用于加热装置的控制方法及加热装置

技术领域

本发明涉及食物处理领域，特别是涉及一种用于电磁波加热装置的控制方法及加热装置。

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。为提高解冻效率并保证解冻品质，通常通过电磁波加热装置来解冻食物。

然而，由于食物的形状不规则、物质分布不均，解冻过程中食物容易出现热点(局部过热)，并随着解冻时间的增长不断地加剧食物不同位置的温度差异，食物部分被过分解冻软化而部分仍处于冷冻状态，严重的影响了用户的使用体验。

发明内容

本发明第一方面的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种用于加热装置的控制方法。

本发明第一方面的一个进一步的目的是要提高待处理物的温度均匀性。

本发明第一方面的另一个进一步的目的是要提高加热装置的能效比。

本发明第二方面的一个目的是要提供一种电磁波加热装置。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于加热装置的控制方法，所述加热装置包括用于放置待处理物的腔体、以及用于在所述腔体内产生电磁波的电磁波发生系统，以加热所述待处理物，其中，所述控制方法包括：

频率匹配步骤：若满足预设调频条件，控制所述电磁波发生系统调节其产生的电磁波的频率，以满足预设匹配条件；

功率调节步骤：若所述频率匹配步骤中预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差大于第一频差阈值，控制所述电磁波发生系统降低其产生的电磁波的功率。

可选地，在所述频率匹配步骤之前还包括：

时间确定步骤：确定所述待处理物的剩余加热时间；且

在所述功率调节步骤之后还包括：

时间更正步骤：延长所述剩余加热时间。

可选地，所述功率调节步骤中所述电磁波的功率的降低比例小于所述时间更正步骤中所述剩余加热时间的延长比例。

可选地，在所述功率调节步骤中，所述电磁波的功率降低20％～40％；和/或

在所述时间更正步骤中，所述剩余加热时间延长35％～55％。

可选地，所述控制方法，还包括：

特殊终止步骤：若所述频率匹配步骤中所述预设次数的频率调节的累计频差小于第二频差阈值，控制所述电磁波发生系统立即停止工作或继续工作预设时间后停止工作；其中，

所述第二频差阈值小于所述第一频差阈值。

可选地，在所述频率匹配步骤之前还包括：

初始频率确定步骤：根据所述电磁波发生系统的反射参数确定加热所述待处理物的初始频率；

阈值确定步骤：根据所述初始频率确定所述第一频差阈值和所述第二频差阈值；其中，

所述第一频差阈值和所述第二频差阈值与所述初始频率呈正相关。

可选地，所述初始频率确定步骤进一步包括：

基准频率确定步骤：控制所述电磁波发生系统按照预设的第一步长在预设的备选频率范围内调节其产生的电磁波的频率，获取所述电磁波发生系统产生的每一频率对应的反射参数，并根据所述反射参数确定基准频率；

最优频率确定步骤：控制所述电磁波发生系统按照预设的第二步长在精选频率范围内调节其产生的电磁波的频率，获取所述电磁波发生系统产生的每一频率对应的反射参数，并根据所述反射参数确定最优频率作为所述初始频率；其中，

所述精选频率范围是基于所述基准频率以所述第一步长的绝对值为半径的范围内的频率；且

所述第二步长的绝对值小于所述第一步长的绝对值。

可选地，在所述频率匹配步骤中，计算频率调节前与频率调节后的单次频差，并存储最近所述预设次数的所述单次频差；且

所述累计频差为相应次数的所述单次频差之和。

可选地，若在所述频率匹配步骤中，所述电磁波发生系统产生的每一频率均不满足所述预设匹配条件，控制所述电磁波发生系统产生频率为预设的备选频率范围的最小值的电磁波。

根据本发明的第二方面，提供了一种加热装置，包括：

腔体，用于放置待处理物；

电磁波发生系统，用于在所述腔体内产生电磁波，以加热所述待处理物；以及

控制器，配置为用于执行以上任一所述的控制方法。

本发明通过频率匹配步骤中预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差确定待处理物是否出现热点，并在累计频差大于第一频差阈值的情况下，控制电磁波发生系统降低其产生的电磁波的功率，可有效地避免热点部分继续快速地升温，提高待处理物的温度均匀性，特别适用于食物解冻。

