Brevet FR2524616A1 — publié le 19831007

La présente invention concerne un four de cuisson micro-onde et plus particulièrement un perfectionnement d'un tel four qui est destiné à modifier une distribution d'éner- gie non uniforme à l'intérieur de la cavité du four pour améliorer les performances de cuisson. Dans une cavité de cuisson d'un four micro-onde classique, la distribution spatiale de l'énergie micro-onde tend à être non uniforme Il en résulte que des points chauds et des points froids sont produits à différents emplacements Pour de nombreux types d'aliments, ceci con- duit à une cuisson non satisfaisante, du fait que certaines parties de l'aliment peuvent être complètement cuitesalors que d'autres sont à peine chauffées Le problème devient plus important avec des aliments ayant une faible conductivité thermique et une faible constante diélectrique qui n'absorbent pas facilement l'énergie micro-onde ou qui ne conduisent pas facilement la chaleur des zones qui sont chauffées par l'éner- gie micro-onde vers les zones qui ne le sont pas Des aliments tels que des gâteaux entrent dans cette catégorie Cependant, d'autres aliments qu'on fait cuire fréquemment dans des fours micro-ondes, comme la viande, donnent également des résultats de cuisson non satisfaisants si la distribution d'énergie micro-onde à l'intérieur de la cavité du four n'est pas unifor- me. Une explication de la configuration de cuisson non uniforme consiste en ce que des configurations d'ondes élec- tromagnétiques stationnaires, qu'on appelle des "modes", sont établies dans la cavité de cuisson Lorsqu'une configuration d'ondes stationnaires est établie, les intensités des champs électrique et magnétique varient fortement en fonction de la position La forme précise des configurations de modes ou d'ondes stationnaires dépend au moins de la fréquence de l'énergie micro-onde qu'on utilise pour exciter la cavité, et des dimensions de la cavité elle-même Du fait du nombre rela- tivement grand de modes théoriquement possibles, il est diffi- cile de prévoir avec certitude quels seront les modes prédomi- nants La situation est encore compliquée par les effets de charge différents de différents types et de différentes quan- tités d'aliments et de récipients pour aliments qui peuvent être placés dans la cavité de cuisson. Un certain nombre de techniques différentes pour modifier les configurations d'ondes stationnaires dans la cavité ont été essayées pour tenter d'atténuer le problème d'une distribution non uniforme de l'énergie micro-onde Une technique courante fait appel à l'utilisation d'un dispositif appelé "brasseur de modes" qui ressemble de façon caractéris- tique à un ventilateur comportant des pales en métal Le bras- seur de modes se trouve normalement à proximité de la jonction entre le guide d'ondes et la cavité du four, à l'endroit auquel l'énergie microonde est transmise du guide d'ondes vers la cavité Le brasseur peut être dans la cavité de cuisson elle-même, dans le guide d'ondes, près d'un accès de sortie, ou dans un logement en retrait, formé dans l'une des parois de la cavité, qui assure le couplage entre l'accès de sortie du guide d'ondes et la cavité Le brassage de modes est une tentative visant à rendre les réflexions aléatoires, en intro- duisant une diffusion, variable dans le temps, de l'énergie micro-onde, lorsqu'elle entre dans la cavité La technique de brassage de modes apporte une certaine amélioration au problè- me de la distribution non uniforme de l'énergie, mais de tels procédés ne se sont pas avérés totalement satisfaisants Par exemple, il demeure possible qu'une région située d'un côté de 25246 16 la cavité soit le siège d'une intensité de champ notablement plus élevé qu'une région située du côté opposé de la cavité. Une distribution non uniforme peut également apparaître dans la direction avant-arrière. Le brevet US 4 133 997 montre un système d'alimen- tation double dans lequel l'énergie est admise dans la cavité à partir d'accès de sortie de guide d'ondes situés sur des parois latérales opposées Un brasseur de modes est placé à proximité de chaque accès de sortie Cette technique apparaît être encore une autre variante de configurations de brasseur de modes à un seul système d'alimentation, mais elle ne par- vient toujours pas à donner totalement satisfaction pour la cuisson d'aliments. Une autre technique pour parvenir à une cuisson plus uniforme dans la cavité de four consiste à employer un plateau tournant pour supporter l'aliment La théorie consis- te en ce que du fait que l'aliment tourne en passant par des points chauds et froids dans le four, la moyenne temporelle du chauffage de l'aliment doit conduire à une cuisson relati- vement uniforme Bien que cette technique ait quelque effica- cité, les résultats dépendent de la configuration de modes particulière qui est établie dans le four donné et de la natu- re de l'aliment à cuire Par exemple, un mode polarisé verti- calement, à prédominance TE, ne donne pas des résultats satis- faisants pour la cuisson de tranches de bacon placées hori- zontalement, malgré l'utilisation du plateau tournant De même, dans le cas d'une configuration de modes qui produit un faible niveau d'énergie au centre du four, la partie axiale de la charge d'aliment en rotation demeure moins bien cuite que les autres régions de la charge qui passent par les régions extérieures à plus grande énergie dans la cavité lorsque l'aliment tourne. Une autre technique encore a fait intervenir l'uti- lisation d'une antenne tournante dans la cavité, pour tenter d'obtenir une configuration de chauffage plus uniforme dans la cavité On peut trouver des éléments de l'art antérieur concernant une telle utilisation d'antennes tournantes dans les brevets US 4 028 521, 4 284 868 et 4 316 069, par exemple. Bien que des antennes tournantes tendent par elles-mêmes à améliorer l'uniformité de la distribution d'énergie dans la cavité, des configurations d'antennes caractéristiques ont tendance à laisser des points froids Pour des antennes mon- tées en position centrale, de tels points froids tendent à apparaître près du centre de rotation de l'antenne De plus, la partie de la charge d'aliment qui fait face à l'antenne a tendance à cuire davantage que le côté opposé de la charge, ce qui nécessite de retourner certains aliments pour obtenir une bonne cuisson Ainsi, bien que la technique des antennes à faisceau tournant procure une amélioration par rapport à la configuration antérieure de brasseur de modes, les perfor- mances de cuisson d'aliments ne sont toujours pas totalement satisfaisantes. L'utilisation de configurations d'alimentation à fentes dans des fours micro-ondes est également connue dans l'art antérieur On peut citer à titre d'exemples les brevets US 4 019 009, 2 704 802 et 3 810 248 Les configurations d'alimentation à fentes du type du brevet US 4 019 009 utili- sent des phénomènes d'ondes de surface pour le chauffage en champ proche Le telles configurations ont tendance à chauffer essentiellement la partie de la charge qui est la plus proche des fentes, et fonctionnent donc bien pour des charges rela- tivement plates et minces Cependant, pour d'autres types de charges, l'action des ondes de surface est complétée par de l'énergie qui est rayonnée dans la cavité à partir du sommet ou d'un côté Des configurations d'alimentation à fentes telles que celles des brevets US 2 704 802 et 3 810 248 ten- dent à créer des ondes stationnaires, avec des points froids résultants aux noeuds de l'onde stationnaire. Le brevet US 3 210 511 montre un exemple de système d'alimentation double utilisant des fentes en tant qu'éléments rayonnants La configuration décrite dans ce brevet comporte des fentes uniques, diamétralement opposées, sur les parois supérieure et inférieure de la cavité, et ces fentes sont mutuellement orientées à angle droit Le rayonnement prove- nant des fentes est déphasé de 900 pour produire dans la cavi- té un rayonnement polarisé de façon circulaire La demande de brevet US 204 126, déposée le 5 novembre 1980, fournit encore un autre exemple d'un système d'alimentation double utilisant des éléments rayonnants à fentes pour des fours micro-ondes. Le four de ce brevet utilise des réseaux de fentes adjacentes aux parois supérieure et inférieure de la cavité, avec une plaque située immédiatement au-dessus des fentes inférieures. Ut aliment supporté par la plaque est chauffé par l'utilisa- tion d'effets de chauffage par champ proche Les fentes supé- rieures rayonnent de l'énergie micro-onde pour irradier la partie supérieure de la charge d'aliment. Bien que les diverses techniques résumées ci-dessus, visant à résoudre le problème d'une distribution d'énergie non uniforme dans des cavités de four micro-onde, soient par- venues à divers degrés de succès dans l'amélioration des per- formances de cuisson, aucune ne s'est avérée totalement satisfaisante en ce qui concerne les performances de cuisson et la commodité d'utilisation. L'invention a donc pour but de procurer un four micro-onde ayant un système d'excitation qui améliore l'uni- formité de la moyenne temporelle de la distribution d'énergie dans la cavité du four, pour cuire efficacement même les ali- ments ayant une faible conductivité thermique, qui étaient jusqu'à présent difficiles à cuire de façon satisfaisante. L'invention a également pour but de procurer un four micro-onde du type précédent qui supprime, ou presque, la nécessité de manipuler la charge d'aliment dans la cavité