CN111417231A - 电磁波发生***及具有该电磁波发生***的加热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电磁波发生***。该电磁波发生***包括电磁发生模块、辐射组件、和串联在电磁发生模块与辐射组件之间的匹配单元。电磁发生模块配置为产生电磁波信号。辐射组件包括一个或多个辐射单元，设置为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。匹配单元包括第一匹配模块、第二匹配模块和一个定值电感器。第一匹配模块的输入端设置为与电磁发生模块电连接。定值电感器串联在第一匹配模块的输出端与辐射组件之间。第二匹配模块的输入端串联在第一匹配模块的输出端与电感器之间，输出端设置为接地。其中第一匹配模块和第二匹配模块分别包括多个并联支路，以实现数倍于两个匹配模块的并联支路数量总和的负载组合。
Description
技术领域
本发明涉及厨房用具，特别是涉及一种电磁波发生***及具有该电磁波发生***的加热装置。
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，现有技术一般通过在冷藏冷冻装置中增加电磁波装置来解冻食物。
然而，不仅不同属性的食物的介电系数不同，相同属性的食物在解冻过程中随着温度的变化其介电系数也会发生变化，从而导致食物对电磁波的吸收率上下波动。综合考虑，在设计上需要一种可适用于不同负载的高效的电磁波发生***及具有该电磁波发生***的加热装置。
发明内容
本发明第一方面的一个目的是要提供一种可适用于不同负载的高效的电磁波发生***。
本发明第二方面的一个目的是要提供一种具有该电磁波发生***的加热装置。
根据本发明的第一方面，提供了一种电磁波发生***，包括：
电磁发生模块，配置为产生电磁波信号；
辐射组件，包括一个或多个辐射单元，设置为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；
匹配单元，串联在所述电磁发生模块与所述辐射组件之间，用于调节所述电磁发生模块的负载阻抗；其特征在于，所述匹配单元包括：
第一匹配模块，其输入端设置为与所述电磁发生模块电连接；
一个定值电感器，串联在所述第一匹配模块的输出端与所述辐射组件之间；以及
第二匹配模块，其输入端串联在所述第一匹配模块的输出端与所述电感器之间，输出端设置为接地；其中
所述第一匹配模块和第二匹配模块分别包括多个并联支路。
可选地，所述第一匹配模块的每个并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关。
可选地，所述第一匹配模块的多个所述开关集成为阵列式开关组件。
可选地，所述第二匹配模块的每个并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关。
可选地，所述第二匹配模块的多个所述开关集成为阵列式开关组件。
可选地，所述电磁波发生***还包括：
检测单元，串联在所述匹配单元与所述电磁发生模块之间，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；和
控制单元，配置为根据所述特定参数计算电磁波吸收率，并根据所述电磁波吸收率向所述匹配单元下发调节指令。
根据本发明的第二方面，提供了一种加热装置，包括：
筒体，形成有取放口；
门体，设置于所述取放口处，用于开闭所述取放口；以及
以上任一所述的电磁波发生***，至少一部分设置于所述筒体内或通达至所述筒体内，以在所述筒体内产生电磁波来加热待处理物。
可选地，所述匹配单元设置于所述筒体内；且所述加热装置还包括：
罩壳，设置为将所述筒体的内部空间分隔为加热室和电器室，其中待处理物和所述匹配单元分别设置于所述加热室和电器室。
可选地，所述筒体和所述罩壳对应所述匹配单元的位置处开设有散热孔。
可选地，所述检测单元、控制单元和匹配单元集成于一块电路板；且
所述筒体由金属制成并设置为接地，所述电路板设置为与所述筒体导电连接。
本发明的电磁波发生***由于在电磁发生模块和辐射组件之间串联两个分别包括多个并联支路的匹配模块，并使其中远离电磁发生模块的输出端的匹配模块一端接地，可实现数倍于两个匹配模块的并联支路数量总和的负载组合。相比于现有技术中通过机械电动马达结构调整辐射单元与接收极间距的技术方案，不仅成本更低、而且可靠性更高、相应速度更快。相比于现有技术中采用可变电容器和可变电感器调节负载阻抗的技术方案，不仅成本更低，而且可靠性更高，调节范围更广。
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是本发明一个实施例的匹配单元的电路图。
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、电磁波发生***。
筒体110可用于放置待处理物，且其前壁或顶壁可开设有取放口，用于取放待处理物。
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。
在一些实施例中，电磁波发生***可包括电磁发生模块161、供电模块162、和辐射组件。
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。辐射组件可包括一个或多个设置于筒体110或通达至筒体110内的辐射单元，且一个或多个辐射单元均与电磁发生模块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，辐射单元的数量可为一个，且该辐射单元为平板式辐射天线150。
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。具体地，信号处理及测控电路可包括检测单元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。
图8是本发明一个实施例的匹配单元的电路图。参见图8，匹配单元173可包括匹配模块1731、匹配模块1732和一个定值电感器。其中，匹配模块1731可包括多个并联支路，且多个支路的输入端可设置为与电磁发生模块161电连接。定值电感器可串联在匹配模块1731的输出端与辐射天线150之间。匹配模块1732也可包括多个并联支路，且多个支路的输入端可串联在匹配模块1731与定值电感器之间，输出端可设置为接地。
本发明的电磁波发生***由于在电磁发生模块和辐射组件之间串联两个分别包括多个并联支路的匹配模块，并使其中远离电磁发生模块的输出端的匹配模块一端接地，可实现数倍于两个匹配模块的并联支路数量总和的负载组合。相比于现有技术中通过机械电动马达结构调整辐射单元与接收极间距的技术方案，不仅成本更低、而且可靠性更高、相应速度更快。相比于现有技术中采用可变电容器和可变电感器调节负载阻抗的技术方案，不仅成本更低，而且可靠性更高，调节范围更广。
在一些实施例中，匹配模块1731的每个并联支路可包括串联的一个定值电容器和一个开关。匹配模块1732的每个并联支路可包括串联的一个定值电容器和一个开关。
