Domaine technique

La présente invention concerne un dispositif de mesure et de surveillance de la température d'un objet, comprenant un bilame.

Le domaine de l'invention est, de manière non limitative, celui des capteurs thermiques et thermométriques, et notamment des capteurs de température à mémoire.

État de la technique

Dans les domaines de l'agroalimentaire, de l'industrie pharmaceutique, de l'art, du luxe ou du vin grand cru, il est commun que des produits, articles ou objets soient transportés de longues distances entre leur lieu de production et leur lieu de vente. Pendant le transport, les conditions extérieures peuvent varier de manière importante, et notamment la température des produits, articles ou objets. Par exemple, des périodes de stockage, notamment impromptues, dans des véhicules ou entrepôts peuvent faire atteindre des températures à l'objet qui peuvent irrémédiablement le détériorer, en réduire la qualité et donc sa valeur de vente potentielle, et ce sans que l'acheteur en a connaissance.

Il est ainsi nécessaire de disposer d'un système de surveillance des températures atteintes par un objet afin de pouvoir garantir et prouver sa qualité intacte.

Exposé de l'invention

Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure et de surveillance de la température d'un objet permettant de savoir si l'objet a atteint des températures préjudiciables à sa qualité.

Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de mesure et de surveillance de la température d'un objet qui soit fiable et robuste pendant des longues périodes. Il est encore un but de la présente invention de proposer un dispositif de mesure et de surveillance de la température d'un objet permettant d'être directement être embarqué par ou intégré dans l'objet ou son emballage.

Au moins un de ces buts est atteint avec un dispositif de mesure et de surveillance de la température d'un objet, le dispositif comprenant

- un capteur de température à bilame comprenant une partie mobile configuré pour se déplacer lors d'un changement de température,

- un moyen d'affichage permanent d'au moins une valeur prédéfinie de température lorsque l'objet a atteint l'au moins une valeur prédéfinie, dans lequel la partie mobile est configurée pour initier l'affichage par le moyen d'affichage permanent, l'affichage étant irréversible, et le capteur à bilame et le moyen d'affichage permanent étant de taille micrométrique.

Le dispositif selon l'invention est un dispositif de mesure et de surveillance de la température d'un objet permettant de contrôler si des températures prédéfinies pour l'objet ont été dépassées ou sous-dépassées. Ce contrôle est possible grâce à l'affichage permanent du dispositif. L'affichage permanent est réalisé grâce à la force thermomécanique du bilame. L'affichage permanent étant irréversible, il est impossible de falsifier ou manipuler cet affichage permanent. Ceci est particulièrement important pour des objets ne devant pas dépasser ou sous-dépasser certaines températures car il risquerait d'être détériorés, abîmés ou rendus inutilisables. Ces objets incluent, par exemple, des bouteilles de vin ou des liquoreux de grande valeur, des œuvres d'art telles que des peintures, ou des objets précieux dont l'exposition longue à des températures trop hautes ou trop basses leur ferait perdre leur valeur.

Les valeurs de température prédéfinies peuvent être des températures qui soient préjudiciables pour les propriétés annoncées et la qualité de l'objet. Il s'agit notamment des températures minimales et/ou maximales que l'objet ne doit pas dépasser ou sous-dépasser. Les températures prédéfinies peuvent également inclure des valeurs intermédiaires entre les valeurs minimales et maximales.

Le bilame est une pièce métallique fabriquée à partir de bimétal, réalisé par laminage de deux bandes de métal ayant coefficients de dilatation thermique différents. La bande ainsi obtenue a la propriété de se déformer lorsqu'elle est soumise à un changement de température. Cette déformation peut être continue et progressive ou brusque (dite cloquante). L'amplitude de mouvement peut être choisi en fonction de l'objet à la surveillance duquel le dispositif est destiné et donc en fonction de la gamme de températures autorisées pour cet objet. La taille du bilame (épaisseur et largeur des bandes de métal et, éventuellement, le nombre de spirales) définit la gamme de températures à sonder, ainsi que la force nécessaire pour réaliser le marquage permanent.

