Brevet FR2175019A1 — publié le 19731019

La présente invention concerne un dispositif de chauffage haute-fréquence évitant les fuites des ondes électromagnétiques par le jeu entre l'enceinte et la porte. Les dispositifs de chauffage haute-fréquence utilisent des ondes électromagnétiques haute-fréquence de, par exemple, 2450 MHZ pour cuire des aliments, sécher et amalgamer différents matériaux. Dans un dispositif de chauffage haute-fréquence tel qu'un four électronique, les micro-ondes engendrées par un oscillateur à magnétron peuvent fuir par le jeu entre la paroi frontale de l'enceinte et la porte, ce qui entraîne des perturbations dans les appareils tels que les émetteurs et les récepteurs de télévision.. De plus, la fuite des micro-ondes engendre des étincelles entre l'enceinte et la porte, ce qui les endommage. En général, un tel danger est évité en montant sur la porte une bande métallique qui vient en contact étroit avec la paroi latérale de l'enceinte ou en-formant une cavité au voisinage des parties de la bordure périphérique de la porte de manière à assurer un effet d'arrêt. Toutefois il est très dif ficile'd'usiner avec précision une telle bande métallique et la cavité se traduit par un four électronique de grandes dimensions. La présente invention a pour but de réaliser un dispositif de chauffage à haute-frequence qui est d'une construction simple et compacte et qui empêche cependant efficacement les fuites des ondes électromagnétiques. Conformément à une caractéristique de la présente invention, le dispositif de chauffage à haute-fréquence comprend une enceinte délimitant une chambre de chauffage avec une ouverture d'accès formée dans une paroi latérale de l'enceinte, une porte montée sur l'enceinte pour fermer l'ouverture d'accès et un oscillateur pour alimenter en ondes électromagnétiques.à haute-fréquence l'intérieur de la chambre de chauffage, un élément diélectrique monté sur les parties de la bordure périphérique de la porte pour assurer une première ligne de transmission pour l'onde électromagnétique, dans lequel la porte-et l'enceinte présentent un jeu qui constitue une seconde ligne'de transmission le long de la surface de l'elé- ment diélectrique faisant face à l'enceinte, la plaque en diélectrique assurant un décalage de phase de l'onde électromagnétique passant à travers la première ligne de transmission de (2n (n étant un navre entier positif)par raport à l'onde électromagnétique passant par la seconde ligne de transmission. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip tion détaillée de divers modes de réalisation de l'invention faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en coupe partielle -d'un -dispositif de chauffage haute-fréquence conventionnel; Fig. 2 est une vue en coupe partielle d'un autre dispositif de chauffage haute-fréquence conventionnel; Fig. 3 est une vue en élévation latérale schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif de chauffage haute fréquence conforme à l'invention; Fig. 4 est une vue en coupe partielle à plus grande échelle du dispositif de chauffage haute-fréquence représenté dans la figure 3;; Fig. 5 est une repr8sntation schématique des lignes de trank mission dans le dispositif de chauffage haute-fréquence illustré dans la figure 4 et Figs 6 à 9 sont des vues en coupe partielle à plus grande échelle d'autres modes de réalisation. On décrira tout d'abord, pour mieux faire-comprendre l'inverr tion, des dispositifs d'étanchéité pour l'énergie électromagnétique utilisés dans un four électronique de l'art antérieur avec référen- ce aux figures 1 et 2. Comme illustré dans la figure 1, une bande métallique 3 est montée sur le bord intérieur d'une porte 2 de maY nière à assurer un contact métal-métal entre la paroi frontale d'me enceinte 1 et la porte 2. Afin d'empecher efficacement la fuite des ondes électromagnétiques, il est très important d'usiner avec précision la bande métallique 3.Toutefois, même lorsque les parties constitutives sont usinées avec précision, il est extrêmement dif ficile de maintenir toujours le contact mOtal-mKetal autour de la to talité de l'orifice d'accès parce que la porte est fréquemment ouverte et fermée. Dans la figure 2 utie cavité 8 ayant une longueur électrique de A/4 est formée dans la partie périphérique interne