Brevet FR3065612A1 — publié le 20181026

- 1 - Description La Présente invention concerne un guide d'onde couplé à une antenne pour la distribution de l'onde électromagnétique dans un four micro-onde ou dans un four multimode avec la fonction micro-onde. Plus particulièrement, la présente invention est dédiée à l'amélioration de la distribution thermique dans un four ayant l'application micro-onde. A ce jour, pour assurer une distribution thermique uniforme dans un four micro-onde, il existe des solutions nécessitant l'emploi de composants dédiés à ce sujet. Parmi ces solutions, il y a l'emploi d'une table tournante sur laquelle le plat à réchauffer est posé. Une autre solution est l'emploi d'un agitateur à micro-onde. Avec les deux cas cités, des coûts supplémentaires sont à prendre en compte. Parmi ces coûts, on trouve des coûts en terme de pièces et d'assemblages. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue ou relative ou d'orientation, tels que les termes "haut", "bas", "derrière", "gauche", "droite", "supérieur", "inférieur", "contour", "hauteur", etc., il est fait référence à un cas pratique avec lequel un four est considéré comme étant posé sur un support horizontal et que la cavité se trouvant en dessous du guide d'onde d'alimentation et du guide d'onde selon ce brevet. Et lorsque l'on fait référence à des coordonnées, le repère 25 est un point sur la cavité du four. La présente invention a pour but d'assurer une distribution thermique uniforme dans la cavité du four micro-onde et une bonne adaptation entre la source d'énergie micro-onde et la cavité du 30 four ; et elle ne présente pas les inconvénients précités (l'emploi d'une table tournante, l'emploi d'un agitateur à micro-onde). Ceci se traduit par une réduction du coût de la matière première et du processus d'assemblage. La réalisation du guide d'onde et de l'antenne selon cette invention nécessite des moyens techniquement 35 simples et peu coûteux. 3065612 -2- A cet effet, l'invention a pour objet une antenne microonde ayant une géométrie particulière ; et qui est positionnée entre un guide d'onde d'excitation et une cavité d'un four. L'antenne et le guide d'onde d'excitation sont décrits comme suit. 5 Un guide d'onde dit principal est défini. Ce guide présente une ouverture sur sa paroi inférieure pour assurer un couplage avec la cavité du four qui présente une ouverture sur sa paroi supérieure. Une antenne est positionnée entre le guide d'onde ledit principal et 10 la cavité du four. La géométrie de l'antenne épouse la forme de plusieurs corps volumiques qui sont en contact entre eux. Préférentiellement, l'antenne est une partie intégrante de la paroi supérieure de la cavité du four ; mais il est également possible de l'avoir en tant que pièce indépendante qui sera fixer au niveau de 15 l'ouverture de la paroi supérieure de la cavité du four. Par conséquent, l'ouverture au niveau de la paroi supérieure de la cavité n'est plus homogène comme c'est le cas traditionnellement avec les four microondes classiques. 20 De plus, le guide d'onde ledit principal est couplé à un guide d'onde d'entrée qui doit être excité par une source d'énergie micro-onde tel un magnétron. Préférentiellement, les deux guides d'onde sont à fabriquer en un processus pour former un seul composant. Préférentiellement, des brides sont à accommoder au composant obtenu pour offrir des points de fixation sur la cavité du four. Les parois des guides d'onde, de la cavité et de l'antenne sont des conducteurs électriques ayant une épaisseur. Sont définis en fonction de la taille de la cavité du four et de la fréquence d'opération de la source micro-onde : Les dimensions du guide d'onde ledit principal, Les coordonnées du guide d'onde ledit principal, Le nombre de corps volumiques définissant l'antenne, - Les formes, les dimensions et les coordonnées des corps volumiques définissant l'antenne, - Le positionnement de l'antenne. 3065612 - 3 - Les dessins annexés illustrent selon un mode de réalisation, un exemple particulier et non limitatif de l'invention : La figure 1 représente une vue inversée de haut en bas d'un 5 schéma selon ce brevet du guide d'onde ledit principal (2) avec une ouverture sur la paroi du contour et une ouverture sur la paroi inférieure (100), vu en perspective. La figure 2 représente une vue en trois dimensions d'un schéma 10 d'une antenne (3) selon ce brevet, vu en perspective. La figure 3 représente un schéma (13) avec une vue inversée de haut en bas du guide d'onde ledit principal (2) de la figure 1 avec l'antenne (3) de la figure 2, vu en perspective. 