本申请的发明人创造性地认识到，在食物解冻过程中，当食物局部出现热点时，热点部分会由冰变为水，且由于水的介电常数要远远大于冰的介电常数，腔体的谐振频率会在短时间内发生较大变化，通过预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差可准确地确定出待处理物是否出现热点，无需增设温度传感器等感测元件，降低了生产成本。

进一步地，本发明将时间更正步骤中剩余加热时间的延长比例设置为大于功率调节步骤中功率的降低比例，避免因电磁波的穿透能力发生改变导致的待处理物内外温度不均的情况发生，在提高温度均匀性的同时，使对待处理物的加热停止在用户期望的状态，克服了现有技术中做功相同即可使待处理物达到相同状态的思想桎梏。

进一步地，本发明根据初始频率确定第一频差阈值和第二频差阈值，并在频率匹配步骤中预设次数内的频率调节的累计频差小于第二频差阈值的情况下，控制电磁波发生系统立即停止工作或继续工作预设时间后停止工作，使得不同种类、尺寸参数的待处理物均可被准确地判断出是否出现热点，提高了加热装置的适用性，并可在食物已完成解冻或加热装置出现故障时及时地停止加热，避免食物被过分加热并提高了加热装置的安全性。

进一步地，本发明通过先以较大步长搜索确定出基准频率来表示最优频率的粗略位置，再以较小步长在基准频率的附近搜索确定出最优频率作为初始频率，相比于现有技术中通过遍历所有频率确定最优频率的方法，可以将确定最优频率的效率提高数倍，进而减小了加热总时间，减少了不必要的能源损耗，提高了加热装置的能效比。

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中控制器的示意性结构图；

图3是根据本发明一个实施例的用于加热装置的控制方法的示意性流程图；

图4是根据本发明一个实施例的用于加热装置的控制方法的示意性详细流程图。

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。参见图1，加热装置100可包括腔体110、电磁波发生系统和控制器140。

腔体110可包括筒体和门体。筒体可用于放置待处理物150。门体可用于开闭筒体的取放口。

筒体和门体可设置有电磁屏蔽特征，以减少电磁泄漏。其中，筒体可由金属制成，并设置为接地。

电磁波发生系统可至少部分设置于腔体110内或通达至腔体110，以在腔体110内产生电磁波，进而加热待处理物150。

电磁波发生系统可包括电磁波发生模块120、与电磁波发生模块120电连接的辐射天线130、以及用于向电磁波发生模块120供电的供电电源。

电磁波发生模块120可配置为产生电磁波信号。辐射天线130可设置于腔体110内，以在腔体110内产生电磁波。其中，电磁波发生模块120可包括可变频率源和功率放大器。

图2是图1中控制器140的示意性结构图。参见图2，控制器140可包括处理单元141和存储单元142。其中，存储单元142存储有计算机程序143，计算机程序143被处理单元141执行时用于实现本发明实施例的控制方法。

处理单元141可配置为在加热过程中，若满足预设调频条件，控制电磁波发生模块120调节其产生的电磁波信号的频率，以满足预设匹配条件，提高加热效率。

预设调频条件可为电磁波发生系统的反射参数大于预设的调频反射阈值，以保证加热效率。

预设匹配条件可为电磁波发生系统的反射参数出现下凹的拐点且反射参数小于预设的匹配反射阈值。处理单元141可配置为控制电磁波发生模块120产生该拐点对应的频率的电磁波信号，以进一步提高加热效率。匹配反射阈值可小于调频反射阈值。

反射参数可为回波损耗S11。反射参数也可为反射回电磁波发生模块120的电磁波信号的反射功率值。

特别地，处理单元141可配置为在加热过程中，在预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差Δf大于第一频差阈值D

在一些实施例中，处理单元141可配置为在控制电磁波发生模块120调节其产生的电磁波信号的频率的同时，计算频率调节前与频率调节后的单次频差，并将最近预设次数的单次频差存储在存储单元142，以便于及时确定任意一次或多次频率调节的累计频差Δf。

