Domaine technique auquel se rapporte l'invention

L'invention concerne un dispositif d'éjection de liquide sous forme de microgouttes. L'invention concerne plus particulièrement les dispositifs d'éjection de liquide sous forme de microgouttes qui comportent un corps creux dont le creux définit une chambre ouverte qui est destinée à recevoir le liquide, une plaque coopérant avec le corps pour refermer la chambre et définissant des trous d'éjection du liquide, et un moyen pour générer une surpression dans la chambre pour éjecter le liquide par les trous. La plaque est ainsi rapportée sur le corps pour définir la chambre qui est destinée à servir de réservoir de liquide. Etat de la technique antérieure

Les dispositifs de ce type sont par exemple décrits dans la demande de brevet FR2868966. Selon la figure 3 de ce document, le corps creux, qui définit une chambre ouverte destinée à recevoir le liquide, est constitué d'un joint torique déformable 4 et d'une première plaque métallique 1 1 plane. Une deuxième plaque 5 comporte des trous d'éjection de liquide 3, et coopère avec le joint 4 pour refermer la chambre.

Le dispositif comporte également un moyen pour générer une surpression dans la chambre pour éjecter le liquide par les trous 3. Ce moyen comporte notamment une plaque piézo-électrique 7 rapportée sur la première plaque métallique 1 1 . La plaque piézo-électrique 7 provoque un déplacement relatif des deux plaques 1 1 et 5 aboutissant à l'éjection du liquide présent dans la chambre par les trous 3 de sortie sous la forme de gouttes. La plaque 5 de ce dispositif, dans laquelle sont définis les trous 3 d'éjection du liquide, est en plexiglas. Un inconvénient de ce type de plaque 5 est que le diamètre des orifices 3 ainsi que leur qualité (géométrie, état de surface, etc.) ne sont pas satisfaisants. C'est pourquoi ce document propose d'avoir recours à des fragments de capillaire 1 8 insérés et fixés dans des orifices 19 (figure 7 du document). Un orifice 1 9 muni d'un fragment de capillaire 1 8 forme ainsi un orifice d'éjection 3, le diamètre moyen de l'orifice étant de l'ordre 70μιη. Un inconvénient est que le procédé de fabrication des orifices 3 est compliqué et difficile à mettre en œuvre industriellement à faible coût, et reste limité dans l'obtention de diamètres inférieurs des orifices d'éjection du liquide.

Pour maintenir la première plaque 1 1 , la deuxième plaque 5 et le joint torique 4 assemblés entre eux, le document propose d'avoir recours à un système de bridage. Un premier système de bridage consiste à utiliser une bague de serrage 13. La bague de serrage 13 appuie sur la première plaque 1 1 . Et un mécanisme d'encliquetage 15 prend en sandwich la bague de serrage 13, la première plaque 1 1 , le joint torique 4 et la deuxième plaque 5. Un deuxième système de bridage, tel que représenté dans la figure 2 de ce document, consiste à remplacer le mécanisme d'encliquetage 15 par des boulons 14 traversant la plaque 5 et la bague de serrage 13. Le fait d'avoir recours à ces systèmes de bridage permet d'obtenir un assemblage réversible, sans collage ni soudure. Ce type de système de bridage présente cependant de nombreux inconvénients : un des inconvénients est que l'assemblage du joint 4, et des plaques 5 et 1 1 est difficile et compliqué à mettre en œuvre industriellement. Un autre inconvénient est le coût prohibitif inhérent à ce type de dispositif assemblé de cette façon.

Objet de l'invention

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Pour y parvenir, l'invention fournit un dispositif d'éjection de liquide sous forme de microgouttes, dans lequel le diamètre des orifices d'éjection peut être diminué, dont la structure est simplifiée, dont la mise en œuvre industrielle est plus facile, notamment pour une mise en œuvre industrielle en très grande série, et ce à un faible coût.

