Brevet FR2532510A1 — publié le 19840302

Appareil de chauffage à haute fréquence La présente invention concerne un appareil, de chauffage à haute fréquence comportant une antenne tour- nante dans une chambre-de chauffage. Dans un four à hyperfréquences qui est par exemple d'un des appareils courants de chauffage à haute fré- quence, l'uniformité de distribution de l'énergie à haute fréquence fournie dans la chambre de chauffage a été ame- liorée en montant des ailettes d'agitateur qui agitent les ondes à haute fréquence dans la chambre, en faisant tourner une plate-forme sur laquelle une charge à chauffer est positionnée, ou en montant un élément rayonnant d'on- des électriques tournant, qui est une antenne Parmi ces procédés, celui utilisant une antenne tournante a été adopté dans de nombreux fours à hyperfréquences à usage menager car elle permet d'obtenir un grand espace libre effectif dans la chambre de cnauffage Mais si cette -an- tenne tournante est montée dans la partie supérieure de la chambre de chauffage, les caractéristiques de chauffage- de la charge dans la chambre avec les ondes électromagné- tiques émises par l'antenne ne dépendent pas seulement de l'antenne mais également de la combinaison de cette der- nière avec les dimensions et la forme de la chambre de chauffage Il n'existe donc pas d'1 antenne qui puisse être utilisée en commun dans différentes conditions de cnambre de chauffage Il était donc inévitable de concevoir une antenne optimale pour un groupe particulier de conditions de chambre de chauffage Jusqu'à présent, un certain nom- bre d'inventions et de dispositifs ont été proposés con- cernant la forme de l'antennetournante et le procédé de fo:ur niture d'énergie utilisant une antenne tournante mais, en ce qui concerne les antennes tournantes réalisées jusqu'à ce jour, les inconvénients suivants sont apparus. Ainsi, le cnauffage dans la zone centrale de la chambre de chauffage n'est pas uniforme et, par exemple, si des ondes à haute fréquence sont émises vers plusieurs plats conge- 253251 O lés dans la zone centrale de la chambre de chauffage, la température du plat qui se trouve au centre est plus basse que celle de ceux qui se trouvent autour de lui. Dans le cas d'un oeuf sur le plat, la partie périphérique de l'oeuf est surchauffée tandis que sa partie cen- trale est encore crue. Un objet de l'invention est donc de proposer un appareil de chauffage à haute fréquence qui pallie les inconvénients précités des appareils antérieurs et qui permet d'effectuer un chauffage électrique d'une charge placée dans la chambre de chauffage Ce résultat est obtenu grâce à un appareil de chauffage à haute fré- quence selon l'invention dans lequel une antenne tournan- te qui couple en hyperfréquences le guide d'onde avec la chambre de chauffage est constituée par un segment ver- tical et un segment horizontal, le-segment horizontal étant formé comme une plaque triangulaire assemblée sur le segment vertical dans une position voisine de l'un de ses sommets et là somme de la longueur d'une ligne per- pendiculaire à l'assemblage entre le segment horizontal et le segment vertical et de la longueur de la partie du segment vertical qui pénètre dans la chambre de chailf- fage est environ une demi-longueur d'onde utilisée ou un multiple entier de demi-longueur d'onde, ce dont il ré- sulte que la charge à chauffer dans la cnambre est sou- mise à un chauffage diélectrique avec une uniformité sub- stantielle et un bon rendement. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 est une vue en perspective d'un ap- pareil de chauffage à haute fréquence selon un mode de réalisation de l'invention, la Figure 2 est une coupe verticale de l'appa- reil de la Fig 1, la figure 3 est une -vue en perspective de l'an- tenne tournante apparaissant sur la Fig 2, la Figure 4 a est une vue en perspective d'une modi'fication de l'antenne tournante de la Fig 3, la Figure 4 b est une vue en plan du segment ho- rizontal de l'antenne de la Fig 4 a et l a Figure 5 est'une variante du segment horizon- tal de la Fig 4 b, Un mode de réalisation de l'invention sera main- tenant décrit en regard des Fig 1 à 3 Sur la Figure 1, la référence numérique 1 désigne un botier d'appareil de chauffage à haute fréquence comprenant une chambre de chauffage 2 et une porte 3 montée sur une ouverture de la chambre pour pouvoir librement y accéder ou non Au- dessus du bottier 1 sons disposées des plaqués chauffan- tes 4 et, pour la cuisson sur ces plaques 9 des boutons 5 disposés sur le panneau avant du boltier peuvent 6 tre manipulés afin de régler la puissance des plaques chauf- fantes 6 correspondantes apparaissant sur la Figure 2. La référence 7 désigne des boutons qui commandent la puissance d'un élément chauffant disposé à l'intérieur de la chambre 2 et la sortie diun magnétron 8 utilisé à titre d'exemple comme oscillateur à haute fréquence. Sur la Figure 2, la référence numérique 9 désigne une plaque faite d'une matière diélectrique résistant à la chaleur