在时间T3内，

c＝a3·湿度增加＋b3·温度。其中，a1，a2，a3和b1，b2，b3是由食物类别确定的常数。

在各周期内，周期时间值逐渐递减至零。在该时间已减至零，或在该控制变量超过一个分别由食物类别确定的c1，c2，c3值时，该周期被终止，并且开始下一个周期。在周期T3运行完时，该程序被终止。

每个食物类别的功率值PM1、PM2、PM3和PG1、PG2、PG3分别予以最佳化，在一个进一步研制开发的微波炉中，在时间周期内各功率值可以改变。同样，所有的对应各个食物类别的参数a、b、c被予以最佳化。所提供的微波功率可以在不同的微波馈送口之间进行分配，以使能量在波纹盘给出的底部加热和微波提供的食物内部加热之间进行分配。这种分配可以利用SE专利说明书9302302-6中所描述的微波供给系统来实现。

图3所示的流程图所表明的程序具有下列的运行步，其中y代表“yes”(是)，N代表“no”(否)：

S1开始

S2按食物类别置定时间T1、T2、T3。

S3微波功率为PM1，格栅具有的功率为PG1，时间减量为

  T1。

S4 T＝0？如果T1＝0，进行至S6；

         如果T1≠0，进行至S5。

S5计算C，C≥CI？

     如果否，返回至S3；

     如果是，进行至S6。

S6微波功率为PM2，格栅具有的功率为PG2，时间减量为

  T2。

S7 T2＝0？  如果T2＝0，进行至S9；

            如果T2≠0，进行至S8。

S8计算c，c≥c2？

      如果是，进行至S9；

      如果否，回至S6。

S9微波功率为PM3，格栅具有的功率为PG3，时间减量为

   T3。

S10 T3＝0？如果T3＝0，进行至S12；

           如果T3≠0，进行至S11。

S11计算c，c≥c3？

         如果是，进行至S12；

         如果否，回至S9。

12程序终止。

在微波炉设置了对控制单元15提供有关食物重量信息的装置的情况时，步S13涉及一种可能进一步发展的控制程序。例如，这可以通过安排图1中的旋钮9来执行，使其在利用本发明的自动控制程序时，还起到作为置定食物重量的装置的作用。或者，微波炉可以在其中邻近转动波纹盘处设置一个重量传感器25(见图2)，例如SE专利说明书9300291-3中所介绍的设计方案。

依据重量信息w，微处理器计算程序中的各个时间周期的预期的持续时间T1e，T2e，T3e如下：

T1e＝k1·w

T2e＝k2·w

T3e＝k3·w

其中，k1，k2，k3是取决于食物类别的常数。

需要明白，那些本技术领域的技术人员完全可以进一步开发本发明范围内所描述的程序，例如，在开始该程序时，排出空气的温度可予以检测，并且，在实施该程序时所用的参数信息可以依据传感器检测的温度予以校正。于是，使用者可消除在开始时对进行加热的微波炉的任何影响。其它改进的可能性将是引入一种用于检测波纹盘温度的温度传感器，以及使用所检测的温度去控制微波辐射源和格栅元件。在实施该方法时，可以使用所谓模糊逻辑判定。由此所派生出的任何变更均被认为包含在所附的权利要求的范围内。

Claims (18)

1.一种控制烹调或加热微波炉内食物的过程的方法，其中通过利用炉的微波辐射源(20)以及以一种放置食物的盛器、盘或承载器形式的可微波激励的底部加热器(4)来控制进行烹调或加热，该辐射源和底部加热器作为可由微波炉的控制单元(15)控制的分立的食物加热源起作用，其特征在于包括下列步骤：

对微波炉提供有关食物类别的信息；

依据所提供的食物类别选择烹调或加热程序，划分成一个或多个时间周期(T1，T2…)；

在每个时间周期内，按根据所选择的程序的功率值激励所述的热源；

在每个时间周期内，依据一个或多个检测食物状况的传感器得到的一个或多个检测参数、以及由食物类别确定的参数信息来计算一个控制变量(c)；

在开始该程序之后，将各时间周期由食物类别确定的最大值递减到零；

在时间周期已递减至零、或控制变量的计算值超过由食物类别确定的值(c1，c2…)时，终止各时间周期；和

在所有的时间周期已运行完时终止该程序。

2.如权利要求1的方法，其中所述的微波炉还包括一个顶部加热器，它以一种格栅元件或某些其它等效的电红外辐射元件的形式作为一个附加的可控制的热源，其特征在于，按照所选择程序来激励所述的顶部加热器。

3.如权利要求1的方法，其中所述的程序被分成时间周期T1，T2，…Tn，在每个时间周期内，一个或多个检测参数x1，x2，…xk被检测，其特征在于，在各时间周期内，对每个检测参数选择一个有关的常数a1，a2，…an；b1，b2，…bn；k1…kn；作为所述的参数信息。