15 La figure 4 représente un schéma d'un guide d'onde (1) rectangulaire, vu en perspective. La figure 5 représente un schéma (14) du guide d'onde (1) de la 20 figure 4 relié au schéma (13) de la figure 3, vu en perspective. La figure 6 représente un schéma (15) d'une cavité (19) d'un four avec une ouverture sur sa paroi supérieure et avec l'antenne (3) de la figure 2, vu en perspective. 25 La figure 7 représente un schéma (16) de la cavité (19) couplée au schéma (14) de la figure 5 et avec une schématisation d'une porte (17), vu en perspective. 30 La figure 8 représente une description des plans de références selon une coupe, vu en perspective. La figure 9 représente une description de la géométrie de l'antenne (3), vu en perspective. 35 La figure 10 représente une description d'une partie des paramètres du guide d'onde ledit principal (2) sur le plan (101). 3065612 - 4 - La figure 11 représente une description d'une partie des paramètres du guide d'onde ledit principal (2) sur un deuxième plan (201). La figure 12 représente une description d'une partie des corps volumiques qui épousent la géométrie de l'antenne (3). La figure 13 représente une description d'une partie des corps volumiques qui épousent la géométrie de l'antenne (3). 10 La figure 14 représente une description sur le plan (203) d'une partie des paramètres des corps volumiques qui épousent la géométrie de l'antenne (3),. 15 La figure 15 représente une description sur le plan (203) d'une partie des paramètres des corps volumiques qui épousent la géométrie de l'antenne (3). La figure 16 représente une description sur le plan (202) d'une 20 partie des paramètres des corps volumiques qui épousent la géométrie de l'antenne (3). La figure 17 représente une description sur le plan (202) d'une partie des paramètres des corps volumiques qui épousent la géométrie 25 de l'antenne (3). Les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. En référence à la figure 1, on retrouve une vue inversée de haut 30 en bas d'un schéma selon ce brevet d'un guide d'onde (2) en forme d'un cylindre elliptique. Ce guide d'onde présente une ouverture sur sa paroi inférieure (100) et une ouverture sur la paroi du contour. Ce guide d'onde est défini comme étant le guide d'onde dit principal. Ce même schéma (2) représente un exemple particulier et non limitatif 35 de ce brevet. Une description plus détaillé est présenté avec des figures supplémentaires. En référence à la figure 2, on retrouve une vue en trois dimensions d'un schéma d'une antenne (3) selon ce brevet. Ce même 3065612 -5- schéma (3) représente un exemple particulier et non limitatif de ce brevet. Une description plus détaillé est présenté avec des figures supplémentaires. 5 En référence à la figure 3, on retrouve un schéma (13) qui représente une vue inversée de haut en bas d'un schéma du guide d'onde ledit principal (2) de la figure 1 avec l'antenne (3) de la figure 2. La paroi inférieure (100) du guide d'onde ledit principal (2) est visualisée. Le schéma (13) est représenté avec vu en 10 perspective. En référence à la figure 4, on retrouve un schéma (1) d'un guide d'onde rectangulaire, vu en perspective et inversée de haut en bas. Ce guide d'onde (1) représente celui qui sera excité par une source 15 micro-onde, comme par exemple un magnétron. La paroi inférieure (200) est définie ; et le plan inférieur (202) de la paroi inférieure (200) est défini également. La paroi supérieure (100) est définie ; et le plan inférieur (101) de la paroi supérieure (100) est défini également. 20 En référence à la figure 5, on retrouve un schéma (14) qui est le résultat obtenu après la mise en série du schéma (13) de la figure 3 et le guide d'onde (1) schématisé avec la figure 4 On retrouve l'antenne (3) et on retrouve également un descriptif des parois (100) 25 et (200) ainsi que les plan (101) et (202). En référence à la figure 6, on retrouve un schéma (15) d'une cavité avec une ouverture à travers sa paroi supérieure et avec l'antenne (3) de la figure 2. Le schéma est représenté avec vu en 30 perspective. Cette ouverture est semblable à l'ouverture présente sur la paroi inférieure du guide d'onde ledit principal (2) décrit sur la figure 1. Le plan (201) est illustré. En référence à la figure 7, on retrouve un schéma (16) qui 35 représente l'assemblage du schéma (15) de la figure 6 avec le schéma (1) de la figure 4 et le schéma (2) de la figure 1 ; ceci est équivalent à l'assemblage du schéma (14) de la figure 5 à la cavité (19) de la figure 6. Une porte (17) est schématisée également sur 3065612 - 6 - cette Même figure. La porte (17) schématise celle d'un four micro-onde. Le plan (201) est illustré. En référence à la figure 8, on retrouve un schéma avec une coupe 5 vue en perspective du schéma (16) de la figure 7. Le plan inférieur (202) de la paroi supérieure (200) de la cavité est défini. Le plan supérieur (201) de la paroi supérieure (200) de la cavité est défini. Le plan supérieur (203) de l'antenne (3) est défini. Le plan inférieur (101) de la paroi supérieure (100) du guide (2) est défini. 