Maunier, Thierry (Le Petit Fayet Valencin, F-38540, FR)
Legrain, Marc (Le Grand Logis Civrieux en Dombes, F-01390, FR)
Maunier, Thierry (Le Petit Fayet Valencin, F-38540, FR)
| 1. | 1/Appareil (1) destiné au chauffage d'un fluide, : . un réservoir (5) accouplé de façon temporaire à un socle (2), ledit réservoir (5) étant destiné à contenir ledit fluide à chauffer ; des moyens (10) de chauffage dudit réservoir (5) ; . des moyens de commande (17) desdits moyens de chauffage (10) incluant un capteur de température (20) apte à générer une information représentative de la température du fluide à chauffer, ledit capteur de température comprenant : des moyens d'émission (21) d'un faisceau (30) d'une onde électromagnétique ; des moyens de réflexion (22) dudit faisceau ; des moyens de réception (23) dudit faisceau réfléchi (31), les moyens d'émission (21) et de réception (23) étant situés sur le socle (2) de I'appareil, et les moyens de réflexion (22) étant localisés sur le réservoir (5), en regard desdits moyens d'émission (21) et de réception (23), et dans lequel les propriétés réfléchissantes desdits moyens de réflexion (22) sont fonction de la température du fluide à chauffer, de sorte que l'analyse du faisceau réfléchi (31) reçu par les moyens de réception (23) permet de déterminer la température du fluide à chauffer, caractérisé en ce que lesdits moyens de réflexion changent de géométrie lorsque la température du réservoir varie. 2/Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réflexion sont constitués par une partie du fond ou par une partie d'une paroi latérale du réservoir (5). 3/Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réflexion sont constitués par une zone déformable incorporée dans le fond ou dans une paroi latérale du réservoir (5). 4/Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone déformable est rapportée sur le fond ou l'une des parois latérales du réservoir. 5/Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone déformable épouse une forme de coupelle (27). 6/Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone déformable est un élément à mémoire de forme associé avec une surface réfléchissante. 7/Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la zone déformable est un bilame (40). 8/Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de réflexion sont constitués par un organe (50,54) localisé à l'intérieur du réservoir, les parois du réservoir étant transparentes aux ondes du faisceau émis par les moyens d'émission. 9/Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande (17) comprennent des moyens aptes à déterminer la variation du signal issu des moyens de réception. 10/Appareil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est destiné à chauffer de la cire épilatoire. |
Techniques antérieures De façon connue, les appareils du type applicateur de cire comprennent un réservoir qui contient la cire en fusion. Ce réservoir comporte un embout permettant de déposer la cire sur les zones à épiler. Ce réservoir est équipé d'une résistance chauffante permettant de faire passer la cire de t'état solide à un état liquide en vue de l'application. La cire doit tre maintenue à une température suffisante pour rester dans un état liquide nécessaire pour son application. Elle doit cependant ne pas tre chauffée excessivement au risque de provoquer des brûlures de l'utilisateur et de dégrader les propriétés de la cire. Les applicateurs de cire comportent donc un système de régulation de la température permettant de limiter et de réguler la température du corps à chauffer.
Pour des raisons pratiques, I'essentiel des appareils du type applicateur de cire comportent un réservoir qui est déconnectable d'un socle, lui-mme relié à une source d'énergie électrique.
L'interface mécanique entre le socle et le réservoir comprend des connections électriques permettant d'alimenter la résistance chauffante.
Plusieurs architectures ont été proposées dans lesquelles le dispositif de régulation de la température peut soit tre monté à l'intérieur du réservoir, soit
faire partie intégrante du socle. Ainsi, dans le cas où le dispositif de régulation est situé dans le réservoir amovible, il est nécessaire de rétablir la connexion électrique entre la source d'énergie et le dispositif de régulation à chaque fois que le réservoir est remis en place sur le socle.