单次频差为频率调节前的频率与频率调节后的频率的差值的绝对值。累计频差Δf为相应次数的单次频差之和。

在一些实施例中，处理单元141可配置为确定待处理物150的剩余加热时间，在预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差Δf大于第一频差阈值D

在一些进一步的实施例中，在预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差Δf大于第一频差阈值D

示例性地，电磁波信号的功率可降低20％～40％，例如20％、30％、或40％。剩余加热时间可延长35％～55％，例如35％、40％、45％、或55％。

在一些实施例中，处理单元141可配置为在每一频率均不满足预设匹配条件的情况下，控制电磁波发生模块120产生频率为预设的备选频率范围的最小值的电磁波信号并停止计算累计频差，以保证加热效果。

备选频率范围可为350MHz～500MHz。进一步地，备选频率范围可为400MHz～460MHz，以进一步提高待处理物150的温度均匀性。

在一些实施例中，处理单元141可配置为在预设次数的频率调节的累计频差Δf小于第二频差阈值D

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为在加热开始时根据电磁波发生系统的反射参数确定加热待处理物150的初始频率，并根据初始频率确定第一频差阈值D

处理单元141可进一步配置为先确定用于搜索最优频率的基准频率f

具体地，处理单元141可配置为控制电磁波发生模块120按照预设的第一步长W

处理单元141可进一步配置为控制电磁波发生模块120按照预设的第二步长W

第二步长W

在一些实施例中，处理单元141可配置为自备选频率范围的最小值递增搜索基准频率f

在一些替代性实施例中，处理单元141也可配置为自备选频率范围的最大值递减搜索基准频率f

第一步长W

第二步长W

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为控制电磁波发生模块120调节其产生的电磁波信号的频率至反射参数小于预设的第一反射阈值S

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为在电磁波发生模块120产生的每一频率对应的反射参数均大于第一反射阈值S

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为控制电磁波发生模块120调节其产生的电磁波信号的频率至反射参数出现下凹的拐点，并将该拐点对应的频率确定为最优频率f

处理单元141可进一步地配置为先确定自基准频率f

在一些示例性的实施例中，处理单元141可配置为分别获取比基准频率f

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为在最优频率f

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为在最优频率f

处理单元141可配置为根据剩余加热时间倒计时，并在剩余加热时间为0时，控制电磁波发生模块120停止工作，并发出视觉信号和/或听觉信号提示加热完成。

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为在最优频率f

最小频率阈值f

在一些进一步的实施例中，处理单元141可配置为在最优频率f

备选频率范围的最大值与最大频率阈值f

需要说明的是，本发明的加热装置100特别适合应用于冰箱，腔体110可设置于冰箱的一个储物间室内。

图3是根据本发明一个实施例的用于加热装置100的控制方法的示意性流程图。参见图3，本发明的用于加热装置100的控制方法可包括如下步骤：

频率匹配步骤(步骤S302)：若满足预设调频条件，控制电磁波发生系统调节其产生的电磁波的频率，以满足预设匹配条件，提高加热效率；

功率调节步骤(步骤S304)：若频率匹配步骤中预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差Δf大于第一频差阈值D

预设调频条件可为电磁波发生系统的反射参数大于预设的调频反射阈值，以保证加热效率。

预设匹配条件可为电磁波发生系统的反射参数出现下凹的拐点且反射参数小于预设的匹配反射阈值，以使电磁波发生模块120产生该拐点对应的频率的电磁波信号，进一步提高加热效率。匹配反射阈值可小于调频反射阈值。

反射参数可为回波损耗S11。反射参数也可为反射回电磁波发生模块120的电磁波信号的反射功率值。

在一些实施例中，频率匹配步骤还可包括：计算频率调节前与频率调节后的单次频差，并存储最近预设次数的单次频差，以便于及时确定任意一次或多次频率调节的累计频差Δf。

单次频差为频率调节前的频率与频率调节后的频率的差值的绝对值。累计频差Δf为相应次数的单次频差之和。

在一些实施例中，在频率匹配步骤之前还包括时间确定步骤，用于确定待处理物的剩余加热时间。

本发明的控制方法还可包括时间更正步骤。时间更正步骤与功率调节步骤同时执行，在当前剩余加热时间的基础上延长剩余加热时间，以避免加热不完全。

在一些进一步的实施例中，在功率调节步骤中，电磁波信号的功率的降低比例可小于剩余加热时间的延长比例，以在提高温度均匀性的同时，使对待处理物150的加热停止在用户期望的状态。