d'une porte 7, partie selon laquelle la porte 7 contacte la paroi frontale 6 de l'enceinte 5. I1 est souhaitable que la cavité 8 soit réalisée en étant distante de A/4 du bord intérieur de la paroi la térale frontale 6.En consEquence, il est nécessaire d'accroître la largeur W de la paroi latérale frontale. De plus un champ Elec- trique d'intensité maximale est produit autour de l'orifice de la cavité 8, ce qui donne naissance à des étincelles dans l'orifice. On décrira maintenant. le nouveau dispositif de chauffage haute-fréquence avec référence aux figures 3 à 9 dans lesquelles les parties constitutives ayant sensiblement les mêmes fonctions sont désignes par les mêmes références. Le premier mode de réalisation du dispositif de chauffage haute-fréquence tel que le- four électronique représenté dans les figures 3 et 4 comprend une enceinte 11 délimitant une chambre de chauffage 12 avec une ouverture d'accès realisée dans la paroi frorr tale de l'enceinte 11. Une porte 13 est montée pivotante sur la pa roi frontale pour fermer l'orifice d'accès à la chambre de chauffa ge 12. Un tableau de commande 14 est monté sur la paroi frontale de l'enceinte 11 au-dessus de la porte 13. Une minuterie pour fixer la durée de la cuisson et d'autres organes de commande sont montés sur le tableau 14.Sur le dessus de la chambre de chauffage 12 sont disposés un oscillateur haute-fréquence 16, par exemple un magnétron radiant des ondes égnétIq sous une fréquence d'environ 2450 MHZ et un ventilateur d'homogénéIsation 15 pour brasser de façon aléatoire l'onde électromagnétique de façon à établir un champ magnétique uniforme pour chauffer et cuire uniformément les aliments 17. Comme illustré dans la figure 4, la porte 13 comporte un bâti métallique 21 et une plaque métallique 22 comportant de nombreuses petites perforations et montée sur le bâti métallique 21 de manière à fermer l'ouverture de celui-ci. Le bâti métallique 21 comporte une rainure dans les parties de bordure périphériques où la porte 13 conss tacte la paroi frontale îîa de l'enceinte 11. Dans la rainure est montée une plaque en diélectrique 24 assurant une ligne de transmission 23a pour l'onde électromagnétique. Une autre ligne de transmission 23b est prévue le long de la surface de la plaque en diélectrique 24 faisant face à la.paroi frontale de l'enceinte 11.Comme illustré dans la figure 5, l'onde électromagnétique parvenant a une entrée des lignes de transmission 2a et 23b se divise en deux parties qui se propagent respectivement le long des lignes de transmission 23a et 23b et qui sont ensuite combinées à la sortie B. Oh doit noter que la plaque en diélectrique 24 amène l'onde Flectromagnetique circulant le long de la ligne de transmission 23a à être décalée en phase de (2n-l)r (n étant un nombre entier positif) par rapport à l'onde électromagnétique circulant le long de la ligne de transmis sion 23b. Pour cette raison les deux parties de l'onde electroma- gnétique sont décalées l'une par rapport à l'autre à la sortie B, ce qui empêche la fuite de l'onde électromagnétique. Pour simplifier l'explication,on supposera que l'onde électromagnétique est propagée dans l'air et la plaque électromagné tique 24 sans aucune perte. On suppose que l'intensité du champ électrique ou magnétique en un point donné est de P p0eiXt , l'inten 0 sité du champ électrique ou magnétique en un point distant du point donné d'une distance r est r p = p0ej#(t-V) . . . . (1) dans laquelle : # = fréquence angulaire V = vitesse de propagation En conséquence, l'intensité de l'onde électromagnétique atteignant la sortie B en empruntant la ligne de transmission 23a est de D P1 = P0/2ej#(t-V1) . . .. (2) dans laquelle ; vitesse de propagation dans la plaque diélec trique 23 (# et sont respectivement le fac teur diélectrique et la perméabilité de la plaque 23) D = distance entre les extrémités A et B. D'une façon similaire, l'intensité de l'onde électromagnéti que atteignant la borne B par la ligne de transmission 23b est D P2 = P0/2ej#(t-V2) . . . . (3) dans laquelle : = vitesse de propagation dans l'air (e0 et p0 représentent respectivement le facteur diélectrique et la perméabilité de l'air) Les longueurs d'onde A1 et A2 des ondes électromagnétiques passant respectivement par la plaque diélectrique 24 et l'air