通過微波爐優先將電磁能量對準物體的偏冷區域進行加熱的制作方法
【專利說明】通過微波爐優先將電磁能量對準物體的偏冷區域進行加熱
[0001]相關申請
[0002]本申請要求2013年3月15日提交的美國臨時專利申請服務第61/802，189號的優先權和權利；根據美國專利和商標局的指示，由SHAl哈希值為c0168e4bl65192348a36b522f423e793455a45db 的文件生成的名為“2all_rejected by pt0.pdf” 的 893 頁的文檔，和 SHAl 哈希值為 7a271c60be78e0f42alad30d07fcdbdd2e5933b8 的 “2all.pdf ” 文檔已經于美國東部夏令時間2013年3月15日以電子方式提交至美國專利和商標局；還有433頁名為“說明書”的61/802，189號電子掃描文檔，加蓋“最佳副本可用”印章，已經于美國東部標準時間2013年3月15日面交美國專利和商標局客戶服務窗口 ；以上每個文件以引用的方式并入本文。
【背景技術】
[0003]微波爐在加熱物體時往往是非均勻的。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。另一個例子，玉米卷餅的左側可能是熱的，而右邊卻幾乎一點也不熱。這種問題的常規解決辦法是將物體旋轉起來，嘗試更均勻地將物品暴露在電磁能量中進行熱處理。
[0004]美國專利申請公開2007/0007283，美國專利7，514，658和美國專利4，553，011描述了相關的微波爐技術，此處以引用方式并入。
【附圖說明】
[0005]公開的特征可以根據以下詳細描述，同時閱讀所附的圖紙而理解。應當了解附圖中的元件和結構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為通過微波爐優先將電磁能量對準物體的偏冷區域進行熱處理的裝置的組件框圖。
[0008]圖3為通過微波爐優先將電磁能量對準物體的偏冷區域進行熱處理的示例方法流程圖。
【具體實施方式】
[0009]附圖中所示的實施方案或實例，通過特定語言公開如下。然而應當了解的是，實施方案或示例并非旨在限定。針對已公開實施方案的任何改動和修改，和任何對本文中已公開的原則的進一步應用，相關領域的普通技術人員被認為通常都能想到。
[0010]微波爐使用電磁能，或更為具體的微波來加熱物體，如食物。通常情況下，一臺微波爐對準物體發射微波，使得物體中的水分子發生振動。水分子的振動引起水分子間產生摩擦熱，摩擦熱使得物體變熱。
[0011]當微波發射和/或從烹調腔內壁反射時，移動的微波和反射的微波重合，微波爐內形成的電磁場分成了強區和弱區。由于電磁場分布不一致，物體通常受熱不均勻。一種緩解這種不均勻的技術，就是在熱處理過程中移動或旋轉烹調腔中的物體。例如，物體可以置于旋轉工作臺上，使其在烹調腔中旋轉。但是，這種方法需要機械組件，通常會占用部分烹調腔體積，也未必能使物體受熱均勻。
[0012]因此，本文提供了優先對準物體的偏冷區域發射電磁能的系統和/或技術。通過微波爐進行至少部分的熱處理時，需要獲得物體的溫度測量值來識別物體的偏冷區域。偏冷區域是指一個溫度比一個或多個相鄰區域低的區域，溫度低于物體平均溫度的區域，和/或溫度低于所需溫度的區域。例如，物體的左側可能測得是45°C，而物體右側測得是0°C。因此，右側就會被識別為偏冷區域，因為相對于物體的左側而言，物體的右側低45°C。再舉例來說，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作偏冷區域。
[0013]在一些實施方案中，優先對準物體的偏冷區域發射電磁能，包括相對于偏熱區域，向偏冷區域提供更高強度的電磁能(也稱電磁輻射)。利用這種方式，偏冷區域內部包含的水分子比偏熱區域內部包含的水分子振動更快，使得偏冷區域升溫更快。用這種方式，物體偏冷區域的溫度升高直到與物體的溫度基本一致，和/或符合其他停止標準(例如，已達到熱處理的時長)。
[0014]參照圖1，示例展示了微波爐100。微波爐100包括烹調腔102，用于加熱物體，例如一種食物，和內部安裝有各種電氣設備的電氣設備外殼104。
[0015]烹調腔102由上板105、底板106、側板108，和背板組成。烹調腔102的正面通常是開放的，便于放置物品到烹調腔102內。在熱處理過程中，烹調腔102正面可以關閉，減少腔外環境的電磁輻射。舉例來說，在一些實施方案中，爐門112與微波爐100爐身用鉸鏈連接，選擇性地禁止進入烹調腔102，和/或抑制電磁輻射從烹調腔102經正面泄露。
[0016]電氣設備外殼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，至烹調腔102內部，以下將詳細描述。在一些實施方案中，電氣設備外殼104還包括，電源114為位敏加熱裝置和/或為冷卻電氣設備外殼104的冷卻風扇供電。在一些實施方案中，電源114是一個高壓變壓器，為位敏加熱裝置提供高電壓。電氣設備外殼104可以還包括一個控制面板116，用于微波爐100的控制操作和/或顯示微波爐100的運行狀態。舉例來說，在一些實施方案中，控制面板116包括多個操作按鈕，可由用戶選擇控制微波爐的各種操作。