pen- dant le processus de cuisson. Pour parvenir aux buts indiqués ci-dessus, l'inven- tion utilise à la fois les avantages d'une antenne tournante et ceux d'une configuration d'alimentation à fentes, dans une seule cavité de four micro-onde avec une interaction entre ces éléments qui améliore l'efficacité et l'uniformité du chauffage dans la cavité, pour divers types et formes d'aliments qu'on fait cuire ou qu'on chauffe normalement dans cette cavité. On utilise dans ce but une cavité de cuisson micro- onde du type résonnant, cette cavité consistant en une encein- te de forme générale cubique définie par des parois conductri- ces Le système d'excitation micro-onde pour la cavité com- prend un système d'alimentation double comportant des moyens de rayonnement dynamiques d'énergie micro-onde, supportés par une paroi de la cavité, de préférence la paroi supérieure, et des moyens de rayonnement micro-ondes statiques supportés par une autre paroi, de préférence la paroi inférieure Des moyens à guide d'ondes transmettent aux moyens de rayonnement dynamiques et statiques de l'énergie provenant d'une source d'énergie micro-onde commune, et la fraction de l'énergie totale qui est appliquée à chacun des moyens de rayonnement est déterminée par l'impédance de la charge présentée par chacun L'impédance des moyens Ce rayonnement dynamiques varie en fonction du temps et de l'impédance de la charge d'aliment qui est chauffée dans la cavité De plus, l'impédan- ce présentée par les moyens de rayonnement statiques est fonction de la charge d'aliment qui est chauffée dans la cavi- té L'impédance de la charge d'aliment varie pendant le dérou- lement du processus de cuisson Par conséquent, la répartition fractionnaire de l'énergie provenant de la source d'énergie, entre les moyens d'alimentation dynamiques et statiques varie au cours du processus de cuisson On pense que cette variation est un facteur important dans l'amélioration des performances de cuisson que manifeste le four micro-onde de l'invention. Conformément à une forme de l'invention, les moyens de rayonnement de champ dynamiques consistent en une antenne tournante montée sur la paroi supérieure de la cavité Les moyens de rayonnement de champ statiques consistent en une chambre rayonnante creuse qui s'étend en position centrale le long de la paroi inférieure de la cavité, et qui comporte un réseau de fentes rayonnantes formées le long de la face supérieure de cette chambre rayonnante Les fentes sont dis- posées de façon à établir dans la cavité un diagramme de rayonnement pratiquement stationnaire qui vient en complément du diagramme de rayonnement moyen de l'antenne, en remplis- sant les parties du diagramme de l'antenne qui correspondent à une densité d'énergie relativement faible Dans cette con- figuration, l'antenne et la chambre rayonnante sont alimen- tées par une source d'énergie commune L'impédance de la charge de l'antenne est fonction à la fois de l'orientation angulaire de l'antenne dans la cavité et de la charge d'ali- ment, et elle varie donc nécessairement lorsque l'antenne tourne La proportion de l'énergie totale qui est fournie à la chambre rayonnante fluctue sous l'effet des fluctuations de l'impédance de la charge de l'antenne, ce qui fait fluc- tuer de façon correspondante l'intensité du champ émis par les fentes de la chambre rayonnante De plus, pendant que la charge d'aliment est chauffée, sa constante diélectrique change progressivement, ce qui fait changer de façon corres- pondante l'impédance de l'antenne comme de la chambre rayon- nante et donc la proportion d'énergie qui est appliquée à la chambre rayonnante Ainsi, la proportion de l'énergie totale qui est appliquée à l'antenne et à la chambre rayonnante fluctue de façon relativement rapide autour d'une valeur moyenne ou nominale sous l'effet de la rotation de l'antenne. Cette valeur moyenne change progressivement au fur et à mesu- re que le processus de cuisson avance, sous l'effet de chan- gements de la constante diélectrique de la charge d'aliment. Ainsi, l'interaction de l'antenne dynamique tournante et de la chambre rayonnante statique procure une distribution d'énergie plus uniforme dans toute la cavité, lorsqu'on la considère en moyenne temporelle sur la durée de cuisson Ceci conduit à des performances de cuisson notablement améliorées. La suite de la description se réfère aux dessins annexés qui représentent respectivement: Figure 1: une vue en perspective par l'avant d'un four micro-onde; Figure 2: une représentation en coupe schématique, par l'avant, du four micro-onde de la figure 1, selon les lignes 2-2; Figure 3: une représentation schématique latérale, partiellement en coupe, du four micro-onde de la figure 1, avec des parties enlevées pour montrer des détails du mode de réalisation de l'invention considéré à titre d'exemple; Figure 4: une coupe schématique selon la ligne 4-4 de la figure 2, avec des parties enlevées pour montrer les détails des fentes dans la chambre d'alimentation à fentes Figure 5: une vue de dessus partielle agrandie du four de la figure 1, selon la ligne 5-5 de la figure 2, mon- trant des détails du dispositif d'entraînement destiné à faire tourner l'antenne; Figure 6: une représentation schématique en coupe latérale agrandie d'une partie du four de la figure 1, mon- trant des détails de la structure de support de l'antenne Figures 7 A et 7 B: des croquis des diagrammes de rayonnement respectifs de l'antenne et de la chambre rayonnan- te du four micro-onde de la figure 1, et du plan de cuisson du four; Figure 8: une représentation graphique de la puissance de sortie en fonction du temps pour l'antenne et la chambre rayonnante du four de la figure 1; et Figure 9: une famille de courbes représentant la puissance de sortie moyenne de l'antenne et de la chambre rayonnante du four microonde de la figure 1, en fonction du temps, pour diverses charges d'aliment. On va maintenant considérer les figures 1-4 qui représentent un four micro-onde désigné globalement par la référence 10 Le coffret extérieur comporte six parois de coffret comprenant des parois supérieure et inférieure 12 et 14, une paroi carrière 16, deux parois latérales 18 et 20 et une paroi avant qui est formée en partie par une porte 22 montée sur charnières et en partie par un panneau de commande 23 L'espace situé à l'intérieur du coffret extérieur est divisé de façon générale en une cavité de cuisson 24 et en un compartiment de commande 26 La cavité de cuisson 24 comprend une paroi supérieure 28, une paroi inférieure 30 et des parois latérales 32 et 34 La paroi arrière de la cavité est définie par la paroi 16 du coffret et la paroi avant de la cavité est définie par la face intérieure 36 de la porte 22 La cavité 24 a des dimensions nominales de 40,64 cm de largeur sur 34,72 cm de hauteur sur 33,99 cm de profondeur Une plaque de support 37 en matière diélectrique perméable aux micro-ondes, telle que celle disponible dans le commerce sous les marques Pyroceram ou Neoceram, est disposée dans la cavité 24, de façon pratiquement parallèle à la paroi inférieure 14 du coffret La plaque 37 est supportée par une bande de support 38 qui entoure la cavité 24 La bande 38 est fixée d'avant en arrière aux parois latérales 32 et 34 de la cavité et d'un côté à l'autre à la paroi inférieure 30, au moyen de pattes à expansion 39 qui font saillie à travers de petits trous répartis le long des bords avant et arrière de la paroi infé- rieure 30 et des parois latérales 32 et 34. Un magnétron 40 est monté dans le compartiment de commande 26, et lorsqu'il est branché à une source d'énergie appropriée (non représentée), telle que la source d'énergie alternative à 220 V correspondant aux prises murales domesti- ques, il produit sur sa sonde de sortie 42 de l'énergie micro- onde ayant une fréquence centrale d'environ 2450 M Hz En association avec le magnétron 40, un ventilateur (non repré- senté) produit un courant d'air de refroidissement de façon à canaliser l'air sur les ailettes de refroidissement 44 du magnétron L'ouverture avant du compartiment de commande 26 est fermée par un panneau de commande 23 On notera que de nombreux autres composants sont nécessaires dans un four micro-onde complet, mais pour la clarté de la représentation et de la description, seuls les éléments considérés comme essentiels à la bonne compréhension de l'invention sont repré- sentés et décrits Tous ces autres éléments peuvent être classiques et sont donc bien connus de l'homme de l'art. Le système d'excitation pour le four 10 conforme à l'invention est un système d'alimentation double qui comprend des moyens de rayonnement micro-ondes dynamiques supportés par une paroi de la cavité, de préférence la paroi supérieure, et des moyens de rayonnement micro-ondes statiques supportés par une autre paroi, de préférence la paroi opposée Les moyens de rayonnement statiques et dynamiques sont excités par de l'énergie provenant d'Ine source commune d'énergie micro-onde qui est transmise de la source vers les moyens de rayonnement par des moyens à guide d'ondes comprenant une sec- tion centrale qui reçoit de l'énergie à partir de la source, une première section qui s'étend de la section centrale jusqu'aux moyens de rayonnement dynamiques et une seconde sec- tion qui s'étend de la section centrale jusqu'aux moyens de rayonnement statiques Cette jonction entre les première et seconde sections procure un moyen d'équilibrage d'impédance, pour commander le passage de l'énergie vers les première