4.如权利要求1的方法，其特征是，在时间周期Tn内，按下式进行控制变量c的计算：

c＝an·x1＋bn·x2＋…＋kn·xk

5.如权利要求4的方法，其中所述程序包括两个时间周期T1，T2，在这两个周期内两个传感参数x1，x2被加以检测，其特征在于，按下式计算该控制变量c：

c＝a1·x1＋b1·x2(在时间周期T1内)；

c＝a2·x2＋b2·x2(在时间周期T2内)。

6.如权利要求1的方法，其特征在于，利用微波炉内排出空气的湿度增加量和温度作为检测参数。

7.如权利要求1的方法，其中利用炉腔排出空气的温度作为检测参数，其特征在于，检测排出空气的初始温度，并把所得的校正值引入所述的参数信息中。

8.如权利要求1的方法，其中所述的微波炉还包括用于输入或检测食物重量的装置，其特征在于，借助于控制单元，依据有关食物的重量w的信息和由食物类别确定的常数ki，按下式计算烹调或加热程序的各时间周期Ti的预期的时间Tie：

Tie＝ki·w其中，i＝1，2，3，

Tie是时间周期的预期的时间，

ki是由食物类别确定的常数，

w是食物的重量；以及

利用时间周期内的预期的时间计算值对烹调或加热过程进行附加监控。

9.一种微波炉，包括一个炉腔(3)、一个用于把微波馈入炉腔内的微波辐射源(20)、一个以其上放置供烹调或加热食物的盛器、盘或承载器的形式的可微波激励的底部加热器(4)、一个用于控制底部加热器和对炉腔的微波馈送的控制单元(15)、以及一个或多个用于检测一个或多个指示食物状态的检测参数并将其提供给控制单元的传感器(23，24)，其特征在于，具有用于对控制单元提供有关食物的类别信息的装置(12)，并且，对控制单元的微处理器(16)进行编程以便能执行下述的功能：

根据所提供的食物类别信息，选择一个烹调或加热程序，划分成一个或多个时间周期(T1，T2，…)；

按依据选定程序的功率值激励微波辐射源，并从而激励底部加热器；

依据从所述的一个或多个传感器获得的参数值以及由食物类别确定的一个或多个有关的常数(c)，在每个时间周期内进行对控制变量(c)的计算；

在开始程序之后，将各时间周期由食物类别确定的最大值递减至零；

在各时间周期递减至零或控制变量的计算值超过由食物类别确定的值(c1，c2，…)时，终止各时间周期；

在所有的时间周期已被运行完时，终止该程序。

10.如权利要求9的微波炉，设有用于炉腔排气的排气通道，其特征在于，一个温度传感器(24)和一个湿度传感器(23)被分别设置在排气通道内，以检测排出空气的温度和湿度作为检测参数，在整个烹调或加热过程内这些传感器一直保持在工作状态。

11.如权利要求10的微波炉，其特征在于，对控制单元(15)的微处理器(16)进行编程，以便从温度传感器得到在烹调或加热程序开始时排出空气的温度值，并根据所得到的温度值来调整该程序。

12.如权利要求9的微波炉，其特征在于，用于提供食物类别信息的装置(12)适用于提供有关炉内放置食物的类型和状态的参数，该参数对应于一个存储在控制单元中的烹调或加热程序。

13.如权利要求9的微波炉，其特征在于，提供食物类别信息的装置(12)包括：提供食物类型参数的第一装置和提供食物的状态参数的第二装置，这些参数的组合对应于存储在控制单元内的烹调或加热程序。

14.如权利要求9的微波炉，其特征在于，设有一个带有显示器(6)的控制面板(5)，该显示器(6)适于表示出指示所选择的烹调或加热程序的标记、符号或简单的文字信息。

15.如权利要求9的微波炉，它设有一个以格栅元件或某些其它等效的电的IR辐射元件形式的顶部加热器，该顶部加热器由控制单元(15)控制，其特征在于，按照由激励时间和加热效果选择的程序来控制顶部加热器。

16.如权利要求15的微波炉，其特征在于，设有一个由小热容和良好热导性的金属制做的旋转波纹盘(4)，在其下侧设置有一层微波吸收层，一个格栅元件设置在炉腔的顶板内，微波炉装设有一个微波馈能系统，其馈入口位于与波纹盘(4)相同的水准上并适用于馈送极化的微波至所述的微波吸收层，所提供的极化的微波的E或H矢量基本上取向在所述层的平面内。

17.如权利要求9的微波炉，其特征在于，控制单元(15)适用于利用食物重量(w)作为一个附加的控制参数，由重量传感器(25)或用于输入重量测量值的装置(9)来提供该食物重量的信息，该重量传感器靠近盛器、盘或承载器(4)设置，该控制单元依据食物的重量和由食物类别确定的常数(k1，k2，…)来计算所选择程序的时间周期(T1e，T2e，…)的预期时间。

18.一种微波炉的应用，该微波炉具有一个设置在炉腔(3)内的转动波纹盘(4)、一个设置在炉腔的顶板内的格栅元件、和用于检测从食物发散的物质及指示食物状态的温度值的传感器(23、24)，以便按照预编程的烹调或加热程序自动烹调或加热食物，所述的预编程的烹调或加热程序可以根据有关供入炉内的食物的类型和它的初始状态的信息来选择。

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