使用rf能量进行加热的设备和方法

使用rf能量进行加热的设备和方法
【专利摘要】本发明涉及使用RF能量进行加热的设备和方法。描述了一种使用RF加热器进行加热和/或融化的方法。在一些情况下，所述加热按照其耗散率有差别地对一些部分进行加热。可选择地，这避免了将大量能量耗散到已融化的部分中，同时仍存在冻结部分并且加热缓慢。可选择地，这防止了对已融化部分的过度加热。
【专利说明】使用RF能量进行加热的设备和方法
[0001] 本申请是申请日为2009年11月10日，申请号为200980154195. 2,发明名称为"使 用RF能量进行加热的设备和方法"的申请的分案申请。
[0002] 相关申请
[0003] 本申请在119(e)下要求于2008年11月10日所提交的第61/193, 248号美国临时 专利申请以及于2009年10月22日所提交的第61/253, 893号美国临时专利申请的利益， 并且本申请关于两个PCT申请，其代理参考号为：于2009年11月10日所提交的46672和 47574,此处通过引用并入两个PCT申请的公开内容。 发明领域
[0004] 本申请在其一些实施方式中一般关注在负载中的电磁（EM)能量的耗散，并且特 别是关注使用EM能量用于融化、加热和/或烹饪。
[0005] 发明背景
[0006] 在现代社会中，微波炉是普遍存在的特征件。然而，其限制因素也是众所周知的。 这些因素包括，例如，不均匀加热和对热的缓慢吸收，特别是融化（或化冻）。事实上，普通 的微波炉当被用于融化和均匀加热时，导致在食物中的一部分可被正常地加热或者部分地 均匀烹饪，或者在另一部分被均匀化冻之前被过度烹饪。使用常规的微波炉来融化和加热 物体一般会有在负载中不均匀和一般不受控制的能量耗散的问题。
[0007] 发明概述
[0008] 本发明在其一些实施方式中源于发明人的实现，在融化期间进入负载的能量的相 等耗散有时可能产生负载的非均匀温度分布，以及可能的热失控现象（其中在负载的一部 分中温度的增加比其他部分中快得多）。特别是，热失控能够导致一种情况，在这种情况下 较热部分中的温度改变超过某一点会导致在该部分中的温度改变速率增加，由此会连续不 断地增加温度间隙。
[0009] 在本发明的一个示例性实施方式中，以三种方式中的一个或多个来控制能量耗 散：(a)减小最大耗散能量（例如，以传输频率中的全部或一部分）；(b)以与有高耗散的频 率相比耗散速率低的频率，导致更高效的能量耗散进入负载；和/或（c)监控负载，其紧密 地足以避免在监控动作之间的过度加热。可选择地，较少的功率被有区别地耗散，特别是在 其中热失控是很大危险的负载的一些部分，例如液体水部分中。
[0010] 在本发明的一个示例性实施方式中，代替使用/测量耗散速率，所测量的是耗散 比率（例如，在输入和耗散之间的比率）或者甚至归一化的耗散率，其被归一化至例如0到 1的范围，或者被归一化到平均耗散率。
[0011] 在本发明的一个示例性实施方式中，耗散功率与耗散率关系的图示是类似高斯曲 线的，而不是实质上逆相关的。在低耗散率上，可能期望耗散更多功率，但是这种耗散受到 差耗散率的限制，即使使用最大可用功率设定也是如此。以最高的耗散率，可能期望不（或 者非常少）传输任何东西。中间水平受到两种趋势的影响，因此是类似高斯形状。
[0012] 在本发明的一个不例性实施方式中，假设每个频率代表一个负载部分或者一些负 载部分。负载的相同部分可以吸收多个频率。在本发明的一个示例性实施方式中，假设按 一频率的耗散与这些部分中的耗散是相称的。
[0013] 在本发明的一个示例性实施方式中，最大的被施加能量（hpl)基于负载的频谱信 息来计算。可选择地或可供选择地，按频率选择功率电平是按照这些特性来选择的。可选 择地或可供选择地，按频率选择功率是基于对一个频率子集的选择，在所述频率子集中具 有更多耗散到负载中的功率。可选择地或可供选择地，按频率选择功率，对于每个频率，是 基于对在频带的所有频率上获得的频谱信息的分析，或者是基于在被认为是要耦合到负载 的所有频率上获得的频谱信息（例如，没有具有高Q值的频带，例如高于〇. 25%或0. 5%或 1% )。
[0014] 在本发明的一个示例性实施方式中，分析频谱信息以区分被融化和未被融化的部 分。可选择地，这种区分是基于频谱信息的一般特性，而不是基于通过频率分析频率，例如， 假设在冰与水之间的频谱耗散图像的双峰分布能够允许根据对预期的双峰分布的匹配按 总额分离冰和水。有时，在两种模式之间有叠加，其中在某种程度上频率耗散是在负载的水 和冰两部分中。
[0015] 在本发明的一个示例性实施方式中，融化规程参数依赖于负载的尺寸和/或体 积，例如对估算被融化的含水物/含冰物的方法的校正，所述含水物/含冰物可以是由大目 标中较大的绝对含冰物融化所得，和/或如果其初始温度接近融化。
[0016] 在本发明的一个示例性实施方式中，对含水物/高耗散频率的识别是基于假设冰 具有比水更低的耗散。可选择地，相对或绝对的阈值被用于检测这种频率。可选择地，提供 关于相对纯净的冰的阈值，在该阈值以上假设物质为冰和水的混合物。可选择地，系统一 般被设计成非负载部分具有非常低的耗散，或者没有能量或者非常少的能量以预计其中有 耗散的频率来传输。可选择地，提供高阈值，在该阈值以上假设吸收物质是水，并因此应传 输低功率或无功率，这导致低功率或无功率耗散到负载中。可选择地，跟踪中等耗散率的频 率，这基于这些中等耗散率的频率反映出对混合水冰部分的假设，其可以全部融化和/或 其中含水物具有失控的热事件的中等危险。可选择地，这些中等频率接收中等功率电平。
[0017] 在本发明的一个示例性实施方式中，大的冰块（在所有频率上有低耗散）不过度 补偿（例如不假设为水，并因此接收低功率），这通过基于频谱信息来检测有大的冰存在， 并且在这些频率上提供更多能量，直到在频谱信息中开始出现有小的冰块的指示为止。例 如，在这些频率代表大的冰的情况下，以具有中等耗散率的频率的能量传输不会减小到与 具有高耗散率的频率的能量传输相同的程度。
[0018] 在本发明的一个示例性实施方式中，这些和/或其他参数，比如阈值、功率/频率 比例和时间依赖于负载的特性和/或所需加热效果。可选择地，带有各种选项的表格被存 储在存储器中，并且用户能够选择。可选择地或可供选择地，按照用户的选择或自动选择提 供和应用一系列的功能。
[0019] 可选择地或可供选择地，使用试错方法（trial and error method)来计算最大功 率电平，和/或作为负载中平均耗散的函数来计算最大功率电平。
[0020] 在本发明的一个示例性实施方式中，最大应用功率电平和/或频率依赖功率电平 在融化或其他加热或能量应用过程中被更新。可选择地，在融化过程中，这种更新会发生多 次（例如，实际上不间断地，比如1〇〇〇次/秒或2次/秒，或者甚至是每5秒或更多秒一 次）。
[0021] 在本发明的一个示例性实施方式中，选择在扫描之间的时间和/或在扫描之间的 耗散，以降低过度加热和/或热失控的危险。可选择地，所使用的功率电平、阈值、扫描速 率、和/或其他参数依赖于要避免的情况。在一个例子中，如果少量的水被误认为是大量的 冰（并因此以高功率进行辐照），选择扫描设定和/或hpl以使下一次扫描将会检测到这样 一个效果（由使其不会被误认为是冰的方式的水增加的量所导致）。