On conçoit que cette disposition induit de nombreux inconvénients puisqu'il est nécessaire d'assurer un alignement particulièrement précis entre les zones de connexion électrique du réservoir et du socle. Lorsque le socle contient un transformateur, destiné à abaisser la tension secteur, les courants de passage entre le socle et le réservoir sont plus importants, et cela induit des contraintes au niveau de la connectique de l'élément mobile du socle. Les courants importants nécessitent que les zones de connexion entre la partie mobile et le socle soient de dimensions plus importantes, ce qui se traduit par des frottements lors des opérations de mise en place, et donc un effort à exercer de la part de l'utilisateur.
Certains appareils incluent des mécanismes de déconnexion mécanique, assurant un écartement des différents contacts du réservoir et du socle avant l'extraction du réservoir. Ces mécanismes sont généralement commandés par l'actionnement d'un bouton poussoir qui induit une opération supplémentaire à effectuer par l'utilisateur, et réduit l'intért d'avoir un réservoir amovible.
Dans le cas où le dispositif de régulation est inclus à l'intérieur du socle, il est nécessaire d'assurer la mesure de la température de la cire à chaque fois que le réservoir est remis en place sur le socle. Ainsi, à chaque mise en place, le dispositif de régulation doit détecter la remise en place du réservoir, puis générer une séquence de mesures de la température, pour décider si la résistance de chauffage doit tre alimentée ou non. Mme en utilisant des capteurs de température ayant une très faible inertie, un temps plus ou moins long est nécessaire pour effectuer l'acquisition de cette température, ce qui retarde l'actionnement de la résistance de chauffage et donc la à disposition de I'appareil.
Un premier problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la rapidité de la détection de la température de la cire à chauffer, des la mise en place du réservoir dans le socle.
Par ailleurs, lorsque le capteur de température est monté sur le socle, ce dernier ne mesure non pas la température de la cire proprement dite, mais plutôt celle du réservoir qui la contient. Cette captation de température se fait par une zone de contact entre le socle et la partie correspondante du réservoir.
On conçoit que des variations dans la force de plaquage du réservoir sur le socle, ou des défauts d'alignement, engendrent des erreurs ou au moins des variations dans la mesure de température, qui se traduisent inévitablement par un fonctionnement de la régulation qui n'est pas optimal.
Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la dépendance de la mesure de la température avec les conditions mécaniques de mise en place de la partie mobile dans le socle lorsque ce dernier renferme les moyens de mesure de la température.
L'objectif de l'invention est donc de fournir un appareil de chauffage d'un fluide, qui allie à la fois les avantages des dispositifs sans fils, facilement maniables, et qui reste toutefois très performant en ce qui concerne la précision de la régulation du chauffage tout en étant relativement insensible aux variations de pression du réservoir sur le socle et de la qualité mécanique du contact.
Exposé de l'invention L'invention concerne donc un appareil destiné au chauffage d'un fluide, comportant : . un réservoir accouplé de façon temporaire à un socle, ledit réservoir étant destiné à contenir ledit fluide à ; des moyens de chauffage dudit réservoir ; . des moyens de commande desdits moyens de chauffage incluant un capteur de température apte à générer une information représentative
de la température du fluide à chauffer, ledit capteur de température comprenant : des moyens d'émission d'un faisceau d'une onde électromagnétique ; des moyens de réflexion dudit faisceau ; des moyens de réception dudit faisceau réfléchi, les moyens d'émission et de réception étant situés sur le socle de I'appareil, et les moyens de réflexion étant localisés sur le réservoir, en regard desdits moyens d'émission et de réception, et dans lequel les propriétés réfléchissantes desdits moyens de réflexion sont fonction de la température du fluide à chauffer, de sorte que l'analyse du faisceau réfléchi reçu par les moyens de réception permet de déterminer la température du fluide à chauffer.
Cet appareil se caractérise en ce que lesdits moyens de réflexion changent de géométrie lorsque la température du réservoir varie.
