FR2800563A1 - Dispositif de chauffage dielectrique - Google Patents
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Abstract
L'invention propose un dispositif de chauffage diélectrique (10). Le dispositif (10) comprend une pluralité de parois latérales électriquement conductrices qui sont interconnectées électriquement en fonctionnement et qui sont agencées en série afin de définir une cavité de chauffage (14). Au moins deux parois latérales adjacentes (16) sont inclinées l'une par rapport à l'autre au niveau d'un coin présentant un certain angle sélectionné parmi le groupe consistant en angles aigus et en angles obtus. Au moins une source de puissance électromagnétique (12) capable d'émettre un rayonnement électromagnétique adéquat pour le chauffage diélectrique est agencée afin d'amener les ondes de ce rayonnement dans la cavité (14) avec une polarisation circulaire des ondes, afin d'amener la cavité (14) à agir comme une cavité de chauffage résonnante multimode.
Description
La présente invention concerne un dispositif de chauffage diélectrique.
Plus particulièrement, elle concerne un dispositif de chauffage diélectrique adéquat pour le
chauffage par micro-ondes et une source de puissance électromagnétique.
Selon l'invention, un dispositif de chauffage diélectrique est proposé, le dispositif comprenant: une pluralité de parois électriquement conductrices qui sont interconnectées électriquement pendant le fonctionnement et agencées en série afin de définir une cavité de chauffage, au mois deux parois latérales contiguës étant inclinées l'une par rapport à l'autre selon un angle sélectionné parmi le groupe consistant en les angles aigus et les angles obtus; et au moins une source de puissance électromagnétique capable d'émettre un rayonnement électromagnétique adéquat pour le chauffage diélectrique, la source de puissance étant agencée afin de propager les ondes de ce rayonnement à l'intérieur de la cavité avec une polarisation circulaire des ondes, afin d'amener la cavité à se comporter comme une cavité de
chauffage résonnante multimode.
La cavité de chauffage peut être une cavité de chauffage telle que décrite dans la demande de brevet international PCT/NL97/00282 publiée sous le numéro WO
97/44988.
La source de puissance électromagnétique est capable d'émettre des ondes électromagnétiques sous la forme de micro-ondes adéquates pour la cuisson de
denrées alimentaires, le dispositif pouvant ainsi présenter la forme d'un four à micro-
ondes. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la source de puissance électromagnétique peut comprendre un générateur de micro-ondes, par exemple un magnétron d'un four à micro-ondes classique, ou similaire, et un guide d'ondes comportant une ouverture d'entrée reliée au générateur de micro-ondes, le guide d'ondes étant également relié à un orifice d'entrée de la cavité de chauffage, et le
guide d'ondes étant construit de manière à convertir la polarisation linéaire des micro-
ondes en une polarisation circulaire de celle-ci, et de manière à guider les micro-
ondes présentant la polarisation circulaire à travers l'orifice d'entrée de la cavité.
Autrement dit, le guide d'ondes peut ainsi être agencé afin de convertir les ondes électromagnétiques qui présentent une polarisation linéaire en une source d'ondes électromagnétiques résultante dont les ondes présentent une polarisation circulaire et
sont délivrées à travers l'orifice d'entrée de la cavité.
Le guide d'ondes peut être creux et de forme cylindrique circulaire, comportant une paroi d'extrémité et une paroi latérale incurvée, le guide d'ondes contenant, à l'intérieur, au moins une formation de conversion pour convertir les micro-ondes présentant une polarisation linéaire en micro-ondes présentant une polarisation circulaire, I'ouverture d'entrée du guide d'ondes traversant sa paroi latérale incurvée et le guide d'ondes présentant une extrémité ouverte pour délivrer des micro-ondes à travers l'orifice d'entrée de la cavité. Les formations de conversion peuvent présenter la forme de deux panneaux sous forme de lames ou de plaques qui s'étendent radialement vers l'intérieur à partir de côtés intérieurs opposés du guide d'ondes cylindrique circulaire. Par conséquent, le guide d'ondes peut comprendre deux formations de conversion sous la forme de panneaux allongés aplatis diamétralement opposés, chaque panneau s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de la paroi intérieure du cylindre du guide d'ondes et présentant une longue dimension s'étendant dans le sens de la longueur le long du cylindre, les panneaux étant 2 0 coplanaires et les bords radialement intérieurs des panneaux se faisant face et étant diamétralement espacés l'un de l'autre. L'invention s'étend ainsi à un agencement de source de rayonnement électromagnétique pour un dispositif de chauffage diélectrique qui comprend un guide d'ondes cylindrique circulaire creux tel que décrit
dans le présent document.
