CN111417226A - 加热装置 - Google Patents

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王海娟
李鹏
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Abstract

本发明提供了一种加热装置。该加热装置包括筒体、门体、电磁发生模块和辐射天线。筒体内限定有具有取放口的加热室，所述加热室用于放置待处理物。门体设置于所述取放口处，用于开闭所述取放口。电磁发生模块配置为产生电磁波信号。辐射天线设置于所述筒体内并与所述电磁发生模块电连接，以根据所述电磁波信号产生相应频率的电磁波。辐射天线设置为向靠近待处理物的方向拱起，以消除边缘效应对加热室内电磁波分布均匀性的影响，在解决生产成本的同时提高电磁波分布均匀性的同时，增大电磁波的能量密度及分布范围。

Description

加热装置
技术领域
本发明涉及厨房用具，特别是涉及一种电磁波加热装置。
背景技术
食物在冷冻的过程中，食物的品质得到了保持，然而冷冻的食物在加工或食用前需要解冻。为了便于用户冷冻和解冻食物，现有技术一般通过电磁波装置来解冻食物。
解冻后食物的温度均匀性与加热室内电磁波的分布均匀性密切相关，当辐射天线与位于其周向上的加热室内壁存在间隙时，加热室内的电磁波会因辐射天线的边缘效应集中分布在辐射天线的周缘处。现有技术为解决该问题，将辐射天线设置为至少覆盖加热室的一个内壁，来使食物均匀地被解冻。然而该方案不仅生产成本高，而且并不能解决电磁波在天线周缘处集中而导致天线局部发热甚至打火的问题。
综合考虑，在设计上需要一种生产成本低且电磁波分布均匀的电磁波加热装置。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种生产成本低且电磁波分布均匀的电磁波加热装置。
特别地，本发明提供了一种加热装置，包括：
筒体，其内限定有具有取放口的加热室，所述加热室用于放置待处理物；
门体，设置于所述取放口处，用于开闭所述取放口；
电磁发生模块，配置为产生电磁波信号；和
辐射天线，设置于所述筒体内并与所述电磁发生模块电连接，以根据所述电磁波信号产生相应频率的电磁波；其特征在于，
所述辐射天线设置为向靠近待处理物的方向拱起，以使所述加热室内的电磁波分布更加均匀。
可选地，所述辐射天线包括：
中心部和边缘部，所述边缘部设置于所述中心部的远离待处理物的一侧并平行于所述中心部延伸；以及
连接部，设置为连接所述中心部和所述边缘部。
可选地，所述连接部设置为自所述中心部的周缘至所述边缘部的内周缘渐扩延伸。
可选地，所述连接部包括：
第一圆弧段，设置为自所述中心部的周缘向靠近所述边缘部的方向延伸，并与所述中心部相切；
直线段，设置为与所述第一圆弧段相切；和
第二圆弧段，设置为连接所述直线段的外周缘与所述边缘部的内周缘，并与所述直线段和所述边缘部相切。
可选地，所述中心部、连接部和边缘部的几何中心均与所述加热室沿平行于所述中心部的假想平面截取的最大截面的中心重合。
可选地，所述中心部呈矩圆形；且
所述中心部的长度方向与所述截面的长度方向平行。
可选地，所述中心部的长度为所述截面的长度的0.386～0.522；和/或
所述中心部的宽度为所述截面的宽度的0.19～0.471；和/或
所述中心部的圆角半径为所述中心部的宽度的0.2～0.4；和/或
所述边缘部的外端缘长度为所述截面的长度的0.519～0.674；和/或
所述边缘部的外端缘宽度为所述截面的宽度的0.38～0.62；和/或
所述边缘部的外端缘的圆角半径为所述边缘部的外端缘宽度的0.2～0.4；和/或
所述第一圆弧段的半径大于等于所述中心部与所述边缘部在垂直于中心部的间距的1/3；
所述直线段与所述中心部的夹角为120°～160°；
所述第二圆弧段的半径大于等于所述中心部与所述边缘部在垂直于中心部的间距的1/6。
可选地，所述中心部水平延伸；且
所述中心部设置于所述筒体的0.285～0.5高度处；且
所述边缘部设置于所述筒体的0.19～0.334高度处。
可选地，所述加热装置还包括：
天线罩，由绝缘材料制成，设置为将所述筒体的内部空间分隔为电器室和所述加热室；其中
所述辐射天线设置于所述电器室内且其中心部与所述天线罩固定连接。
可选地，所述中心部形成有多个卡接孔；且