[0022] 可选择地，操纵负载和/或腔以改善频谱信息，例如，以协助区分水和冰。这可允 许计算关于传输的较高功率电平（例如，平均的功率电平）和/或较高耗散率（例如，平均 或最小的耗散率），并因此允许较快融化且有足够的质量。例如，负载在腔中的位置可以改 变（例如，通过旋转或搅动其上放置了负载的盘子），并且频谱信息在多个位置之间进行比 较。可选择地，能量传输将随着被定位的负载发生，使得所获得的频谱信息对于冰/水的区 分而言是最有用的（例如，具有最高的计算hpl)。
[0023] 在本发明的一个示例性实施方式中，在其中之前已应用了功率的频率上耗散最小 的低功率电平，以防止这些已融化部分的冷却和/或重新冻结。可选择地或可供选择地，被 允许以在第一个和第二个获得的频谱信息之间的给定频率耗散到负载中的最大功率使得 在基于频谱信息中的改变而停止功率之前，已融化部分将不会加热到远高于融化温度。
[0024] 在本发明的一个示例性实施方式中，代替应用精确量的功率，而是使用频率反馈。 可选择地或可供选择地，应用功率的方法考虑到所使用的功率放大器的特性。
[0025] 发明人假设由下详细描述的可能性中的一个或多个可导致或加剧不均匀的温度 分布。然而，应当注意的是，本文中所描述的方法也可以独立于这些前提来应用。此外，要 注意的是，按照本发明的一些实施方式，要加以避免的不是不均匀的温度本身，而是过度加 热或者在负载的有效部分中过度加热的危险（例如，〇. l%、〇. 或中 等百分比，例如，依赖于应用的需要、用户的需要）。
[0026] (a)非均匀的成分。真实的负载通常包括不同的物质（例如，在肌肉部分中的脂 肪、骨骼、皮肤、以及肌肉，或者在绞肉中的气泡，或者在虾包装中的虾之间形成的冰柱），它 们具有不同的比热（Cp)和/或不同的潜热（L)。在这种情况下，相同的耗散能量可导致不 同的温度（因为RF加热通常快于在物体内通过传导的热传递）。按照本发明的一些实施方 式，在确定与这些不同的物质有关的负载部分的功率电平时，这要考虑的内容（例如，使用 预设表格）。
[0027] (b)非均匀的热状态和热传递性能。（在最开始或融化过程中）在不同的位置负载 可具有不同的温度。这可能例如是由于在融化开始之前非均衡的冷却（例如，如果冻结不 完全，内部比外部更热，或者如果冷冻的物体简单地暴露到比其自身高的温度中，则外部比 内部更热），或者由于在加热之前或加热期间，将负载的表面暴露于不同的环境（可能地在 加热期间，暴露于热空气、内部和外部的对流、制冷板），或者由于如上所述的非均匀成分或 者由于负载的不规则形状（一些部分比其他部分薄），或者由于负载的不规则形状，例如， 因此不同的部分可具有不同的表面/体积比，或者上述中的两个或更多的组合。这可导致 在较冷部分开始发生相变很久之前，相对热的部分以及发生相变（甚至当负载100%均匀， 以及耗散到其所有部分上的能量都相同时也是如此）。在本发明的一个示例性实施方式中， 加热规程在加热期间考虑这些非均匀的温度和/或热耗散。可选择地，这种考虑是自动将 大多数功率引导至冰的部分。
[0028] (c)依赖温度的加热。对于许多类型的物质而言，如果在相变之后被应用到物质上 时，引起相变所需要的能量的量将导致温度的明显增加（例如，增加20、40、或甚至80°C )。 因此，在冻结物质中相同的能量耗散可导致在较冷部分中已完成相变之前，较热部分被过 度加热。在本发明的一个示例性实施方式中，通过降低到达对过度加热敏感，和/或功率/ 热的比率指示为较快加热物质的区域中的功率来避免这种过度加热。
[0029] 要注意的是，上述加热有时也可应用到没有融化的负载的加热，无论有相变（例 如，沸腾）或是没有相变（例如，升高负载的温度和/或将其维持在所需的水平上）。
[0030] 根据本发明的一个示例性实施方式，如果与已经相变的部分相比，明显较多RF能 量耗散到未经历相变的部分中，至少在一定程度上，避免了不均匀的加热或至少避免了热 失控。一个特定例子是，在已融化部分中耗散了比在未融化部分、脂肪、和/或其他非冻结 物质中更多的功率。
[0031] 在本发明的一个示例性实施方式中，能量耗散的这种不均匀分布的实现是通过以 具有相对低耗散率的频率、或者以主要在冰中耗散的频率来传输高功率，同时以具有相对 高耗散率的频率、或者以主要在水中耗散的频率来传输低（或者甚至是无）功率。
[0032] 根据本发明的一些示例性实施方式，要注意的是，给定频率在不同的负载部分 (例如，水，以及在冰或具有不同的耗散率的负载部分中，其中耗散率的不同是出于任何其 他原因，这些原因包括例如极性、含脂肪量和含水量）中的耗散依赖于许多因素，其中包括 负载的成分、尺寸、形状、在腔内的位置和定向、以及在负载不同的部分中的精确温度和相。 在不同条件下，给定的频率可主要耗散在水中，主要耗散在冰中，或者主要耗散在这二者 中。然而，发明人发现当从腔获得频谱信息时，对所获得信息的分析可用于推演有用的融化 规程，和/或可反映可在水和/或冰中发生的耗散的模式。
[0033] 在本申请的背景中，术语"频谱信息"意味着关于腔内RF在不同频率上的和/或与 腔内负载的交互数据，例如，每次使用一个或多个腔馈源以恒定的或改变的功率来进行频 率扫描，并且测量由所述一个或多个腔馈源所接收的反射功率，可选择地考虑以每个频率 实际传输到腔中的功率。有时，一个馈源在进行传输，而同时一个或多个其他的馈源（或所 有其他的馈源）测量被反射的功率。有时，为多个馈源其中的一个或多个重复该过程。非 限制性的例子是获得如PCT公布W007/096878中所描述的光谱图像。
[0034] 在本发明的一个示例性实施方式中，使用抑制函数（restraining function)来计 算传输到腔中的RF功率，使得较少量的能量（或者完全没有能量）耗散到具有相对高的耗 散率的部分中，同时较大量的能量将耗散到具有相对低的耗散率的部分中。在本发明的一 个示例性实施方式中，选择该函数，使得与具有低或中等耗散率的部分相比，对于具有高消 耗率的部分而言，每体积单位耗散的能量（或者每质量单位的耗散）较小。在本发明的一 个示例性实施方式中，使用抑制函数来计算传输到腔中的RF功率，使得较少量的能量（或 者完全没有能量）以具有相对高的耗散率的频率耗散到负载中，同时较大量的能量以具有 相对低的耗散率的频率耗散到负载中。在本发明的一个示例性实施方式中，加热装置自动 地和/或固有地调节变为已融化（或已部分融化）的负载部分（或者增加了进入负载中的 耗散率的频率），并由此重新划分为"高耗散部分（或频率）"（或者"中等耗散部分（或频 率）")。例如，通过在加热时间之后执行频率扫描或扫掠，在所使用频率中的至少一些的耗 散率上改变可能变得明显，这些改变与负载的相关部分中的相变至少部分地相关。通过基 于新得到的频谱信息重新计算传输规程，设备本身能够调节融化进程（和/或负载在操作 期间有所移动时的位置的改变）。
