微波加热系统的制作方法

本发明涉及一种受热物的加工装置与程序，尤其涉及一种以微波为加热手段的加热程序与系统。

背景技术：

微波加热技术已普遍应用于家庭烹饪及工业加工等领域，由于微波为电磁波的一种，其强度分布将因不同的微波功率产生器、共振腔体及受热物等因素的交互作用而发生变化，受热物不同区域所接受的微波强度可能差异甚大，导致其局部温度上升不均。

为解决前述的问题，美国专利公告US7119313B2、US5066503A、US8586899B2(下称现有技术一～三)，已揭露一微波加热系统，其受热物放置于一注入有热水及水蒸汽的高压炉区中接受微波加热，受热物将被热水及水蒸汽所包围，因此受热物同时接受微波感应加热与热水及水蒸汽的传导加热，以减低前述局部温度上升不均的现象，另一方面，将受热物置于高压炉区中可以抵销受热物因加热膨胀而产生的向外压力，避免受热物自包装泄漏。

除此，美国专利公告US4808782A(下称现有技术四)则另揭露一微波杀菌系统，主要系将受热物密封于一耐压与耐热的受热容器中，再将受热容器置于输送带之上通过一常压的微波加热炉区进行加热杀菌，来改善局部温度上升不均的问题。

现有技术一～三所采用的高压炉区具有以下的限制：

一、系统建置、营运与维护成本较高；建置高压炉区需考虑泄漏与安全因素，操作时入出料需有特定的减压程序与装置，成本将会高于常压操作甚多。

二、采用第二加热媒介(即热水或水蒸气)建置时需增加相关设备且运作时将导致额外的废热损失。

三、受热物受浸于热水或水蒸气之中难以进行即时的温度量测，由于无法侦知受热物温度，便无法建构闭回路的温度控工艺序，如此将使该加热系统成 为一次性操作的加热系统。

四、又因系统无闭回路温度控制的能力，受热物相对于微波的加热效应须事先研究并设定于工艺之中，一旦受热物的内容、体积不同将会使加工结果偏离设定。

此外，现有技术四，虽然在常压下操作，本身亦安排有针对受热物局部区域加热的机制，然其作业模式仍为一次性操作的加热系统，无闭回路温度控制的设计，仅能执行事先安排好的加热工艺，故一样无法克服受热物的变异。

由目前已揭露的技术可发现，其着眼点皆为如何在受热物为固定的条件下设计一均匀加热的系统，然微波加热特性之一为高负载相关性，即不同成分的受热物对于微波加热的效果可能会有极为显著的差异，即使是相同类型的受热物，其含水量、体积、重量乃至几何形状不同都会使受热反应发生变化，尽管事先努力于将受热物的温度不均消除，一旦受热物内容发生变化，其结果也将难以预期。

技术实现要素：

本发明的主要目的，在于提供一微波加热系统，可以解决现有的微波加热温度不均的问题，同时系统对于受热物的内容变化具有相当的调适能力。

经由以上可知，为达上述目的，本发明的系统对装填有一受热物的一密封盒进行加热加工，其包含：一机体、设于该机体的一移载装置、至少一微波用压力模块、一微波加热装置与一测温模块，其中该微波用压力模块用于包覆加压该密封盒，并固定于该移载装置上，且藉由该微波加热装置产生微波以对该密封盒进行加热并在该移载装置承载该密封盒移动时，进行加热与搅拌，又通过该测温模块检测该密封盒温度。

亦即让受热物乘载于该密封盒内，并以微波用压力模块包覆加压该密封盒，且于连续移动中以微波加热并进行搅拌，在炉内移动中该密封盒具有多次搅拌的机会，使受热物不断变换位置，让温度不同的受热物充分进行冷热交换，藉此一搅拌机制让受热物本身经由混合直接改善温度不均的现象，此机制概念虽然简单但却极为可靠。

由于该密封盒存放在微波用压力模块本体内并被抵压，因此可以将工艺温度提升到沸点以上的高压高温范围以缩短加热时间，另一方面，本发明利用该 测温单元直接测得该密封盒或受热物的温度后，可据此控制该微波加热装置的输出功率、该移载装置的传动速度…等，藉以调整受热物在炉内加热温度及温度平衡时间，达到闭回路温度控制的目的，因此，得以实现封闭式的加热程序，有效克服受热物的内容变异，使受热物的加工温度与相对的加工时间成为可适当控制的参数，确保加工的可靠度。