qui est dicosêe sur les plaques phauffantes 6. La référence 10 désigné un élément chauffant disposé-dans une position supérieure à l'intérieur de la chambre 2 tandis qu'un élément chauffant il est disposé extérieure- ment et sur le fond de la chambreb Les éléments chaufifants , ll permettent de chauffer l'intérieur de la chambre de chauffage 2 avec un bon rendemento La référence 12 dé signe une isolation thermique disposée autour de la paroi 13 de la chambre de chauffage La référence 14 désigne un guide d'onde à section variable qui conduit la sortie à haute fréquence du magnétron jusque dans la chambre de chauffage 2. on La référence 15 désigne une antenne tournante traversant le guide d'onde 14 et la paroi supérieure 16 de la chambre continguie avec cette dernière, et elle comporte un segment vertical 17 parpendiculaire à la pa- roi supérieure 16 de la chambre et un segment horizontal 18 qui lui est parallèle Cette antenne tournante 15 est entralnée par un moteur 23 par l'intermédiaire d'un arbre 19, d'une courroie 20 et de poulies 21, 22. La Figure 3 est une vue en perspective de l'an- tenne tournante 15 séparée. Le segment horizontal 18 de l'antenne tournante a la forme d'un secteur avec un angle au sommet dans la plage de 60 à 180 De plus, la somme du rayon du seg- ment horizontal 18 et de la longueur de segment vertical 17 pénétrant dans la chambre de chauffage 2 est environ une demi-longueur d'onde utilisée ou un multiple entier et le rapport des dimensions entre le rayon du segment horizontal 18 en forme d'éventail et la longueur du seg- ment vertical 17 pénétrant dans la chambre est 2: 1. Les deux extrémités de l'arc formant-l'éventail du seg- ment horizontal sont prévues chacune avec une partie en saillie 24 L'extrémité libre de cette partie en saillie 24 est perpendiculaire au bord radial du segment en éven- tail et la largeur de cette partie en saillie est environ un sixième de longueur d'onde tandis que sa longueur à partir du corps du segment ne dépasse pas environ un quinzième de la longueur d'onde. Le fonctionnement et l'effet de cette réalisa- tion sont expliqués ci-après. Pour cie l'antenne tournante 15 puisse avoir son effet de rotation, il importe de prévoir une partie accrue du rayonnement d'énergie par le segment horizontal 18. Si l'angle au sommet du segment horizontal 18 de l'antenne tournante 15 est inférieur à 60 , l'énergie rayonnée dans la direction horizontale est trop faible Par contre, si l'angle est supérieur à 1800 , il apparait des régions o les rayonnements électromagnétiques s'annulent entre eux, provoquant un effet inverse Maissi l'angle au sommet du segment horizontal 18 se situe dans la plage de 600 à 180 , même une simple antenne tournante peut produire des champs électriques horizontaux équivalents rayonnés dans plusieur S directions de sorte que ia densité du champ électrique horizontal est accrue et l'énergie rayonnée par le segment horizontal est augmentée. Comme cela a été indiqué, la somme de la lon- gueur du segment vertical 17 et de la dimension du seg- ment horizontal 18 de l'antenne tournante 15 à l'inté- rieur de la chambre 2 est établie à-unedemi-longueur d'onde utilisée ou un multiple entier d'une demi-longueur d'onde A cause de cela, les ondes électromagnétiques d'une demi-longueur d'onde et au-dessus peuvent être ex- citées sans distorsion à partir du guide d'onde 14 vers llantenne tournante 15 et en outre, la distribution d'énergie électrique par l'antenne tournante 15 dansla chambre de chauffage 2 peut se faire avec un rendement amélioré En outre, étant donné que le rapport des dimen- sions du segment vertical 17 et du segment horizontal de l'antenne tournante 15 à l'intérieur de la chambre 2 est réglé à environ 1 à 2, laproportion d'énergie rayonnée par le segment horizontal 18 peut encore être accrue, ce qui s'ajoute à l'effet précité attribué à la forme en éventail L'expérience a montré que le chauffage dans la région centrale de la chambre est particulièrement inten- sifiée. Les prolongements 24 aux extrémités de l'arc constituant le segment en éventail apportent un certain degré de concentration locale du champ électrique et, étant donné que cette région de fort champ électrique tourne, l'effet de l'antenne tournante 15 est encore amé- lioré et particulièrement, l'uniformité du chauffage dans la zone centrale de la chambre est améliorée Etant donné que le rayonnement électromagnétique est absorbé à partir de la région extérieure dans le coeur du produit alimentaire,, un chauffage uniforme est assuré quand la 253251 O distribution du champ électrique dans la zone centrale est supérieure à celle dansla zone environnante Mais si les prolongements 24 sont trop longs, la distribution du champ électrique dans la zone centrale tena à s'atté- nuer quelque peu L'expérience a montré que le meilleur résultat est obtenu si la longueur des prolongements 24 ne dépasse pas un quinzième de la longueur d'onde et si cette largeur est d'environ un sixième de longueur d'onde. La