et seconde sections. On utilise ici l'expression "moyens de rayonnement dynamiques" pour désigner des moyens comportant un ou plusieurs éléments rayonnants qui se déplacent physiquement par rapport à la cavité, ou leur équivalent électrique De façon similai- re, l'expression "moyens de rayonnement statiques" désigne des éléments rayonnants qui sont fixes par rapport à la cavi- té. L'énergie que la source fournit à la section de gui- de d'ondes centrale est divisée entre les première et seconde sections de guide d'ondes en fonction de l'impédance que cha- 25246 1 6 cune d'elles présente à la jonction entre ces sections et la section centrale L'impédance d'émission que les moyens de rayonnement dynamiques présentent au magnétron, à l'accès d'entrée de la première section, varie dans le temps L'impé- dance initiale que les moyens statiques présentent à l'accès d'entrée de la seconde section au début du cycle de cuisson est fonction des paramètres de la charge d'aliment, c'est à- dire la taille, la forme, la constante diélectrique, etc De plus, pendant que l'aliment cuit, certains paramètres tels que la constante diélectrique changent, ce qui modifie les impédances que voit le magnétron aux deux accès d'entrée, mais en particulier à l'accès d'entrée de la seconde section. La répartition fractionnaire de l'énergie entre les première et seconde sections varie lorsque les impédances présentées à leurs accès d'entrée respectifs changent, et cette réparti- tion s'adapte donc initialement à la charge d'aliment et elle change également lorsque les caractéristiques de la charge d'aliment changent, pendant le processus de cuisson. Bien qu'on pense que les performances de cuisson améliorées observées pour le four micro-onde décrit ici soient attribuables dans une large mesure à cette répartition frac- tionnaire variable de l'énergie entre les moyens de rayonne- ment dynamiques et statiques, il faut noter que du fait de la complexité des interactions qui se produisent dans la cavité, il est difficile d'identifier les causes précises des configu- rations de distribution d'énergie dans la cavité On ne doit pas considérer que l'invention est limitée à une théorie de fonctionnement précise, bien qu'on se soit efforcé d'identi- fier et d'expliquer sa théorie de fonctionnement au bénéfice des spécialistes de ce domaine. Dans l'exemple de réalisation qui est décrit ici, les moyens de rayonnement dynamiques prennent la forme d'une antenne tournante désignée de façon générale par la référence , qui est supportée de manière tournante par la paroi supé- rieure 28 de la cavité 24 Les moyens de rayonnement statiques sont réalisés sous la forme d'une chambre de rayonnement creuse munie de fentes, désignée de façon générale par la référence 52, qui s'étend en position centrale le long de la paroi inférieure 30 de la cavité 24 La paroi ou la face supérieure 55 de la chambre 52 comporte un réseau de fentes rayonnantes 58 qui sont formées de façon à rayonner de l'énergie de l'intérieur de la chambre 52 vers la cavité 24. Les fentes 58 sont disposées de façon à établir et à entrete- nir un diagramme de rayonnement pratiquement stationnaire ayant une configuration qui vient en complément du diagramme de rayonnement de l'antenne tournante, en produisant une con- centration d'énergie relativement élevée dans les régions dans lesquelles l'énergie qui provient de l'antenne est rela- tivement faible. La source d'énergie micro-onde est le magnétron 40. L'énergie micro-onde provenant de la sonde de sortie 42 du magnétron 40 est transmise aux moyens de rayonnement dynami- ques et statiques, portant respectivement les références 50 et 52, par des moyens à guide d'ondes comprenant une section centrale 62 qui loge la sonde de sortie 42 du magnétron, une première section 64 qui s'étend de façon générale en position centrale le long de la paroi de cavité supérieure 28, pour transmettre l'énergie de la sonde 42 vers l'antenne 50, et une seconde section 66 qui s'étend dans une direction vertica- le, dans une position générale centrale le long de la paroi latérale 32 de la cavité, pour transmettre l'énergie de la sonde 42 vers la chambre 52 Un épaulement arrondi 78 formé à la jonction des première et seconde sections, portant res- pectivement les références 64 et 66, divise entre ces sections la puissance provenant du magnétron 40, adapte l'impédance du système à celle du magnétron et facilite l'excitation en phase des moyens de rayonnement dynamiques et statiques 50 et 52. La première section de guide d'ondes 64 a une sec- tion transversale de forme générale rectangulaire qui est for- mée conjointement par un élément 68 ayant une section transver- 25246 16 sale de forme générale en U et par la paroi de cavité supé- rieure 28 La paroi d'extrémité 65 de la section 64 établit une terminaison en court-circuit pour la section 64 La seconde section de guide d'ondes 66 a également une section transversale de forme générale rectangulaire et est formée conjointement par un élément 70 ayant une section transversale en forme de U et par la paroi latérale 32 La paroi d'extré- mité 71 de la section 66 qui est éloignée du magnétron 40 forme un coude de transition à 450, de type classique, pour guider l'énergie se propageant dans la section 66 afin de lui faire traverser l'ouverture 72 qui débouche dans la chambre rayonnante 52 Le coude à 450 établit une transition à fai- bles pertes, sans changement de phase ni dissipation d'éner- gie Les éléments 68 et 70 sont munis de brides appropriées, comme en 74 et 75, respectivement, pour être fixés respective- ment à la paroi supérieure 28 et à la paroi latérale 32, par des moyens appropriés, comme par soudage Les deux sections sont dimensionnées pour supporter un mode TE 10 à propagation. Plus précisément, la largeur (c'est-à-dire la dimension allant de l'avant vers l'arrière de la cavité) est supérieure à la moitié d'une longueur d'onde du guide, mais inférieure à une longueur d'onde, et la hauteur est inférieure à la moitié de la longueur d'onde du guide Dans le mode de réalisation considéré à titre d'exemple, les sections 64 et 66 ont une hauteur nominale de 1,91 cm et la largeur a une valeur nomina- le de 9,30 cm. La section de guide d'ondes centrale 62 consiste en une enceinte de forme générale rectangulaire qui est formée au sommet et sur les côtés par un prolongement de l'élément 68 au-delà de la cavité 24, et' sur le fond par une bride de support 76 La section 62 fait fonction de zone de lancement pour l'énergie micro-onde qui est rayonnée par la sonde de magnétron 42 contenue dans cette section Une paroi d'extrémi- té conductrice 77 distante d'environ 1,91 cm de la sonde 42, établit une terminaison de guide d'ondes en court-circuit. L'écartement est conforme aux recommandations du fabricant du magnétron, pour garantir une puissance de sortie et des caractéristiques de fonctionnement correctes La section 62 a la même largeur que les sections 64 et 66 mais elle a une hauteur notablement supérieure (de l'ordre de 5 cm), avec une extrémité ouverte faisant face à l'épaulement arrondi 78 qui est formé à l'intersection de la paroi latérale de cavité 32 et de la paroi supérieure 28 L'épaulement 78 a pour fonction de diviser l'énergie provenant de la section 62 entre les sec- tions 64 et 66, conformément à l'impédance aux entrées des sections 64 et66 L'énergie rayonnée par la sonde 42 dans la section centrale 62 se propage jusqu'au voisinage de l'épaule- ment 78 auquel les sections 64 et 66 rejoignent la section 62. A cette jonction, l'énergie se divise et une première partie se propage dans la première section 64 tandis qu'une seconde partie se propage dans la seconde section 66 La fraction de l'énergie totale qui est répartie dans chaque section est fonction de l'impédance présentée au magnétron à l'entrée de chaque section. On a déterminé de façon empirique que pour la plupart des charges d'aliment, on obtient des performances de cuisson satisfaisantes pour le système à double alimentation de l'invention, lorsque la puissance rayonnée par le haut est supérieure à celle qui est rayonnée par le bas Ainsi, dans la conception du système d'excitation, les paramètres qui influent sur l'impédance présentée à l'entrée de chaque section de guide d'ondes, comme les longueurs de guides, les paramètres de l'antenne et les configurations de fentes, ont été sélec- tionnés conformément aux pratiques de conception classiques pour réaliser une adaptation d'impédance qui fait que la plus grande partie de l'énergie provenant du magnétron est appliquée à l'antenne 50 Plus précisément, dans le système d'excitation de l'invention, ces paramètres sont sélectionnés de façon à établir une impédance élevée aux deux points, avec équilibrage de l'impédance relative de façon à obtenir une division de puissance nominale selon laquelle 60 à 75 % de la puissance totale sont dirigés vers la section 64 pour la plupart des charges. La configuration du guide d'ondes aux jonctions des sections 64 et 66 est importante On pense que l'épaule- ment courbe en 78 (rayon de courbure d'une valeur nominale de 1,63 cm) forme une jonction qui rend l'impédance d'émis- sion pour les deux sections 64 et 66 plus sensible aux varia- tions d'impédance de la charge constituée par l'antenne et l'aliment que ce serait le cas avec un élément de bifurca- tion ou un diviseur de puissance plus classique du type fai- sant un angle vif dans la région de jonction pour effectuer la division de puissance. On va maintenant