Exposé de l'invention

L'invention concerne ainsi un dispositif d'éjection d'un liquide sous forme de micro-gouttes qui comporte un corps creux dont le creux définit une chambre ouverte qui est destinée à recevoir le liquide, une plaque coopérant avec le corps pour refermer la chambre, et définissant des trous d'éjection du liquide, et un moyen pour générer une surpression dans la chambre pour éjecter le liquide par les trous.

Selon l'invention, le dispositif comporte d'une part un corps qui est en acier inoxydable, d'autre part une plaque coopérant avec le corps et définissant les trous d'éjection du liquide qui est constituée de nickel électro-déposé. Et une surface de cette plaque de nickel électro-déposé est fixée sur une surface du corps par une soudure à l'étain.

Grâce à l'emploi d'une plaque de nickel électro-déposée telle qu'un spécialiste sait la réaliser de nos jours, il est en effet possible de réaliser des trous d'éjection de liquide dont le diamètre, la géométrie et l'état de surface, et la répétabilité sont parfaitement adaptés à un usage d'éjection de liquide sous forme de microgouttes. La qualité de fabrication de ces plaques de nickel électro-déposé est telle qu'il n'y a pas besoin d'avoir recours à des opérations complémentaires de retouche ou de rectification pour former les trous d'éjection. Les trous formés dans ces plaques sont calibrés au moment de l'opération d'électro-déposition du nickel.

De plus, grâce à l'invention, cette plaque de nickel électro-déposé est fixée rigidement et de manière étanche au corps en acier inoxydable. En effet, la soudure à l'étain confère une excellente fixation de ce type de plaque sur le corps en acier inoxydable tout en assurant une étanchéité pour empêcher toute fuite de liquide.

Dans un mode de réalisation de l'invention qui n'est pas limitatif, le corps peut être constitué d'une pièce de type tubulaire et d'un couvercle qui referme une extrémité de la pièce de type tubulaire. Les épaisseurs de la pièce tubulaire et du couvercle peuvent être différentes pour avoir des caractéristiques mécaniques différentes entre la pièce de type tubulaire et le couvercle. Le couvercle peut ainsi être déformable et former partie du moyen pour générer une surpression en faisant varier le volume de la chambre contenant le liquide.

Le couvercle peut être en acier inoxydable et peut être fixé de manière étanche à la pièce de type tubulaire qui est également en acier inoxydable. Cet assemblage du couvercle et de la pièce de type tubulaire peut être fait par une soudure. Le moyen pour générer une surpression peut comporter un buzzer. Ce buzzer peut être constitué du couvercle déformable formant une première électrode, d'une seconde électrode et d'une couche de céramique interposée entre ce couvercle et la seconde électrode.

Le moyen pour générer une surpression peut comporter un moyen de commande de deux électrodes ; ces électrodes étant reliées à ce moyen de commande.

Le dispositif peut comporter un circuit d'alimentation de liquide qui remplit la chambre par un orifice d'alimentation ; cet orifice peut être défini dans le corps.

Un autre objet de l'invention concerne un procédé de fabrication du dispositif présenté ci- dessus. Selon l'invention, la plaque de nickel électro-déposée est fixée sur le corps en acier inoxydable par une soudure à l'étain. Le procédé comporte une étape de préparation des surfaces à assembler du corps et de la plaque qui consiste en un mouillage avec une solution à base d'acide phosphorique des deux surfaces à assembler. Ce mouillage favorise l'accrochage de l'étain d'une part sur la surface en acier inoxydable du corps et d'autre part sur la surface de la plaque de nickel électro-déposé.

Selon un aspect complémentaire, le procédé de fabrication peut comporter une étape d'application d'une couche d'étain sur au moins une des deux surfaces à assembler. La surface aura été mouillée au préalable par la solution à base d'acide phosphorique.

Le procédé peut ensuite comporter une étape de mise en contact des surfaces à lier du corps et de la plaque qui est suivie d'une étape de chauffage de la zone de contact des surfaces à lier, les deux surfaces maintenues en contact.

Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatifs, et illustrés par les dessins sur lesquels

Description des dessins

-La figure 1 représente de manière schématique une vue de coupe du dispositif selon l'invention. -La figure 1 ' représente de manière schématique une vue de coupe du dispositif selon l'invention en vue d'une optimisation de la formation des microgouttes.

-La figure 2 présente une étape de mouillage de la pièce tubulaire du corps avec une solution à base d'acide phosphorique.

-La figure 3 présente une étape de mouillage du couvercle du corps avec une solution à base d'acide phosphorique.

-La figure 4 présente une étape d'application d'étain sur une surface d'extrémité de la pièce tubulaire du corps.

-La figure 5 présente la mise en contact de la pièce tubulaire du corps muni d'une couche d'étain avec le couvercle qui comporte une surface mouillée avec une solution à base d'acide phosphorique. -La figure 6 présente l'étape de chauffage de la zone de contact entre la pièce tubulaire et le couvercle.

-La figure 7 présente une étape de mouillage du corps avec une solution à base d'acide phosphorique.

5 -La figure 8 présente une étape d'application d'étain sur la surface d'extrémité mouillée du corps.

-La figure 9 présente une étape de mouillage de la plaque avec une solution à base d'acide phosphorique.

-La figure 1 0 présente la mise en contact du corps muni d'une couche d'étain avec la plaque qui comporte une surface mouillée avec une solution à base d'acide phosphorique.

1 0 -La figure 1 1 présente l'étape de chauffage de la zone de contact entre le corps et la plaque.

Exposé d'un mode de réalisation de l'invention

Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif 1 représenté à la figure 1 comprend principalement une plaque de nickel électro-déposé 7 et un corps 4 en acier inoxydable.

La plaque de nickel électro-déposé 7 est formée par électrodéposition de nickel ou d'un alliage 15 à base de nickel, d'épaisseur comprise de préférence entre 10 et 200 μιη. L'épaisseur peut être homogène ou hétérogène. La plaque 7 définit une série de trous 8 dont le diamètre moyen est compris de préférence entre 1 et 20 μιτι. Selon l'invention, cette plaque 7 est fixée sur le corps 4 par une soudure à l'étain 1 1 pour définir la chambre 5 qui sert de réservoir d'un liquide 2.

Le corps 4 est en acier inoxydable et définit une chambre 5 destinée à recevoir le liquide 2. 20 L'acier inoxydable est utilisé pour pallier les problèmes de corrosion suite aux contacts avec le liquide 2, et pour la compatibilité de soudure avec la plaque de nickel 7 décrite ci-avant.

Selon un mode de réalisation, le corps 4 est constitué d'une pièce de type tubulaire 9 qui est refermée à une extrémité par un couvercle 14. La fixation de la pièce de type tubulaire 9 et le couvercle 14 peut être également une soudure étanche à l'étain 26. La pièce de type tubulaire 9 est en acier 25 inoxydable. Les matières et les épaisseurs de la pièce de type tubulaire 9 et du couvercle 14 peuvent être sensiblement différentes pour conférer aux deux pièces des qualités mécaniques différentes. Le couvercle 14 peut être ainsi une plaque de faible épaisseur pour être déformable.

Dans un mode de réalisation particulier, le couvercle 14 forme partie du moyen de génération de surpressions qui est alors constitué de ce couvercle 14, d'une couche de céramique piézo-électrique 30 15 et d'une couche d'argent 16, le tout formant un buzzer. Le couvercle 14 forme également une première électrode. La couche d'argent 16 forme une seconde électrode. La couche de céramique 15 est rapportée sur le couvercle 14 sur la surface extérieure du corps 4, prise en sandwich entre le couvercle 14 et la couche d'argent 1 6. Le dispositif 1 peut comporter un moyen de commande approprié du buzzer relié par des connexions électriques 1 8 et 1 9 à la première électrode 14 et à la seconde électrode 1 6.