Autrement dit, le capteur permettant la détection de la température du réservoir est constitué de plusieurs éléments répartis à la fois sur le socle et sur le réservoir lui-mme. Ainsi, lorsque la température du réservoir varie, la partie réfléchissante qu'il lui est associée change de géométrie, et réfléchit de façon différente le faisceau qui a été émis à partir du socle. Le récepteur du faisceau ainsi réfléchi, qui est situé sur le socle, reçoit un faisceau dont l'incidence, ou l'intensité ou encore un autre paramètre, varie en fonction de la géométrie de la zone réfléchissante de la partie mobile de I'appareil. Ainsi, la détermination de la température du réservoir s'obtient sans contact mécanique entre le réservoir et le socle. De la sorte, la détection de la température peut se faire quelle que soit la force de placage de la partie mobile sur le socle. Les contraintes de proximité de la partie mobile par rapport au socle sont fortement réduites, ce qui facilite la conception et la fabrication de tels appareils.
Grâce à la constitution du capteur de température, il est possible de différencier les situations dans lesquelles la partie mobile est absente du socle, par rapport à la situation où elle y est mise en place, et ce quelle que soit sa
température.
Avantageusement en pratique, les moyens de réflexion peuvent tre constitués par une partie du fond ou une paroi latérale du réservoir, sur laquelle vient se réfléchir le faisceau lumineux émis au niveau du socle.
Avantageusement en pratique, les moyens de réflexion peuvent tre constitués par une zone déformable incorporée dans le fond ou une paroi latérale du réservoir, et dont la géométrie varie en fonction de la température dudit réservoir de manière à faire varier I'angle de réflexion du faisceau caractéristique.
Avantageusement, cette zone déformable peut tre rapportée sur le fond ou une paroi latérale du réservoir.
Dans une forme particulière, la zone déformable peut épouser une forme de coupelle, épousant par exemple une forme de calotte sphérique, dont la géométrie, et plus précisément la courbure varie en fonction de sa dilatation.
Dans d'autres formes de réalisation, la zone déformable peut tre un élément à mémoire de forme associé avec une surface réfléchissante. Dans ce cas, I'élément à mémoire de forme épouse une géométrie fonction de la température du milieu dans lequel il est plongé, cette variation de géométrie se traduisant par une variation de I'angle d'inclinaison de la surface réfléchissante et donc une variation du signal reçu au niveau du socle.
Dans une autre forme de réalisation, la zone déformable peut tre constituée par un bilame qui se déforme en fonction de la température grâce à la différence de dilatation des composants qui le constituent.
Dans une autre forme d'exécution, les moyens de réflexion peuvent tre constitués par un organe localisé à l'intérieur du réservoir, dans la mesure où les parois du réservoir sont transparentes aux ondes du faisceau lumineux. Les
différentes architectures évoquées peuvent tre utilisées à savoir coupelle déformable ou bien encore matériau à mémoire de forme ou bilame.
Selon les cas, les moyens de réception pourront tre sensibles à la présence ou à l'absence d'un signal réfléchi, de sorte que la régulation pourra fonctionner en tout ou rien. Dans un autre cas préféré, la variation des propriétés réfléchissantes se traduira par la variation du flux reçu par les moyens de réception. Le signal reçu sera donc proportionnel au flux reçu ce qui autorisera une régulation en proportionnel, par exemple du type PID.
Comme déjà dit, l'invention trouvera une application toute particulière dans les appareils pour chauffer de la cire épilatoire, mais elle n'est en aucun cas limitée à cette application particulière.
Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à I'appui des figures annexées dans lesquelles : La figure 1 est un schéma explicatif d'ensemble d'un appareil conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue de détail schématique du capteur de température caractéristique, réalisé selon une première variante d'exécution.
Les figures 3a et 3b sont des diagrammes schématiques illustrant la variation de la géométrie du signal réfléchi en fonction de la variation de température du réservoir, dans la première variante d'exécution.
La figure 4 est un diagramme portant : en abscisse la température du réservoir, et en ordonnée l'intensité du signal de réception.
La figure 5 est un schéma de détail du capteur à caractéristique réalisé selon une seconde variante d'exécution.
Les figures 6a et 6b sont des diagrammes schématiques illustrant la variation de la géométrie du signal réfléchi en fonction de la variation de température du réservoir, dans la seconde variante d'exécution.
La figure 7 est un diagramme portant :
en abscisse la température du réservoir, . et en ordonnée l'intensité du signal de réception, conformément à la seconde variante d'exécution.