sont:: 2#V1 #1 # .... (4) 2#V2 #2 ## ... (5) On supposera maintenant que la distance D peut être représente par En substituant les équations (4), (5) et (6) ci-dessus dans les équations (2) et (3), on obtient les équations suivantes : lorsque #1 # #2 En conséquence, l'intensité de l'onde électromagnétique en un point distant de la borne de sortie B d'une distance x est obtenue, à partir des équations ci-dessus, par : L'intensité totale de l'onde électromagnétique dans cette position est: Px = P1x + P2x = 0 . . .. (11) Ainsi la fuite de l'onde électromagnétique est évitée efficacement en la divisant en deux parties égales au droit de la borne d'entrée A et en décalant celles-ci en phase de (2n-1)" (n étant un nombre entier positif) l'une-par rapport à l'autre.Afin de décaler en phase les deux parties d'une onde électromagnétique de (2n-1)s , la longueur de la ligne de transmission 24 doit être choisie égale à Lorsque la plaque en diélectrique 24 a un facteur diélectrique de #=4#0 et une perméabilité de = 0 (ces valeurs sont habituel- lement obtenues pour une fréquence d'environ 109Hz) la vitesse de propagation dans la plaque de diélectrique 24 est de En conséquence #1=2#2 et la distance minimale optimale est:: Dans un four électronique fonctionnant à 2450 MHz D min = #2 = 2#V2 # V1 =V1 2f =3x1010 2x2,45x109 # 6 (cm) La distance optimale Do est représentée par Do = 6(2n-1)cm Naturellement, il est souhaitable de choisir pour Do la valeur la plus petite pour réduire les dimensions de l'appareil. La description ci-dessus est basée sur la supposition que l'onde électromagnétique est propagée dans l'air et la plaque diélectrique 24 sans aucune perte. Toutefois, s'il y a une perte, l'équation 1 est modifiee en P - p0ei'o(t V)-a P = P 'ej(t- V .... (12) En conséquence le même effet que celui mentionné ci-dessus est obtenu en divisant l'onde électromagnétique en deux parties sous un rapport convenable. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la fuite de l'onde électromagnétique est évitée efficacement sans monter sur la porte une bande métallique qui doit entre usinée avec précision ou sans prévoir une cavité profonde au voisinage de la périphérie de la por te. De plus la possibilité que des ondes stationnaires s'établissent entre la paroi frontale 11a de l'enceinte 11 et la porte 13. est re.- marquablement réduite de sorte qu'aucune étincelle n'est engendrée, ce qui évite un endommagement de l'enceinte 11 et de la porte 13. La figure 6 représente un autre mode de réalisation. Le cadre 25 de la porte 13 comporte des faces latérales qui se trouvent en face de la paroi interne de l'enceinte 11. Une plaque en diélectrique 24 est fixée sur les faces latérales pour former une ligne de transmission 23a comme décrit avec référence à la figure 4. Dans ce mode de réalisation, même lorsque la porte 13 est légèrement ouverte, la plaque en diélectrique 24 se trouve toujours en face de la paroi interne de l'enceinte, ce qui évite toute fuite de l'onde électromagnétique. Le mode de réalisation représenté dans la figure 7 comporte la même porte que~celui illustré dans la figure 4. L'enceinte 1,1 comporte une rainure qui se trouve en face de la plaque en diélectrique 24. Dans cette rainure est placée une plaque en diélectrique 27 qui est en contact étroit avec la plaque en diélectrique 24 pour créer une autre ligne de transmission 26. Le facteur diélectrique et la perméabilité des plaques en diélectrique 24 et 27 et la dis tance entre les bornes A et B sont choisis de manière que les ondes électromagnétiques passant par les lignes de transmission 23 et 26 sointdécalées en phase de -(2n-1)ir l'une par rapport à l'autre. Dans la figure 8 la porte 13 comporte, en plus de la plaque en diélectrique 24, une plaque en diélectrique 29 pour constituer une ligne de transmission 28. La plaque en diélectrique 24 est prévue pour empêcher les fuites de l'onde fondamentale tandis que la plaque en diélectrique 29 est utilisée pour empêcher la fuite de 1' onde harmonique secondaire. Le constituant formant, l'harmonique secondaire de l'onde électromagnétique de 2450 MHZ est propagé dans la plaque en diélectrique 29 (=4su t 0) avec une longueur d' onde d'environ 3 cm. En conséquence pour empêcher la fuite du composant harmonique secondaire, il faut utiliser