décrire en détail la configuration d'antenne de l'exemple de réalisation considéré, en se réfé- rant en particulier aux figures 2, 5 et 6 L'antenne *désignée de façon générale par la référence 50 comporte une ligne en bande micro-onde à alimentation par le centre, 80, qui s'étend de façon pratiquement parallèle à la paroi de cavité supérieure 28, en étant espacée verticalement de la paroi supérieure 28 d'une distance nominale de 0,64 cm (environ 0,05 longueur d'onde en espace libre) La ligne en bande 80 est terminée à chaque extrémité par des éléments rayonnants verticaux 82 et 84 qui s'étendent dans une direction s'éloi- gnant de la paroi supérieure 28 sous un angle " par rapport à la ligne en bande 80, pour produire dans la cavité une excitation correspondant de façon prédominante au mode TM. Lorsque l'antenne tourne, elle passe par des positions de couplage optimal de certains modes qui peuvent exister dans la cavité Du fait que l'antenne tourne, le couplage avec n'importe quel mode particulier est momentané On pense cependant que l'efficacité du fonctionnement est améliorée si les éléments rayonnants de l'antenne établissent un cou- plage au moins momentané avec des ventres de tels modes. Dans l'exemple de réalisation considéré, O C est choisi appro- ximativement égal à 900 Cet angle peut cependant être supé- rieur ou inférieur à 900, conformément à ce qui est nécessai- * re pour établir le couplage de modes désiré pour la configu- ration de cavité particulière. La ligne en bande 80 et les éléments rayonnants 82 et 84 sont formés à partir d'une bande métallique mesurant de préférence environ 1,27 cm ( 0, 1 longueur d'onde en espace libre) de largeur et environ 0,64 mm ( 0,006 longueurs d'onde en espace libre) d'épaisseur La ligne en bande 80 comporte une nervure le long de chaque bord pour augmenter la rigidité mécanique La longueur de chaque élément rayonnant 82 et 84, désignéerespectivement par Hi et H 2, a une valeur nominale de 2,54 cm (légèrement moins d'un quart de longueur d'onde en espace libre) Les dimensions Ll et L 2 sont de préférence choisies égales, de façon que les éléments rayonnants 82 et 84 soient alimentés en phase dans le temps, l'un par rapport à l'autre Dans l'exemple de réalisation considéré, on choi- sit pour Ll et L 2 une longueur nominale de 10,2 cm (environ 7/8 longueur d'onde en espace libre) pour obtenir l'adapta- tion d'impédance désirée pour les éléments rayonnants 82 et 84. Comme la figure 6 le montre le mieux, l'énergie pro- venant de la section de guide d'ondes 84 est transmise à la ligne en bande 80 par une sonde d'antenne métallique conduc- trice désignée de façon générale par la référence 86 La son- de d'antenne 86 comprend une partie cylindrique 88 dont une extrémité se termine par un collet capacitif d'adaptation d'impédance, 90 L'extrémité à collet 90 s'étend à l'intérieur de la section de guide d'ondes 64, pour établir un couplage avec celle-ci, en traversant l'ouverture 92 formée dans la paroi de cavité 28. La sonde 86 est située à un multiple entier de 1/6 de longueur d'onde du guide, par rapport à la paroi d'extrémi- té 65 de la section de guide 64, pour établir un couplage serré conformément à la pratique de conception connue,pour contribuer à l'impédance d'émission élevée qui est désirée à l'entrée de la section 64 Dans l'exemple de réalisation con- sidéré, l'ouverture 92 est centrée par rapport à la cavité 24 La section de paroi d'extrémité 65 s'étend sur une dis- tance de 4/6 de longueur d'onde du guide au-delà de la sonde 86, pour constituer un support structural pour la paroi de cavité supérieure 28 On règle l'étendue de pénétration de la sonde 86 dans la section de guide 64 pour obtenir le cou- plage désiré L'étendue maximale est limitée par l'exigence d'un dégagement suffisant entre la section de collet 90 et la paroi supérieure 68 de la section de guide 64 pour empê- cher la formation d'arcs Dans l'exemple de réalisation con- sidéré, cet espace est fixé à une valeur nominale de 0,30 cm. Le collet capacitif procure la longueur électrique équivalen- te désirée pour la sonde 86, de façon à assurer une bonne adaptation d'impédance et un bon couplage de l'énergie qui provient du guide d'ondes. La ligne en bande 80 est fixée à la sonde 86 par une vis en métal conductrice 94 qui traverse une ouverture 96 formée dans la ligne en bande 80 et qui est logée dans un trou borgne taraudé 98 formé dans l'extrémité de la sonde 86 qui est opposée au collet capacitif 90 Une rondelle frein 102 intercalée entre la partie de tête 104 de la vis 94 et la ligne en bande 80 maintient la ligne en bande de façon qu'elle tourne avec la sonde 86. La sonde 86 est supportée de façon tournante dans l'ouverture 92, dans la paroi de cavité supérieure 28, par une douille diélectrique 106 La douille diélectrique 106 comprend une partie de tige cylindrique 107 et une partie cylindrique agrandie 108, d'un diamètre supérieur à la lar- geur de l'ouverture 92 Une partie intermédiaire 109, de dia- mètre approximativement égal à la largeur de l'ouverture 92, est formée entre la partie 108 et la partie de tige 107 Un trou axial 105 s'étend sur la longueur de la douille 106 pour recevoir la sonde 86 Un ensemble de quatre fentes lon- gitudinales 111 dirigées radialement (dont deux sont repré- sentées partiellement sur la figure 6) est formé dans la partie agrandie 106, près de la périphérie de celle-ci, et les fentes sont espacées à des intervalles de 900 pour les besoins du montage Un ensemble de quatre ailettes 112 (dont deux sont représentées sur la figure 6) font saillie radiale- ment à partir de la périphérie de la tige 107 Les ailettes 112 sont-alignées avec les fentes 111 et s'étendent axiale- ment sur la quasi-totalité de la longueur -de la partie de tige 107 Un ensemble de quatre espaces 113, dirigés radiale- ment, sont établis entre les ailettes 112 et la partie 108, avec une largeur approximativement égale à l'épaisseur de la paroi de cavité 28. On procède de la façon suivante pour fixer la douille 106 en position dans l'ouverture 92 On positionne tout d'abord la douille diélectrique 106 dans l'ouverture 92 avec les ailettes 112 orientées de façon à contenir les bissectrices des angles de l'ouverture carrée 92 Dans cette orientation, il y a un dégagement suffisant pour les ailettes pour qu'on puisse introduire la douille 106 dans l'ouverture 92 On introduit la douille diélectrique 106 dans l'ouverture jusqu'à ce que l'épaulement 114, formé à l'endroit auquel la partie 108 rencontre la partie intermédiaire 109, vienne en contact avec la paroi 28 On fait ensuite tourner la douille 106 d'environ 450 dans une direction ou dans l'autre jusqu'à ce que des protubérances 115 formées dans la paroi 28 soient emprisonnées dans les fentes 111, dirigées radialement, de la partie 108 Lorsque les protubérances 115 sont ainsi posi- tionnées, elles empêchent toute rotation ultérieure de la - douille 106 De cette manière, les parois latérales 28 adja- centes à l'ouverture 92 sont emprisonnées dans les espaces 113, dirigés radialement, qui sont formés entre les ailettes 108 et la partie agrandie 108, pour fixer en position la piè- -ce diélectrique. La sonde 86 est logée de façon tournante dans le trou 105 En étant supportée de cette façon, la sonde 86 pénètre à l'intérieur de la section de guide d'ondes 64 de façon à coupler vers la ligne en bande 80 de l'énergie qui se propage dans la section de guide d'ondes 64 et qui pro- vient du magnétron 40. Un capot d'antenne 122 (figure 2), transparent à l'énergie micro-onde et de forme tronconique, enferme l'antenne 50 pour la protéger contre un contact mécanique avec des articles placés dans la cavité 24 et pour la main- tenir propre Le capot 122 est supporté par la paroi supé- rieure 28 de la cavité et il est fixé à cette paroi par des languettes 124 qui traversent des trous dans la paroi supé- rieure 28. Dans l'exemple de réalisation considéré, les moyens d'entraînement destinés à faire tourner l'antenne 50 se pré- seztent sous la forme, d'un moteur électrique 126 qui est accouplé à l'antenne 50 de façon à l'entraîner par l'intermé- diaire d'un mécanisme à poulies et courroie comprenant une poulie 128 supportée par la sonde d'antenne et une poulie 130 -20-supportée par l'arbre d'entraînement 132 du moteur 126 Les poulies 128 et 130 sont accouplées par une courroie d'entrai- nement 134 Un arbre d'entraînement d'antenne 136 est suppor- té, sur une extrémité de la sonde d'antenne 86 L'arbre 136 traverse une ouverture 138 dans la paroi 68 de la section de guide d'ondes 64 de façon à porter la poulie d'antenne 128. L'arbre 136 et la poulie 128 sont formés en une matière diélectrique' Une partie d'extrémité d'arbre 140 de section transversale carrée réduite s'étend axialement à partir d'un eépaulement annulaire 142 Une, fente 144 espacée axialement de l'épaulement annulaire 142 entoure la partie d'extrémité , La poulie 128 est montée sur la partie d'extrémité 144 et elle est fixée à celle-ci par un circlip 146 qui est logé dans unp gorge annulaire 144 qui retient la poulie 140 entre le circlip 146 et l'épaulement annulaire 142. L'extrémité opposée 148 de l'arbre d'antenne 136, i- 2 2524616 qui a également une section transversale carrée réduite, est filetée pour permettre l'accouplement mécanique à la sonde d'antenne 86 Un trou borgne taraudé 150 est formé dans la partie d'extrémité, en forme de collet, de la sonde 86, pour recevoir la partie d'extrémité filetée 148 de l'arbre d'en- traînement