Les figures 8 et 9 sont des vues de détail du capteur réalisé selon deux autres variantes d'exécution.
Manière de réaliser l'invention Comme déjà dit, l'invention concerne un appareil destiné à chauffer un fluide qui sera décrit à titre d'exemple en tant qu'applicateur de cire épilatoire.
Ainsi, comme illustré à la figure 1, un tel appareil (1) comporte un socle (2) présentant un logement (3) à l'intérieur duquel peut tre mis en place une partie mobile (4) incluant le réservoir (5) de cire. La partie mobile (4) comporte des parois (6) entourant le réservoir (5) de manière à protéger l'utilisateur de la chaleur du réservoir (5). La partie mobile (4) présente également un organe applicateur (7), qui comme dans le cas illustré, peut tre constitué de rouleaux dont une partie (8) peut venir au contact de la cire en fusion.
Le réservoir (5) comporte une résistance électrique (10) qui peut tre constituée, comme dans la forme illustrée par un ruban ou un serpentin, qui est mis en place directement à l'intérieur du réservoir (5) de manière à pouvoir échanger un maximum de chaleur avec la cire avec laquelle il vient en contact.
Les deux bornes (12,13) de cette résistance (10) sont reliées à des connexions électriques formant des fiches qui viennent s'insérer, lorsque la partie mobile (4) est en place dans le socle (2), à l'intérieur des plots femelles complémentaires (14,15) solidaires du socle (2). Ces plots (14,15) sont reliées à un boîtier de régulation (17) dont la fonction est d'assurer une alimentation de la résistance (10) en fonction des phases d'utilisation de l'appareil. Ce dispositif de régulation (17) est relié par un cordon approprié (18) au secteur permettant I'alimentation en énergie.
La détermination des différentes phases de fonctionnement dépend pour
façon essentielle de la mesure de la température de la cire. La cire doit en effet, tre tout d'abord amenée à une température suffisante pour qu'elle puisse tre appliquée sur les zones à épiler. Elle doit ensuite tre maintenue à une température déterminée pour qu'elle puisse conserver ses propriétés épilatoires.
L'invention vise plus précisément la mesure de cette température qui est effectuée par un capteur particulier (20) incluant une source de lumière (21), une zone réfléchissante (22) et un récepteur (23) du faisceau réfléchi.
Comme on le voit à la figure 2, le capteur (20) comporte donc une source de lumière (21) qui peut tre constituée d'une diode électroluminescente, ou bien encore toute autre forme de source de lumière et plus généralement d'une onde électromagnétique, qui peut tre en dehors du spectre visible. La source de lumière (21) est installée de telle manière que son axe privilégié (24) présente une certaine incidence (p) par rapport au plan général (26) formant le fond du réservoir. Cette source de lumière (21) est alimentée par le dispositif de régulation (17). La source de lumière (21) peut tre alimentée soit de façon continue, soit encore de façon séquentielle, en fonction du type de régulation et de la fréquence de rafraîchissement de l'information de température. Le socle (2) comporte également un récepteur (23) de lumière, sensible à la mme gamme d'ondes que celle émise par la source (21).
L'axe privilégié (29) de sensibilité de l'élément récepteur (23) est orienté de telle manière qu'il correspond sensiblement à la réflexion par rapport au fond (26) du réservoir de I'axe privilégié (24) de la source (21).
Comme illustré à la figure 2, le fond (26) du réservoir comprend une zone sur laquelle vient se réfléchir le faisceau issu de la source (21). Dans la forme illustrée à la figure 2, cette zone est constituée d'une coupelle sphérique (27) ou de géométrie sensiblement approchante. Comme illustré à la figure 2, lorsque la coupelle (27) est à une température, le faisceau incident est réfléchi de telle manière qu'il est sensiblement centré autour de l'axe privilégié (29) de
l'élément récepteur (23).