由于本发明安排有多个测温单元，该多个测温单元可以独立控制与检测，因此在加热过程中，得以针对每一个受热物的温度变化进行记录，如此一来个别受热物的温度变化是否符合工艺需要成为可追踪的事项，必要时得于出口处进行筛选动作，确保生产的受热物皆为合格产品。

同时本发明的操作条件为常压作业且运作时无需其他加热媒介，因此可以在安全且经济的条件下完成工业微波加热工艺，系统架构简单、使用安全且成本低廉。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1A，为本发明系统外观图；

图1B，为本发明拆解部分板金后的系统外观图；

图2，为本发明内部结构图；

图3，为本发明内部结构另一角度图；

图4，为本发明微波用压力模块的局部拆解示意图；

图5，为本发明微波用压力模块的剖视图；

图6A，为本发明微波用压力模块与轨道的组合结构图；

图6B，为本发明微波用压力模块与轨道的倒立结构图；

图7，为本发明使用流程图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合附图说明如下：

请参阅图1A、图1B、图2、图3与图6A所示，为本发明第一实施例，其为一种微波加热系统，用于对一密封盒10进行加热加工，其包含一机体20、 一移载装置30、至少一微波用压力模块40、一微波加热装置50与一测温模块60，其中该移载装置30设置于该机体20上，且该移载装置30具有循环移动的一移动路径，该移载装置30可以为输送带、炼条，或是其他具有相同功能的装置，而具有乘载该至少一微波用压力模块40移动的能力，该移动路径具有一搅拌行程，该搅拌行程可以为选自翻转、震动、旋转或其组合的任一种，并利用该搅拌行程让该密封盒10翻转、震动或旋转而达到搅拌受热物的目的。

在实际实施结构上，该移载装置30的头尾可以串接并圈绕于至少一转动轮31上，且该转动轮31设置于该机体20上转动并藉此带动该移载装置30移动，转动轮31的形式可为一直径较大的转动轮原地转动、分置的二转动轮形成循环转动或者多个转动轮协同转动，而本说明书实施例中是以二转动轮形成循环转动为说明之，并非为特定唯一的设计。

该密封盒10用于装填该受热物11，装填完成的该密封盒10封装于该微波用压力模块40后将逐一移入该移载装置30，并随该移载装置30移动，每循环一圈该微波用压力模块40将会往出口方向位移一个循环轨道直到最后一圈并离开此微波加热系统，本发明中是藉由一换轨斜档板35(如图1B及图3所示)的导引而将该微波用压力模块40位移另一循环轨道。

以图1B为例，该移载装置30共有四个循环轨道，该微波用压力模块40循序进入该移载装置30后将会走完四个加热循环轨道并由出口循序移出，而循环轨道的数目可依不同的加工需要于系统建置时增加或减少，并不限定为图1B中的四个循环轨道。

该微波加热装置50具有对该密封盒10进行微波加热的至少一磁控模块51并设置于该机体20上，且位于该移载装置30旁，以便在该移载装置30承载该微波用压力模块40移动时，对该密封盒10进行微波加热。在实施例中，该至少一磁控模块51可以分设于该转动轮31之间，且位于该移载装置30的上方与下方，该至少一磁控模块51可以产生微波，亦即可以在该移载装置30的上方与下方对该密封盒10进行微波加热。

请再一并参阅图4、图5与图6A所示，该密封盒10用于装填受热物11，本发明的该微波用压力模块40为包含一压力容器41与一压力盖42，且皆为微波可穿透的材质所制成，如石英玻璃、聚丙烯(Polypropylene；PP)、聚乙烯(Polyethylene；PE)、聚碳酸酯(Polycarbonate；PC)、聚苯乙烯 (Polystylene；PS)聚四氟化乙烯(铁氟龙；Polytetrafluoroethylene；PTFE)、聚4-甲基戊烯(Polymethylpentene；PMP或可微波穿透的衍生复合材(Compound)和积层材(Multilayer)等等，其中该压力容器41为固定于该移载装置30上，且该压力容器41具有容置该密封盒10的一容置空间411，并利用该压力盖42封盖该容置空间411同时抵压该密封盒10，该压力盖42可为螺锁或扣锁等方式并置于该压力容器41上以封盖该容置空间411。