d'antenne 136. Une pièce de support 152 définissant un canal à section en U s'ouvrant vers le haut, qui s'étend transversa- lement par rapport à la section de guide d'ondes 64, est fixée à la face externe de la paroi supérieure 68 de la sec- tion de guide d'ondes 64 pour éviter que des forces dirigées vers le bas et appliquées à la paroi supérieure 12 du coffret du four ne perturbent le fonctionnement de la poulie La pou- lie d'entraînement d'antenne 128 est logée *dans le canal situé entre les parois latérales à rebord 154 et 156 de la pièce de support 152 Une encoche 158 est formée dans la paroi latéra- le 154 pour permettre le passage de la courroie d'entrainement -134 Une ouverture circulaire 160 formée dans la pièce 152, entourée par un rebord annulaire 162 dirigé vers la haut, est aligné axialement avec l'ouverture 138 dans la paroi supérieu- re 28 de la cavité 24, pour recevoir l'arbre d'entraînement d'antenne 136 L'ouverture 160 et le rebord 162 sont dimen- sionnés de façon à définir un joint ajusté de façon serrée, pour empêcher la fuite d'énergie micro-onde à partir du guide d'ondes 64, autour de l'arbre 136. Le moteur d'entraînement 126 est supporté par une équerre de montage de moteur 164 L'équerre de montage 164 est fixée de façon appropriée à la face extérieure de la paroi d'extrémité 76 de la section centrale de guide d'ondes 62, par exemple par soudage Le moteur électrique 126 est lui-même fixé de façon appropriée à l'équerre 164, par exemple par des vis de montage 166 logées dans des fentes 168 qui permettent de régler la tension de la courroie 134 La courroie d'entraî- nement 134 qui relie les poulies 128 et 130, et les poulies elles-mêmes sont de préférence crantées pour éviter un glisse- ment de la courroie On choisit la vitesse du moteur et le rapport des diamètres des poulies pour obtenir la vitesse de rotation désirée de l'antenne 50 Dans l'exemple de réa- lisation considéré, on a obtenu des performances de cuisson satisfaisantes avec une vitesse de rotation nominale de 120 tours par minute. -Bien que dans l'exemple de réalisation considéré, l'antenne tournante soit entraînée par un moteur, il faut noter 'qu'on pourrait utiliser des ailettes, avec une canali- sation appropriée de l'air de refroidissement, ce qui per- mettrait également une rotation de l'antenne avec un entrai- nement par l'air. Oh va considérer maintenant les moyens de rayonne- ment micro-ondes statiques de l'exemple de réalisation consi- déré La chambre rayonnante rectangulaire 52 qui s'étend en position centrale le long de la paroi inférieure de la cavité 24 est formée par une pièce ou canal ayant une section trans- versale de formegénérale en U, avec une paroi supérieure 55 et des parois latérales 56 formées d'un seul tenant La pièce en U est fixée de façon appropriée, par exemple par soudage, à une partie centrale horizontale 170 de la paroi inférieure de la cavité de cuisson Les parois latérales 56 comportent des rebords 57 appropriés pour faciliter la fixation à la paroi inférieure 30 d'une manière classique, par exemple par soudage Une partie d'extrémité ouverte 59 de la chambre 52 débouche dans la section- de guide d'ondes 66 de la chambre 52, au niveau de l'ouverture 72 de la section de guide d'ondes 66, de façon à recevoir de l'énergie à partir de la section de guide d'ondes 66 La chambre 52 est terminée à son extrémité opposée par la paroi 61 qui établit une terminaison en court- circuit pour la chambre 52 On choisit les dimensions de la chambre 52, en hauteur et en largeur, de la manière c Jassique décrite cî-dessus en relation -avec les sections 64 et 66 de la chambre 52, de façon à permettre l'existence dans cette chambre d'un mode TE 10 * La largeur est la même que celle de ces sections et la hauteur a une valeur nominale de 2,01 cm. La chambre 52 s'étend sur une partie importante de la cavité 24 de façon à donner le diagramme de distribution d'énergie désiré Cependant, on choisit la longueur exacte de la chambre de façon à donner la valeur appropriée à l'impédance ramenée à l'accès d'entrée de la section de guide d'ondes 66. Un réseau de fentes rayonnantes 58 est formé dans la paroi supérieure 55 de la chambre 52 et ces fentes sont- disposées de façon à établir un diagramme de rayonnement-par- ticulier, pratiquement stationnaire, dans la cavité 24 Plus précisément, les fentes sont disposées de façon à produire un diagramme de rayonnement qui établit, dans le plan de cuisson, des régions à densité d'énergie relativement élevée qui emplis- sent les zones du-diagramme de rayonnement de l'antenne qui ont une densité d'énergie relativement faible Le plan de cuisson est défini comme étant la région de la cavité 24 qui est adja- cente à la surface supérieure de la pièce de support 37. Avant d'envisager de façon plus détaillée la confi- guration des fentes, on va décrire en relation avec les figures 7 A et 7 B les diagrammes de rayonnement fondamentaux de l'anten- ne 50 et des fentes 58 au voisinage du plan de cuisson, dans la cavité 24 Les figures 7 A et 7 B sont des croquis de diagram- mes de distribution d'énergie pour le four de l'exemple de réa- lisation considéré, observés en plaçant sur la plaque 37-dans - la cavité 24 deux feuilles de matière thermosensible séparées par une matière isolante d'environ 0,64 cm d'épaisseur, pendant environ 20 secondes avec le four fonctionnant à pleine puissan- ce La figure 7 A représente la distribution de l'énergie prove- nant de l'antenne 50 et la figure 7 B représente la distribution de l'énergie provenant de la chambre 52 Les zones hachurées représentent des zones de densité d'énergie relativement élevée. Ces croquis montrent que le diagramme de rayonnement de l'antenne comporte trois régions de densité d'énergie rela- tivement faible, alignées dans une direction qui s'étend laté- ralement d'un c 8 té à l'autre de la cavité, dans une position h;, l;/::; '' 2 5 2 4 6 1 6 X 2524616 %, approximativement centrale d'avant en arrière Chacune des fentes rayonnantes 58 est réalisée sous la forme d'une fente sériea; c'est-àdire que l'axe longitudinal de la fente est orienté transversalement à la direction de la propagation ( l dans l'a chambre 52 La configuration du réseau de fentes est *-étabilie de façon à produire un diagramme de rayonnement pra- tiquement stationnaire ayant des régions de densité d'énergie :,relatli Vment élevée 'qui soent destinées à emplir ces régions de -densité d'énergie relativement faible Comme le montre la ' figure 7 B, les fentes donnent trois régions principales A, B et C-de densité d'énergie relativement élevée, qui emplissent les rgions à énergie faible de la figure 7 A. :" ' Ce diagramme est créé essentiellement par trois groupesde fentes, désignés par I, II et III sur la figure ,' 15 4 Les fentes appartenant à chaque groupe donnent lieu à une interaction pour produire la région de densité d'énergie éle- ":''v vée qui est associée à ce groupe Plus précisément, les fen- tesnde chacun des groupes de fentes I, II et III sont rassem- - b 16 e S autour d'un point de courant maximal, à une distance de laparoi d'extrémité 61 qui est un multiple approximatif de *.' la moitié de la longueur d'onde du guide Les groupes I, II- et III procurent respectivement les régions d'intensité élevée A', B et C de la figure 7 B, et les fentes restantes apportent :,:, descontributions relavivement mineures Les rangées de fentes sont décalées pour faciliter la formation d'interférences * additives entre fentes adjacentes " -' Les dimensions des fentes sont choisies en cherchant à répartir uniformément l'énergie le long de la chambre rayon- ""' nante et à obtenir l'adaptation d'impédance désirée Plus pré- : 30 èisément, les-'longueurs des'fentes sont choisies de façon à ' -' être notablement inférieures à la moitié d'une longueur d'onde ,du guide, de façon à former des fentes non résonnantes Ceci fait en sorte que l'énergie soit répartie de façon relative- - ment'uniforme sur la longueur de la chambre 52, au lieu de rayonner essentiellement à partir des fentes les plus proches de l'entrée de la chambre 52. Bien qu'on décrive ici une configuration de fentes particulière à titre d'exemple, il faut noter que d'autres configurations de fentes, pouvant comprendre des combinai- sons de fentes série et shunt, peuvent être nécessaires pour procurer le complément d'énergie nécessaire pour des régions d'énergie faible correspondant à d'autres diagrammes de rayon- nement d'antenne. Outre la fonction consistant à produire un diagramme de rayonnement qui vient en complément du diagramme de rayon- nement de l'antenne, la configuration d'alimentation inférieure à fentes procure un certain réglage automatique de la réparti- tion fractionnaire de la puissance vers les moyens de rayonne- ment inférieurs, de façon à adapter la puissance de sortie à la taille de la charge Il ne serait évidemment pas souhaita- ble de fournir le même niveau de puissance par le guide d'ondes inférieur pour des charges d'aliment ayant une faible étendue latérale et une grande étendue latérale Si c'était le cas, les grandes charges auraient tendance à être insuffisamment cuites ou bien les petites charges seraient trop cuites Dans la con- figuration d'alimentation inférieure à fentes de l'exemple de réalisation considéré, les fentes qui se trouvent sous la char- ge d'aliment supportée par la plaque 37 sont accordées dans une large mesure par la charge d'aliment qui est de façon caractéristique une charge à impédance relativement faible pour