une plaque en diélec trique de 3(2n-l)cm. La fuite des composants harmoniques d'ordres impairs peut être empêchée par la plaque en diélectrique 24 tandis que la fuite des composants harmoniques d'ordres pairs peut être empêchée par la plaque en diélectrique 29. Dans la figure 9, une plaque en diélectrique 24 est montée sur les faces latérales de la porte, en combinaison avec une bande métallique 30 pour assurer que la fuite de l'onde électromagnétique est empêchée d'une façon plus efficace Le dispositif décrit est compact t d'une construction simw ple et la fuite des ondes électromagnétiques peut être empêchée efficacement. R V ND I O A T IONS 1. Un dispositif de chauffage haute-fréquence comportant une enceinte définissant une chambre de chauffage avec une ouverture d'accès formée dans une paroi latérale de l'enceinte, une porte montée sur l'enceinte pour fermer l'ouverture.d'accès et un oscil- lateur pour fournir des ondes électro-magnétiques haute-fréquence à l'intérieur de la chambre de chauffage caractérisé en ce que la porte comporte un premier élément diélectrique monté dans ses parties de bordure périphériques faisant face à l'enceinte pour former une première ligne de transmission, en ce que la porte et l'enceinte faisant face à la porte déterminent un Jeu constituant une seconde ligne de transmission le long de la surface du premier élé- ment diélectrique faisant face à l'enceinte et en ce que le premier élément diélectrique assure un décalage de phase de l'onde électromagnétique passant par la première ligne de transmission de (2n-l)"r" (n étant un nombre entier positif) par rapport à l'onde électromagnétique passant par la seconde ligne de transmission. 2. Un dispositif de chauffage haute-fréquence selon la revendicationEl caractérisé en ce que la porte comporte une premi ère rainure formée dans sa partie de bordure périphérique faisant face à l'enceinte, le premier élément diélectrique étant disposé dans cette première rainure. 3. Un dispositif de séchage haute fréquence selon la revendication 2 caractérisé en ce que la porte comporte de plus une se- conde rainure réalisée dans les parties de bordure périphériques faisant face à l'enceinte et écartée de la première rainure, un second diélectrique étant disposé dans cette seconde rainure pour 'constituer une troisième ligne de transmission et le second élément diélectrique assurant un décalage de phase de (2 m-l) (m étant un nombre entier positif) de l'onde électro-magnétique passant par la troisième ligne de transmission par rapport à l'onde électromagnétique passant par une quatrième ligne de transmission prévue le long de la surface du second-élément diélectrique faisant face à l'enceinte. 4. Un dispositif de chauffage à haute fréquence selon la revendication 1 caractérisé en ce que la porte comporte des faces latérales se trouvant en face de la paroi interne de l'enceinte, le premier élément diélectrique étant disposé sur ces faces latérales. 5. Un dispositif de chauffage à haute fréquence selon la revendication 1 caractérisé en ce que la porte comporte de plus une bande métallique qui est en contact étroit avec la paroi lattez rale de ltenceinte. 6. Un dispositif de chauffage haute-fréquence comportant une enceinte définissant une-chambre de chauffage avec une ouverture d'accès formée dans une paroi latérale de I'enceinte, une porte montée sur l'enceinte pour fermer l'ouverture d'accès et un oscillateur pour fournir des ondes électro-magnétiques haute-fré- quence à l'intérieur de la chambre de chauffage caractérisé en ce que la porte comporte une première rainure dans ses parties de bordure périphériques faisant face à l'enceinte, cette première rainure contenant un premier élément diélectrique pour constituer une première ligne de transmission, en ce que 11 enceinte comporte une seconde rainuré dans sa paroi latérale faisant face à la première rainure, la seconde rainure contenant un second élément diélectrique qui est en contact étroit avec le premier élément diélectrique pour constituer une seconde ligne de transmission et en ce que l'onde électro-magnétique passant par la première liges de transmission est décalée en phase de (2n-1)77(n étant un nombre entier positif) par rapport à l'onde électro-magnétique passant par la seconde ligne de transmission.