Dans d'autres modes de réalisation, le guide d'ondes peut présenter la forme d'un guide d'ondes rectangulaire allongé creux comprenant une entrée de micro-ondes qui est habituellement située au niveau d'une paroi d'extrémité du guide d'ondes ou au niveau d'un coin du guide d'ondes entre ses extrémités. Une source électromagnétique provenant de l'entrée de source peut présenter une polarisation linéaire, I'ouverture d'entrée du guide d'ondes étant agencée de sorte que la polarisation résultante des ondes dans le guide d'ondes rectangulaire creux soit circulaire. Par exemple, le guide d'ondes peut consister en une boîte creuse de forme rectangulaire allongée, I'ouverture d'entrée du guide d'ondes traversant un coin du guide d'ondes entre deux parois latérales du guide d'ondes, à une position entre les extrémités du guide d'ondes, une extrémité du guide d'ondes étant ouverte pour amener les micro-ondes dans l'orifice d'entrée de la cavité. Au lieu de cela, le guide d'ondes peut consister en une boîte creuse de forme rectangulaire allongée, le guide d'ondes comportant une extrémité ouverte pour amener les micro-ondes dans l'orifice d'entrée de la cavité, l'extrémité opposée du guide d'ondes comportant une paroi présentant une ouverture rectangulaire, les bords périphériques de l'ouverture rectangulaire étant inclinés selon un angle par rapport aux bords périphériques de ladite paroi à l'extrémité opposée du guide d'ondes, un compartiment semblable à une boîte comportant une extrémité ouverte alignée et en communication avec ladite ouverture rectangulaire étant monté sur ladite paroi à l'extrémité opposée du guide d'ondes et l'ouverture d'entrée du guide d'ondes traversant une paroi du
compartiment en forme de bolte parallèle à la grande dimension du guide d'ondes.
L'invention peut ainsi être également étendue à un agencement de source de rayonnement électromagnétique pour un dispositif de chauffage diélectrique qui comprend un guide d'ondes rectangulaire creux tel que décrit dans le présent
document.
On doit se rendre compte que les guides d'onde peuvent être utilisés pour amener des ondes polarisées de manière circulaire dans une cavité de chauffage de n'importe quelle forme ou de n'importe quelle taille, par exemple une cavité présentant un contour carré, un contour pentagonal, ou similaire. De préférence, cependant, la cavité de chauffage est pentagonale en vue plane lorsqu'elle est vue à
partir du dessus en coupe horizontale.
L'invention s'étend également à une source de puissance électromagnétique capable d'émettre un rayonnement électromagnétique adéquat pour le chauffage diélectrique, la source de puissance comprenant un générateur de rayonnement électromagnétique qui génère des ondes électromagnétiques présentant une polarisation linéaire et un guide d'ondes comportant une ouverture d'entrée reliée au générateur, le guide d'ondes étant réalisé afin de convertir la polarisation linéaire des ondes électromagnétiques en une polarisation circulaire de celles-ci et afin de guider
les ondes loin du générateur.
Le générateur de rayonnement électromagnétique peut être un générateur de micro-
ondes, la source de puissance présentant, de manière optionnelle, une construction telle que décrite ci-dessus avec référence au dispositif de chauffage diélectrique de la
présente invention.
L'invention est maintenant décrite, à titre d'exemple, en référence aux dessins joints.
Sur les dessins, la figure 1 montre une vue tridimensionnelle d'un dispositif de chauffage diélectrique selon la présente invention; la figure 2 montre une vue axiale d'une source de puissance électromagnétique du dispositif de la figure 1, prise le long de la ligne 11-11 de la figure 3; la figure 3 montre une vue en coupe longitudinale de la source de puissance électromagnétique de la figure 2, prise le long de la ligne 11-11 de la figure 2; la figure 4 montre une vue tridimensionnelle d'un guide d'ondes cylindrique circulaire creux, selon l'invention, de la source de puissance électromagnétique des figures 2 et
3;
la figure 5 montre un autre mode de réalisation d'une source de puissance électromagnétique avec un guide d'ondes rectangulaire allongé, creux, en forme de boîte, selon l'invention; et la figure 6 montre encore un autre mode de réalisation d'une source de puissance électromagnétique avec un guide d'ondes rectangulaire allongé, creux, en forme de
boîte, selon l'invention.