匹配模块1731和匹配模块1732的多个开关可分别或一同集成为阵列式开关组件，以便于开关的通断控制。
在一些实施例中，匹配模块1732的每个并联支路还可包括一端串联在匹配模块1731的输出端与辐射天线150之间且另一端与该支路的电容器的输入端电连接的定值电容器，以提高匹配单元173的匹配精度，减少误差。
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还可配置为接收启停解冻程序的触发指令，并根据触发指令向电磁发生模块161发送相应的控制信号，使电磁发生模块161开始或停止工作。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可集成于一块电路板170，以便于信号处理及测控电路的安装及维修。
信号处理及测控电路可设置于筒体110内的后下部，不仅可使筒体110具有较大的储物空间，还可避免因抽屉140内承放食物的过高而损坏电路。抽屉140的底壁后部可设置为向上凹陷，以在其下方形成一个扩大空间。
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2和图4，加热装置100还可包括罩壳130，以将筒体110的内部空间分隔为加热室111和电器室112。待处理物和电路板170可分别设置于加热室111和电器室112，以将待处理物和电路板170分隔开，防止电路板170被误触损坏。
具体地，罩壳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。
在一些实施例中，电路板170可水平设置。罩壳130的两个横向侧壁可分别形成有一个向上并向内延伸的卡舌134，电路板170可卡固于两个卡舌134的上方。
罩壳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，辐射天线150可设置于电器室112内，以防止辐射天线150脏污或误触损坏。
罩壳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罩壳130加热待处理物。进一步地，罩壳130可由非透明材料制成，以减少电磁波在罩壳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。
罩壳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。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可设置为与罩壳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，罩壳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6是本发明另一个实施例的电器室112的示意性结构图；图7是图6中区域C的示意性放大视图。参见图6和图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罩壳130。
罩壳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，以提高罩壳130的结构强度。
在一些实施例中，辐射天线150可水平地设置于筒体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。
参见图4和图6，辐射天线150的周缘可由平滑曲线构成，以筒体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。
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170与筒体110，以支撑电路板170并将电路板170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可与罩壳130固定连接，以便于罩壳130及金属支架180与筒体110的连接。
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)
1.一种电磁波发生***，包括：
电磁发生模块，配置为产生电磁波信号；
辐射组件，包括一个或多个辐射单元，设置为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；
匹配单元，串联在所述电磁发生模块与所述辐射组件之间，用于调节所述电磁发生模块的负载阻抗；其特征在于，所述匹配单元包括：
第一匹配模块，其输入端设置为与所述电磁发生模块电连接；
一个定值电感器，串联在所述第一匹配模块的输出端与所述辐射组件之间；以及
第二匹配模块，其输入端串联在所述第一匹配模块的输出端与所述电感器之间，输出端设置为接地；其中
所述第一匹配模块和第二匹配模块分别包括多个并联支路。
2.根据权利要求1所述的电磁波发生***，其特征在于，
所述第一匹配模块的每个并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关。
3.根据权利要求2所述的电磁波发生***，其特征在于，
所述第一匹配模块的多个所述开关集成为阵列式开关组件。
4.根据权利要求1或2所述的电磁波发生***，其特征在于，
所述第二匹配模块的每个并联支路包括串联的一个定值电容器和一个开关。
5.根据权利要求4所述的电磁波发生***，其特征在于，
所述第二匹配模块的多个所述开关集成为阵列式开关组件。
6.根据权利要求1所述的电磁波发生***，其特征在于，还包括：
检测单元，串联在所述匹配单元与所述电磁发生模块之间，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；和
控制单元，配置为根据所述特定参数计算电磁波吸收率，并根据所述电磁波吸收率向所述匹配单元下发调节指令。
7.一种加热装置，包括：
筒体，形成有取放口；
门体，设置于所述取放口处，用于开闭所述取放口；以及
根据权利要求1-5任一所述的电磁波发生***，至少一部分设置于所述筒体内或通达至所述筒体内，以在所述筒体内产生电磁波来加热待处理物。
8.根据权利要求7所述的加热装置，其特征在于，
所述匹配单元设置于所述筒体内；且所述加热装置还包括：
罩壳，设置为将所述筒体的内部空间分隔为加热室和电器室，其中待处理物和所述匹配单元分别设置于所述加热室和电器室。
9.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，
所述筒体和所述罩壳对应所述匹配单元的位置处开设有散热孔。
10.根据权利要求8所述的加热装置，其特征在于，
所述电磁波发生***进一步设置为根据权利要求6所述的电磁波发生***，其中所述检测单元、控制单元和匹配单元集成于一块电路板；且
所述筒体由金属制成并设置为接地，所述电路板设置为与所述筒体导电连接。
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