la plupart des aliments Les fentes qui ne se trouvent pas sous la charge d'aliment sont accordées par la plaque diélectrique 37, à impédance relativement élevée Ainsi, pour des charges d'aliment d'étendue latérale relativement faible, la puissance fournie aux fentes inférieures est plus faible que pour des aliments ayant une étendue latérale importante, qui accorderaient toutes les fentes. De plus, le degré d'accord des fentes à la charge est fonction de la constante diélectrique de la charge d'ali- ment Ainsi, ce paramètre affecte également l'impédance - d'émission qui est présentée à l'accès d'entrée de la section 66 et fait donc varier la proportion de puissance qui est appliquée à la chambre 52. Comme décrit précédemment, la plaque de support 37 est dfisposée dans la cavité 24 de façon à supporter des ali- ments qui doivent être chauffés dans la cavité On choisit l'écartement vertical de la plaque 37 par rapport à la chambre 52 pour obtenir l'adaptation d'impédance désirée Cet écarte- ment affecte notablement l'intensité de l'énergie au fond de charges d'aliment supportées sur la plaque 37 Différents écartements peuvent donner des résultats optimaux pour des -chages de différentes tailles Dans l'exemple de réalisation considéré, on a choisi un écartement nominal d'environ 0,46 cm pour obtenir des performances satisfaisantes pour une gamme étendue de tailles caractéristiques de charges d'aliment Pour des charges ayant une taille suffisante pour établir un cou- plage avec toutes les fentes, un plus grand écartement peut donner des performances de cuisson optimales; pour des char- ges plus petites que la normale, une plus faible séparation peut procurer de meilleures performances. L'écartement qui procure l'adaptation d'impédance désirée permet également à la plaque de support 37 de faire fonction d'élément réfractant pour l'énergie qui est rayonnée par la chambre rayonnante 52, ainsi que pour l'énergie qui est réfléchie sur la paroi de cavité inférieure 30 La fonc- tion de réfraction de la plaque 37 tend à étaler latéralement le diagramme de rayonnement de l'énergie qui est rayonnée par les fentes 58, pour répartir plus largement cette énergie dans la cavité 24. La paroi inférieure 30 de la cavité de four 24 com- * porte des surfaces 172 et 174 qui sont pliées ou inclinées vers le haut à partir de la partie centrale horizontale 170, en direction respectivement des parois avant et arrière de la cavité Ces surfaces ont essentiellement pour fonction de réfléchir l'énergie micro-onde provenant de l'antenne vers le haut et le centre, en direction de l'aliment à chauffer, qui se trouve habituellement dans la partie centrale du four. Dans ce but, les surfaces réfléchissantes sont inclinées vers le haut d'un angle compris entre 3 et 14 degrés par rapport à l'horizontale On choisit l'angle exact-sur la base de divers paramètres tels que la constante diélectrique et les aliments caractéristiques à cuire dans le four, ainsi que leur posi- tion dans la cavité du four Dans l'exemple de réalisation considéré, cet angle est d'environ 8 degrés par rapport à l'horizontale. Bien que dans l'exemple de réalisation considéré, les surfaces réfléchissantes inclinées soient formées dans- la paroi inférieure, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que de telles surfaces réfléchissantes inclinées pourraient être placées d'une manière analogue sur d'autres parois du four On obtiendrait le résultat global consistant à diriger vers les parties centrales du four l'énergie qui rencontre ces surfaces, en provenant de l'intérieur de la cavité. L'impédance variable en fonction du temps que pré- sentent les moyens de rayonnement dynamiques et la sensibili- té de l'impédance des moyens de rayonnement statiques aux variations de la constante diélectrique des aliments chauffés dans le four se combinent pour influer de façon importante sur le fonctionnement et l'efficacité du système d'excitation du four micro-onde 10 On va maintenant décrire cet aspect de l'invention en se référant aux figures 8 et 9, et en cons-idé- rant tout d'abord l'effet de l'impédance variant en fonction du temps que présentent les moyens de rayonne-ment dynamiques. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le S moyens de rayonnement dynamiques sont constitués par l'anten- ne tournante 50 L'impédance de charge présentée par cette antenne varie lorsque l'antenne tourne On pense que cette variation en fonction de la position de l'antenne est due, au moins en partie, au fait que lorsque l'antenne tourne, les - ',:-:-'2 524616 : 27 :/, - angles de réflexion de l'énergie rayonnée par l'antenne qui - est réfléchie sur les parois de la cavité varient La varia- tion Résultante dans l'énergie qui est réfléchie vers l'antenne fait varier de façon correspondante l'impédance que présente au magnétron la charge constituée par l'antenne. On pense également que de tellesvariations sont dues au moins en partie à des variations dans le couplage de modes, lorsque la position des éléments rayonnants dans la cavité varie Le graphique de la figure 8 montre la puissance de sor- 'tie fournie par l'antenne 50, représentée par la courbe 180, e, et par la chambre rayonnante à fentes 52, représentée par la courbe 182, pour une charge d'aliment consistant en un gâteau feuilleté d'une certaine sorte Ce graphique est une représen- tation schématique de courbes obtenues expérimentalement en 1 15 faisant tourner l'antenne à une vitesse beaucoup plus lente (environ 0,67 tour par minute) que celle qui est employée pour le fonctionnement normal, dans le but de faire apparaître clairement les phénomènes La partie des courbes comprise entre les lignes 184 et 186 représente une rotation de 450 de l'antenne 50 (approximativement 11 secondes) La figure 8 - montre que chacune des puissances de sortie provenant de liantenne et de la chambre oscille autour d'une valeur moyenne -.: nominale lorsque l'antenne tourne Autrement dit, la réparti- tion fractionnaire de l'énergie entre la chambre et l'antenne fluctue autour d'une valeur moyenne nominale Les oscilla- tions-sont-telles que lorsque la puissance de sortie de l'antenne est maximale, la puissance de sortie de la chambre est minimale, et inversement. Ce transfert de puissance entre les radiateurs supé- rieur et inférieur lorsque l'antenne tourne contribue à l'amé- lioration des performances de cuisson, en permettant à l'éner- gie appliquée à l'aliment pendant les crêtes de la courbe de P uissance du haut comme du bas, de se répartir dans l'aliment : ppèndnt les périodes de relaxation entre les crêtes, ce qui réduit la probabilité d'une cuisson excessive de l'aliment à -I des points chauds relatifs Bien quk'on ne comprenne pas com- plètement les raisons précises, du fait de l'uniformité de cuisson considérablement améliorée qu'on observe par rapport à des systèmes dans lesquels il n'y a pas de telles fluctua- 'tions de puissance entre des radiateurs supérieur et infé- rieur, on pense que les fluctuations de puissance constituent un facteur contributif-important pour les performances amé- liorées du four de l'invention. On va considérer maintenant la sensibilité de la répartition de puissance vis-à-vis des paramètres de la char- ge d'aliment, en se reportant à la figure 9 qui montre une- famille de courbes représentant la puissance de sortie moyen- ne de l'antenne et de la chambre sur des périodes de cuisson caractéristiques pour trois charges d'aliment représentati- ves Les mesures à partir desquelles ces courbes ont été éta- blies sont faites en utilisant des coupleurs directionnels doubles montés sur les-sections de guide d'ondes 64 et 66. Les courbes représentent la puissance nette (somme des puis- sances directe et indirecte) appliquée à chaque guide Il faut noter que les courbes de la figure 9 apparaissent comme des ôourbes à variation lente du fait qu'elles représentent la puissance de sortie moyenne, tandis que les courbes de la puissance de sortie réelle oscilleraient à la manière des courbes de la figure 8, la fréquence des oscillations étant -déterminée essentiellement par la vitesse de rotation de 1 ' antenne-. Les courbes a 1 et a 2 représentent respectivement la puissance de sortie moyenne de l'antenne et de la chambre pour une autre sorte de gâteau feuilleté Les courbes a 1 et a 2 tendent à converger au fur et à mesure de la progression du cycle de cuisson, ce qui marque une variation progressive de la répartition fractionnaire moyenne de l'énergie entre l'antenne et la chambre sur le cycle de cuisson On pense que cette variation progressive est due essentiellement à la variation de la constante diélectrique du gâteau pendant sa cuisson La variation résultante de l'impédance d'émission pour la chambre change l'équilibre entre les impédances à la jonction des guides 64 et 66, ce qui fait qu'une plus grande partie de la puissance totale provenant du magnétron 40 est dirigée vers le guide d'ondes inférieur Les courbes b et b 2 représentent les courbes de puissance de sortie pour deux patates placées sur la plaque 37 au-dessus de la chambre 52. Ces courbes demeurent relativement plates lorsque le cycle progresse Les courbes c 1 et c 2 représentent la répartition O 1 de puissance pour une charge consistant en quatre tranches i: de bacon contenues dans un plateau en céramique placé sur la * plaque 37 Ces courbes qui convergent, se croisent puis diver- gent, montrent encore une autre forme de réponse à des varia- > tions d'impédance pendant la cuisson du bacon. ; Ce