[0035] 在本发明的一个示例性实施方式中，选择以每个频率传输的能量，使得将以具有 高耗散率（例如，70%或更多，或者80%或更多）的频率耗散到负载中的能量的量可以为 50%，或者小于以具有低耗散率（例如，40%或更少，或者30%或更少）的频率耗散到负 载中的能量。有时，其将是以具有低耗散率的频率耗散的能量的20%或更少，5%或更少， 〇· 1%，甚至 0%。
[0036] 虽然以上说明集中于融化，其可以被应用到其他的相变，或者应用到其中功率耗 散与加热速率之间的关系突然改变的情况，和/或其中需要避免热失控的情况（例如，当尝 试均匀地加热包含了低耗散率和高耗散率两部分的对象时，分别与高和低比热、和/或高 和低潜热相称）。此外，可以提供多个（例如，3、4、5或更多个）被有区别地加热的部分。有 时，用于加热的工作频带中的多个部分不包括其中无能量传输的频率（或部分）。可选择 地，基于它们的耗散率将不同的频率分配给这多个部分。然而，要注意的是，由于与温度改 变所需的能量相比相变需要大量的能量，并且考虑到食物通常被冷冻储存和运输或者准备 融化，所以融化是尤其令人感兴趣的一点。相类似地，可能由过度加热而被破坏的部分，和 /或如果加热不足便不可接受的部分，额外地或可供选择地是令人感兴趣的。有时，可能会 出于任何其他的原因需要有区别地加热不同的部分（例如，加热（例如，烹调）一部分而不 是另一部分，或者达到不同的最终温度）。
[0037] 还要注意到的是，虽然以下策略在一些实施方式中是按照功率在目标负载部分上 的效果来调整每体积单位的功率，但是按照一些实施方式，则是通过确定目标的特定频率 和按照这些频率上的耗散调整功率，直接实现对每体积单位的功率的调整，而不直接确保 每单位体积上一定的功率电平。
[0038] 根据本发明的一个示例性实施方式，提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：
[0039] (a)提供负载，该负载具有过度加热温度点；
[0040] (b)以避免过度加热的方式来选择要被耗散到负载中的最大功率；以及
[0041] (c)以多个不同频率将RF功率应用到所述负载，在不同的频率上所述功率有所不 同，并且在所有频率上都低于所述最大功率。
[0042] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述选择包括在加热的均匀性与加热的速度 之间进行折衷。有时，所选择的最大功率可以是在任何给定频率上的设备可用的最大功率 乘以该频率上的耗散率。可选择地或可供选择地，应用RF功率包括导致所述负载中的相 变。可选择地，所述相变包括融化。可供选择地，所述相变包括蒸发。
[0043] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述相变包括在导致在负载部分单位中的相 变的功率的有效性和增加了通过1摄氏度已发生相变的负载部分单位的温度的功率的有 效性之间至少1 :20的比率。
[0044] 在本发明的一个示例性实施方式中，以在所述应用期间避免在所述负载中的热失 控的方式来选择和应用所述功率。
[0045] 在本发明的一个示例性实施方式中，选择最大功率包括选择最大功率作为负载的 平均耗散的函数。
[0046] 在本发明的一个不例性实施方式中，选择最大功率包括选择最大功率作为负载的 频谱信息的函数。
[0047] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括选择最小功率以便以其中应用 了功率的频率进行应用。
[0048] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括为所述多个频率中的每一个选 择功率。可选择地，选择功率包括给功率选择频率的一个或多个子频带，其在用于应用所述 RF功率的系统的较宽带宽内。
[0049] 在本发明的一个示例性实施方式中，方法包括反复地检索所述负载的频谱信息， 并且使用所述信息来指导所述选择和所述应用中的至少一个。
[0050] 在本发明的一个示例性实施方式中，应用所述RF功率包括以具有与所述频率处 的耗散率成反比的耗散率的频率来应用功率。
[0051] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有低于低阈值水平的 耗散率的频率上应用功率。
[0052] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有高于高阈值水平的 耗散率的频率上应用功率。
[0053] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用响应于对所述负载中冰的识别，并 且其中所述识别包括按照具有低耗散的频率进行识别。可选择地，识别补偿关于负载的质 量。可选择地或可供选择地，识别是按照依赖于负载类型的阈值。
[0054] 根据本发明的一个示例性实施方式提供一种装置，该装置被配置成执行如前所述 的选择和应用。
[0055] 根据本发明的一个示例性实施方式提供一种使用RF加热负载的方法，包括：
[0056] (a)提供负载，该负载具有在不同的部分上不同的耗散率；
[0057] (b)设定频率/能量对，使得在加热负载时，在以第一耗散率耗散的频率上传输的 能量（或功率）小于在以第二耗散率耗散的频率上传输的能量（或功率），其中在给定传输 循环内所述第二耗散率高于所述第一耗散率；以及
[0058] (c)应用所述频率功率对以加热所述负载。
[0059] 根据本发明的一个示例性实施方式提供一种使用RF加热负载的方法，包括：
[0060] (a)提供负载，该负载具有被应用到不同部分上的、每传输能量加热（h/te)的不 同速率；
[0061] (b)设定频率/能量对，使得在加热负载时，在相应于具有高h/te速率的部分的频 率上传输的部分的每单位体积上的能量，小于在相应于具有低h/te速率的部分的频率上 传输的部分的每单位体积上的能量；以及
[0062] (c)应用所述频率功率对以加热所述负载。
[0063] 根据本发明的一个不例性实施方式提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：
[0064] (a)提供负载，该负载具有在不同的部分上不同的耗散率；
[0065] (b)设定频率/功率对，使得在加热负载时，不同的功率应用规程被应用到以第一 耗散率耗散的频率上，并且被应用到以第二耗散率耗散的频率上；以及
[0066] (c)应用所述频率/功率对以加热所述负载。
[0067] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用包括为具有较低耗散率的部分应用 更多功率。可选择地或可供选择地，在两个或更多功率应用规程之间的差异包括要耗散在 其相应负载部分中的每负载量的能量的总量。可选择地或可供选择地，在两个或更多功率 应用规程之间的差异包括在加热速度和均匀性之间的折衷。