所述天线罩对应地形成有多个卡扣，所述多个卡扣设置为分别穿过所述多个卡接孔与所述中心部卡接；其中
所述卡扣由垂直于所述中心部并中部中空的固定部、和自所述固定部的内端缘倾斜于固定部向中心部延伸的弹性部组成。
本发明创造性地将辐射天线设置为向靠近待处理物的方向拱起，可相对减少辐射天线的中心距离接收极的距离、增大辐射天线的周缘距离接收极的距离，进而消除了边缘效应对加热室内电磁波分布均匀性的影响，在解决生产成本的同时提高了电磁波分布均匀性的同时，增大了电磁波的能量密度及分布范围。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的加热装置的示意性结构图；
图2是图1所示加热装置的示意性剖视图，其中电磁发生模块和供电模块被去除；
图3是图2中区域A的示意性放大视图；
图4是本发明一个实施例的电器室的示意性结构图；
图5是图4中区域B的示意性放大视图；
图6是沿横向方向和竖直方向截取的加热装置的示意性截图；
图7是沿前后方向和竖直方向截取的加热装置的示意性截图；
图8是根据本发明一个实施例的辐射天线的测试图；
图9是由图8测得的电磁波分布仿真图；
图10是图9中的磁场强度测试表格；
图11是根据本发明一个对比例的辐射天线的测试图；
图12是由图11测得的电磁波分布仿真图；
图13是图12中的磁场强度测试表格。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的加热装置100的示意性结构图；图2是图1所示加热装置100的示意性剖视图，其中电磁发生模块161和供电模块162被去除。参见图1和图2，加热装置100可包括筒体110、门体120、电磁发生模块161、供电模块162、和辐射天线150。
筒体110内限定有取放口的加热室111，加热室111用于放置待处理物。取放口可开设于加热室111的前壁或顶壁，以取放待处理物。
门体120可通过适当方法与筒体110安装在一起，例如滑轨连接、铰接等，用于开闭取放口。在图示实施例中，加热装置100还包括用于承载待处理物的抽屉140，抽屉140的前端板设置为与门体120固定连接，两个横向侧板通过滑轨与筒体110活动连接。
供电模块162可设置为与电磁发生模块161电连接，以为电磁发生模块161提供电能，进而使电磁发生模块161产生电磁波信号。辐射天线150可设置于筒体110内并与电磁发生模块161电连接，以根据电磁波信号产生相应频率的电磁波，对筒体110内的待处理物进行加热。
当取放口开设在筒体110的前壁时，辐射天线150可设置于筒体110的顶部、底部、横向两侧或后部。当取放口开设在筒体110的顶壁，辐射天线150可设置于筒体110的周侧或底部。优选地，辐射天线150设置于筒体110的底部，以避免因抽屉140内放置过高的待处理物而损坏天线，并可利用抽屉140隐藏天线。
下面以辐射天线150设置于筒体110的底部为例对本发明的技术方案进行详细阐述。
在一些实施例中，筒体110可由金属制成，以作为接收极接收辐射天线150产生的电磁波。在另一些实施例中，筒体110的顶壁可设置有接收极板，以接收辐射天线150产生的电磁波。
图4是本发明一个实施例的电器室112的示意性结构图。参见图4，辐射天线150可设置为向上拱起，以相对减少辐射天线150的中心距离筒体110的顶壁的距离、增大辐射天线150的周缘距离筒体110的顶壁的距离，进而消除边缘效应对加热室111内电磁波分布均匀性的影响，提高电磁波分布均匀性的同时，增大电磁波的能量密度及分布范围。
本领域技术人员均熟知地，边缘效应是指天线周缘处的磁场强度远高于中心处的磁强度。
具体地，辐射天线150可包括中心部150a、边缘部150c和连接中心部150a和边缘部150c的连接部150b。中心部150a可沿水平方向延伸。边缘部150c可设置于中心部150a的下方，并平行于中心部150a延伸。连接部150b可设置为自中心部150a的周缘至边缘部150c的内周缘渐扩延伸，以进一步提高加热室111内电磁波的分布均匀性。
在一些实施例中，连接部150b可包括自中心部150a的周缘至边缘部150c的内周缘依次连接的第一圆弧段、直线段和第二圆弧段。其中第一圆弧段可设置为与中心部150a相切，直线段可设置为与第一圆弧段相切，第二圆弧段可设置为与直线段和边缘部150c相切，以避免在尖角处形成边缘效应，进一步提高加热室111内电磁波分布的均匀性。