Un capteur de température à bilame a de nombreux avantages. Il est simple à fabriquer et peu coûteux, fiable et a une durée de vie importante. Le dispositif selon la présente invention n'ayant pas besoin d'alimentation électrique pour fonctionner, il est très robuste et résistant. De plus, n'étant pas basé sur des processus chimiques (par exemple à base de colorants ou polymères thermosensibles), il est inerte face aux attaques chimiques de l'environnement.

De manière avantageuse, le capteur de température à bilame et le moyen d'affichage permanent sont de taille micrométrique (de taille inférieure au millimètre). Grâce à sa petite taille, le capteur bénéficie d'un très bon couplage thermique avec son environnement et notamment l'objet dont la température est à surveiller. La taille micrométrique du moyen d'affichage permanent permet à la partie mobile du capteur d'en initier aisément l'affichage.

Selon un mode de réalisation, l'au moins une valeur prédéfinie de température peut comprendre une valeur minimale et/ou une valeur maximale de la température autorisée pour l'objet.

Selon un exemple, deux valeurs prédéfinies peuvent délimiter une plage de températures autorisées pour l'objet.

Selon un mode de réalisation nullement limitatif, le moyen d'affichage permanent peut comprendre au moins un élément mécanique déplaçable configuré pour être déplacé de manière définitive par la partie mobile lorsque l'objet a atteint l'au moins une valeur prédéfinie de température. Selon un exemple, l'élément mécanique déplaçable peut être une micro-pièce amovible.

Alternativement ou en plus, le moyen d'affichage permanent peut comprendre au moins un élément mécanique fixe configuré pour être cassé par la partie mobile du bilame lorsque l'objet a atteint l'au moins une valeur prédéfinie de température.

L'élément mécanique fixe peut être, par exemple, un micro-plot, ou micro cil, fixé sur une partie immobile du dispositif, tel que le bord ou le fond d'un boîtier du dispositif. L'élément mécanique fixe est conçu, par sa forme et son épaisseur définissant une fragilité mécanique, pour être facilement cassé par le bilame.

Ces éléments mécaniques sont de taille micrométrique, réalisés par des techniques de micro-fabrication et de micro-électronique, et peuvent donc être cassés ou déplacés par un bilame de petite taille.

Selon encore une autre variante, le moyen d'affichage permanent peut être réalisé par le marquage permanent, par la partie mobile, d'un support de marquage du dispositif lorsque l'objet a atteint l'au moins une valeur prédéfinie de température.

Il est par exemple possible que la partie mobile du bilame raie le fond ou le bord d'un boîtier du dispositif afin d'y laisser une trace de l'amplitude de mouvement effectué par la partie mobile. Le support de marquage peut être préalablement préparé par le dépôt d'une couche de résine ou de cire dont le marquage est particulièrement aisé.

Le capteur à bilame peut être conçu, par le choix des métaux et leurs dimensions, pour avoir une force thermomécanique déterminée, adaptée pour réaliser le marquage permanent.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif peut comprendre en outre des moyens de déclenchement configurés pour :

- maintenir la partie mobile du capteur de température à une position neutre fixe par rapport au moyen d'affichage permanent, - déclencher la mesure de la température de l'objet par un utilisateur.

Ainsi, il peut être garanti que l'affichage permanent concerne réellement l'objet auquel le dispositif de mesure est destiné, et que la température de l'objet est surveillée pendant une période souhaitée par un utilisateur.

Selon des exemples, les moyens de déclenchement peuvent comprendre :

- un aimant, lorsque le bilame est en matériau magnétique, ou

- une goupille, configurés pour être retirés du dispositif par un utilisateur pour réaliser le déclenchement.

Lorsque le dispositif selon l'invention présente un système de déclenchement par retrait d'une goupille, il garde ses propriétés d'inviolabilité de son fonctionnement. Le système de déclenchement par aimant est plus simple à mettre en œuvre. Cependant, comme dans ce cas le bilame est constitué de matériaux magnétiques et peut de ce fait être manipulé de l'extérieur, le degré d'inviolabilité du dispositif est diminué.

Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre un moyen d'affichage instantané pour afficher, avec la partie mobile du bilame, la température instantanée détectée par le capteur.

Ainsi, il est possible de suivre visuellement la température de l'objet en temps réel. Ceci permet de prendre des mesures de maintien de l'objet à une température souhaitable si cela s'avère nécessaire.

