CN111417227A - 加热装置 - Google Patents

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王海娟
李鹏
赵坤坤
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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，加热室用于放置待处理物。门体设置于取放口处，用于开闭取放口。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电磁发生模块电连接，以根据电磁波信号产生相应频率的电磁波。辐射天线的周缘由平滑曲线构成，可提高电磁波在平行于辐射天线的平面的分布面积，避免电磁波过于集中，进而可避免出现食物局部被过度加热、温度不均匀的问题。

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。综合考虑，在设计上需要一种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电磁波分布均匀的加热装置。
本发明一个进一步的目的是要提高加热装置的装配效率。
本发明另一个进一步的目的是要提高加热效率。
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，
所述辐射天线的周缘由平滑曲线构成，以使所述加热室内的电磁波分布更加均匀。
可选地，所述辐射天线的几何中心与所述加热室沿所述辐射天线的安装平面截取的截面的中心重合。
可选地，所述辐射天线呈正圆形。
可选地，所述辐射天线的半径为所述截面的周缘距其中心的最短距离的5/13～13/20。
可选地，所述截面为矩形或矩圆形；且
所述辐射天线呈矩圆形，且所述辐射天线的长度方向与所述截面的长度方向平行。
可选地，所述辐射天线的长度为所述截面的长度的9/20～7/10；且
所述辐射天线的宽度为所述截面的宽度的3/10～13/20
所述辐射天线的圆角为所述辐射天线的宽度的2/7～1/2。
可选地，所述筒体由金属制成；且
所述辐射天线水平地设置于所述筒体的1/3～1/2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所述加热室和电器室，其中所述辐射天线设置于所述电器室内并与所述天线罩固定连接。
可选地，所述辐射天线形成有多个卡接孔；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辐射天线卡接；其中
所述卡扣由间隔设置且镜像对称的两个倒勾组成；或
所述卡扣由垂直于所述辐射天线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辐射天线延伸的弹性部组成。
可选地，所述加热装置还包括：
信号处理及测控电路，设置于所述电器室内，其包括：
检测单元，串联在所述电磁发生模块与辐射天线之间，且所述检测单元配置为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，配置为根据所述特定参数计算待处理物的电磁波吸收率；和
匹配单元，串联在所述电磁发生模块与辐射天线之间，且所述匹配单元配置为根据所述电磁波吸收率调节所述电磁发生模块的负载阻抗。
本发明的辐射天线由于周缘由平滑曲线构成，可提高电磁波在平行于辐射天线的平面的分布面积，避免电磁波过于集中，进而可避免出现食物局部被过度加热、温度不均匀的问题。
进一步地，本发明的加热装置通过天线罩罩设并固定辐射天线，不仅可将待处理物和辐射天线分隔开，防止辐射天线脏污或误触损坏，还可简化加热装置的装配流程、便于辐射天线的定位安装。
进一步地，本发明将天线罩设置在筒体的1/3～1/2高度处，不仅可避免因用户放置过高的待处理物损坏天线罩和辐射天线，还可以使加热室内的电磁波具有较高的能量密度，进而使待处理物被快速地加热。
进一步地，本发明通过匹配单元对电磁发生模块的负载阻抗进行调节，提高电磁发生模块的输出阻抗和负载阻抗的匹配度，可在加热室内放置有固定属性(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内。
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是本发明另一个实施例的电器室的示意性结构图；
图7是图6中区域C的示意性放大视图。
图8是图4中辐射天线的三维磁场仿真图；
图9是图8中辐射天线在其所在平面的二维磁场仿真图；
图10是图8和图9中的颜色与磁场强度比对图。
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。
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，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；图6是本发明另一个实施例的电器室112的示意性结构图。参见图4和图6，辐射天线150的周缘可由平滑曲线构成，以使筒体110内电磁波的分布更加均匀，进而提高待处理物的温度均匀性。其中，平滑曲线指曲线方程为一阶导数连续的曲线。在工程中意味着辐射天线150的周缘无尖角。
图8是图4中辐射天线的三维磁场仿真图；图10是图8和图9中的颜色与磁场强度比对图。由图8和图10可以看出，当辐射天线的周缘由平滑曲线构成时，辐射天线的上方(加热室111内)的电磁波分布较均匀，不仅电磁波在水平方向具有较大的分布范围，而且电磁波分布均匀、磁场强度基本相等。
图9是图8中辐射天线在其所在平面的二维磁场仿真图。由图9和图10可以看出，当辐射天线的周缘由平滑曲线构成时，电磁波在辐射天线所在平面较集中的区域面积较小，辐射天线周缘处的电磁波分布相对均匀，不会造成局部发热甚至打火现象。