在一些实施例中，中心部150a、连接部150b和边缘部150c的几何中心均与加热室111沿水平延伸的假想平面截取的面积最大的截面的中心重合，以使加热室111内的电磁波更均匀地分布。
在一些实施例中，加热室111可呈长方形。适应性地，中心部150a可呈矩圆形，且中心部150a的长度方向可与前述截面的长度方向平行，以使加热室111内的电磁波更均匀地分布。
在一些实施例中，中心部150a的长度w1可为前述截面的长度W的0.386～0.522，例如0.386、0.45、或0.522等。中心部150a的宽度d1可为前述截面的宽度D的0.19～0.471，例如0.19、0.2、0.375、0.471等。中心部150a的圆角半径可为中心部150a的宽度d1的0.2～0.4，例如0.2、0.33、或0.4等。边缘部150c的外端缘长度w2可为前述截面的长度W的0.519～0.674，例如0.519、0.6、或0.674。边缘部150c的外端缘宽度d2可为前述截面的宽度D的0.38～0.62，例如0.38、0.5、或0.62等。边缘部150c的外端缘的圆角半径可为边缘部150c的外端缘宽度d2的0.2～0.4，例如0.2、0.33、或0.4等。第一圆弧段的半径r1可大于等于中心部150a与边缘部150c在竖直方向上的间距(h1-h2)的1/3，例如可为中心部150a与边缘部150c在竖直方向上的间距的1/3、2/5、或1/2等。直线段与中心部150a的夹角α可为120°～160°，例如120°、140°、或160°等。第二圆弧段的半径r2可大于等于中心部150a与边缘部150c的间距(h1-h2)的1/6，例如可为中心部150a与边缘部150c在竖直方向上的间距的1/6、1/5、1/3、或1/2等。本发明通过对辐射天线150在水平方向上的各个尺寸进行限定，可在节约生产成本的同时，在水平方向上使加热室111内的电磁波具有较大的分布面积。
中心部150a可设置于筒体110的0.285～0.5高度处(h1/H)，例如0.285、0.292、0.33、0.4、或0.5等。边缘部150c可设置于筒体110的0.19～0.334高度处(h2/H)，例如0.19、0.195、0.2、0.25、或0.334等。本发明通过对辐射天线150在竖直方向上的设置高度进行限定，可使加热室111的容积较大的同时，使加热室111内的电磁波具有较高的能量密度。
为了进一步理解本发明，下面结合更具体的实施例对本发明的优选实施方案进行描述。
图8是根据本发明一个实施例的辐射天线的测试图。参见图8，其中辐射天线为本发明一个实施例的辐射天线，其参数为：w1＝154mm，d1＝86mm，w2＝205mm，d2＝115mm，r1＝10mm，α＝130°，r2＝5mm，h1＝50mm，h2＝34mm，中心部150a的圆角半径为28mm，边缘部150c的外端缘的圆角半径为38mm。
图11是根据本发明一个对比例的辐射天线的测试图。参见图8，其中辐射天线为平板式天线，且该天线呈矩圆形，其长度为205mm，宽度为115mm，圆角半径为38mm，天线距底壁的距离为50mm。
测试说明：将图8实施例的辐射天线和图11对比例的辐射天线分别置入W＝342mm，D＝230mm，H＝171mm的筒体内进行仿真实验。
图9是由图8测得的电磁波分布仿真图；图12是由图11测得的电磁波分布仿真图。其中，为明显比较出实施例与对比例的电磁波分布差异，图9仿真图和图12仿真图均被设定为当筒体内任一空间点的磁场强度大于一强度值(该强度值为图8实施例的天线中心处的磁场强度与图11对比例的天线中心处的磁场强度的差值)时，该空间点显示为有电磁波。
由图9和图12可以看出，本发明实施例的辐射天线150相比于对比例的平板式天线，无磁场集中隐患，电磁波分布均匀且分布范围较大。
图10是图9中的磁场强度测试表格；图13是图12中的磁场强度测试表格。由图10和图13可以看出，本发明实施例的辐射天线150相比于对比例的平板式天线在筒体的相同空间点处的磁场强度更高，也就是说该空间点处的电磁波的能量密度更高，可以获得更高的加热效率。
参见图2和图4，加热装置100还可包括天线罩130，以将筒体110的内部空间分隔为加热室111和电器室112。待处理物和辐射天线150可分别设置于加热室111和电器室112，以将待处理物和辐射天线150分隔开，防止辐射天线150脏污或误触损坏。