[0068] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述设定包括将频率关联到与耗散率相关的 组；并且其中所述设定包括按照所述组来选择频率/功率对。可选择地，所述设定包括选择 每组的功率电平。可选择地或可供选择地，所述关联包括基于除所述耗散率以外的信息进 行关联。可选择地或可供选择地，至少一个组包括多个非连续的频率范围，其中至少一个频 率属于在所述范围之间的另一个组。可选择地或可供选择地，至少一个组相应于冻结的物 质。可选择地或可供选择地，所述关联包括关联到至少三个组。可选择地或可供选择地，所 述将频率关联到组中是通过关联到预定数量的组中来实现的。可选择地，所述预定数量的 组是在2组到10组之间。
[0069] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述关联包括关联到至少两个组中，所述至 少两个组每个都具有被分配给其中多个频率的相当数量的耗散能量或功率，所述相当数量 是在加热循环中被分配到组的整个耗散功率的至少7%。可选择地或可供选择地，所述组 中的至少两个组具有非零的传输功率，并且其中一个组的平均耗散功率是另一个组的平均 耗散功率的至少两倍。可选择地或可供选择地，所述组中的至少两个组具有非零的传输功 率，并且其中一个组的平均耗散功率是另一个组的平均耗散功率的至少五倍。可选择地或 可供选择地，所述组中的至少两个组具有非零的传输功率，并且其中一个组的平均耗散功 率是另一个组的平均耗散功率的至少十倍。可选择地或可供选择地，功率关于其传输的一 个组或一些组覆盖工作频率中的至少5%。可选择地或可供选择地，功率关于其传输的一 个组或一些组覆盖工作频率中的至少20%。可选择地或可供选择地，所述组中的至少两个 组，每个都相应于至少10 %的数值的耗散率范围。
[0070] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述负载包括食物。可选择地或可供选择地， 所述负载包括至少两个食物部分的组合。可选择地或可供选择地，所述应用导致所述负载 的相变。可选择地或可供选择地，所述应用导致所述负载中至少一部分的融化。
[0071] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括重复（b)和（c)至少两次作为 加热过程的一部分。
[0072] 还根据本发明的一个示例性实施方式提供了一种使用RF加热负载的方法，包括：
[0073] (a)提供负载，该负载具有被应用到不同部分上的、每功率加热（h/p)的不同速 率；
[0074] (b)设定频率/功率对，使得在加热负载时，在相应于具有高h/p速率的部分的频 率上传输的部分的每单位体积上的功率，小于在相应于具有低h/p速率的部分的频率上传 输的部分的每单位体积上的功率；以及
[0075] (c)应用所述频率功率对以加热所述负载。
[0076] 还根据本发明的一个示例性实施方式提供一种装置，该装置被配置成执行如前所 述的选择和应用。可选择地，所述装置包括存储器，该存储器具有被存储在其中的多个功率 应用规程，并且被配置成将不同的规程应用至不同的频率组。
[0077] 还根据本发明的一个示例性实施方式提供了一种使用RP加热负载的方法，包括：
[0078] (a)提供负载，该负载具有过度加热温度点；
[0079] (b)以避免过度加热的方式选择要被耗散到负载中的最大功率；以及
[0080] (c)在多个不同的频率上将RF功率应用到所述负载，所述功率在不同的频率上有 所不同，并且在所有频率上低于所述最大功率。可选择地，应用RF功率包括导致所述负载 中的相变。可选择地，所述相变包括融化。可选择地或可供选择地，所述相变包括蒸发。
[0081] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述相变包括在导致在负载部分单位中的相 变的功率的有效性和增加了负载部分单位的温度的功率的有效性之间至少1 :20的比率， 所述负载部分单位通过1摄氏度发生相变。
[0082] 在本发明的一个示例性实施方式中，以避免所述负载在所述应用期间热失控的方 式选择和应用所述功率。可选择地或可供选择地，选择最大功率包括选择最大功率作为负 载的平均耗散的函数。可选择地或可供选择地，选择最大功率包括选择最大功率作为负载 的频谱信息的函数。可选择地或可供选择地，选择最大功率包括选择最大功率作为可在任 何给定频率上由设备传输到腔中的最大功率的函数。
[0083] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括选择最小功率以在其上应用了 功率的频率上进行应用。可选择地或可供选择地，所述方法包括为所述多个频率中的每一 个选择功率。可选择地，选择功率包括给功率选择频率的一个或多个子频带，其在用于应用 所述RF功率的系统的较宽带宽内。
[0084] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括检索所述负载的频谱信息，并 且使用所述信息指导所述选择和所述应用中的至少一个。可选择地，所述频谱信息的检索 被反复执行。
[0085] 在本发明的一个示例性实施方式中，应用所述RF功率包括在一频率上应用功率， 所述频率具有对于在所述频率上的耗散的逆相关。
[0086] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有低阈值水平以下的 耗散率的频率上应用功率。
[0087] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述方法包括避免在具有高阈值水平以上的 耗散率的频率上应用功率。
[0088] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用响应于对所述负载中的冰的识别， 并且其中所述识别包括按照具有低耗散的频率进行识别。可选择地，识别补偿关于负载的 质量。可选择地或可供选择地，识别是按照依赖于负载的类型的阈值。
[0089] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述应用包括耗散率数值的规范化。
[0090] 在本发明的一个示例性实施方式中，应用功率包括关于给定的时间段应用不同的 合计的功率的量，使得关于某一频率的实际功率固定，但是在时间段内应用该功率的持续 时间在频率之间变化，产生关于不同频率的不同有效合计功率。
[0091] 在本发明的一个示例性实施方式中，应用功率包括将多个所述频率分组到多个组 中，并且基于每组所应用的功率来改变所应用的功率的量。
[0092] 本发明还提供了一种通过以多个频率应用RF能量加热在不同的频率上具有不同 的耗散率的负载的方法，包括：
[0093] (a)在所述多个频率处，确定针对每个频率的耗散率；
[0094] (b)根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个 频率中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有 与其相关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频 率；