Figure 4 a est une vue en perspective d'un autre exemple d'une antenne tournante 15 Le segment ho- rizontal 18 de cette antenne 15 a la forme d'une plaque triangulaire assemblée sur le segment vertical 17 de l'antenne 15 ou voisinage de l'un de ses sommets; la somme de la longueur L d'une ligne perpendiculaire au c 8 té opposé au sommet particulier et de la partie du seg- ment vertical 17 pénétrant dans la chambre 2 est égale à environ une demilongueur d'onde utilisée ou un multiple entier, et le rapport entre la ligne perpendiculaire L et le segment vertical 17 est 2: 1 La référence 24 dé- signe des prolongements disposés aux extrémités du côté du triangle opposé au sommet sur lequel est assemblé le segment 17 La largeur de chaque prolongement 15 n'est pas supérieure à environ un quinzième de la longueur d'onde utilisée. Le fonctionnement et l'effet de cette réalisa- tion seront maintenant expliqués; Pour que l'antenne tournante 15 rayonnant de l'énergie à haute fréquence tuisse avoir son effet, il importe d'assurer une pro- portion accrue d'énergie rayonnée par le segment hori- zontal 18 Etant donné que dans ce mode de réalization le segment horizontal 18 a la forme d'un triangle, mal- gré le fait que l'antenne est simple, elle peut produire des champs électriques horizontaux rayonnés non homo- gènes en plusieurs directions, ce qui intensifie le champ électrique horizontal et augmente l'énergie rayonnée par le segment horizontal 18. La Figure 5 représente uneautre exemple d'un segment horizontal 18 de l'antenne tournante 15, dans lequel le segment horizontal a la forme d'un triangle non équilatéral Cette réalisation donne des effets si- milaires à ceux obtenus avec les précédents modes de réalisation. Il ressort ainsi de la description faite ci- dessus d'un appareil de cnauffage à haute fréquente selon l'invention que l'énergie à haute -fréquence four- nie par l'oscillateur, par l'intermédiaire du guide d'onde, peut être rayonnéeavec un bon équilibre par le segment vertical et le segment horizontal d'une antenne tournante dans la chambre de-chauffage, de sorte que les caractéristiques du champ électrique dans la zone centrale de la chambre dans laquelle il se produirait autrement un chauffage non uniformes sont améliorées et par conséquent, la charge à chauffer peut être chauffée très uniformément REVENDICATIONS 1 Appareil de chauffage à haute fréquence, carac- térisé en ce qu'il comporte une chambre de chauffage ( 2) agencée pour recevoir une charge à chauffer, un guide d'onde ( 14) pour fournir de l'énergie à haute fréquence provenant d'un oscillateur A haute fréquence ( 8) dans ladite chambre de chauffage, et une antenne tournante ( 15) pour coupler en hyperfréquences ledit guide d'onde avec ladite chambre de chauffage, ladite antenne tournante étant constituée par un segment vertical ( 17) perpendicu- laire à la paroi supérieure ( 16) de la chambre de chauf- fage dans laquelle ladite antenne tournante est disposée et un segment horizontal ( 18), ledit segment horizontal ayant la forme d'une plaque triangulaire qui est assem- blée avec ledit segment vertical au voisinage d'un angle au sommet du triangle, la somme de la longueur d'une - ligne perpendiculaire tracée à partir de l'assemblage en- tre le segment vertical et le segment horizontal et le côté du triangle opposé audit assemblage, et de la lon- gueur de la partie dudit segment vertical pénétrant dans la chambre de chauffage étant un multiple entier d'envi- ron la moitié de la longueur d'onde utilisée. 2 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la longueur de ladite ligne perpendiculaire du segment horizontal de l'antenne tournante et la lon- gueur du segment vertical dans la chambre de chauffage sontdans un rapport de 2: 1. 3 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le segment horizontal ( 18) de l'antenne tournante est réalisé sous la forme d'un éventail avec un angle au sommet dans la plage de 60 à 180 . 4 Appareil selon la revendication 3, caracté- risé en ce que le rayon de la forme en éventail et la longueur du segment vertical de l'antenne tournante péné- trant dans la chambre de chauffage sont dans le rapport de 2: 1. Appareil selon la revendication 1 ou 3, carac- térisé en ce que plusieurs prolongements ( 24) sont pré- vus En des points aux sommets sur le côté opposé à l'assem- blage avec le segment vertical. 6 Appaeil selon la revendication 1 ou 3, carac- térisé en ce que lesdits prolongements ( 24) sont prévus un à cnaque extrémité du c 8 té opposé à l'assemblage avec le segment vertical. 7 Appareil selon la revendication 1 ou 3, carac- turisé en ce que lesdits prolongements prévus sur le seg- ment horizontal de l'antenne tournante ont une largeur d'environ An sizième de la longueur d'onde utilisée. 8 Appareil selon la revendication 1 ou 3, carac- térisé en ce que lesdits prolongements ( 24) prévus sur le segment horizontal de l'antenne tournante ont une longueur qui ne dépasse pas un quinzième de la longueur d'onde uti- lisée.