35 Selon un mode de réalisation, la chambre 5 est reliée à un circuit approprié d'alimentation en liquide par un tube 20 par exemple l'alimentation peut se faire par capillarité via un orifice 6 installé dans la pièce de type tubulaire 9. Un autre exemple de circuit peut comporter une pompe pour amener le liquide dans la chambre 5.

Un aspect complémentaire de l'invention concerne l'optimisation de la formation des microgouttes. En effet, la plaque 7 de nickel électro-déposé peut être de faible épaisseur et ainsi peut être déformée par les surpressions générées par le buzzer. Cette déformation peut entraîner une éjection d'un volume moindre de liquide.

Pour optimiser la formation des gouttes, l'invention fournit un dispositif 1 ' dont la rigidité est augmentée, compte-tenu de la présence de la plaque de nickel électro déposé. Le dispositif 1 ', représenté sur la figure 1 ', comprend une plaque de nickel 7 qui peut comporter deux zones de préférence concentriques. Une première zone 50 définit les trous 8 d'éjection de liquide 2. L'épaisseur de cette première zone 50 est suffisante pour définir une forme appropriée des trous 8. La seconde zone 51 possède une épaisseur sensiblement supérieure à celle de la zone 50. Cette deuxième zone 51 entoure la zone 50 et participe à la rigidification de la plaque 7. La plaque 7 de nickel est fixée sur le corps 4, dont le profil du volume intérieur peut en plus être de forme sensiblement convergente pour permettre de diriger le liquide vers la zone 50, participer à la rigidification du dispositif 1 ', et permettre l'opération de soudure à l'étain. Ainsi, le volume intérieur, qui correspond à la chambre ouverte, voit son ouverture entourer de préférence au plus près la première zone 50. Sur la figure 1 ', le profil du volume intérieur du corps 4 est sensiblement conique. La surface 1 0 du corps 4 d'extrémité est sensiblement équivalente à la surface 12 de la zone 51 de la plaque 7. La plaque 7 de nickel est fixée sur le corps 4 par une soudure à l'étain 1 1 qui est effectuée sensiblement sur l'intégralité des surfaces de contact 1 0 et 12.

Selon un procédé de réalisation du dispositif de l'invention, la soudure entre la plaque 7 de nickel électro-déposé et le corps 4 en acier inox est une soudure à l'étain 1 1 . Pour effectuer cette soudure, le procédé comporte plusieurs phases de préparation décrites dans les figures 7 à 1 1 . Pour favoriser l'accrochage de l'étain d'une part sur le nickel et d'autre part sur l'acier inoxydable, un mouillage avec une solution à base d'acide phosphorique est effectué préalablement au soudage. Cette solution comporte de préférence un mélange d'eau et d'acide phosphorique.

Sur la figure 7, on a représenté un mode de réalisation du mouillage de la surface circonférentielle 1 0 d'extrémité du corps 4. Un buvard 21 imprégné d'une solution d'acide phosphorique est présenté et mis en contact avec la surface 10 du corps 4. On a ainsi une pellicule de solution d'acide phosphorique 30 sur la surface 1 0. Cette pellicule 30 est représentée en figure 8.

Sur la figure 9, on a représenté un mode de réalisation du mouillage de la surface 12 de la plaque de nickel électro-déposé 7, qui est destinée à être en regard de la surface d'extrémité 1 0 du corps 4. Un buvard 23 de forme tubulaire, pouvant correspondre à la forme de la surface 1 0 du corps 4, et imprégné de cette solution d'acide phosphorique est présenté face à la plaque 7 et mis en contact avec cette plaque 7. La surface 12 en bordure de la plaque 7 est ainsi mouillée. On a un dépôt d'une pellicule d'acide phosphorique 30 sur la surface 12 en bordure de la plaque de nickel électro-déposé 7 et cette pellicule 30 est représentée à la figure 10.

Une application d'une couche d'étain 1 1 peut être effectuée sur au moins une des surfaces mouillées. Selon un mode préférentiel de réalisation, en référence à la figure 8, le corps 4 peut être trempé dans un bain d'étain 22 pour former une couche d'étain 1 1 sur a surface 10 préalablement mouillée. Ensuite, le corps 4 peut être nettoyé pour supprimer l'étain en dehors des surfaces d'accrochage car l'étain adhère principalement sur les zones qui ont été mouillées avec la solution d'acide phosphorique.