En référence d'abord à la figure 1 des dessins, le numéro de référence 10 indique généralement un dispositif de chauffage diélectrique selon l'invention. Le dispositif 10 comprend une source de puissance électromagnétique 12 (omise sur la figure 1, mais vue sur les figures 2 à 3) et une cavité de chauffage 14 définie, respectivement, par des parois latérales de cavité verticales électriquement conductrices 16 et par
des parois de cavité supérieure et inférieure 18, 20. Comme décrit plus en détail ci-
dessous, la source de puissance électromagnétique est capable de fonctionner afin d'amener des ondes électromagnétiques qui présentent une polarisation circulaire
dans la cavité de chauffage 14.
Le dispositif de chauffage 10 est un four à micro-ondes qui peut être utilisé à la fois dans des applications domestiques et dans des applications industrielles pour chauffer ou pour cuire des denrées alimentaires. Par conséquent, des éléments de circuit de commande classiques avec leur panneau de commande associé 22 sont prévus pour commander le fonctionnement du dispositif 10. De même, le dispositif de chauffage 10 comprend un boîtier (dont les parois latérales et le dessus sont omis afin de simplifier l'illustration) indiqué généralement par le numéro de référence 24 et une porte d'accès 26 qui forme l'une des parois de cavité verticales 16 de la cavité 14. Les parois de cavité verticales 16 qui définissent la cavité de chauffage 14 sont agencées de sorte que, en coupe horizontale, la cavité 14 présente un contour pentagonal en vue plane. On doit, cependant, se rendre compte que les parois de cavité verticales 16 peuvent définir un contour de n'importe quelle forme, par
exemple, rectangulaire, hexagonale, octogonale et similaire.
En référence maintenant en particulier aux figures 2 à 4 des dessins, la source de puissance électromagnétique 12 est agencée afin de générer un rayonnement électromagnétique sous la forme de micro-ondes au moyen d'un magnétron classique 28 via une antenne 30. Le magnétron 28 est un magnétron classique du type utilisé dans un four à micro-ondes classique. La source de puissance électromagnétique 12 est reliée à un guide d'ondes cylindrique circulaire creux 32, selon l'invention, qui couple le magnétron 28 à un orifice d'entrée 31 prévu dans la paroi supérieure 18
(voir figure 1).
Le guide d'ondes cylindrique 32 comporte une ouverture d'entrée 34 qui agit comme une entrée d'antenne, à travers laquelle l'antenne 30 du magnétron 28 se projette vers l'intérieur pour, de ce fait, induire un rayonnement électromagnétique sous la forme de micro-ondes à l'intérieur du guide d'ondes cylindrique 32. Les micro-ondes produites par le magnétron 28 sont polarisées linéairement lorsqu'elles sont délivrées
dans le guide d'ondes cylindrique 32.
Le guide d'ondes cylindrique 32 comprend deux formations de conversion 35 qui sont des panneaux diamétralement opposés sous la forme de plaques ou de lames coplanaires qui s'étendent radialement vers l'intérieur et qui s'étendent dans le sens de la longueur le long du guide d'ondes 32. Les formations de conversion 35 sont agencées afin de servir à convertir la polarisation linéaire des ondes générées par le magnétron 28 en ondes qui présentent une polarisation circulaire. Les ondes présentant la polarisation circulaire sont ensuite guidées dans la cavité de chauffage 14 via l'orifice d'entrée 31. Le guide d'ondes 32 comporte une paroi latérale incurvée, une extrémité ouverte pourvue d'un rebord, à travers laquelle les ondes de polarisation circulaire sont guidées dans l'orifice 31, et une extrémité fermée pourvue d'une paroi d'extrémité opposée à l'extrémité ouverte. L'ouverture d'entrée d'antenne 34 est située entre l'extrémité fermée et les formations 35, les formations 35 étant à leur tour situées entre l'ouverture d'entrée 34 et l'extrémité ouverte comportant le rebord. En référence à la figure 5 des dessins, le numéro de référence 50 indique généralement un guide d'ondes rectangulaire creux en forme de boîte, selon l'invention, pour guider les micro-ondes provenant d'un magnétron 28 vers l'orifice d'entrée 31 menant dans la cavité de chauffage 14 (voir figure 1). À la différence du guide d'ondes 32, le guide d'ondes 50 présente un contour rectangulaire en coupe et son ouverture d'entrée 34 est prévue au niveau d'un coin entre deux parois latérales du guide d'ondes 50, entre ses extrémités. L'antenne 30 du magnétron 28 s'étend dans l'ouverture d'entrée 34 et génère des ondes polarisées linéairement qui, du fait de l'angle d'entrée des micro-ondes à l'intérieur du guide d'ondes 50, lequel angle a été établi par expérimentation, et des dimensions du guide d'ondes 50, produisent des ondes polarisées de manière circulaire qui se propagent et sont guidées le long du guide d'ondes 50 dans la cavité de chauffage 14, le guide d'ondes 50 étant fermé par une paroi à une première extrémité et ouvert à l'autre extrémité pour amener les
ondes polarisées de manière circulaire dans l'orifice 31.