辐射天线150的几何中心与加热室111沿平行于辐射天线150的安装平面的假想平面截取的面积最大的截面的中心重合，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，辐射天线150可呈正圆形。在该实施例中，辐射天线150的半径为前述截面的周缘距其中心的最短距离的5/13～13/20，例如5/13、16/31或13/20等，以在节约天线材料的同时，使加热室111内具有分布面积较大、分布较均匀、且能量密度较高的电磁波。
在另一些实施例中，当加热室111沿辐射天线150的安装平面截取的截面矩形或矩圆形时，辐射天线150可呈矩圆形。辐射天线150的长度方向可与前述截面的长度方向平行，以使加热室111内的电磁波分布均匀。
在辐射天线150呈矩圆形的实施例中，辐射天线150的长度可为前述截面的长度的9/20～7/10，例如9/20、4/7或7/10等；辐射天线150的宽度可为前述截面的宽度的3/10～13/20，例如3/10、11/23或13/20等；辐射天线150的圆角为辐射天线150的宽度的2/7～1/2，例如2/7、1/3、2/5或1/2，以在节约天线材料的同时，使加热室111内具有分布面积较大、分布较均匀、且能量密度较高的电磁波。
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。
在本发明的一个实施例中，卡扣133可由间隔设置且镜像对称的两个倒勾组成。
图7是图6中区域C的示意性放大视图。参见图7，在本发明的另一个实施例中，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。
在另一些实施例中，辐射天线150可设置为通过电镀工艺固定于天线罩130。
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。
在一些实施例中，天线罩130可设置于筒体110的底部，以避免因用户放置过高的待处理物损坏天线罩130。辐射天线150可水平地固定于隔板131的下表面。
辐射天线150可设置于筒体110的1/3～1/2高度处，例如1/3、2/5或1/2，以使加热室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，进而使待处理物被快速地加热。
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。
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，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，
所述辐射天线的周缘由平滑曲线构成，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，
所述辐射天线的几何中心与所述加热室沿平行于所述辐射天线的安装平面的假想平面截取的最大截面的中心重合。
3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，
所述辐射天线呈正圆形。
4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，
所述辐射天线的半径为所述截面的周缘距其中心的最短距离的5/13～13/20。
5.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，
所述截面为矩形或矩圆形；且
所述辐射天线呈矩圆形，且所述辐射天线的长度方向与所述截面的长度方向平行。
6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，
所述辐射天线的长度为所述截面的长度的9/20～7/10；和/或
所述辐射天线的宽度为所述截面的宽度的3/10～13/20；和/或
所述辐射天线的圆角为所述辐射天线的宽度的2/7～1/2。
7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，
所述筒体由金属制成；且
所述辐射天线水平地设置于所述筒体的1/3～1/2高度处。
8.根据权利要求1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所述加热室和电器室，其中所述辐射天线设置于所述电器室内并与所述天线罩固定连接。
9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，
所述辐射天线形成有多个卡接孔；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辐射天线卡接；其中
所述卡扣由间隔设置且镜像对称的两个倒勾组成；或
所述卡扣由垂直于所述辐射天线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辐射天线延伸的弹性部组成。
10.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，还包括：
信号处理及测控电路，设置于所述电器室内，其包括：
检测单元，串联在所述电磁发生模块与辐射天线之间，且所述检测单元配置为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，配置为根据所述特定参数计算待处理物的电磁波吸收率；和
匹配单元，串联在所述电磁发生模块与辐射天线之间，且所述匹配单元配置为根据所述电磁波吸收率调节所述电磁发生模块的负载阻抗。
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