10 La distance (27) entre les deux plan (101) et (201) est définie ; cette distance (27) est la hauteur du guide d'onde ledit principal qui est égale à la hauteur du guide (1) ; ceci avec l'exemple en cours. 15 En référence à la figure 9, on retrouve une description de de la géométrie de l'antenne (3) de la figure 2, vu en perspective. L'antenne est décrite par neufs parts géométriques distincts. La part (4) est un cylindrique elliptique. Les parts (5, 6, 7, 8) sont des portions de cylindriques elliptiques. Les parts (9, 11, 12, 13) sont 20 des cylindres polygonaux. En référence aux figures (10, 11), le guide d'onde ledit principal (2) qui a une foLme cylindrique est défini par une ellipse sur le plan (101) avec comme centre (21) et des diamètres (22, 23) ; 25 une deuxième ellipse sur le plan (201) avec comme centre (24) et des diamètres (25, 26). Avec l'exemple décrit, les diamètres (22) et (25) ont la même valeur ; les diamètres (23) et (26) ont la même valeur. En référence aux figures (12, 13), les corps volumiques (41, 51, 30 61, 71, 81, 91, 111, 121, 131) qui épousent la géométrie de l'antenne (3) sont décrits. La hauteur de chaque corps volumique est décrite ; cette hauteur est en l'occurrence l'épaisseur de chaque corps volumique. Avec l'exemple décrit, les hauteurs (48, 58 ,68, 78, 88, 98, 118, 128, 138) qui correspondent respectivement aux corps 35 volumique (41, 51, 61, 71, 81, 91, 111, 121, 131) sont égales ; et elles correspondent à l'épaisseur de l'antenne. En référence aux figures (9, 12, 13, 14, 15, 16 ,17), des paramètres des neuf corps volumiques (41, 51, 61, 71, 81, 91, 111, 3065612 -7- 121, 131) qui épousent respectivement la forme des différentes parties (4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13) de l'antenne (3) sont décrits : - Le cylindre (41) est défini par une ellipse sur le plan (202) 5 avec comme centre (42) et des diamètres (43,44), une deuxième ellipse sur le plan (203) avec comme centre (45) et des diamètres (46,47). Avec l'exemple décrit, les diamètres (43) et (46) ont la même valeur ; et les diamètres (44) et (47) ont la même valeur. 10 - Le cylindre (51) est défini par une ellipse sur le plan (202) avec comme centre (52) et des diamètres (53,54), une deuxième ellipse sur le plan (203) avec comme centre (55) et des diamètres (56,57). Avec l'exemple décrit, les diamètres (53) et (56) ont la même valeur ; et les diamètres (54) et (57) 15 ont la même valeur. - Le cylindre (61) est défini par une ellipse sur le plan (202) avec comme centre (62) et des diamètres (63,64), une deuxième ellipse sur le plan (203) avec comme centre (65) et des diamètres (66,67). Avec l'exemple décrit, les diamètres (63) 20 et (66) ont la même valeur ; et les diamètres (64) et (67) ont la même valeur. - Le cylindre (71) est défini par une ellipse sur le plan (202) avec comme centre (72) et des diamètres (73,74), une deuxième ellipse sur le plan (203) avec comme centre (75) et des 25 diamètres (76,77). Avec l'exemple décrit, les diamètres (73) et (76) ont la même valeur ; et les diamètres (74) et (77) ont la même valeur. - Le cylindre (81) est défini par une ellipse sur le plan (202) avec comme centre (82) et des diamètres (83,84), une deuxième 30 ellipse sur le plan (203) avec comme centre (85) et des diamètres (86,87). Avec l'exemple décrit, les diamètres (83) et (86) ont la même valeur ; et les diamètres (84) et (87) ont la même valeur. - Le cylindre (91) est défini par un rectangle sur le plan 35 (202) avec comme centre (92) et des côtés (93,94), un deuxième rectangle sur le plan (203) avec comme centre (95) et des côtés (96,97). Avec l'exemple décrit, les côtés (93) 3065612 -8- et (96) ont la même valeur ; et les côtés (94) et (97) ont la même valeur. - Le cylindre (111) est défini par un rectangle sur le plan (202) avec comme centre (112) et des côtés (113,114), un 5 deuxième rectangle sur le plan (203) avec comme centre (115) et des côtés (116,117). Avec l'exemple décrit, les côtés (113) et (116) ont la même valeur ; et les côtés (114) et (117) ont la même valeur. - Le cylindre (121) est défini par un rectangle sur le plan 10 (202) avec comme centre (122) et des côtés (123,124), un deuxième rectangle sur le plan (203) avec comme centre (125) et des côtés (126,127). Avec l'exemple décrit, les côtés (123) et (126) ont la même valeur ; et les côtés (124) et (127) ont la même valeur. 