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EP0313141A1 - Four à micro-ondes muni d'un capteur de décongélation - Google Patents

Four à micro-ondes muni d'un capteur de décongélation Download PDF

Info

Publication number
EP0313141A1
EP0313141A1 EP88202219A EP88202219A EP0313141A1 EP 0313141 A1 EP0313141 A1 EP 0313141A1 EP 88202219 A EP88202219 A EP 88202219A EP 88202219 A EP88202219 A EP 88202219A EP 0313141 A1 EP0313141 A1 EP 0313141A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
microwave
product
microwave oven
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88202219A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michel Société Civile S.P.I.D. Steers
Jean-Pierre Société Civile S.P.I.D. Hazan
Gilles Société Civile S.P.I.D. Delmas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laboratoires dElectronique Philips SAS, Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee, Philips Gloeilampenfabrieken NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Laboratoires dElectronique Philips SAS
Publication of EP0313141A1 publication Critical patent/EP0313141A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64—Heating using microwaves
    • H05B6/66—Circuits
    • H05B6/666—Safety circuits

Definitions

  • the invention relates to a microwave oven comprising a microwave source and a sensor placed in the oven near a product to be treated, the sensor comprising a substance which absorbs microwave energy, the absorption of microwave energy by the sensor and by the product causing their temperature rise, the temperature of the sensor being measured by a measuring device.
  • Microwave ovens are now widely used to defrost and reheat food previously placed in a freezer. This defrosting is generally carried out by an empirical method: the user determines an approximate weight of the food to be defrosted and deduces therefrom an approximate time too during which his microwave oven must operate. It follows a more or less complete thawing, even a beginning of cooking.
  • water an essential constituent of most foods, absorbs microwaves very differently around 2.45 GHz depending on whether its temperature is below or above 0 ° C. Below 0 ° C the ice is very substantially transparent to microwaves, on the other hand for a temperature above 0 ° C water very strongly absorbs microwaves.
  • Document FR 2 571 830 describes a microwave oven provided with a standard load placed in the oven next to the food to be treated.
  • the standard load absorbs microwave energy according to a distribution taking place as a function of the loads constituted by the standard load and the load of the food to be treated. It is thus possible, from the heating of the standard load, to know the quantity of food being in the oven and to automatically determine the cooking time. According to this document, the heating speed of the standard load is practically independent of the temperature of the sensor.
  • the technical problem posed by the invention is therefore to follow the evolution of the temperature of the product to be thawed and to determine the end of thawing with a sensor which has good detectivity and which is inexpensive in order to be able to operate the step. next.
  • the solution to this technical problem is that the sensor controls the thawing of a product to be thawed and for this the substance, which absorbs microwave energy, is deposited in layers on a support which is placed after the product to be defrosted. defrost so that a large part of the sensor surface is not in direct view of the microwave source.
  • thermodynamic characteristics of one of the charges are known, the temperature variation of this reference charge will be dependent on the presence and the thermodynamic state of the product to be thawed and this variation will make it possible to determine the state of the product to be thawed. .
  • the defrost sensor constitutes this reference load. It must have determined and stable thermodynamic parameters.
  • the situation exploited by the invention is that in which the other substance is mainly ice.
  • Its absorption coefficient is very weak.
  • the microwave energy will therefore be absorbed mainly by the sensor itself, which is designed to have a sufficient absorption coefficient.
  • the passage of the product from the ice state to the water state will cause the product to gradually absorb more and more microwave energy, thus heating up more and more.
  • the energy absorbed by the sensor will gradually decrease.
  • the evolution of the temperature of the sensor will make it possible to follow the evolution of the temperature of the product being thawed placed nearby.
  • the substance of the defrosting sensor must have losses greater than the dielectric losses of the ice.
  • the substance is deposited in layers on a support, for example the walls of the oven cavity.
  • the support material can be transparent to microwaves, for example chosen from the following materials: glass ceramic, alumina, glass.
  • the substance can be placed in a case which lets microwaves pass.