[0095] (c)基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个 频率相关联来设定频率/能量对；以及
[0096] (d)根据所述频率/能量对来应用RF能量以加热所述负载。
[0097] 每组频率可与相应的负载部分相关联；并且选择所述频率/能量对以获得要被耗 散在所述相应的负载部分中的每负载量的能量的总量之间的差异。
[0098] 所述频率可被分组成三个组，并且所述频率/能量对可以是使得，对于所述第一 组，最大的能量与所述第一组中的每个频率相关联，对于所述第二组，最小的能量与所述第 二组中的每个频率相关联，以及对于所述第三组，作为所述相应的耗散率的函数在所述最 大的能量和所述最小的能量之间变化的能量与所述第三组中的每个频率相关联。
[0099] 所述设定可包括选择每组的功率电平。
[0100] 至少一个组可包括多个非连续的频率范围，其中至少一个频率可属于在所述范围 之间的另一个组。
[0101] 至少一个组可对应于冻结的物质。
[0102] 所述分组可包括分组到至少三个组中。
[0103] 所述将频率分组为组可以是通过分组为预定数量的组来执行的。
[0104] 分组可包括分组到至少两个组，所述至少两个组中的每个组其中都可具有以多个 频率的相当数量的耗散能量，所述相当数量可以是在加热循环中被分配给组的总耗散能量 的至少7%。
[0105] 设定频率/能量对可包括将非零能量与至少两个所述组中的每个频率相关联。
[0106] 一个组的平均耗散能量可以是另一个组的平均耗散能量的至少两倍。
[0107] 一个组的平均耗散能量可以是另一个组的平均耗散能量的至少五倍。
[0108] 所述应用所述频率/能量对以加热所述负载可以是通过以在与不同的能量成对 的频率处的不同功率电平应用能量来执行的。
[0109] 所述应用所述频率/能量对以加热所述负载可以是通过以在与不同的能量成对 的频率处的不同的持续时间应用能量来执行的。
[0110] 所述负载可包括食物。
[0111] 所述应用可导致所述负载中的相变。
[0112] 所述应用可导致所述负载中至少一部分的融化。
[0113] 所述方法可包括重复步骤（a)至（d)至少两次作为加热过程的一部分。
[0114] 本发明还提供了一种加热负载的方法，包括：
[0115] (a)获得工作频率处的耗散率；
[0116] (b)根据工作频率的耗散率将所述工作频率分组到三个组中，其中第一组与高耗 散率相关联，第二组与中间耗散率相关联，以及第三组与低耗散率相关联；以及
[0117] (c)在所述第一组处以低功率电平应用RF能量，在所述第三组处以高功率电平应 用RF能量，以及在所述第二组处使用作为所述耗散率的函数从所述高功率电平朝所述低 功率电平降低的功率电平应用RF能量。
[0118] 本发明另外还提供了一种使用RF能量加热在不同的频率上具有不同的耗散率的 负载的方法，包括：
[0119] 控制器，其被配置成：
[0120] (a)确定针对多个频率中的每个频率的耗散率；
[0121] (b)根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个 频率中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有 与其相关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频 率；
[0122] (c)基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个 频率相关联来设定频率/能量对；以及
[0123] (d)根据所述频率/能量对来导致应用RF能量以加热所述负载；
[0124] 腔；以及
[0125] 至少一个馈源，其被配置成将RF能量传输到所述腔中。
[0126] 本发明另外还提供了一种加热负载的装置，包括控制器，所述控制器被配置成：
[0127] (a)获得工作频率处的耗散率；
[0128] (b)根据工作频率的耗散率将所述工作频率分组到三个组中，其中第一组与高耗 散率相关联，第二组与中间耗散率相关联，以及第三组与低耗散率相关联；以及
[0129] (c)在所述第一组处导致以低功率电平应用RF能量，在所述第三组处导致以高功 率电平应用RF能量，以及在所述第二组处导致以作为所述耗散率的函数从所述高功率电 平朝所述低功率电平降低的功率电平应用RF能量；
[0130] 腔；以及
[0131] 至少一个馈源，其被配置成将RF能量传输到所述腔中。
[0132] 所述装置还可包括存储器，所述存储器可具有被存储在其中的多个功率应用规 程，并且其中所述控制器可被配置成将不同的规程应用至不同的频率组。
[0133] 附图简述
[0134] 下面根据附图来描述本发明的示例性非限制实施方式。这些附图是说明性的，并 且一般不按照精确的比例。在不同的图中的相同或相类似的元件，其使用相同的参考数字 来进行引用。
[0135] 图1说明性地描绘了按照本发明的示意性实施方式的设备；
[0136] 图2是根据本发明的实施方式的溶解设备的操作方法的简化流程图；
[0137] 图3是关于示例性判定函数的相对补偿与规范化的耗散率的关系的图示；
[0138] 图4是按照本发明的另一个实施方式的设备的操作方法的简化流程图；
[0139] 图5是示出了选择hpl参数值作为平均耗散的函数的方法的图表；
[0140] 图6是显示了平均的且以改变的频率用于具有相同质量的牛肉和金枪鱼的、所测 量的耗散率的图表；
[0141] 图7是显示了平均的、且以改变的频率用于大块的鸡肉和用于小块的鸡肉的、所 测量的耗散率的图表；
[0142] 图8是根据本发明的一个示例性实施方式有区别地加热有不同耗散率的物质的 方法的流程图；
[0143] 图9显示了相对图3中例子的示例性备选方案；以及
[0144] 图10显示了关于米饭和鸡肉混合物的不同耗散率。
[0145] 示例性实施方式详述
[0146] 总览
[0147] 本申请尤其是描述了在用RF加热（例如，微波或UHF)的加热装置领域中的大量 改进。然而，为方便起见这些改进在各种装置和方法的背景中一起进行了描述，这些改进中 的每一个通常都是独立的，并且能够使用现有技术中的装置或方法（如果适用的话）来实 现，或者使用本文中所描述的其他改进的非优化版本来实现。此外，在该发明的一个实施方 式的背景中所描述的改进能够被利用在其他实施方式中，并且应当视为尽可能被并入作为 在其他实施方式的描述中的可选特性。这些实施方式以稍微简化的形式来表现以强调某些 发明性的元素。此外，要注意的是，对于该发明的一些或全部实施方式共通的一些特性可能 已在标题为"发明概述"章节中进行了描述，且应当被视为是各种实施方式的详细描述的一 部分。