该微波用压力模块40的实施例可如图6A与图6B所示，为了避免该压力容器41与该移载装置30于翻转时脱落，该移载装置30可以具有多个个固定或夹持装置用来将该压力容器41固定于该移载装置30，其中该移载装置30可以具有多个倒钩34，该压力容器41则具有对应该些倒钩34的一卡槽43，该压力容器41可以选择任一倒钩34卡入该卡槽43，即可稳定的固定该压力容器41于该移载装置30。又为了制作上的便利性，该压力容器41可以具有一托盘412，该卡槽43为设置于该托盘412之上，且该压力容器41藉由一插销44固定于该托盘412上。此外该测温模块60具有设置于该机体20上且用于检测该密封盒10温度的至少一测温单元61，该至少一测温单元61被安排散布于该移动路径旁，较佳的设置位置为标示于图2的A、B、C、D与E的位置，其中A为受热物经过上方的该至少一磁控模块51加热后的位置，B、C、D为该密封盒10经过翻转后并经过不同距离的内部热平衡后的位置，E为加热的起始位置，即为该密封盒10重新进入微波加热区之前的位置，又该至少一测温单元61的数量为依据该移载装置30的承载处301数量而定，如该移载装置30的承载处301数量为四个时，即代表此系统具有四个循环轨道，意即每一个密封盒10将会在该移载装置30循环四次才会离开该移载装置30，因此该至少一测温单元61于位置A、B、C与D分别各为四个并列，据以个别量测不同承载处301上的密封盒10或其内含受热物11的温度，如此该受热物11于移载装置30上移动且被加热的温度变化情形即可被探查得知。

另请参阅图2与图3所示，该移载装置30的上方与下方分别设置的该磁控模块51，其输出功率皆为个别可调，当该密封盒10于该移载装置30当中反复加热时，本发明可以检测不同位置该密封盒10或其内含该受热物11的温度，藉以改变不同位置的该磁控模块51的加热功率，实现特定工艺的加热温度行程曲线，达到最佳化的加热效果。

由于同一段时间加工的受热物11的内容不致骤然改变，因此测温单元61探查受热物11加工时的温度变化趋势，可了解目前系统加热功率的适当性，并适时调整磁控模块51的输出功率，使连续进出加热的受热物11的温度变化符合设定。

再者，为了增加温度检测的便利性与准确性，该测温单元61可以使用红外线感温元件，且该压力盖42之上可以具有一温度取样板46，该温度取样板46可以为红外线可穿透的塑胶与石英玻璃的任一种材质所制成，该受热物11的红外线热辐射可以经由该温度取样板46直接穿出该密封盒10而由该测温单元61所检测，藉此取得内含该受热物11的温度；或者该温度取样板46可为温度传导良好的物质所制成，受热物11可于工艺中仅隔必要的包材而接触于该温度取样板46或藉由相当的温度平衡条件，使该温度取样板46的温度足以代表受热物11的温度，并由该测温单元61加以检测，换句话说，该温度取样板46为红外线可穿透的材质制成时，该测温单元61可量测该受热物11的温度；而该温度取样板46为温度传导良好的物质所制成时，该测温单元61为检测该温度取样板46的温度。

由于本发明为针对每一个密封盒10或其内含受热物进行温度量测，因此每一受热物在加热过程中的温度变化情形皆为可记录，根据此记录可以逐一判断该受热物是否符合工艺的温度变化要求，对于未符合要求的该受热物可于出口处予以筛选，以确保产品的品质。也就是说，该至少一测温单元61可以分别记录该密封盒10的温度，并依据此温度变化，判断是否筛选剔除掉。

此外，该压力容器41与该压力盖42更可以具有多个穿孔47，该多个穿孔47可以提供该压力容器41与该压力盖42与外界接触的区域，必要时可以通过强力气流或是冷却液体等穿过该多个穿孔47与密封盒10接触，快速让加热完成的该密封盒10及受热物11冷却降温。