  • the sensor is placed after the product to be thawed so as not to be in direct view of the microwave source. It is thus possible to combine two heating mechanisms which ensures high sensitivity for detecting temperature variations of the sensor.
  • the first mechanism is that of the transfer of the microwave power dissipated from the sensor to the product to be thawed when the latter passes from the frozen state to the thawed state.
  • the product which by its nature contains a lot of water, leaves the freezer at a temperature of around -20 ° C, it will only very slightly absorb microwaves. Therefore all the power available in the microwave will be used to raise the temperature of the sensor. As soon as the product thawing process is engaged it will absorb more and more microwave power and consequently the temperature rise of the sensor will be slower.
  • the second mechanism consists in that the product to be thawed increasingly intercepts the microwaves which pass through it in the direction of the sensor. This is due to the fact that the product to be defrosted becomes more and more opaque in the microwave.
  • the slope of the temperature rise curve of the sensor as a function of time will constantly decrease until all the ice present in the product to be thawed is completely transformed into water. Thereafter the rise in temperature of the product will be a linear function of time if the thermodynamic characteristics of the product do not vary.
  • the sensor is placed after the product to be thawed in the direction from the microwave source to the product to be thawed.
  • the microwave source can be placed on any of the walls of the oven cavity.
  • the sensor is then placed close to the opposite wall or fixed to it. In particular when the microwave source is placed in the upper part of the cavity, the sensor is placed near the bottom of the oven, preferably below it.
  • the sensor can be brought into contact with the bottom of the oven. If the sensor substance is in a case, it is fixed under the oven bottom. But preferably the absorbent substance of the sensor is deposited directly in contact with the bottom of the oven.
  • the sole may, in whole or in part, consist of a substance transparent to microwaves, for example a glass ceramic.
  • the substance of the sensor can be an ink deposited by screen printing.
  • the ink can be resistive.
  • the ink deposited makes it possible to produce an electrical resistance which varies with the rise in temperature due to the absorption of microwaves and which also constitutes the measuring member determining the temperature variations.
  • the temperature variation measuring device delivers an electrical signal whose variations as a function of time are determined by a calculation and control device. These are processed by the calculation and control device which compares said variations as a function of time at successive instants and intervenes to control the operating cycle of the microwave source when two successive values of said variations are substantially equal.
  • the presence of the sensor eliminates the need for the oven energy change switch. It suffices to operate the oven at the start with a low repetition rate of waves and then measure the slope of the temperature rise curve of the sensor as a function of time. If this slope is decreasing the product present in the oven is frozen. If this slope is low the oven can automatically increase its microwave emission cycle because the product present in the oven is already thawed and is therefore only to be reheated.
  • the criterion for stopping the defrosting function must take into account the fact that if the product to be defrosted is essentially composed of ice, the slope of the curve of the variations of the temperature of the sensor as a function of time may be constant and therefore resemble that of an already thawed product. The distinction is then made by the value of this slope: - if it is substantially equal to that of the sensor alone, the product present in the oven is frozen, - if it is significantly lower the product in the oven is therefore thawed.
  • FIG. 1 indicates the variations in temperature 21 as a function of the time of a sensor during the thawing of a mass of 200 grams of ice.
  • the slope of the curve 21 is represented by the curve 22. It can be seen that at the start this slope has a high value which decreases first slowly then finally quickly enough to stabilize. This stabilization will be taken to decide on the end of defrosting and used by the calculation and control device.
  • FIG. 2a represents a microwave oven 40 provided with a defrost sensor 30 provided with a substance 31. It is placed below the product to be thawed 41.
  • a microwave source 42 emits microwaves which are picked up by the sensor 30. When the product 41 is in its frozen state it lets microwaves that reach the sensor pass through the product to be thawed. When it is in its thawed state it intercepts them.
  • the sensor 30 preferably consists of an ink screen printed on the bottom of the oven.
  • the measuring member 32 consists of a shielded probe. But it can also be the sensor of FIG. 2.
  • the temperature measurement carried out on the sensor 30 is transmitted to a calculation and control device 43 which acts on the microwave source to modify its operation.