En référence en particulier à la figure 6 des dessins, le numéro de référence 60 indique généralement un autre mode de réalisation d'un guide d'ondes rectangulaire
allongé, creux, en forme de boîte, également selon l'invention.
Le guide d'ondes 60 comprend une partie d'alimentation rectangulaire allongée creuse ou partie de guidage 62 comportant une paroi d'extrémité 64 sur laquelle est monté un compartiment en forme de boîte à extrémité ouverte 65. La paroi d'extrémité 64 comporte une ouverture rectangulaire 66 dont la forme et les dimensions correspondent à l'extrémité ouverte du compartiment 65, I'extrémité ouverte du compartiment 65 étant alignée avec l'ouverture 66. La partie de guidage
62 est ouverte à son extrémité éloignée du compartiment 65 afin d'amener les micro-
ondes, guidées depuis le compartiment 65 le long de la partie de guidage 62 vers I'extrémité ouverte de la partie de guidage 62, dans l'orifice 31 de la cavité 14. Les bords périphériques de l'ouverture 66 sont inclinés selon un certain angle par rapport aux bords périphériques de la paroi d'extrémité 64, et les coins de l'ouverture 66 sont respectivement situés sur les bords périphériques de la paroi 64. En fonctionnement, les ondes électromagnétiques peuvent se propager librement à l'intérieur de la partie de guidage 62 et du compartiment 65. Une ouverture d'entrée du guide d'ondes 60 est réalisée par une entrée d'antenne 34 destinée à recevoir l'antenne 30 d'un magnétron 28 (voir figures 2 et 3). L'entrée 34 traverse une paroi 67 du compartiment
, laquelle paroi 67 est parallèle à la longue dimension de la partie de guidage 62.
En fonctionnement, le guide d'ondes 60 convertit les micro-ondes polarisées linéairement délivrées par l'antenne dans le compartiment 65 en ondes polarisées de manière circulaire qui se propagent depuis le compartiment 65 le long de la partie de guidage 62 dans l'orifice 31 de la cavité 14. L'inclinaison des bords de l'ouverture 66 vers les bords périphériques de la paroi 64 est sélectionnée par expérimentation afin
de réaliser cette conversion de polarisation linéaire en polarisation circulaire.
L'invention, telle qu'illustrée, sert à réaliser un dispositif de chauffage diélectrique amélioré 10 dans lequel les ondes électromagnétiques qui sont polarisées de manière circulaire sont amenées dans la cavité de chauffage 14. Les ondes électromagnétiques polarisées de manière circulaire amènent la cavité de chauffage 14 à agir en tant que cavité de chauffage raisonnante multimode, améliorant de ce fait l'uniformité de l'opération de chauffage à l'intérieur de la cavité 14. De plus, les guides d'onde 32, 50, 60 réalisent des moyens de conversion relativement simples pour convertir les ondes électromagnétiques qui présentent une polarisation linéaire en ondes qui présentent une polarisation circulaire. Étant donné que la construction des guides d'onde 32, 50, 60 est relativement simple, il n'est pas nécessaire d'augmenter matériellement les coûts de fabrication du dispositif de chauffage 10 du
fait de leur utilisation.
Claims (10)
1. Dispositif de chauffage diélectrique (10), le dispositif (10) comprenant: une pluralité de parois latérales électriquement conductrices (16) qui sont interconnectées électriquement en fonctionnement et agencées en série afin de définir une cavité de chauffage (14), au mois deux parois latérales contiguës (16) étant inclinées l'une par rapport à l'autre au niveau d'un coin formant un angle inclus sélectionné parmi le groupe consistant en angles aigus et en angles obtus; et au moins une source de puissance électromagnétique (12) capable d'émettre un rayonnement électromagnétique adéquat pour le chauffage diélectrique, le dispositif étant caractérisé en ce que la source de puissance (12) est agencée afin d'amener les ondes de ce rayonnement dans la cavité (14) avec une polarisation circulaire des ondes, afin d'amener la cavité à agir comme une cavité de chauffage résonnante multimode.