qui précède montre que la variation progressive -de la répartition de puissance sur la période de cuisson -diffère, et quelquefois de façon marquée, pour différents types de charges d'aliment On pense cependant que la varia- tion progressive de la répartition de puissance sous l'effet des paramètres variables de l'aliment pendant sa cuisson, indépendamment du fait que la puissance émise par le bas com- mence à une valeur élevée et se termine à une valeur faible, coomence à une valeur faible et se termine à une valeur éle- véee ou oscille comme avec le bacon, conduit à une plus gran- de uniformité de la répartition d'énergie dans la cavité du "'_ -four, lorsqu'on la considère en moyenne sur la période de Àcuisson, et contribue donc aux performances de cuisson amélio- res du four micro-onde de l'invention. :' Le système d'excitation pour le four 10 fonctionne de la manière suivante L'énergie provenant du magnétron 40 se 'propage à partir de la section de guide d'ondes centrale 62 vers les sections de guide d'ondes 64 et 66 Dans la zone de jonction dans laquelle les sections 64 et 66 rejoignent la section centrale 62, l'énergie est divisée et une partie se pr-opage dans chaque section de guide d'ondes L'énergie micro- -,i I,-, I e_' 7 1, II ' I ondes est répartie de façon fractionnaire entre les sections de guide d'ondes en fonction de l'impédance d'émission que chaque section de guide d'ondes 64 et 66 présente à la zone de jonction, comme décrit précédemment. L'énergie micro-onde qui se propage dans la pre- mière section de guide d'ondes 64 vers la sonde d'antenne est couplée à la ligne en bande 80 de l'antenne par la sonde d'antenne 86 et elle se propage le long de la ligne en bande jusqu'aux éléments rayonnants d'extrémité 82 et 84 L'énergie est rayonnée par les éléments 82 et 84 en liaison avec le dia- gramme d'énergie qui est rayonné par la chambre à fentes 52. Les faisceaux provenant de chacun des éléments rayonnants 82 et 84 irradient la cavité lorsque l'antenne tourne de façon à irradier essentiellement par le haut l'aliment présent dans la cavité; cependant l'énergie qui rencontre les parois latérales et les parois inférieures inclinées est réfléchie de façon à être également projetéeve Is l'aliment par les côtés et par le bas Lorsque l'antenne tourne, l'orientation des éléments rayonnants varie, ce qui provoque le couplage momentané de différents modes TM dans la cavité. L'énergie micro-onde qui se propage dans la seconde section de guide d'ondes 66 entre dans la chambre 52 et est rayonnée dans la cavité 24 par les fentes 58 La configura- tion des fentes donne lieu à des interférences additives entre le rayonnement de chacune des fentes 58 et le rayonne- ment des fentes adjacentes, l'effet global étant d'entretenir un diagramme de rayonnement pratiquement stationnaire qui est diffusé latéralement par l'effet réfractant de la plaque 37. Du fait que l'antenne 50 tourne, le pourcentage de l'énergie provenant du magnétron 40 qui se propage vers la chambre 52 varie Bien que le diagramme de rayonnement émis par la chambre 52 demeure pratiquement fixe, l'intensité du rayonnement varie, comme le montre la figure 8 Ainsi, des parties particulières de l'aliment qui est chauffé sont soumi- ses à de l'énergie rayonnée provenant du bas avec une intensi- té variable L'intensité de l'énergie provenant de l'antenne et de la chambre rayonnante oscille autour d'une première valeur mcyenne et d'une seconde valeur moyenne, respective- ment, et la première valeur moyenne est supérieure à la secon- de valeur moyenne au début du cycle de cuisson Ces valeurs moyennes peuvent varier sous l'effet des variations des para- mètres de la charge d'aliment pendant-la cuisson On pense que ces variations de l'intensité de l'énergie sont un facteur essentiel dans l'amélioration importante de l'uniformité de la cuisson que procure le four micro-onde qu'on a décrit à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1 Appareil de cuisson micro-onde ( 10) caractérisé en ce qu'il comprend une cavité de cuisson ( 24) destinée à recevoir des objets à chauffer, comprenant une paroi supé- rieure ( 28), une paroi inférieure ( 30), une paroi arrière ( 16), une paire de parois latérales opposées ( 32, 34) et une paroi avant ( 36) définie par une-porte d'accès ( 22) d'une ouverture avant; une source d'énergie micro-onde ( 40); des- moyens de rayonnement micro-ondes dynamiques ( 50) supportés en position adjacente à la paroi supérieure ( 28) et s'éten- dant à l'intérieur de la cavité ( 24) pour rayonnerde l'éner- gie micro-onde dans cette cavité; des moyens de rayonnement micro-ondes statiques ( 52) supportés en position adjacente à la paroi inférieure ( 30) pour rayonner de l'énergie micro- onde dans la cavité ( 24); et des moyens ( 62, 64, 66, 78) destinés à répartir de façon fractionnaire l'énergie prove- nant de la source ( 40) entre les moyens de rayonnement de champ dynamiques ( 50) et les moyens de rayonnement de champ statiques ( 52) en fonction de l'impédance relative de chacun d'eux. 2 Appareil de-cuisson micro-onde selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que les moyens de rayonnement dynamiques ( 50) ont une impédance qui varie dans le temps, et la répartition fractionnaire de l'énergie de la source ( 40) entre les moyens de rayonnement dynamiques ( 50) et les moyens de rayonnement statiques ( 52) varie lorsque l'impédan- ce des moyens de rayonnement dynamiques varie. 3 Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- cation 2, caractérisé en ce que les moyens de rayonnement de champ électrique dynamiques comprennent une antenne ( 50) supportéede façon tournante en-position adjacente à la paroi supérieure ( 28) et des moyens ( 126, 128, 130, 134) destinés à faire tourner l'antenne. 4 Appareil de cuisson micro-onde selon l'une quel- b que des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les -'-''"y:'s 1-d rayonnement statiques comprennent une chambre rec- a 1 g'l;e a reuse ( 52) s'étendant à l'intérieur de la paroi r'tié,ire-C 30) de la-cavité ( 24), cette chambre porte sur -5 ionguer un réseau consistant en un ensemble de fentes -::-8 y ant-es ( 58) ayant pour but de transmettre de l'énergie :,-:interieur de la chambre ( 52) vers la cavité ( 24), et ces :l,6 tite sont disposées de façon à établir et à entretenir un gramme dé rayonnement pratiquement stationnaire dans la À O ':,''k-ité '( 24)' Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- ::,in 4, caractérisé en ce que les moyens destinés à répartir ";": eergie de:façon fractionnaire comprennent des moyens de -g 'ag 4 '-ondes comportant une section centrale ( 62) conçue "l" '" ": aon à recevoir de l'énergie micro-onde provenant de la :'O e ( 40), et des premiire et seconde sections ( 64, 66) À' an -unï embranchement, qui s'étendent à partir de la :' 'ion centrale ( 62) de façon à transmettre respectivement. e I'd énegi'e micro-onde de la source ( 40) vers les moyens de :t;r, -2 O:'yonnemnent Odynamiques ( 50) et statiques ( 52); et les premiî- :-t seconde sections ( 64, 66) se joignent à la section cen- ::' ue ( 62)"a U niveau d'une intersection qui définit un épaule- "t ';""courbe ( " 8) qui divise l'énergie entre les première et -'s:-' e onde sections ( 64, 66). 1 '1 2 '' 1 ''; 6 ' Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- cÀ; ' ion 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pla- de support diélectrique ( 37) destinée à supporter des ":-,j:et S à chauffer dans la cavité ( 24) et qui s'étend de façon p,,atituemen-t horizontale dans la cavité, en étant placée à ":" 30 ' -distance prédéterminée au-dessus des fentes ( 58). 7 Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- ati'On 6, -caractérisé en ce que les moyens destinés à faire ou,:ner 'Iantenne ( 50) comprennent un moteur ( 126) monté à :e't 'rieur: de la cavité ( 24) et accouplé à une sonde ( 86) a/p'arltenant à l'antenne, de façon à l'entraîner. 8 Appareil de cuisson micro-onde, caractérisé en ce qu'il comprend: une cavité de cuisson ( 24) en forme de boîte destinée à redevoir des objets à chauffer et définie par six parois, dont une consiste en une porte d'accès ( 22) une source d'énergie micro-onde ( 40); des premiers et seconds moyens de rayonnement, chacun d'eux étant placé res- pectivement à proximité d'une première paroi ( 28)-et d'une seconde paroi ( 30), parmi les six parois, de façon à intro- duire dans la cavité ( 24) de l'énergie micro-onde provenant de la source ( 40), ces premiers moyens consistant en moyens de rayonnement dynamiques ( 50) ayant une impédance qui varie dans le temps, tandis que les seconds moyens de rayonnement consistent en moyens de rayonnement statiques ( 52); des moyens de guidage d'ondes ( 62, 64, 66) comprenant une section centrale ( 62) qui est conçue de façon à recevoir de l'énergie micro-onde provenant de la source ( 40), et des première et seconde sections ( 64, 66), formant un embranchement, qui s'étendent à partir de la section centrale ( 62) de façon à diriger respectivement l'énergie micro-onde vers les premiers et seconds moyens de rayonnement ( 50, 52), cette énergie micro-onde étant répartie de façon fractionnaire entre les premiers et seconds moyens de rayonnement ( 50, 52) en fonction de l'impédance, variant dans le temps, des premiers moyens de rayonnement ( 50). 