  • the senor is an electrical resistance with variable temperature coefficient, obtained by screen printing of a resistive ink on the bottom of the oven.
  • FIG. 4 represents an exemplary embodiment of the electrical resistance. It constitutes both the microwave absorbing medium and the measuring device determining temperature variations.
  • the electrical resistance is deposited in contact with the sole 39. It is intended to be masked by the product to be thawed for the reception of microwaves which come in its direction through the product to be thawed.
  • the resistance value is measured using 381, 382 connections. They can be carried out using a substance which does not heat up or then weakly with the microwaves so as not to disturb the measurements made on the electrical resistance 31 too much. It is possible for example to use a resistive ink having a higher resistivity than that used for the electrical resistance 31.
  • the connections 381, 382 can also be an integral part of the electrical resistance 31. But the major part of this must be able to be masked by the product to be thawed in order to exploit the interception mechanism previously described.
  • the temperature measuring member 32 (FIG. 2a) can also consist of an infrared light radiation detector of the pyroelectric type which determines distance the temperature of the sensor 30. The measurement is itself transmitted to the calculation and control device 43 which acts on the microwave source 42.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment of a defrost sensor 30.
  • the substance 31 is fixed to a support 35 which absorbs little or no microwave.
  • the support 35 and the substance 31 are thermally insulated by the insulator 34.
  • the latter can also constitute the housing.
  • substance 31 is deposited by screen printing. It can consist of an ink, for example a resistive ink intended for the production of circuits in thick layers.
  • the support is for example a glass-ceramic plate.
  • the thermal insulator 34 is chosen from the following substances: polystyrene, bakelite, or any thermally insulating plastic material transparent to microwaves.
  • the member for measuring temperature variations can be constituted by a shielded probe of a type known in the field of microwave ovens, the connections 33 of which are shown in FIG. 3. Resistive inks have almost a coefficient of variation with temperature sufficient for substance 31 to be used as a measuring device. The sensor shown in Figure 3 is then very compact. The connections 33 must be shielded in the part subjected to microwave energy.
  • the sensor of FIG. 3 is used when it is desired to carry out several consecutive thawing operations.
  • the solid substance can be a ferrite, a solid partially containing metal ions or any other solid having sufficient losses to ensure usable heating of the sensor.
  • Figure 5 shows an electrical diagram for the implementation of the control of the operation of the microwave source from measurements made on the substance 31 deposited on the hearth 39.
  • the electrical signals coming from the sensor 30 penetrate into the calculation and control device 43.
  • it is formed by an A / D converter 51 joined to a microprocessor 52 which has a memory 53 and an operating clock 54.
  • the microprocessor 52 will carry out the determinations of variations in slope of the electrical signal received and store the values in memory 53.
  • the value at time t is compared to that determined at time t-1, and when the two successive values are substantially equal, the microprocessor intervenes on the supply 55 of the magnetron 56 which constitutes the microwave source.
  • An alarm 57 can warn of the progress of operations.
  • the operating mechanism is as follows.
  • the temperature of the sensor is converted into an electrical signal which is transformed into a digital signal via an analog-digital converter.
  • This signal is subsequently memorized by a RAM memory and processed by the microprocessor.
  • the processing consists, in the case of defrosting, of measuring the temperature at a fixed time interval and of comparing the different measurements with one another in order to determine a slope of the temperature rise curve of the sensor as a function of time and then to determine the evolution of said slope. For example, during a complete defrost, a measurement point can be taken every two seconds, and a measurement of the slope of the temperature rise can be made every 100 points by a method such as least squares method.
  • Such a measurement shows a variation in slope as a function of time, the characteristics of which can be as follows in the case of a body containing a lot of water. - At first, the load is frozen. The temperature rise of the sensor is rapid and follows a curve which would be the one if the sensor was alone. Under these conditions the slope measured by the method of least squares is substantially a straight line substantially parallel to the time axis. - Then the load begins to thaw. The temperature rise of the sensor is slower. The curve of the slope as a function of time then has a negative derivative.