2. Dispositif (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source de puissance électromagnétique (12) est capable d'émettre des ondes électromagnétiques sous la forme de micro-ondes adéquates pour la cuisson de
denrées alimentaires.
3. Dispositif (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il se présente sous la
forme d'un four à micro-ondes (12).
4. Dispositif (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la source de puissance électromagnétique (12) comprend un générateur de micro-ondes (28) qui génère des micro-ondes présentant une polarisation linéaire, et un guide d'ondes (32, , 60) comportant une ouverture d'entrée (34) reliée au générateur de micro-ondes (28), le guide d'ondes (32, 50, 60) étant également relié à un orifice d'entrée (31) dans la cavité de chauffage, et le guide d'ondes (32, 50, 60) étant réalisé afin de convertir la polarisation linéaire des micro-ondes en une polarisation circulaire de celles-ci et afin de guider les micro-ondes présentant la polarisation circulaire à
travers l'orifice d'entrée (31) dans la cavité (14).
5. Dispositif (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide d'ondes (32) est creux et de forme cylindrique circulaire, comportant une paroi d'extrémité et une paroi latérale incurvée, le guide d'ondes (32) contenant, à l'intérieur, au mois une formation de conversion (35) pour convertir les micro-ondes présentant une polarisation linéaire en micro-ondes présentant une polarisation circulaire, l'ouverture d'entrée (34) du guide d'ondes traversant la paroi latérale incurvée de celui-ci et le guide d'ondes (32) comportant une extrémité ouverte pour amener les micro-ondes
dans l'orifice d'entrée (31) de la cavité.
6. Dispositif (10) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le guide d'ondes (32) comprend deux formations de conversion sous la forme de panneaux allongés aplatis diamétralement opposés (35), chaque panneau (35) s'étendant radialement vers l'intérieur à partir de la paroi intérieure du cylindre du guide d'ondes (32) et ayant une grande dimension qui s'étend dans le sens de la longueur le long du cylindre, les panneaux (35) étant coplanaires et les bords radialement intérieurs des panneaux
étant opposés et diamétralement espacés l'un de l'autre.
7. Dispositif (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide d'ondes est une boîte creuse (50) de forme rectangulaire allongée, I'ouverture d'entrée (34) du guide d'ondes traversant un coin du guide d'ondes entre deux parois latérales du guide d'ondes, à une position entre les extrémités du guide d'ondes, une extrémité du guide d'ondes étant ouverte pour amener les micro-ondes dans l'orifice d'entrée (31)
de la cavité.
8. Dispositif (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le guide d'ondes (60) est une boîte creuse (65) de forme rectangulaire allongée, le guide d'ondes (60) comportant une extrémité ouverte pour amener des micro-ondes dans l'orifice d'entrée (31) de la cavité (14), l'extrémité opposée du guide d'ondes (60) comportant une paroi (64) comportant une ouverture rectangulaire (66), les bords périphériques de l'ouverture rectangulaire (66) étant inclinés selon un certain angle par rapport aux bords périphériques de ladite paroi (64) à l'extrémité opposée du guide d'ondes (60), un compartiment en forme de boîte (62) comportant une extrémité ouverte alignée et en communication avec ladite ouverture rectangulaire (66) étant monté sur ladite paroi (64) à l'extrémité opposée du guide d'ondes (60), et l'ouverture d'entrée (34) du guide d'ondes (60) traversant une paroi du compartiment en forme de boîte (62)
parallèle à la grande dimension du guide d'ondes (60).
9. Dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce
que le générateur de micro-ondes (28) est un magnétron (28) comportant une antenne (30) qui s'étend à travers l'ouverture d'entrée (34) du guide d'ondes (32, 50,
), dans l'intérieur creux du guide d'ondes (32, 50, 60).
10. Source de puissance électromagnétique (14) capable d'émettre un rayonnement électromagnétique adéquat pour le chauffage diélectrique, la source de puissance comprenant un générateur de rayonnement électromagnétique (28) qui génère des ondes électromagnétiques présentant une polarisation linéaire et un guide d'ondes (32, 50, 60) comportant une ouverture d'entrée (34) reliée au générateur (28), le guide d'ondes (32, 50, 60) étant caractérisé en ce qu'il est construit afin de convertir la polarisation linéaire des ondes électromagnétiques en polarisation circulaire de
celles-ci et afin de guider les ondes loin du générateur (18).
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