示例性地，在功率调节步骤中，电磁波信号的功率可降低20％～40％，例如20％、30％、或40％。在时间更正步骤中，剩余加热时间可延长35％～55％，例如35％、40％、45％、或55％。

在一些实施例中，若在频率匹配步骤中，电磁波发生模块120产生的每一个电磁波信号均不满足预设匹配条件，控制电磁波发生模块120产生频率为预设的备选频率范围的最小值的电磁波信号并停止计算累计频差，以保证加热效果。

备选频率范围可为350MHz～500MHz。进一步地，备选频率范围可为400MHz～460MHz，以进一步提高待处理物150的温度均匀性。

在一些实施例中，本发明的控制方法还可包括特殊终止步骤。特殊终止步骤可在频率匹配步骤中预设次数的频率调节的累计频差Δf小于第二频差阈值D

在一些进一步的实施例中，本发明的控制方法在频率匹配步骤之前还可包括初始频率确定步骤和阈值确定步骤。

初始频率确定步骤可在加热开始时根据电磁波发生系统的反射参数确定加热待处理物150的初始频率。阈值确定步骤可根据初始频率确定第一频差阈值D

初始频率确定步骤可进一步包括基准频率确定步骤和最优频率确定步骤，先确定用于搜索最优频率的基准频率f

基准频率确定步骤可包括：控制电磁波发生模块120按照预设的第一步长W

最优频率确定步骤可包括：控制电磁波发生模块120按照预设的第二步长W

精选频率范围可为基于基准频率f

在一些实施例中，在确定基准频率f

在一些替代性实施例中，在确定基准频率f

第一步长W

第二步长W

在一些进一步的实施例中，在最优频率确定步骤中，控制电磁波发生模块120调节其产生的电磁波信号的频率至反射参数小于预设的第一反射阈值S

在一些进一步的实施例中，若电磁波发生模块120产生的每一频率对应的反射参数均大于第一反射阈值S

在一些进一步的实施例中，在最优频率确定步骤中，控制电磁波发生模块120调节其产生的电磁波信号的频率至反射参数出现下凹的拐点，并将该拐点对应的频率确定为最优频率f

在一些进一步的实施例中，在最优频率确定步骤中，可先确定自基准频率f

示例性地，可分别获取比基准频率f

在一些进一步的实施例中，若最优频率f

在一些进一步的实施例中，若最优频率f

在一些进一步的实施例中，若最优频率f

最小频率阈值f

在一些进一步的实施例中，若最优频率f

备选频率范围的最大值与最大频率阈值f

图4是根据本发明一个实施例的用于加热装置100的控制方法的示意性详细流程图(在图4中，“Y”表示“是”；“N”表示“否”)。参见图4，本发明的用于加热装置100的控制方法可包括如下详细步骤：

步骤S402：控制电磁波发生系统按照预设的第一步长W

步骤S404：判断是否有反射参数小于第一反射阈值S

步骤S406：将首个出现的小于第一反射阈值S

步骤S408：控制电磁波发生系统停止工作，并发出视觉信号和/或听觉信号提示故障。

步骤S410：在精选频率范围内按照第二步长W

步骤S412：根据最优频率f

步骤S414：若满足预设调频条件，控制电磁波发生系统调节其产生的电磁波的频率，以满足预设匹配条件，计算频率调节后与调节前的单次频差，并存储最近预设次数的单次频差。

步骤S416：根据存储的单次频差计算预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差Δf，并判断预设次数内任意一次或多次频率调节的累计频差Δf是否大于第一频差阈值D

步骤S418：控制电磁波发生系统降低其产生的电磁波的功率，并延长剩余加热时间。返回步骤S414。

步骤S420：判断预设次数的频率调节的累计频差Δf是否小于第二频差阈值D

步骤S422：控制电磁波发生系统停止工作。

步骤S424：判断剩余加热时间是否等于0。若是，执行步骤S422；若否，返回步骤S414。

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。