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Abstract

Four à micro-ondes comprenant une source micro-onde et un capteur placé dans le four à proximité d'un produit à traiter, le capteur comprenant une substance qui absorbe l'énergie micro-onde, l'absorption de l'énergie micro-onde par le capteur et par le produit provoquant leur élévation de température, la température du capteur étant mesurée par un organe de mesure. Le capteur contrôle la décongélation d'un produit à décongeler et pour cela la substance, qui absorbe l'énergie micro-onde, est déposée en couches sur un support qui est placé après le produit à décongeler afin qu'une grande partie de la surface du capteur ne soit pas en vue directe de la source micro-onde. Le support peut être une des parois de la cavité du four. La substance peut être une encre déposée par sérigraphie sur la sole du four. application : four à micro-ondes

Description

  • L'invention concerne un four à micro-ondes compre­nant une source micro-onde et un capteur placé dans le four à proximité d'un produit à traiter, le capteur comprenant une substance qui absorbe l'énergie micro-onde, l'absorption de l'énergie micro-onde par le capteur et par le produit provo­quant leur élévation de température, la température du capteur étant mesurée par un organe de mesure.
  • Les fours à micro-ondes sont maintenant couramment employés pour décongeler et réchauffer des aliments préalable­ment placés dans un congélateur. Cette décongélation s'effec­tue généralement par une méthode empirique : l'utilisateur dé­termine un poids approximatif de l'aliment à décongeler et en déduit un temps lui aussi approximatif pendant lequel doit fonctionner son four à micro-ondes. Il s'ensuit une décongé­lation plus ou moins complète, voire un commencement de cuis­son. D'autre part il est connu dans la littérature que l'eau, constituant essentiel de la plupart des aliments, absorbe très différemment les micro-ondes vers 2,45 GHz selon que sa tem­pérature est inférieure ou supérieure à 0°C. En dessous de 0°C la glace est très sensiblement transparente aux micro-on­des, par contre pour une température supérieure à 0°C l'eau absorbe très fortement les micro-ondes. Ce phénomène est dû aux variations de pertes diélectriques de l'eau en fonction de la température. Le document FR 2 571 830 décrit un four à micro-ondes muni d'une charge-étalon placée dans le four à côté des aliments à traiter. La charge-étalon absorbe l'éner­gie micro-onde selon une répartition s'effectuant en fonction des charges constituées par la charge-étalon et la charge des aliments à traiter. Il est ainsi possible, à partir de l'échauffement de la charge-étalon, de connaître la quantité d'aliments se trouvant dans le four et de déterminer automati­quement le temps de cuisson. D'après ce document la vitesse d'échauffement de la charge-étalon serait pratiquement indé­pendante de la température du capteur.
  • Bien que l'opération de décongélation soit nom­mée, aucun moyen n'est révélé qui permette de suivre et de contrôler cette transition délicate qui concerne le passage pour le produit d'un état congelé en un état décongelé.
  • Le problème technique posé par l'invention est donc de suivre l'évolution de la température du produit à dé­congeler et de déterminer la fin de la décongélation avec un capteur qui présente une bonne détectivité et qui soit peu onéreux afin de pouvoir opérer l'étape suivante.
  • La solution de ce problème technique consiste en ce que le capteur contrôle la décongélation d'un produit à décongeler et pour cela la substance, qui absorbe l'énergie micro-ondes, est déposée en couches sur un support qui est placé après le produit à décongeler afin qu'une grande partie de la surface du capteur ne soit pas en vue directe de la source micro-onde.
  • Si deux charges sont introduites en même temps dans un four à micro-ondes, la puissance totale disponible se répartie dans les deux charges pour élever la température des charges selon leurs absorptions respectives. Si les caracté­ristiques thermodynamiques de l'une des charges sont connues, la variation de température de cette charge de référence sera dépendante de la présence et de l'état thermodynamique du pro­duit à décongeler et cette variation permettra de déterminer l'état du produit à décongeler. Le capteur de décongélation constitue cette charge de référence. Il doit présenter des paramètres thermodynamiques déterminés et stables.