[0148] -种用于在一般不规则的负载上提供基本上相等的能量耗散的方法和设备，其根 据的是通过引用而并入本文的Ben-Shmuel和Bi lchinsky (' 878)的PCT公布W007/096878。 在示例性的实施方式中，一个按照' 878的设备使用了通过将多个RF频率（所有均在频带 内）传输到腔中以获得在频带内的腔的全部S参数从而得到的信息，由此能够确定腔的频 谱信息（例如，进入腔中的能量耗散）作为频率的函数。这种信息被用于推演（如果有的 话）扫描频率中的每一个应当以哪个频率被传输到设备中，以便获得在该腔中所需的耗散 模式。
[0149] 一个选择是，仅传输主要在负载上耗散的频带内的功率（并且无表面电流或者在 天线之间）。这能够被执行例如使得效率η与馈入功率的乘积对于所有被传输的频率是基 本上恒定的，并且其允许在负载或腔中基本上相等的能量耗散（作为频率的函数），而无论 负载的成分如何。
[0150] 在对象融化期间，在对象中的冰融化成水。对于RF能量，冰和水具有不同的吸收 率，这导致了不同的回波损耗，并且结合作为频率的函数。这可改变匹配，并且在通过对匹 配元件进行调整而实现重新匹配之后，吸收效率峰值的频率可能改变。可选择地，通过监控 (基于所得到的信息）被选择用于输入的频率并且特别是其改变速率，在其上所有冰都融 化成水的点能够被确定，并且结束加热（如果仅需要融化）。
[0151] 示例件的系统
[0152] 图1说明性地描绘了按照本发明的实施方式的设备10。在本发明的一个示例性 实施方式中，如W007/096878中所描述的来构建和操作该设备，并且具有以下详细描述的 改变中的一个或多个。特别是，在本发明的一个示例性实施方式中，配置控制器使得避免功 率传输到达高吸收部分（例如，相应于已融化部分，或多个极性部分，或者具有较低的含脂 肪量或较高的含水量或含盐量的部分）以至于降低了过度加热的危险。额外地或可供选择 地，例如，将明显较低的功率提供至解冻的部分，因为温度改变和未融化区域的融化所需要 的功率远高于液体部分加热所提要的功率，因此提供相似的功率电平将导致对已融化部分 的失控加热，并且仅轻微地加热/融化未融化部分。
[0153] 设备10,如所示，包括腔11。如所示腔11是由导体制成的圆柱形的腔，所述导体 例如金属比如铝。然而，应当理解的是，该发明的一般方法不限于任何特定的谐振腔形状。 腔11、或者由导体制成的任何其他腔操作为用于具有截止频率（例如，500MHz)以上的频率 的电磁波的谐振器，其尤其是可以依赖于腔的几何形状。例如，可使用宽频带的RF频率，例 如800-1000MHZ。基于几何形状确定截止频率的方法在本领域中是众所周知的，并且可以使 用。
[0154] 将负载12放入腔内，可选择地放在支撑构件13 (例如，常规的微波炉盘）上。在 本发明的一个示例性实施方式中，腔11包括一个或多个馈源14 (例如，天线），其可用于将 RF能量传输入腔中。使用任何在本领域中公知的方法和装置来传输能量，包括例如使用固 态放大器。馈源14中的一个或多个，以及有时全部馈源14还能够为了获得在给定RF频率 带内腔的频谱信息在加热过程中使用一次或多次，以便确定该腔的频谱信息（例如，进入 腔中的能量耗散）作为在工作频带中的频率的函数。该信息由控制器17收集并处理，正如 下面将详细描述的一样。
[0155] 在本发明的一个不例性实施方式中，腔11还包括一个或多个传感器15。这些传 感器可以为控制器17提供额外的信息，其中包括例如温度（例如，通过一个或多个IR传感 器、光纤或电子传感器）、湿度、重量，等等。另一种选择是使用一个或多个被嵌入或者附加 到负载上的内部传感器（例如，如W007/096878中所公开的光线或TTT)。
[0156] 可供选择地或额外地，腔11可包括一个或多个场调节元件（FAE) 16。FAE是可影响 腔的频谱信息或从腔推导出频谱信息的、腔中的任何元件。因此，FAE 16可以例如是腔11 中任何对象，其包括在腔内的金属组件、馈源14、支撑构件13、和均布负载12中的一个或多 个。FAE 16的位置、定向、形状、和/或温度有选择地受到控制器17的控制。在该发明的一 些实施方式中，控制器17被配置成执行若干连续的扫描。根据不同的FAE性质（例如，改 变一个或多个FAE的位置或定向）执行每次的扫描，使得可以推演出不同的频谱信息。控 制器17随后可基于所获得的频谱信息选择FAE性质。这些扫描可以在RF能量传输到腔中 之前执行，并且这些扫描可以在设备10工作期间执行若干次，以便调节被传输的功率和频 率（并且有时也调节FAE性质），使之适应在操作期间腔中发生的改变。
[0157] 在本发明的一个示例性实施方式中，FAE受到控制，和/或负载旋转或移动，以便 取得关于选择性辐射和/或关于辐射参数比如hpl的设定的最有用的频谱信息，例如如以 下所描述的。可选择地或可供选择地，负载和/或FAE被周期性地操纵和/或基于所取得 频谱信息的质量或其他性质。可选择地，选择允许最高hpl被选择的设定。
[0158] 信号到控制器的示例性传递通过虚线描绘。直线（Plain line)描绘了由控制器 17所施加的控制（例如，要通过馈源14传输的功率和频率，和/或规定FAE 16的性质）。 信息/控制可以通过任何本领域中的手段传输，其中包括有线和无线通信。
[0159] 示例件的融仆,
[0160] 将注意力转向图2,其描绘了流程图20,该流程图显示按照该发明的示例性实施 方式，设备10可如何工作以融化被冷冻的负载（例如，食物）。
[0161] 在将负载12放入腔11之后，执行扫描21。扫描21可包括一次或多次扫描，允许 获得若干扫描的平均值，由此获得更精确的结果。额外地或可供选择地，扫描21根据不同 的FAE性质或不同的负载/盘子的位置来重复（可选择地，扫描按每个配置执行若干次） 和/或使用用于传输/感测的不同天线。
[0162] 为了改进扫描结果分析的精确度，在一个示例性的实施方式中，以每个频率实际 传输的功率的量（例如，如果以不同频率传输的功率不相同）要包括在计算中，以便推演被 耗散在腔中的被传输能量的百分比。这种在频率之间功率传输的差异可以例如是设备和/ 或设备组件比如放大器的固有特性。
[0163] -旦获得了一个或多个扫描结果，可执行分析22。在分析22中，基于在扫描21中 所获得的频谱信息，使用融化算法来定义传输频率和要以每个频率传输的能量的量（有选 择地与其他输入方法比如机器可读标签、传感器读取和/或用户接口进行结合）。因此，将 能量23传输到腔中，有选择地如分析22所决定的。可选择地，所需的耗散功率低于在最大 功率乘以耗散率以下的预期功率。
[0164] 在本发明的一个示例性实施方式中，负载在一分钟内被扫描120次。可使用较高 的（例如，200次/分钟、300次/分钟）或较低的（例如，100次/分钟、20次/分钟、2次/ 分钟、10次/融化时间、3次/融化时间）速率，以及不均匀的采样率。有时，扫描序列（例 如，一次或多次扫描）可每0. 5秒执行一次，或每5秒执行一次，或者以任何其他速率比如 较高的、较低的、或中等的速率来执行。此外，在扫描之间的时段可以通过要传输到腔中的 能量的量和/或要耗散到负载中的能量的量来限定。例如，在给定的能量的量之后（例如， 10 kj或更少、或者1 kj或更少、或者几百焦耳、或者甚至是100 J或更少，被传输或耗散到 负载中，或者到负载的给定部分中（例如，根据重量，比如l〇〇g或根据百分比，比如负载的 50%))，执行新的扫描。在一些情况下，使用其他手段比如RF/条形码可读标签（例如，关 于之前的扫描信息或融化预设）或使用温度传感器来提供信息。