Selon un mode de réalisation, le capteur peut comprendre un bilame à ressort et/ou un bilame cloquant.

Un bilame à ressort est un bilame agencé en spirale dont l'une des extrémités est fixe et l'autre extrémité est mobile. Lorsque le bilame est soumis à un changement de température, l'extrémité mobile se déplace circulairement suivant un arc de cercle déterminé. Ce type de bilame permet donc de suivre la température instantanée de l'objet.

Un bilame cloquant est un bilame à déplacement brusque lorsqu'une certaine température est atteinte, cette valeur de température dépendant des propriétés thermomécaniques du bilame. Un capteur avec un tel bilame est donc particulièrement adapté pour un objet dont une seule valeur de température ne doit pas être dépassée ou sous-dépassée.

Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif de mesure peut être solidaire avec l'objet et/ou un emballage de l'objet.

Par exemple, le dispositif peut être intégré dans une bouteille de vin pour surveiller la température du vin pendant sa conservation. Le dispositif, observable depuis l'extérieur de la bouteille, permet de vérifier que le vin a vieilli dans des conditions de température appropriées pour garantir la qualité du vin. Le dispositif selon l'invention apporte ainsi une réelle valeur ajoutée à un acheteur.

Description des figures et modes de réalisation

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :

- la Figure 1 est une représentation schématique partielle d'un exemple de réalisation non-limitatif d'un dispositif de mesure selon l'invention ;

- la Figure 2 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non-limitatif du dispositif de mesure selon l'invention ;

- la Figure 3 est une représentation schématique d'exemples de masques de lithographie pour la fabrication du dispositif selon des modes de réalisation de l'invention ;

- la Figure 4 est une représentation schématique partielle d'un exemple de réalisation non-limitatif du dispositif de mesure selon l'invention ; - la Figure 5 est une représentation schématique partielle d'un autre exemple de réalisation non-limitatif du dispositif de mesure selon l'invention ;

- la Figure 6 est une représentation schématique partielle d'un autre exemple de réalisation non-limitatif du dispositif de mesure selon l'invention ;

- la Figure 7a est une représentation schématique de configurations du dispositif de mesure selon des modes de réalisation de l'invention ;

- la Figure 7b est une représentation schématique d'autres configurations du dispositif de mesure selon des modes de réalisation de l'invention ;

- la Figure 7c est une représentation schématique d'une configuration du dispositif de mesure selon un mode de réalisation de l'invention ; et

- la Figure 7d est une représentation schématique d'une configuration du dispositif de mesure selon un autre mode de réalisation de l'invention.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique. Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

La Figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non-limitatif d'un dispositif de mesure de la température d'un objet selon l'invention.

Le dispositif 1, représenté sur la Figure 1, comprend un boîtier 4 (dont une partie est illustrée sur la Figure 1) avec un capteur de température 2 à bilame 3. Le bilame 3 est un bilame à ressort dont une première extrémité 3a est fixée au boîtier 4. La seconde extrémité est libre et mobile et comprend une partie repliée. L'extrémité mobile 3b peut avoir la forme d'une lame et fonctionner comme une aiguille d'un éventuel affichage analogique (voir ci-dessous).

La Figure 2 montre un autre exemple de réalisation non-limitatif d'un dispositif selon l'invention, dans une vue éclatée.

Le boîtier 4 est conçu de telle sorte à ce que le dispositif 1 puisse être fixé ou intégré à l'objet dont la température doit être surveillée. Le boîtier 4 est fermé, sur sa partie supérieure, par une plaque transparente de protection pour pouvoir observer le capteur 2 de l'extérieur, tel qu'illustré sur la Figure 2. La plaque 6 peut être en verre, par exemple.

Le dispositif 1 selon le mode de réalisation représenté sur la Figure 1 comprend également un élément d'affichage 5 fixée sur le boîtier 4. L'élément d'affichage 5 comprend plusieurs micro-plots 5a, ou micro-cils, suspendus vers l'intérieur du boîtier 4. Ces micro-plots 5a ainsi que leur emplacement par rapport au bilame 3 constituent des moyens d'affichage de la température permanent.