  • La situation exploitée par l'invention est celle où l'autre substance est principalement de la glace. C'est le cas du produit à décongeler. Son coefficient d'absorption est très faible. L'énergie micro-onde sera donc absorbée principa­lement par le capteur lui-même qui, lui, est prévu pour avoir un coefficient d'absorption suffisant. Le passage par le pro­duit de l'état de glace à l'état d'eau va faire que le produit va progressivement absorber de plus en plus d'énergie micro-­onde donc s'échauffer de plus en plus. L'énergie absorbée par le capteur va elle diminuer progressivement. Ainsi l'évolution de la température du capteur va permettre de suivre l'évolu­tion de la température du produit en cours de décongélation placé à proximité.
  • Le produit à décongeler étant généralement formé d'une grande partie de glace, la substance du capteur de dé­congélation doit présenter des pertes supérieures aux pertes diélectriques de la glace.
  • La substance est déposé en couches sur un support par exemple les parois de la cavité du four. Le matériau du support peut être transparent aux micro-ondes par exemple choisi parmi les matériaux suivants : vitrocéramique, alumine, verre.La substance peut être placée dans un boîtier qui laisse passer les micro-ondes.
  • Le capteur est disposé après le produit à décon­geler afin de ne pas être en vue directe de la source micro-­onde. Il est ainsi possible de cumuler deux mécanismes d'é­chauffement ce qui assure une grande sensibilité de détection des variations de température du capteur.
  • Le premier mécanisme est celui du transfert de la puissance micro-onde dissipée du capteur vers le produit à décongeler lorsque ce dernier passe de l'état congelé à l'état décongelé.
  • En particulier si le produit, qui par sa nature contient beaucoup d'eau, sort du congélateur à une température avoisinant -20°C, il n'absorbera que très faiblement les mi­cro-ondes. Par suite toute la puissance disponible dans le four à micro-ondes sera utilisée pour élever la température du capteur. Dès que le processus de décongélation du produit est engagé celui-ci absorbera de plus en plus la puissance micro-­onde et par suite l'élévation de température du capteur sera moins rapide.
  • Le second mécanisme consiste en ce que le produit à décongeler intercepte de plus en plus les micro-ondes qui le traversent en direction du capteur. Ceci provient du fait que le produit à décongeler devient de plus en plus opaque aux mi­cro-ondes.
  • En conséquence la pente de la courbe d'élévation de température du capteur en fonction du temps va constamment décroître jusqu'à ce que toute la glace présente dans le pro­duit à décongeler soit complètement transformée en eau. Par la suite l'élévation de température du produit sera une fonction linéaire du temps si les caractéristiques thermodynamiques du produit ne varient pas.
  • Le capteur est placé après le produit à déconge­ler dans la direction allant de la source micro-onde au pro­duit à décongeler. La source micro-onde peut être mise sur une quelconque des parois de la cavité du four. Le capteur est alors disposé près de la paroi opposée ou fixé à celle-ci. En particulier lorsque la source micro-onde est placée dans la partie supérieure de la cavité, le capteur est disposé près de la sole du four préférentiellement au-dessous de celle-ci. Le capteur peut être mis en contact avec la sole du four. Si la substance du capteur est dans un boitier celui-ci est fixé sous la sole du four. Mais préférentiellement la substance absorbante du capteur est déposée directement en contact avec la sole du four. La sole peut, en totalité ou en partie, être constituée d'une substance transparente aux micro-ondes par exemple une vitrocéramique. La substance du capteur peut être une encre déposée par sérigraphie. L'encre peut être résisti­ve. Dans ce cas l'encre déposée permet de réaliser une résis­tance électrique qui varie avec l'élévation de température due à l'absorption de micro-ondes et qui constitue également l'or­gane de mesure déterminant les variations de température.
  • Il est également possible de mesurer les varia­tions de température selon les techniques habituelles à l'aide d'une sonde blindée.