9 Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- cation 8, caractérisé en ce que les premiers moyens de rayon- nement comprennent une antenne ( 50) qui est supportée de façon tournante à proximité de la première ( 28) des parois et des moyens ( 126, 128, 130, 134)-destinés à faire tourner cette antenne; et l'antenne comprend une sonde ( 86) qui traverse la première paroi ( 28) pour pénétrer dans la première section ( 64) des moyens de guidage d'ondes, afin de coupler électri- quement l'antenne ( 50) aux moyens de guidage d'ondes. Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- cation 9, caractérisé en ce que l'antenne ( 50) comprend une ligne en bande micro-onde ( 80), à alimentation centrale, s'étendant parallèlement à la première paroi ( 28) de la'cavi- té et terminee a chaque extrémité *par un élément rayonnant ( 82,À 8 " 4) qui s'éloigne de la première paroi ( 28) sous un cer- tain angle, et en ce que la sonde ( 86) s'élève à partir de la ligne en bande ( 80)'à un'point situé entre les éléments rayonrrants ( 82, 84), en traversant la première ( 28) des parois pour péSnétrer dans la première section ( 64) des moyens de gui- dage d'ondes,' chacun des éléments rayonnants ( 82, 84) produi- sant dans la cavité ( 24)-une excitation correspondant prati- quement au mode TM. *' -, t 11 App'areil de cuisson micro-onde selon l'une quel- conque-desrevendications 8 à 10, caractérisé en ce que les seconds moyens de rayonnement comprennent une chambre creuse ( 5) formée le long de la seconde ( 30) des parois, de façon à * /:'/:r recevoi-r-de l'énergie à partir de la seconde section ( 66) des moyens de guidage d'ondes, cette chambre ( 52) comportant sur sa,'longueur un ensemble de fentes ( 58) destinées à rayonner de 1 'éinergle micro-Qnde dans la cavité ( 24), ces fentes étant \ Odi Spoéses de façon'à établir un diagramme de rayonnement pra- tiqudment stationnaire dans la cavité, et l'intensité de ce diagramme variant en fonction de l'impédance des premiers moyens'de rayonnement ( 50). -12 -Appareil de cuisson micro-onde, caractérisé en ce qu'il comprend: une cavité de cuisson ( 24) destinée à : rócevoir des, objets à chauffer, cette cavité comprenant une ": paroisup érieure' ( 28), une paroi inférieure ( 30), une paroi "' -' 'arriêre ( 16), une pair'e de parois latérales opposées ( 32, 34) "t une paroi avant ( 36) définie par une porte d'accès ( 22) :*:,30 d'{ne ouvertur e avant; une source d'énergie micro-onde ( 40) une antenne ( 50), montée de façon tournante dans la paroi aupr'ieure ( 28), cette an tenne comportant une ligne en bande pmicro-onde ( 80), avec alimentation centrale, espacée d'une distan-ce prédéterminée par rapport à la paroi supérieure ( 28) et s'étendant pratiquement parallèlement à celle-ci, une paire d'éléments rayonnants ( 82, 84) qui constituent des terminai- sons des extrémités opposées de la ligne en bande ( 80), cha- que élément rayonnant ( 82, 84) s'éloignant de la paroi supé- rieure ( 28) sous un certain angle, et une sonde ( 86) qui s'élève à partir d'un point intermédiaire le long de la li- gne en bande ( 80); une douille diélectrique ( 106)-fixée dans une ouverture ( 92) formée dans la paroi supérieure ( 28) de façon à supporter de manière tournante la sonde ( 86) dans l'ouverture ( 92); une chambre rayonnante rectangulaire creuse ( 52) qui s'étend le long de la paroi inférieure ( 30) de la cavité ( 24), avec un réseau de fentes rayonnantes ( 58) formées sur la longueur de la chambre pour rayonner de l'énergie micro-onde à partir de la chambre ( 52) vers la cavité ( 24), ces fentes étant -disposées de façon à établir dans la cavité ( 24) un diagramme de rayonnement pratiquement stationnaire; des moyens de guidage d'ondes ( 62, 64, 66) comprenant une partie centrale ( 62) destinée à recevoir de l'énergie provenant de la source ( 40), une première section d'embranchement ( 64) qui s'étend à partir de la section cen- traie ( 62) et au-delà de l'ouverture ( 92) qui reçoit la sonde, et une seconde section d'embranchement ( 66) qui s'étend à partir de la section centrale vers la chambre rayonnante ( 52) pour transmettre de l'énergie de la source ( 40) vers cette chambre ( 52), la sonde ( 90) pénétrant dans la première section d'embranchement ( 64) pour coupler électriquement vers l'anten- ne ( 50) l'énergie provenant de la source ( 40); et des moyens d'entraînement à moteur ( 126, 128, 130, 134) destinés à faire tourner l'antenne ( 50), cette antenne présentant à la source ( 40) une impédance qui varie en fonction de son orientation angulaire dans la cavité ( 24), laquelle varie lorsque -l'anten- ne tourne, la répartition fractionnaire de l'énergie micro- onde de la source ( 40) entre l'antenne ( 50)' et la chambre ( 52) variant conformément à l'impédance de l'antenne. 13 Appareil de cuisson micro-onde, caractérisé en -' 35 ce qu'il comprend: une cavité de cuisson ( 24) destinée à recevoir des-objets à chauffer, cette cavité comprenant une paro:i supérieure ( 28), une paroi inférieure ( 30), une paroi : arrière ( 16), une paire de parois latérales opposées ( 32, 34) ;; D'-" " et une paroi avant ( 36) définie par une porte d'accès ( 22) :: 5 d'une ouverture avant; une source d'énergie micro-onde ( 40); i une plaque de support ( 37) qui est destinée à supporter des ob Jets à chauffer dans la cavité ( 24), le plan de cette pla- -que définissant le plan de cuisson dans la cavité; une struc- t ' e,'dan' tenne ( 50 ture d'antenne ( 50) destinée à rayonner de l'énergie micro- -1: 10 onde dans la cavité ( 24), et cette structure est supportée de f Taóon tournante par la paroi supérieure ( 28) et a une impé- l ' ',,'dne e qui varie lorsque l'antenne tourne; des moyens ( 126, -; 128-t 130, 134) destinés à faire tourner l'antenne; des moyens -, de, rayonnement-micro-ondes statiques ( 52) ayant une impédance : :: 15 qui:change sous l'effet d'un changement de la constante dilèectrique de l'objet contenu dans la cavité ( 24) pour être l chauffée; des moyens de guidage d'ondes ( 62, 64, 66) destinés _: ";à'' répartir de façon fractionnaire l'énergie provenant de la -source ( 40 ') entre l'antenne ( 50) et les moyens statiques ( 52) i -20 'en fonction de leurs impédances respectives, de façon que -: te:sque l'antenne tourne, sa-puissance de sortie oscille autour :: :' d 1 unle première valeur moyenne, tandis que la puissance de sor- X atie des moyens statiques ( 52) oscille autour d'une seconde valeur moyenne, la puissance de sortie de l'antenne présentant : 25 u m:aximum relatif et un minimum relatif lorsque la puissance :.:tieldes moyens statiques ( 52) présente respectivement un :: minimum relatif et un maximum relatif, et les première et seconde valeurs moyennes ayant tendance à changer lorsque la -: " 'otstante diélectrique de l'objet à chauffer qui est supporté par la plaque ( 37) change pendant la cuisson. -14 Appareil de cuisson micro-onde selon la revendi- *| ' c"ation 13, caractérisé en ce que la première valeur moyenne " - - St initialtment supérieure à la seconde valeur moyenne. -' - x 15 Appareil de cuisson micro-onde selon l'une quel- -:, 35 conque des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que les 1 4 1 I , , 4 " 1 c-1, ' -, moyens statiques comprennent une chambre rectangulaire creuse ( 52) qui s'étend latéralement sur la paroi inférieure ( 30),- de façon générale au milieu de celle-ci, et cette chambre comporte des fentes rayonnantes ( 58) qui sont formées sur sa longueur pour établir dans la cavité ( 24) un diagramme de rayonnement pratiquement stationnaire. 16 Appareil de cuisson micro-onde selon la reven- dication 15, caractérisé en ce que l'antenne ( 50) présente un diagramme de rayonnement qui comporte certaines régions de densité d'énergie relativement faible dans le plan de cuisson, et les fentes ( 58) sont disposées de façon que le diagramme stationnaire procure des régions de densité d'énergie relati- vement élevée dans le plan de cuisson, au moins dans certai- nes des régions de densité d'énergie relativement-faible du diagramme de rayonnement de l'antenne ( 50). 17 Appareil de cuisson micro-onde selon la reven- dication 16, caractérisé en ce que l'impédance de la chambre ( 52) varie en fonction du-nombre des fentes ( 58) qui sont accordées par ltobjet supporté par la plaque ( 37). 18 Appareil de cuisson micro-onde selon la reven- dication 17, caractérisé en ce que l'antenne ( 50) comprend une sonde ( 86) qui est supportée de façon tournante dans une ouverture ( 92) formée dans la paroi supérieure ( 28) de la cavité; une ligne en bande microonde ( 80), avec alimentation centrale, qui est supportée par la sonde ( 86) à une distance prédéterminée de la paroi supérieure ( 28) et qui s'étend de façon pratiquement parallèle à la paroi supérieure; et une paire d'éléments rayonnants ( 82, 84) constituant des terminai- sons aux extrémités opposées de la ligne en bande ( 80), chaque élément rayonnant s'étendant sous un certain angle par rapport à la ligne en bande ( 80), pour exciter un mode TM dans la cavité ( 24). 19 Appareil de cuisson micro-onde selon la reven- dication 18, caractérisé en ce que les moyens de guidage d'ondes ( 62, 64, 66) comprennent une section centrale ( 62) des- tinée à recevoir de l'énergie à partir de la source ( 40), une première section ( 64) qui s'étend à partir de la section centrale ( 62) dans la direction transversale de la cavité ( 24); jusqu'à l'ouverture' ( 92), pour transmettre à l'antenne ( 50) de-l'énergie provenant de la source ( 40); et une secon- de section (-66) qui s'étend vers le bas le long d'une paroi latérale ( 32) de la cavité ( 24), pour transmettre à la cham- bre rayonnante ( 52) de l'énergie provenant de la source ( 40). i j