由于该移载装置30的头尾可以串接并圈绕于转动轮31上形成循环转动，且该密封盒10移入移载装置30后将随该移载装置30的转动而逐步移换循环轨道直到最后移到出口，因此该至少一磁控模块51可以对该移载装置30上的该密封盒10进行加热，并藉由该至少一测温单元61检测取得该密封盒10或其内含受热物11的温度，使其温度值变化符合工艺设定。

本发明的流程图如图7所示，首先本发明为先进行步骤S1：装填受热物， 为将已装填受热物的该密封盒10装填至该微波用压力模块40内；接着进行步骤S2：入料，为将该微波用压力模块40滑移卡入该移载装置30上；接着进行步骤S3：进入加热区，为将该微波用压力模块40藉由该移载装置30的移载进入该至少一磁控模块51的设置区域，以对该密封盒10进行加热；接着进行步骤S4：翻转该密封盒10，为利用让该密封盒10沿该至少翻转一次的移动路径移动，使该密封盒10进行翻转混合及温度平衡；接着进行步骤S5：检测温度，为利用该至少一测温单元61，检测该密封盒10或其内含受热物平衡后的温度；接着进行步骤S6：调整微波输出功率，经S5得知密封盒10或其内含受热物的温度变化趋势后，系统将适当调整至少一磁控模块51的输出功率使连续加工的受热物温度变化符合要求，调整磁控模块51输出功率的法则可为一般的PID控制法(比例积分微分控制；proportional-integral-derivative control)或模糊控制法(Fuzzy Control)；经特定次数的翻转加热后则进行步骤S7：出料筛选，为让该微波用压力模块40滑出该移载装置30上，并依据每一受热物在加热过程中的温度变化的记录，逐一判断该受热物是否符合工艺的温度变化要求，对于未符合要求的该受热物，进行步骤S8：不良删除，于出口处予以筛选剔除掉，最后再取出该密封盒10，即完成加热的作业。

如上所述，本发明至少具有以下优点：

1.通过该微波用压力模块抵压该密封盒，让该密封盒可以承受高压而不爆裂，因而不需要设置压力炉区，有效降低建置成本，并增加使用上的安全性。

2.本发明可以让微波穿透该微波用压力模块及该密封盒，使微波对该密封盒内的各区域加温，形成快速的加热处理。

3.本发明具有搅拌机制，如利用翻转的移动路径而让该密封盒翻转，藉以搅拌该密封盒内的受热物，使受热物经由翻转搅拌而变换位置，让温度不同的受热物进行冷热交换，达到均匀加热的效果，解决现有微波加热不平均的问题。

4.前述的搅拌机制，不仅实现受热物温度均匀的效果，同时亦实现密封盒或其内含受热物的温度具有可被量测的特性，因受热均匀的条件成立，则该测温单元检测的温度便足以代表全体受热物的温度，使得后续的闭回路温度控制得以实施。

5.本发明同时利用该至少一测温单元检测该密封盒或其内含受热物的温 度，探查得知该温度变化趋势后可据以调整磁控模块的输出功率，使先后进入的受热物经相同的循环次数后符合设定的温度变化，达成特定的工艺要求并保持稳定加热效果。

6.由于本发明已针对每一个密封盒或其内含受热物进行温度量测，因此每一受热物在加热过程中的温度变化情形皆为可记录，根据此记录可以逐一判断该受热物是否符合工艺的温度变化要求，对于未符合要求的该受热物可于出口处予以筛选以确保生产的受热物皆为合格的产品。

7.本发明为闭回路温度控制，可实现各式的加热流程，产生一致且可预测的产品，明显改善现有的一次性微波加热系统的缺点，本发明具有的反复加热特性，可以满足不同的加热工艺需求。

8.本发明具有搅拌机制，不单独依靠调整投入的微波功率或腔体设计为达成加热均匀的手段，使受热物经由翻转搅拌而变换位置，让温度不同的受热物进行冷热交换，达到均匀加热的效果，因此能在受热物存在变异的条件下维持加热均匀的效果，该受热物的变异可为生物组织组成成分的差异，如肉品的脂肪含量…等。

9.本发明不须增设辅助加热媒介及外压系统，据此，可以降低设置成本，满足使用的需求。

因此本发明极具进步性并符合申请发明专利的要件，爰依法提出申请，祈钧局早日赐准专利，实感德便。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。