  • Pour déterminer les variations de température du capteur, l'organe de mesure des variations de température dé­livre un signal électrique dont les variations en fonction du temps sont déterminées par un dispositif de calcul et de con­trôle. Celles-ci sont traitées par le dispositif de calcul et de contrôle qui compare lesdites variations en fonction du temps à des instants successifs et intervient pour contrôler le cycle de fonctionnement de la source micro-ondes lorsque deux valeurs successives desdites variations sont sensiblement égales.
  • La présence du capteur rend inutile le commutateur de variations d'énergie du four. Il suffit en effet de faire fonctionner le four au début avec un taux de répétition d'é­mission des ondes faible et de mesurer alors la pente de la courbe d'élévation de température du capteur en fonction du temps. Si cette pente est décroîssante le produit présent dans le four est congelé. Si cette pente est faible le four peut automatiquement augmenter son cycle d'émission des micro-ondes car le produit présent dans le four est déjà décongelé et est donc seulement à réchauffer.
  • Le critère d'arrêt de la fonction décongélation doit tenir compte du fait que si le produit à décongeler est essentiellement composé de glace, la pente de la courbe des variations de la température du capteur en fonction du temps peut être constante et par suite ressembler à celle d'un pro­duit déjà décongelé. La distinction se fait alors par la va­leur de cette pente :
    - si elle est sensiblement égale à celle du capteur seul, le produit présent dans le four est congelé,
    - si elle est nettement inférieure le produit présent dans le four est donc décongelé.
  • Avec une substance déposée en couches il est possible d'assurer au capteur une faible inertie thermique et une bonne détectivité. Il est possible d'utiliser plusieurs capteurs aux caractéristiques thermodynamiques différentes.
  • L'invention sera mieux comprise à l'aide des figu­res suivantes données à titre d'exemple non limitatif et qui représentent :
    • figure 1 : les courbes de la température et des variations de la température en fonction du temps d'un capteur placé après un produit à décongeler formé d'une masse de glace au cours de la décongélation de la masse de glace.
    • figure 2a, figure 2b : deux représentations sché­matiques d'un four à micro-ondes utilisant différents cap­teurs.
    • figure 3 : une représentation schématique d'un type de capteurs.
    • figure 4 : un schéma de la disposition de la ré­sistance sérigraphiée sur la sole du four avec les connexions de liaison.
    • figure 5 : un schéma électrique pour la mise en oeuvre du contrôle du fonctionnement de la source micro-ondes à partir des mesures effectuées par les capteurs.
  • La figure 1 indique les variations de la tempéra­ture 21 en fonction du temps d'un capteur au cours de la dé­congélation d'une masse de 200 grammes de glace. La pente de la courbe 21 est représentée par la courbe 22. On constate qu'au moment du départ cette pente présente une valeur élevée qui décroît d'abord lentement puis assez rapidement enfin pour se stabiliser. Cette stabilisation va être prise pour décider de la fin de décongélation et utilisée par le dispositif de calcul et de contrôle.
  • La figure 2a représente un four à micro-ondes 40 muni d'un capteur de décongélation 30 muni d'une substance 31. Il est placé dessous le produit à décongeler 41. Une source micro-ondes 42 émet des micro-ondes qui sont captées par le capteur 30. Lorsque le produit 41 est dans son état congelé il laisse passer les micro-ondes qui arrivent sur le capteur à travers le produit à décongeler. Lorsqu'il est dans son état décongelé il les intercepte. Le capteur 30 est préférentielle­ment constitué d'une encre sérigraphiée sur la sole du four. L'organe de mesure 32 est constitué d'une sonde blindée. Mais il peut également s'agir du capteur de la figure 2. La mesure de température effectuée sur le capteur 30 est transmise à un dispositif de calcul et de contrôle 43 qui agit sur la source micro-onde pour modifier son fonctionnement.
  • Sur la figure 2b le capteur est une résistance électrique à coefficient de température variable, obtenue par sérigraphie d'une encre résistive sur la sole du four.