[0165] 在本发明的一个不例性实施方式中，扫描速率依赖于在扫描之间频谱信息的改变 速率，例如，耗散和/或频率的改变的阈值（例如，在整数和中10%的改变）可被提供，或者 将不同的改变速率与不同的扫描速率相关联，例如使用表格。在另一个例子中，要确定的是 在扫描之间的改变速率（例如，在扫描之间的平均改变是否小于在最后两次扫描之间的改 变）。这些改变可用于在加热期间一次地或多于一次地调节扫描之间的时段。可选择地或 可供选择地，系统中的改变（例如，盘子的移动）可影响扫描速率（一般来说，主要的改变 增加该速率，并且次要的改变或无改变将降低该速率）。
[0166] 该过程有选择地关于预定的时间段重复进行，或者直到用户结束为止。可供选择 地，融化过程可以自动结束24。在24,其可以在每次扫描之后，在每次能量传输之前，和/ 或在该过程的任何其他阶段上执行，扫描结果和/或传感器读数被用于确定融化是否可结 束或者是否应当结束。例如，如果检测到相变完成，或者如果测量到对象的温度在给定温度 以上（例如，温度5°C以外或更高），融化可以结束。在另一个例子里，如果耗散到负载中的 总能量达到能量的预定的量，即融化到所需最终温度的能量（例如，考虑负载的初始温度 和成分）。则融化可结束。对流程图的修改可用于任何其他的加热过程，包括例如加热（有 或没有温度的提升）以及干燥。在这些情况下，结束点也可以通过其他参数来定义，所述参 数包括被测量的温度、在负载中耗散的能量的所需总量、湿度水平、温度改变速率，等等。
[0167] 有选择地对关于融化的（频率/能量）或（频率/功率）对进行选择，以增加（或 甚至是最大化）以具有低耗散率的频率耗散在负载（例如，主要是固体或冰的部分）中的 能量，并且降低（或甚至是最小化）以具有相对高的耗散率的频率耗散（例如，在主要是已 融化部分，比如液体或水）的能量。例如，以低耗散率，设备将被设定成产生有效的功率耗 散（例如，作为可能的最大功耗可能性的因数），而以高耗散率，设备将被设定成耗散掉比 可能会耗散的少得多的能量。有时，比如当固定了用于传输每个频率的时间时，（频率/能 量）对可以是（频率/实际功率）对。如本文中所使用的，功率不必是时间的直接函数，但 可以是时间的间接函数。例如，如果在给定的时间段，比如一分钟内，使用了固定的功率，但 是应用该功率的持续时间发生了改变（例如，从1秒到2秒），则最终结果是每个确定时间 单位所应用的能量中的差值，其是功率。因此，频率/功率对能够包括具有应用规程的频率 /能量对。还应当注意的是，一旦决定了关于一组dr值的规程，则其可以通过随着时间改变 提供频率/功率设定来实现，频率/功率设定能够关于相同的频率随着时间改变发生变化。 另外，如下所述，频率/功率对可直接与一组频率相关联，其中对于频率的实际功率分配被 决定为应用规程的一部分。
[0168] 一种示例性的融化算法是在所选择的工作频率范围[f\，f2]中以具有在最大耗散 率的预定阈值（例如，70%的耗散或70%的规范化耗散，如下所解释））以上的耗散率的频 率来传输零功率（或能量），和在该范围中的其他频率上传输非零功率。在一些情况下，以 二元方式选择功率，即不是最大就是最小。在一些情况下，通过允许关于循环中不同频率有 不同传输时间来传输不同的功率量（相对于其他频率，或绝对值）。可供选择地，提供中等 的功率电平（或能量的量），例如具有中等的耗散水平的部分。
[0169] 在本发明的一个示例性实施方式中，当功率被提供至一频率或频率组时，该功率 电平被选择为是有重要意义的。例如，这种重要性能够被测量作为在扫描/传输循环中所 提供的全部功率的函数（例如，5%、10%、20%、或较小、或较大、或中等的值）。可选择地或 可供选择地，这种重要性能够被测量作为在一个循环中负载的至少5%的部分的温度上的 作用，例如，至少〇. 1°C、0. 2°C、0. 5°C、或较小的、或中等的、或较高的温度改变。可选择地或 可供选择地，能够基于由耗散的功率所导致发生相变的量来测量该重要性，所述耗散的功 率例如足以改变光谱图像（RMSE)，该改变为在一个循环或比如30秒的时间段中至少1%、 3%、5%、10%、或较小的、或中等的、或较大的量。
[0170] 在本发明的一个示例性实施方式中，所述设备包括其上存储了多个阈值、hpl值、 耗散/功率比率、耗散/能量比率、和/或关于各种负载特性的参数的存储器。可选择地， 设备和/或用户在这些被存储的选项之间进行选择，作为关于融化的初始设定、或最终设 定。例如，（在每个频率上放大器的最大功率的）80%的固定hpl可被用于一定重量的冷冻 牛肉。
[0171] 示例件的融化算法
[0172] 以下是一种示例性的融化算法。在所选择的工作范围[f\，f2]中，选择高边界频率 和低边界功率（hpl、lpl)，并且任何被应用的功率被维持在这些边界之间。
[0173] 边界低功率电平（lpl)是最小的功率电平，其中在负载上的耗散高得足以是有用 的。例如，如果选择15%为最小的有用耗散，lpl将关于每个频率设定为是可传输的最大功 率的15%。可供选择地，其可按一预先选择的低功率关于所有频率进行设定（例如，60瓦 特或更少量），或者上述的任何组合；如果在给定频率上负载中的耗散低于lpl，则在该频 率上的被传输功率将被设定到零。
[0174] 边界高功率电平（hpl)确定了最高的可允许耗散功率。这意味着被输出的最高功 率受到抑制以避免不希望出现的热效应。此外，以给定频率输出的实际功率可按照频谱信 息进行选择，尤其是，有选择地确定未融化区域为目标。可选择地，功率电平一般与耗散逆 相关。正如可以注意到的，降低最大的烤箱功率一般将延长融化时间。在一些情况下，所应 用的功率电平满足二元的标准：用于低耗散部分的hpl，以及用于高耗散区域的一些其他 的值（比如零）。
[0175] 使用非常高的hpl可导致在负载中不可接受的不均匀温度分布，并可导致热失 控。负载对所传输的功率（例如，在某工作频带上）越敏感，可接受hpl的功率将越低。可 选择地，按照哪个工作频带更好地区分了水和冰来选择工作频带。
[0176] 一般来说，为敏感的负载设定低hpl，尽管代价是增加了融化时间，但是这种hpl 还可被用于较不敏感的负载。但是，有时可能优选的是为每个负载设定最高hpl，该最高 hpl将在负载上提供可接受的融化后温度分布（例如，± 15°C、± 10°C、±5°C、±2°C或者甚 至更加一致）。该可接受的融化后温度分布能够依赖于例如：负载成分中的一个或多个，对 过度加热的敏感性（例如，是否导致损坏；其扩展性和可逆性；以及到什么程度物质损坏）， 以及试图加热负载的目的。要注意的是，有时优选的是融化速率而不是质量，在这种情况下 可使用较高的hpl，并且融化后质量将是次优的。可选择地，设备被提供具有在一致性、最大 温度、和/或融化速率之间的、用户可选择的折衷（例如，旋钮或数据输入）。