15 - Le cylindre (131) est défini par un rectangle sur le plan (202) avec comme centre (132) et des côtés (133,134), un deuxième rectangle sur le plan (203) avec comme centre (135) et des côtés (136,137). Avec l'exemple décrit, les côtés (133) et (136) ont la même valeur ; et les côtés (134) et 20 (137) ont la même valeur. Préférentiellement, l'épaisseur de l'antenne (3) doit être égale à celle de la paroi supérieure (200) de la cavité (19) du four. Et préférentiellement, l'antenne (3) est une partie intégrante de la 25 paroi supérieure (200) de la cavité (19) du four. Et préférentiellement, la paroi inférieure du guide d'onde (1) est comme avec l'exemple décrit une partie intégrante de la paroi supérieure (200) de la cavité (19) du four. 30 L'antenne (3) est une pièce métallique. Le cylindre qui définit le guide d'onde principal (2) peut avoir une forme elliptique ou circulaire ou trapézoïdale ou conique ou polygonal régulier ou polygonal non régulier. 35 Le nombre de corps volumiques composants l'antenne (3) est fonction de la fréquence de la source d'énergie micro-onde et de la taille de la cavité (19) du four. 3065612 -9- Un corps volumique composant une partie de l'antenne (3) peut avoir un profil elliptique ou circulaire ou tore ou polygonal régulier ou non régulier ou sphérique ou ellipsoïdal ou polyédrique ou cylindrique ou pyramidal. 5 Le positionnement du guide d'onde principal (2) par rapport à la cavité (19) est fonction de la taille de la cavité du four et de la fréquence de la source d'énergie micro-onde. 10 Le dispositif (14) d'alimentation et de distribution de l'énergie micro-onde peut être positionné sur n'importe quelle paroi de la cavité (19) du four. REVENDICATIONS1) Four micro-onde ou four multimode avec la fonction micro-onde comprenant une source d'énergie à micro-onde couplée à une cavité (19) par l'intermédiaire d'un guide d'onde d'entrée (1) suivi d'un guide d'onde (2) dit principal couplé à une antenne (3) caractérisé 5 en ce que l'antenne (3) soit décrite par un volume épousant la forme obtenue avec au moins deux différents corps volumiques connectés entre eux. 2) Four micro-onde ou four multimode avec la fonction micro-onde 10 selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'antenne (3) est une pièce métallique. 3) Four microonde ou four multimode avec la fonction micro-onde selon la revendication 1 caractérisé en ce que le guide d'onde ledit 15 principal (2) a un profil sensiblement elliptique ou circulaire ou trapézoïdale ou conique ou polygonal régulier ou polygonal non régulier. 4) Four microonde ou four multimode avec la fonction micro-onde 20 selon la revendication 1 caractérisé en ce que le nombre de corps volumiques composants l'antenne (3) soit fonction de la fréquence de la source d'énergie micro-onde et de la taille de la cavité (19) du four. 25 5) Four microonde ou four multimode avec la fonction micro-onde selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'un corps volumique composant une partie de l'antenne (3) a un profil sensiblement elliptique ou circulaire ou tore ou polygonale régulier ou non régulier ou sphérique ou ellipsoïdale ou polyédrique ou cylindrique 30 ou pyramidale. 6) Four microonde ou four multimode avec la fonction micro-onde selon la revendication 1 caractérisé en ce que le positionnement du guide d'onde ledit principal (2) par rapport à la cavité (19) soit 35 fonction de la taille de la cavité du four et de la fréquence de la source d'énergie micro-onde. 3065612 7) Four microonde ou four multimode avec la fonction micro-onde selon la revendication 1 caractérisé en ce que tout le dispositif (14) d'alimentation et de distribution d'énergie micro-onde soit par rapport à la porte du four positionné au-dessus de la cavité (19) du four ou sur un côté gauche ou sur un côté droit ou à l'arrière de la cavité (19). 8) Four microonde ou four multimode avec la fonction micro-onde selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'antenne (3) soit une 10 partie intégrante d'une paroi de la cavité (19) du four ou une pièce indépendante fixée au niveau d'une ouverture d'une paroi de la cavité (19) du four.