  • La figure 4 représente un exemple de réalisation de la résistance électrique. Elle constitue à la fois le mi­lieu absorbant les micro-ondes et l'organe de mesure détermi­nant les variations de température. La résistance électrique est déposée en contact avec la sole 39. Elle est destinée à être masquée par le produit à décongeler pour la réception des micro-ondes qui viennent dans sa direction à travers le pro­duit à décongeler.
  • La mesure de la valeur de la résistance est effec­tuée à l'aide de connexions 38₁, 38₂. Elle peuvent être réali­sées à l'aide d'une substance qui ne s'échauffe pas ou alors faiblement avec les micro-ondes afin de ne pas trop perturber les mesures effectuées sur la résistance électrique 31. Il est possible par exemple d'utiliser une encre résistive ayant une résistivité plus élevée que celle utilisée pour la résistance électrique 31. Les connexions 38₁, 38₂ peuvent également faire partie intégrante de la résistance électrique 31. Mais la ma­jeure partie de celle-ci doit pouvoir être masquée par le pro­duit à décongeler afin d'exploiter le mécanisme d'interception préalablement décrit.
  • L'organe de mesure de température 32 (figure 2a) peut également être constitué d'un détecteur de rayonnement lumineux infrarouge de type pyroélectrique qui détermine à distance la température du capteur 30. La mesure est elle-même transmise au dispositif de calcul et de contrôle 43 qui agit sur la source micro-onde 42.
  • La figure 3 représente un exemple de réalisation d'un capteur de décongélation 30. La substance 31 est fixée à un support 35 qui absorbe peu ou pas les micro-ondes. Le support 35 et la substance 31 sont isolés thermiquement par l'isolant 34. Ce dernier peut aussi constituer le boîtier. Préférentiellement la substance 31 est déposée par sérigra­phie. Elle peut être constituée d'une encre par exemple une encre résistive destinée à la réalisation de circuits en cou­ches épaisses. Le support est par exemple une plaque de vitro­céramique. L'isolant thermique 34 est choisi parmi les subs­tances suivantes : polystyrène, bakelite, ou toute matière plastique isolante thermiquement et transparente aux micro-­ondes.
  • L'organe de mesure des variations de température peut être constitué par une sonde blindée de type connu dans le domaine des fours à micro-ondes dont les connexions 33 sont représentées sur la figure 3. Les encres résistives ont dans leur quasi majorité un coefficient de variation avec la tempé­rature suffisant pour que la substance 31 puisse être utilisée comme organe de mesure. Le capteur représenté sur la figure 3 est alors très compact. Les connexions 33 doivent être blin­dées dans la partie soumise à l'énergie micro-onde.
  • Le capteur de la figure 3 est utilisé lorsque l'on désire effectuer plusieurs opérations de décongélation consécutives. Les échanges thermiques avec l'extérieur étant réduits, on dispose de sensiblement la même sensibilité de détection à chaque opération.
  • La substance solide peut être une ferrite, un so­lide contenant en partie des ions métalliques ou tout autre solide ayant des pertes suffisantes pour assurer un échauffe­ment exploitable du capteur.
  • La figure 5 représente un schéma électrique pour la mise en oeuvre du contrôle du fonctionnement de la source micro-onde à partir des mesures effectuées sur la substance 31 déposée sur la sole 39. Les signaux électriques issus du cap­teur 30 pénêtrent dans le dispositif de calcul et de contrôle 43. Selon un exemple de réalisation, il est formé d'un conver­tisseur A/N 51 réuni à un micro-processeur 52 qui possède une mémoire 53 et une horloge de fonctionnement 54. Le micro-pro­cesseur 52 va effectuer les déterminations de variations de pente du signal électrique reçu et stocker les valeurs dans la mémoire 53. La valeur à l'instant t est comparée à celle dé­terminée à l'instant t-1, et lorsque les deux valeurs succes­sives sont sensiblement égales, le microprocesseur intervient sur l'alimentation 55 du magnétron 56 qui constitue la source micro-ondes. Une alarme 57 peut avertir du déroulement des opérations.