在一些实施例中，天线罩130可由绝缘材料制成，以使辐射天线150产生的电磁波可穿过天线罩130加热待处理物。进一步地，天线罩130可由非透明材料制成，以减少电磁波在天线罩130处的电磁损耗，进而提高对待处理物的加热速率。前述非透明材料为半透明或不透明的材料。非透明材料可为PP材料、PC材料或ABS材料等。
天线罩130还可用于固定辐射天线150，以简化加热装置100的装配流程、便于辐射天线150的定位安装。具体地，天线罩130可包括分隔加热室111和电器室112的隔板131、以及与筒体110内壁固定连接的裙部132。其中，辐射天线150的中心部150a可设置为与隔板131固定连接。
在一些实施例中，辐射天线150可设置为与天线罩130卡固连接。图5是图4中区域B的示意性放大视图。参见图5，辐射天线150可形成有多个卡接孔151，天线罩130可对应地形成有多个卡扣133，多个卡扣133设置为分别穿过多个卡接孔151与辐射天线150卡接。
具体地，卡扣133可由垂直于辐射天线150并中部中空的固定部和自固定部的内端缘倾斜于固定部向天线延伸的弹性部组成。
天线罩130还可包括多个加强筋，该加强筋设置为连接隔板131和裙部132，以提高天线罩130的结构强度。
图3是图2中区域A的示意性放大视图。参见图1至图3，加热装置100还可包括信号处理及测控电路170。具体地，信号处理及测控电路170可包括检测单元171、控制单元172、和匹配单元173。
检测单元171可串联在电磁发生模块161与辐射天线150之间，并配置为实时检测经过其的入射波信号和反射波信号的特定参数。
控制单元172可配置为从检测单元171获取该特定参数，根据该特定参数计算入射波和反射波的功率。在本发明中，特定参数可为电压值和/或电流值。检测单元171也可为功率计，以直接测得入射波和反射波的功率。
控制单元172可进一步根据入射波和反射波的功率计算待处理物的电磁波吸收率，并将电磁波吸收率与预设吸收阈值比较，当电磁波吸收率小于预设吸收阈值时向匹配单元173发送调节指令。预设吸收阈值可为60～80％，例如60％、70％、或80％。
匹配单元173可串联在电磁发生模块161与辐射天线150之间，并配置为根据控制单元172的调节指令对电磁发生模块161的负载阻抗进行调节，提高电磁发生模块161的输出阻抗和负载阻抗的匹配度，以在加热室111内放置有固定属性(种类、重量、体积等)不同的食物、或食物在温度变化过程中均有较多的电磁波能量被辐射在加热室111内，进而提高加热速率。
在一些实施例中，加热装置100可用于解冻。控制单元172还可配置为根据入射波和反射波的功率计算待处理物的介电系数的虚部变化率，并将虚部变化率与预设变化阈值比较，当待处理物介电系数的虚部变化率大于等于预设变化阈值时向电磁发生模块161发送停止指令，使电磁发生模块161停止工作，解冻程序终止。
预设变化阈值可通过测试不同固定属性的食物在-3～0℃时的介电系数的虚部变化率获得，以使食物具有较好的剪切强度。例如当待处理物为生牛肉时，预设变化阈值可设置为2。
控制单元172还可配置为接收用户指令并根据用户指令控制电磁发生模块161开始工作，其中控制单元172配置为与供电模块162电连接，以从供电模块162获取电能并一直处于待机状态。
在一些实施例中，信号处理及测控电路170可集成于一块电路板，并水平地设置于电器室112内，以便于辐射天线150与匹配模块的电连接。
天线罩130与筒体110对应匹配单元173的位置处可分别开设有散热孔190，以使匹配单元173工作时产生的热量经散热孔190排出。在一些实施例中，信号处理及测控电路170可设置于辐射天线150的后侧。散热孔190可开设于天线罩130和筒体110的后壁。
在一些实施例中，金属筒体110可设置为接地，以将其上的电荷导出，提高加热装置100的安全性。
加热装置100还可包括金属支架180。金属支架180可设置为连接电路板与筒体110，以支撑电路板并将电路板上的电荷经由筒体110导出。在一些实施例中，金属支架180可由互相垂直的两部分组成。金属支架180可预先与带电路板和筒体110固定连接。