Les différents paramètres géométriques à savoir : le rayon de courbure de Ri de la coupelle ; . la distance (a) entre la source de lumière (21) et le fond de la coupelle (27) ; . la distance (b) entre le fond de la coupelle (27) et l'élément récepteur (23) ; le demi-angle (a) d'ouverture du faisceau émis ; les incidences (p) et (X) des axes privilégiés (24,29) de la source (21) et du récepteur (23) ; sont déterminés en fonction des différentes lois de l'optique, du type d'émetteur et de récepteur, et des matériaux réfléchissants.
La coupelle (27) disposée dans le fond (26) du réservoir se déforme selon une loi de température connue. Lorsque le réservoir est plus froid, la coupelle (27) est dans une configuration concave illustrée à la figure 3a, de sorte que le faisceau réfléchi (30) est quasiment centré sur l'élément récepteur (23).
Lorsque le réservoir (5) est plus chaud, la coupelle (27) a tendance à se déformer de telle sorte qu'elle adopte une configuration convexe comme illustrée à la figure 3b. Le faisceau (30') réfléchi est alors divergent et l'élément récepteur (23) reçoit moins de lumière.
Le rayon de courbure Ri de la coupelle (27) varie donc en fonction de la température. Le faisceau réfléchi (30) voit donc sa géométrie varier également en fonction de la température. Le flux de lumière reçu par l'élément récepteur (23) varie donc en fonction de la température. Le signal issu de l'élément récepteur (23) est donc représentatif de la température du réservoir (5). Les différents paramètres dimensionnels répertoriés ci-avant sont choisis en fonction de la loi de déformation de la coupelle (27) en température pour que les informations parvenant à l'élément récepteur (23) soient pertinentes sur la plus grande partie de la plage de température.
La figure 4 illustre la variation du signal (S) généré par l'élément récepteur (23) en fonction de la température de la coupelle (27). Ainsi, lorsque la coupelle (27) sensiblement sphérique se déforme, il existe une température T1 au-delà de laquelle l'accroissement de température ne provoque pas de déformation supplémentaire sur la coupelle, de sorte que le signal reçu par l'élément récepteur (23) est identique pour toutes les températures supérieures.
La variation du signal (S) généré peut tre linéaire (courbe 34 en pointillés) ou non linéaire (courbe 35 en trait plein) en fonction essentiellement de la loi de déformation en température de la coupelle (27).
La figure 5 illustre une seconde variante de réalisation dans laquelle la coupelle a été remplacée par un bilame (40) mis en place sous le réservoir (5).
Ce bilame (40) présente une zone de jonction (41) avec le fond (26) du réservoir. Ce bilame (40) est choisi pour que sa plage de déformation corresponde à la plage de températures du réservoir. La face (42) du bilame orientée en direction du socle (2) est réfléchissante, de manière à assurer la réflexion du signal (30) émis par la source. De la mme manière qu'avec la coupelle de la figure 2, les différents paramètres dimensionnels concernant l'éloignement des sources par rapport au réservoir et les angles d'ouverture et d'incidence des faisceaux sont déterminés en fonction de la loi de déformation avec la température du bilame.
Comme on le voit aux figures 6a et 6b, lorsque le réservoir (5) monte en température, le bilame (40) qui lui est thermiquement relié se déforme en s'écartant du fond (26) du réservoir. II s'ensuit que le faisceau réfléchi (43') dévie différemment, jusqu'à un angle dans lequel il n'atteint plus l'élément de réception (23) (voir figure 6b).
Ainsi, comme illustré à la figure 7, au-delà de la température T1 correspondant à cette déviation maximum, le signal de sortie (S) de l'élément de réception (23) est quasiment nul, ou correspondant sensiblement au niveau de la lumière ambiante. Différentes géométries et constitutions de bilame
peuvent tre choisies pour que le signal de sortie de l'élément de réception varie selon les deux courbes illustrées à la figure 7. Ainsi, dans une première géométrie, (correspondant à la courbe (46) en trait plein), la variation est non linéaire. A l'inverse, la courbe (47) en traits pointillés de la figure 7 illustre une variation quasi linéaire en fonction de la température.