[0177] 要注意的是，按照本发明的一些实施方式，主动优选的是防止过热点而不是融化、 加热、和/或能量耗散的一致性。
[0178] 可选择地，hpl被设定得足够低，以至于已融化部分将不会在以其相关频率进行的 加热停止或降低之前被过度加热。
[0179] 确定hpl (高功率电平）的示例件方法
[0180] hpl可以通过各种方式来确定，例如通过试错方法。在本发明的一个示例性实施方 式中，尝试若干hpl设定，以确定在融化后的负载上提供可接受的温度分布的最大hpl。这 些尝试可在融化期间继续，例如，在每次扫描时执行、每秒执行、或每分钟执行、或以中等的 时间段执行。在本发明的一个示例性实施方式中，hpl开始于低值，并且逐步地增加。可选 择地，hpl根据项目的类型设定。
[0181] 在本发明的一个示例性实施方式中，预设的hpl值被提供用于负载特性的各种组 合，比如形状、重量、温度、所需效果、和/或物质类型中的一个或两个或更多。可选择地，用 户能够选择这些特性，并且设备将相应地建议和/或使用hpl。
[0182] 可选择地，hpl在融化期间周期性地更新。
[0183] 在本发明的一个示例性实施方式中，借助于负载和/或腔的改变估算hpl (最初地 或以不间断的方式），以至于得到更有用的频谱信息。一般来说，如果所得到的频谱信息更 好，则可以识别在冰和水之间更好的分离点，允许更高hpl用于冰块，并且允许以相同的质 量（例如，平稳地）更快加热，和/或以相同的速度以更高的质量加热。
[0184] 可供选择地，并且同时不希望受理论的约束，提议可基于在负载的已融化和冻结 部分中的能量的相对耗散来确定负载的敏感性。当冻结部分和已融化部分中的耗散相对相 似（例如，10-15%耗散差异，比如在40%与50%耗散率之间）（例如，由于低含水量），该例 子被视为有高敏感性（例如，在冰和水之间的差别要求更敏感的确定）。在已融化部分和冻 结部分中的耗散之间的不一致性越大，负载的敏感性越低。因此，可以通过获得负载的频谱 信息并且比较在工作频带中的最大耗散（d max)和最小耗散（dmin)来确定hpl。在dmin与dmax 之间的差越大，则负载的敏感性越低，并且应当有选择地使用的hpl越高。
[0185] 要注意的是，如果提供了对中等耗散频率的更好的功率选择，则可允许更高的 hpl。
[0186] 还可供选择地，并且同时不希望受理论的约束，提议可基于能够在每个频率 (ep(f))和ldl上耗散到负载中的最大功率来确定hpl。hpl可被设定使得所使用频率的部 分，例如在工作频率中的所有频率（例如，跨800-1000MHZ的频带））（或其他的频率组），其 被认为耗散到负载中，并且其中lpl〈ep (f)〈hpl将小于预设的阈值。例如，该阈值可被选择 为10%或20%或30%或其之间的任何值。可选择地，该方法是基于设备一般被限制在最大 功率中的实现（和/或这种情况），并且实际上，hpl越接近最大功率，可能越不容易地在不 同的、近似的频率上提供不同的功率电平。可选择地，百分比依赖于所期望的在质量和/或 速度之间的折衷。
[0187] 因此，融化规程可使用单个hpl值（例如，如果专用于具有相似敏感性的负载；或 者将适用于大多数预期负载的低hpl)。可供选择地，该规程可使用在若干可能的hpl值之 间的选择（例如，在一些预设值之间的选择，或手动地或自动地相应于给定负载和/或可接 受的融化后温度分布的有选择地设定值）。最后，该规程可使用在设备功率性能内的任何值 (例如，自动计算的值或手动选择的值）。一个相对高的hpl的例子可以是300瓦特或者在 该频率上放大器的最大功率的80%。一个相对低的hpl的例子可以是120瓦特或者在该频 率上放大器的最大功率的30%。中间值也是有可能的。
[0188] 耗散函数dr (f)的示例件确定
[0189] dr (f)表示作为频率的函数的耗散率，即通过每个馈源（例如，馈源j)传输的、被 耗散在负载中的功率的百分比。该函数具有在〇与1之间的可能值，并且有选择地如公式1 所示被计算，这基于所测量的功率并使用所测量的频谱信息。然而，正如此处所注明的，可 使用二元函数或非线性的和/或非单调的函数（例如，并且在工厂中确定或者在校准期间 确定）。
[0190]
【权利要求】
1. 一种通过以多个频率应用RF能量加热在不同的频率上具有不同的耗散率的负载的 方法，包括： (a) 在所述多个频率处，确定针对每个频率的耗散率； (b) 根据在所述多个频率的所述每个频率处确定的所述耗散率，通过将所述多个频率 中的每一个关联到多个组中的一个中来将所述多个频率分组为组，使得每个组具有与其相 关联的耗散率的相应范围并且包含所述相应范围内的耗散率已经被确定所处的频率； (c) 基于与所述每个频率相关联的所述组，通过将能量与所述多个频率中的每个频率 相关联来设定频率/能量对；以及 (d) 根据所述频率/能量对来应用RF能量以加热所述负载。
2. 如权利要求1所述的方法，其中每组频率与相应的负载部分相关联；并且选择所述 频率/能量对以获得要被耗散在所述相应的负载部分中的每负载量的能量的总量之间的 差异。
3. 如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述频率被分组成三个组，并且所述频 率/能量对是使得，对于所述第一组，最大的能量与所述第一组中的每个频率相关联，对于 所述第二组，最小的能量与所述第二组中的每个频率相关联，以及对于所述第三组，作为所 述相应的耗散率的函数在所述最大的能量和所述最小的能量之间变化的能量与所述第三 组中的每个频率相关联。
4. 如权利要求1、2或3所述的方法，其中所述设定包括选择每组的功率电平。
5. 如权利要求1、2、3或4所述的方法，其中至少一个组包括多个非连续的频率范围，其 中至少一个频率属于在所述范围之间的另一个组。
6. 如权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中至少一个组对应于冻结的物质。
7. 如权利要求1至6中的任一项所述的方法，其中所述分组包括分组到至少三个组中。
8. 如权利要求1至7中的任一项所述的方法，其中所述将频率分组为组是通过分组为 预定数量的组来执行的。
9. 如权利要求1至8中的任一项所述的方法，其中分组包括分组到至少两个组，所述至 少两个组中的每个组其中都具有以多个频率的相当数量的耗散能量，所述相当数量是在加 热循环中被分配给组的总耗散能量的至少7%。
10. 如权利要求1至9中的任一项所述的方法，其中设定频率/能量对包括将非零能量 与至少两个所述组中的每个频率相关联。
【文档编号】H05B6/80GK104219810SQ201410419956
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2009年11月10日 优先权日:2008年11月10日
【发明者】亚历山大·比尔钦斯基, 艾兰·本-什穆尔, 丹妮拉·阿兹莫尼 申请人:高知有限公司