  • Le mécanisme de fonctionnement est le suivant. La température du capteur est convertie en un signal électrique qui est transformé en un signal numérique par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique-numérique. Ce signal est par la suite mémorisé par une mémoire RAM et traité par le micro-pro­cesseur. Le traitement consiste, dans le cas de la décongéla­tion, à mesurer la température à intervalle de temps fixe et à comparer les différentes mesures entre elles afin de déter­miner une pente de la courbe d'élévation de température du capteur en fonction du temps puis à déterminer l'évolution de ladite pente. A titre d'exemple, au cours d'une décongélation complète, un point de mesure peut être pris toutes les deux secondes, et une mesure de la pente de l'élévation de tempéra­ture peut se faire tous les 100 points par une méthode comme la méthode des moindres carrés. Une telle mesure montre alors une variation de pente en fonction du temps dont les caracté­ristiques peuvent être les suivantes dans le cas d'un corps contenant beaucoup d'eau.
    - Dans le premier temps la charge est congelée. L'élévation de température du capteur est rapide et suit une courbe qui serait celle si le capteur était seul. Dans ces conditions la pente mesurée par la méthode des moindres carrés est sensiblement une droite sensiblement parallèle à l'axe des temps.
    - Ensuite, la charge commence à décongeler. L'élévation de température du capteur est moins rapide. La courbe de la pente en fonction du temps présente alors une dérivée néga­tive.
    - Lorsque la charge est complètement décongelée, l'élévation de température du capteur redevient monotone avec une pente inférieure à la pente au début de l'expérience si aucun au­tre changement d'état n'intervient, ébullition par exemple. Ce phénomène se révèle sur la courbe des moindres carrés par une stabilisation de la courbe qui se retrouve parallè­le à l'axe des temps. C'est cette nouvelle stabilisation qui est reconnue par le microprocesseur comme une fin de décongélation. Le microprocesseur peut alors par l'inter­médiaire d'interfaces entrée/sortie adéquates arrêter la source de rayonnement micro-onde et éventuellement prévenir l'utilisateur ou démarrer une phase de réchauffement.

Claims (10)

1. Four à micro-ondes comprenant une source micro-­onde et un capteur placé dans le four à proximité d'un produit à traiter, le capteur comprenant une substance qui absorbe l'énergie micro-onde, l'absorption de l'énergie micro-onde par le capteur et par le produit provoquant leur élévation de tem­pérature, la température du capteur étant mesurée par un orga­ne de mesure, caractérisé en ce que le capteur contrôle la décongélation d'un produit à décongeler et pour cela la subs­tance, qui absorbe l'énergie micro-ondes, est déposée en cou­ches sur un support qui est placé après le produit à déconge­ler afin qu'une grande partie de la surface du capteur ne soit pas en vue directe de la source micro-onde.
2. Four à micro-ondes selon la revendication 1, ca­ractérisé en ce que le support est une des parois de la cavité du four.
3. Four à micro-ondes selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le support est transparent aux micro-ondes.
4. Four à micro-ondes selon la revendication 3, ca­ractérisé en ce que le matériau du support est choisi parmi les matériaux suivants : vitrocéramique, alumine, verre.
5. Four à micro-ondes selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le support est la sole du four, la source micro-onde étant disposée dans la partie supérieure du four.
6. Four à micro-ondes selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la substance est une encre dépo­sée par sérigraphie.
7. Four à micro-ondes selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'encre est résistive.
8. Four à micro-ondes selon la revendication 7, ca­ractérisé en ce que l'encre déposée permet de réaliser une résistance électrique qui varie avec l'élévation de températu­re due à l'absorption des micro-ondes et qui constitue égale­ ment l'organe de mesure déterminant les variations de tempéra­ture.
9. Four à micro-ondes selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'organe de mesure des variations de température délivre un signal électrique dont les varia­tions en fonction du temps sont déterminées par un dispositif de calcul et de contrôle.
10. Four à micro-ondes selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de calcul et de contrôle compare lesdites variations en fonction du temps à des ins­tants successifs et intervient pour contrôler le cycle de fonctionnement de la source micro-ondes lorsque deux valeurs successsives desdites variations sont sensiblement égales.
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