La figure 8 illustre une troisième variante de réalisation dérivée de celle de la figure 2 dans laquelle la coupelle réfléchissante (50) ne constitue pas une partie du fond (26) du réservoir, mais est au contraire noyée à l'intérieur du réservoir (5). Dans ce cas, le faisceau (30) émis par la source de lumière (21) traverse le fond (26) du réservoir pour se réfléchir sur la surface réfléchissante de la coupelle (50), et, après avoir retraversé le fond (26) du réservoir, se diriger vers l'élément de réception (23). Dans ce cas, le fond (26) du réservoir ne doit pas s'opposer au passage du faisceau lumineux, et doit donc tre transparent pour la gamme d'ondes utilisée. De façon plus générale, la source peut émettre des ondes électromagnétiques dans un spectre très large, pas uniquement limitées au spectre visible, et le fond du réservoir doit posséder un très bon coefficient de transmission dans la gamme d'ondes considérée.
Dans ce cas, les différents paramètres dimensionnels du capteur sont en outre fonction du matériau utilisé pour le fond (26) du réservoir et de l'éventuelle cire située entre la coupelle (50) et le fond (26) du réservoir.
Dans une quatrième variante de réalisation à la figure 9, on peut prévoir de disposer le bilame (54) utilisé dans le mode illustré à la figure 5, à l'intérieur du réservoir. Dans ce cas, la face (55) du bilame (54) en regard du fond (26) du réservoir est réfléchissante.
En se référant à nouveau aux figures 1 et 2, lorsque l'utilisateur branche I'appareil sur le secteur, et qu'il n'y a pas de cartouche de cire, le signal de sortie (S) de l'élément récepteur (23) dépend de la luminosité ambiante, puisque le signal émis n'est pas réfléchi. Le dispositif de régulation peut donc détecter l'absence du réservoir amovible.
Dès que l'utilisateur dépose la partie mobile sur le socle, la coupelle réfléchissante réfléchit une grande partie du signal émis. L'élément récepteur (23) envoie donc un signal au dispositif de régulation (17) correspondant à une situation à laquelle la température du réservoir est à un niveau bas puisque la cire est froide. En conséquence, le dispositif de régulation alimente la résistance chauffante avec une puissance maximale, correspondant à la phase de mise en chauffe. Au fur et à mesure de la montée en température, la coupelle (27) se déforme, et par une analyse de la variation du signal de sortie, typiquement avec un régulateur PID, il est possible de doser l'énergie pour atteindre dans les temps les plus courts la mise à bonne température de la cire.
Lorsque la coupelle (27) est fortement déformée, le faisceau émis est réfléchi de telle sorte qu'un minimum de lumière parvienne à l'élément récepteur (23). Le dispositif de régulation détecte donc la valeur de température atteinte et assure une alimentation de la résistance chauffante correspondant à un chauffage d'entretien et de maintien en température.
On remarquera que dès que la partie mobile est remise en place sur le socle, I'élément récepteur (23) est immédiatement allumé par le faisceau (30) qui est réfléchi. Le dispositif de régulation (27) connaît donc sans délai la température du réservoir, et peut donc déterminer la quantité d'énergie nécessaire pour le fonctionnement optimal.
De façon avantageuse, il est possible de mettre en place plusieurs parties amovibles différentes, comportant par exemple plusieurs embouts distributeurs spécifiques dédiés à des zones d'épilation différentes (jambes, aisselles, maillot, duvet, sourcils), sans perturber le cycle d'alimentation, puisque le dispositif de régulation connaît immédiatement la température à laquelle se trouve la partie mobile correspondante.
II ressort de ce qui précède que le dispositif conforme à l'invention présente de multiples avantages, et notamment une détermination instantanée
de la température du réservoir à chauffer. L'alimentation de la résistance chauffante est donc quasi immédiate dès la remise en place de la partie mobile sur le socle. L'alimentation de cette résistance électrique est assurée à la valeur optimale en fonction de la température ainsi détectée. En outre, en fonction du signal reçu, il est possible d'éventuellement détecter un état de propreté du dessous du réservoir.
Applications industrielles Bien que plus spécifiquement décrites dans I'application à des appareils épilatoires à la cire, I'invention concerne de multiples appareils de chauffage d'un fluide tels que notamment les friteuses, les bouilloires, les cafetières etc...
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