[0017]在一些實施方案中，電氣設備外殼104還包括溫度檢測裝置201，測量物體溫度以識別物體的偏冷區域。如圖所示，溫度檢測裝置201安裝在側板108內部。例如在其他實施方案中，溫度檢測裝置201安裝于和/或貼近上板105、底板106、側板108和/或背板。示例溫度檢測裝置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。在一些實施方案中，溫度傳感元件由多個像素元器件組成，設置用于測量物體的部位溫度。例如，各個像素元器件可以測量物體的I毫米區域。
[0018]在一些應用中，溫度檢測裝置201可能包括多個溫度傳感元件。例如，溫度檢測裝置201可包含兩個或更多紅外傳感器陣列，配置于微波爐100內的不同部位。例如，使用多個傳感元件，安裝在電氣設備外殼104內的不同部位(例如，第一個溫度傳感元件安裝貼近或在上板105內部，第二個溫度傳感元件安裝貼近或在側板108內部，兩個溫度傳感元件安裝在接近或上板105內部的不同位置等。)可減輕食品飛濺帶來的干擾。舉例來說，從第一個溫度傳感元件的一個或多個像素元器件上讀數時，由于食物飛濺到元器件上，對應物體的第一部分的讀數是不準確的，從第二個溫度傳感元件的一個或多個像素元器件上讀數時，對應物體的第一部分的讀數可用于確定物體第一部分的溫度。
[0019]在一些實施方案中，溫度檢測裝置201還包括一個濾波器，從非光波長選擇性過濾光波長(例如，紅外波長)。舉例來說，濾波器可以設于烹調腔102和溫度檢測裝置201的電荷耦合器件(CCD)之間，來抑制光波長與CCD的相互作用。
[0020]參照圖2，提供的組件框圖進一步詳述了微波爐的一個示例裝置200，配置用以優先加熱物體的偏冷區域。例如，此類組件可以設于電氣設備外殼104內部。
[0021]組件包括溫度檢測裝置201、目標識別組件202、控制器204、和位敏加熱裝置206。
[0022]溫度檢測裝置201測量物體各點或區域的溫度并生成溫度測量值，目標識別組件202基于溫度測量值識別物體的偏冷區域。舉例來說，目標識別組件202可以用溫度測量值創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，可以區分物體的偏冷區域和偏熱區域。舉例來說，物體各區域的溫度偏離平均溫度指定閾值以上的可以被認為/區分為偏冷區域。再比如，物體各區域的溫度偏離一個或多個相鄰區域溫度的規定偏差可以被認為/區分為偏冷區域。還比如，其他標準也可用于識別偏冷區域和/或相對其他區域來定義偏冷區域。
[0023]目標識別組件202同樣配置用以確定偏冷區域和位敏加熱裝置206之間的空間關系。空間關系可能描述為偏冷區域和位敏加熱裝置206中心之間的一個角距，和/或可以描述為偏冷區域相對于位敏加熱裝置206的方向。下面將詳細描述，確定偏冷區域和位敏加熱裝置206之間的空間關系，便于確定如何向偏冷區域發射電磁能和/或何時增加電磁能強度(例如，向偏冷區域提供更高強度的電磁能)。
[0024]在一些應用中，對于物體來說在烹調腔102內的移動和/或旋轉是有利的。在這種實施方案中，微波爐100還包含旋轉相關組件(未圖示)，將溫度分布圖與物體的旋轉相關聯創建一條相關曲線。舉例來說，當物體在第一個方向相對于溫度檢測裝置201時創建的一個溫度分布圖，在物體旋轉到相對于溫度檢測單元201的第二個方向時，可能不能準確代表物體。在一些實施方案中，為了避免重新計算各個方向的溫度分布圖，例如，當物體在第一個方向時，創建一個溫度分布圖，旋轉相關組件持續或間歇地將其溫度分布圖與物體的旋轉相關聯，以創建相關曲線，這就將溫度分布圖與任意指定時間點的物體及時聯系起來。
[0025]控制器204優先控制電磁能朝向偏冷區域的應用。尤其是，控制器204使用溫度分布圖和/或相關曲線以確定哪個區域優先發射電磁能。通過這種方式，控制器204使用溫度分布圖和/或相關曲線，不時地控制物體各個區域接受的電磁能劑量，有時偏冷區域可能比偏熱區域接受的電磁能劑量更高。
[0026]在一些實施方案中，控制器204改變位敏加熱裝置206輸出的電磁能強度，電磁能優先向偏冷區域發射。舉例來說，當偏冷區域貼近于位敏加熱裝置206和/或位于位敏加熱裝置206發射的電磁輻射光路內時，控制器204可以提供更高的電壓給位敏加熱裝置206 (例如，增加電磁輻射強度)。例如，當偏冷區域在空間上不貼近位敏加熱裝置206和/或位于光路內部時，控制器204可以提供較低的電壓給位敏加熱裝置206，以減少電磁輻射對物體的偏熱區域的照射。
[0027]在其他實施方案中，控制器204使得電磁能的強度分布各異(例如，移動光路方向)。舉例來說，控制器204可以改變強度分布情況來使得電磁輻射對準偏冷區域。
[0028]位敏加熱裝置206包含一個或多個磁控管，由控制器204控制，且有時，電磁輻射優先向偏冷區域發射。在一些實施方案中，磁控管沿著基本固定路徑發出電磁輻射，物體相對于磁控管旋轉。在這種實施方案中，當物體的偏冷區域與光路在空間上不一致時，控制器204可能會使得磁控管輸出第一種強度的電磁輻射(例如，低強度)。在其他時候，例如，當