Selon des variantes, l'élément d'affichage 5 peut comprendre un nombre différent de micro-plots 5a. Bien entendu, les micro-plots peuvent également être agencés « debout » sur le fond du boîtier 4.

Les micro-plots 5a sont agencés de telle sorte à ce que l'extrémité mobile 3a du bilame 3 les casse à des températures prédéfinies.

En effet, lorsque le bilame 3 se déforme suite à un changement de température, sa seconde extrémité 3b mobile effectue un mouvement selon un arc de cercle. Selon l'amplitude de la variation de température et donc du mouvement, l'extrémité mobile 3b casse un ou plusieurs des micro-plots 5a suspendus. Les micro-plots 5a intacts et/ou cassés constituent alors un affichage permanent de la température que l'objet a atteint pendant une période de surveillance définie par un utilisateur. Cet affichage est, par nature, irréversible. Les micro-plots 5a étant agencés dans le boîtier ne sont pas accessibles par l'extérieur, si bien que l'affichage est aussi inviolable.

La Figure 3 est une représentation schématique d'exemples de masques 30 de lithographie pour la fabrication d'éléments d'affichage 5 comprenant des micro plots 5a selon des modes de réalisation de l'invention. Ces masques 30 peuvent être utilisés pour fabriquer les éléments 5 dans une feuille de verre, de silicium ou de plastique, ou tout autre matériau cassant. Les formes des micro-plots obtenus définissent leur fragilité et leur résistance à une force latérale, telle qu'exercée par l'extrémité mobile du bilame du capteur.

Selon un autre mode de réalisation, les moyens d'affichage permanent peuvent comprendre un ou plusieurs éléments mécaniques déplaçables. Ces éléments peuvent être, par exemple, des plots qui s'inclinent ou se déplacent, ou des éléments qui se mettent en rotation. Lorsque le bilame se déforme suite à un changement de température et en fonction de l'amplitude du mouvement de son extrémité mobile, ce dernier peut déplacer de manière définitive le ou les éléments. Ce déplacement est irréversible afin de réaliser l'affichage permanente de la température atteinte par l'objet.

La Figure 4 montre schématiquement un bilame 3 d'un dispositif selon l'invention et une roue extérieure 24. Les autres éléments du dispositif sont omis pour plus de clarté. La roue extérieure 24 peut par exemple être une roue crantée. Lorsque le bilame 3 se déforme, son extrémité mobile 3b est amenée à tourner la roue extérieure 24 en poussant une saillie 25. Dans l'exemple représenté, la roue 24 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. La roue 24 est équipée d'une pièce de contre-retour (non représentée) pour l'empêcher de tourner dans l'autre sens pour ne pas revenir en arrière. Par exemple, pour une roue crantée, le contre- retour peut être réalisé par un cliquet. Lorsque l'objet dont la température est surveillée a atteint une température, la roue extérieure 24 a tourné et un indicateur 26 montre la température atteinte, par exemple sur une échelle 27. Dans l'exemple représenté, la température critique de l'objet est une température maximale Tmax. Une deuxième roue concentrique avec un cliquet inversé (non représentés) et indépendante de la première roue 24 peut de la même façon indiquer, de manière irréversible, une température critique minimale Tmin de l'objet.

Selon encore un autre mode de réalisation, il est également possible de réaliser l'affichage permanent par un marquage permanent par la partie mobile. Ce marquage peut, par exemple, être effectué dans une résine ou une cire déposée sur le fond ou sur le bord du boîtier. La trace laissée par la partie mobile du bilame donne alors la gamme de températures que l'objet a subie, et les deux extrémités de la trace donnent les températures extrémales atteintes par l'objet.

Le dispositif selon la présente invention étant destiné à surveiller la température d'un objet, le dispositif peut être pourvu d'un système de déclenchement permettant à un opérateur ou usager de déclencher le dispositif au moment où il le souhaite. Ceci évite un affichage permanant par erreur, par exemple lorsque le dispositif n'est pas encore en contact avec l'objet. Dans ce cas, dû à l'irréversibilité de l'affichage permanant, le dispositif deviendrait inutilisable pour l'objet auquel il est destiné.