在一些实施例中，电磁发生模块161和供电模块162可设置于筒体110外侧。一部分金属支架180可设置于电路板的后部并沿横向方向竖直延伸，且其可开设有两个接线口，使检测单元171(或匹配单元173)的接线端子自一个接线口伸出与电磁发生模块161电连接，控制单元172的接线端子自另一个接线口伸出与电磁发生模块161和供电模块162电连接。
在一些实施例中，筒体110和门体120可分别设置有电磁屏蔽特征，使门体120在关闭状态时与筒体110导电连接，以防止电磁泄露。
在一些实施例中，加热装置100可设置于冰箱的储物间室，以便于用户解冻食材。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (10)

1.一种加热装置，包括：
筒体，其内限定有具有取放口的加热室，所述加热室用于放置待处理物；
门体，设置于所述取放口处，用于开闭所述取放口；
电磁发生模块，配置为产生电磁波信号；和
辐射天线，设置于所述筒体内并与所述电磁发生模块电连接，以根据所述电磁波信号产生相应频率的电磁波；其特征在于，
所述辐射天线设置为向靠近待处理物的方向拱起，以使所述加热室内的电磁波分布更加均匀。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述辐射天线包括：
中心部和边缘部，所述边缘部设置于所述中心部的远离待处理物的一侧并平行于所述中心部延伸；以及
连接部，设置为连接所述中心部和所述边缘部。
3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，
所述连接部设置为自所述中心部的周缘至所述边缘部的内周缘渐扩延伸。
4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述连接部包括：
第一圆弧段，设置为自所述中心部的周缘向靠近所述边缘部的方向延伸，并与所述中心部相切；
直线段，设置为与所述第一圆弧段相切；和
第二圆弧段，设置为连接所述直线段的外周缘与所述边缘部的内周缘，并与所述直线段和所述边缘部相切。
5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，
所述中心部、连接部和边缘部的几何中心均与所述加热室沿平行于所述中心部的假想平面截取的最大截面的中心重合。
6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，
所述中心部呈矩圆形；且
所述中心部的长度方向与所述截面的长度方向平行。
7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，
所述中心部的长度为所述截面的长度的0.386～0.522；和/或
所述中心部的宽度为所述截面的宽度的0.19～0.471；和/或
所述中心部的圆角半径为所述中心部的宽度的0.2～0.4；和/或
所述边缘部的外端缘长度为所述截面的长度的0.519～0.674；和/或
所述边缘部的外端缘宽度为所述截面的宽度的0.38～0.62；和/或
所述边缘部的外端缘的圆角半径为所述边缘部的外端缘宽度的0.2～0.4；和/或
所述第一圆弧段的半径大于等于所述中心部与所述边缘部在垂直于中心部的间距的1/3；
所述直线段与所述中心部的夹角为120°～160°；
所述第二圆弧段的半径大于等于所述中心部与所述边缘部在垂直于中心部的间距的1/6。
8.根据权利要求2或7所述的加热装置，其特征在于，
所述中心部水平延伸；且
所述中心部设置于所述筒体的0.285～0.5高度处；且
所述边缘部设置于所述筒体的0.19～0.334高度处。
9.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，还包括：
天线罩，由绝缘材料制成，设置为将所述筒体的内部空间分隔为电器室和所述加热室；其中
所述辐射天线设置于所述电器室内且其中心部与所述天线罩固定连接。
10.根据权利要求9所述的加热装置，其特征在于，
所述中心部形成有多个卡接孔；且
所述天线罩对应地形成有多个卡扣，所述多个卡扣设置为分别穿过所述多个卡接孔与所述中心部卡接；其中
所述卡扣由垂直于所述中心部并中部中空的固定部、和自所述固定部的内端缘倾斜于固定部向中心部延伸的弹性部组成。
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