Sur la figure 1 0, on a représenté la mise en contact des deux surfaces à lier de la plaque 7 et du corps 4.

Puis en référence à la figure 1 1 , on a représenté le chauffage de la zone de contact à une température supérieure à 250°C afin de terminer la soudure à l'étain.

Selon un aspect complémentaire du procédé, le couvercle 14 peut être fixé sur une pièce de type tubulaire 9 par une soudure à l'étain selon le mode opératoire défini précédemment.

Ainsi en référence à la figure 2, on a représenté une étape de mouillage de la surface circonférentielle 24 d'extrémité de la pièce de type tubulaire 9. Un buvard 21 imprégné de la solution d'acide phosphorique est présenté et mis en contact avec la surface 24 de la pièce de type tubulaire 9. On a ainsi une pellicule d'acide phosphorique 30 sur la surface 24, telle que représentée à la figure 4.

Sur la figure 3, on a représenté une étape de réalisation du mouillage de la surface 25 du couvercle 14 qui est destiné à être en regard de la surface d'extrémité 24 de la pièce de type tubulaire 9. Un buvard 23 de forme tubulaire, pouvant correspondre à la forme de la surface 24 de la pièce de type tubulaire 9, et imprégné de cette solution d'acide phosphorique est présenté face au couvercle 14 et mis en contact avec le couvercle 14. On a ainsi une pellicule d'acide phosphorique 30 sur la surface 25 telle que représentée sur la figure 5.

Une application d'une couche d'étain 26 peut être effectuée sur au moins une des surfaces mouillées 24 et 25. Selon un mode préférentiel de réalisation et en référence à la figure 4, la pièce de type tubulaire 9 peut être trempée dans un bain d'étain 22 pour former une couche d'étain sur la surface préalablement mouillée. Ensuite, la pièce de type tubulaire 9 peut être nettoyée pour supprimer l'étain en dehors des surfaces d'accrochage.

Sur la figure 5, on a représenté la mise en contact des surfaces du couvercle 14 et de la pièce de type tubulaire 9.

Sur la figure 6, on a représenté le chauffage de la zone de contact de la pièce tubulaire et du couvercle à une température supérieure à 250°C afin de terminer la soudure à l'étain.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations présentés. En exemple, le système de génération de surpression peut être un buzzer distinct du couvercle. Il est alors rapporté et fixé sur le couvercle 14 du corps 4.

Le dispositif permet l'éjection de liquide sous forme de micro-gouttes, dont la viscosité et la tension de surface peuvent varier dans une large gamme. Les trous 8 définis sur la plaque formée par électrodéposition de nickel restent en permanence remplis de liquide empêchant par ce fait l'entrée d'air dans la chambre. A la pression atmosphérique, la tension de surface du liquide contenu dans les trous 8 empêchent un écoulement et une fuite du liquide. Ce dispositif peut servir comme diffuseur de parfums d'atmosphère et/ou de brumisateur dans les habitacles de véhicules automobiles. Pour ce type d'application, la plaque formée de nickel électro- déposé comporte, sur une surface de l'ordre de 2x2 mm ² , environ 400 trous de diamètre moyen de l'ordre de 5μιτι. La fréquence du buzzer associé peut être de l'ordre de 2Khz, ce qui provoque une éjection de parfum d'atmosphère avec un débit de l'ordre de 0, 1 mm3 par seconde.

Il peut également dans un autre exemple servir d'injecteur pompe. On peut utiliser ces injecteurs par exemple lors des phases de démarrage de véhicules fonctionnant à l'éthanol pour aider à l'injection du carburant éthanol dans la chambre de combustion. Pour ce type d'application, les diamètres moyens des trous sont de l'ordre de 1 0μιτι, les autres paramètres restent du même ordre.