Un tel système de déclenchement est adapté pour maintenir la partie mobile du bilame à une position neutre fixe et pour déclencher la mesure de la température de l'objet par un utilisateur.

Selon un exemple de réalisation, des moyens de déclenchement peuvent comprendre un aimant, lorsque le bilame est en matériau magnétique. Cet exemple de réalisation est illustré sur la Figure 5. Un aimant 20 est posé ou collé sur l'extérieur du boîtier 4 au niveau de l'extrémité mobile 3b du bilame 3 afin de maintenir cette extrémité 3b en place. Un emplacement 21 prévu pour placer l'aimant 20 peut être gravé dans le verre 6 de protection. L'aimant 20 empêche l'extrémité 3b de se déplacer quelques soient les conditions extérieures, et même en cas de changement de température. Lorsque l'utilisateur veut déclencher le fonctionnement du dispositif, il lui suffit de retirer l'aimant 20.

Selon un autre exemple de réalisation, les moyens de déclenchement peuvent comprendre une goupille maintenant la partie mobile du bilame en place à une position neutre. Cet exemple de réalisation est illustré sur la Figure 6. Un cavalier 22 (ou une goupille) traversant le verre 6 de protection peut être posé sur l'extrémité mobile 3b du bilame 3 afin de la maintenir en place. Une ouverture 23 est prévue dans le verre 6 de protection à cet effet. Lorsque l'utilisateur veut déclencher le fonctionnement du dispositif, il lui suffit de retirer la goupille 22.

De manière avantageuse, le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre, un moyen d'affichage instantané pour afficher la température instantanée de l'objet détectée par le capteur. Cet affichage analogique permet d'observer la température de l'objet à tout moment et de prendre des mesures de maintien de l'objet à une température souhaitable si cela s'avère nécessaire.

Selon un exemple de réalisation, le fond du boitier 4 peut être gravé avec des rainures 7 en forme de graduations. Cet exemple est illustré sur les Figures 5 et 6. Les rainures 7 correspondent à des températures bien définies et permettent ainsi de lire la température actuelle directement.

Le capteur de température du dispositif selon la présente invention peut fonctionner avec un bilame à ressort, comme décrit ci-dessus, ou un bilame cloquant.

Un bilame cloquant est un bilame à déplacement brusque lorsqu'une valeur prédéfinie de température (dite température de déclenchement) est atteinte. Un capteur avec un bilame cloquant est particulièrement adapté pour un objet dont une seule valeur de température ne doit pas être (sous)dépassée. Pour son emploi dans le dispositif selon l'invention, la première extrémité du bilame est fixée au boitier et la seconde extrémité est mobile.

Le capteur de température peut également comprendre une combinaison d'un bilame à ressort et un bilame cloquant.

Les Figures 7a à 7d montrent schématiquement différentes configurations du capteur de température avec des moyens d'affichage différents.

La Figure 7a montre un bilame à ressort 3 dont la partie mobile 3b casse un micro-plot 5a (en haut de la Figure) ou déplace un élément mécanique 9 (en bas) lorsqu'une valeur prédéfinie de température est (sous)dépassée. La Figure 7b montre un bilame cloquant 8 dont la partie mobile 8b casse un micro-plot 5a (en haut de la Figure) ou déplace un élément mécanique 9 (en bas) lorsqu'une valeur prédéfinie de température est (sous)dépassée.

Les Figures 7c et 7d montrent des capteurs comprenant un bilame cloquant 8 fixé à la partie mobile 3b d'un bilame à ressort 3. Lors d'un changement de température T°1 n'atteignant pas la température de déclenchement T°2 du bilame cloquant 8, l'extrémité mobile 3b du bilame à ressort 3 se déplace, entraînant le bilame cloquant 8. Ce dernier peut alors servir pour indiquer la température instantanée T° sur les graduations 7 présentes dans le boitier du dispositif. Lorsque la température de déclenchement T°2 du bilame cloquant est atteinte, l'extrémité du bilame cloquant peut casser un micro-plot 5a (Figure 7c) ou déplacer un élément déplaçable 9 (Figure 7d).

Bien entendu, d'autres configurations du dispositif que celle représentées sur les Figures 7a à 7d peuvent être envisagées. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.