Brevet FR2672390A1 — publié le 19920807

La présente invention concerne un détecteur de remplissage, de présence et de positionnemnt d'un réservoir de liquide. Le détecteur suivant l'invention indique notamment si le niveau du liquide est supérieur ou inférieur à une valeur de seuil prédéterminée. Il est plus précisément destiné à contrôler le niveau des condensats dans des appareils électroménagers du genre climatiseur, déshumidificateur, séchoir... Ces détecteurs concernent donc en général des appareils ne devant fonctionner que s'ils sont munis de leur réservoir, et cela tant que le niveau dans celui-ci n'a pas atteint une valeur prédéterminée. De tels appareils sont déjà munis de détecteurs de présence et de niveau. Dans un premier type de réalisation connue le réservoir est placé sur un plancher à bascule. Le poids du liquide qui s'accumule modifie progressivement l'équilibre. Le basculement sollicite un interrupteur électrique inséré dans le circuit d'alimentation de l'appareil. L'inconvénient du système réside dans le manque de précision dû aux tolérances des composants, ce qui impose de laisser une forte marge de sécurité pour le niveau de remplissage. Dans un second type de réalisation connue, le réservoir est muni d'un flotteur dont la présence et le niveau critique sont détectés de l'extérieur par, soit un jeu d'aimants permanents, soit par un aimant et un interrupteur à lame souple sensible aux champs magnétiques. Les tolérances dans les entrefers ne permettent cependant pas une parfaite fiabilité. Dans un troisième mode de réalisation, le flotteur actionne un interrupteur mécanique placé sur le bâti fixe de l'appareil. On connaît par ailleurs des dispositifs optiques à prisme utilisant les différences de réflexion de la lumière par les liquides et dans l'air. On connaît aussi des dispositifs optiques où la détection s'effectue grâce à un rayon lumineux et une détection électronique. Le brevet FR 2 544 877 illustre cette technologie. Ces dispositifs présentent cependant l'inconvénient d'être liés électriquement et mécaniquement aux réservoirs. La présente invention a pour but de proposer un nouveau détecteur de présence et de niveau qui élimine les problèmes ci-dessus en n'utilisant aucune pièce intermédiaire mobile, ni aucune liaison électrique. Suivant l'invention, le détecteur de remplissage, de présence et de positionnement d'un réservoir de liquide est caractérisé en ce qu il comprend au moins un composant optique en matériau transparent disposé de façon telle que le liquide soit en contact avec une zone de détection comprenant au moins une surface du composant optique lorsque le niveau du liquide dépasse une valeur de seuil, en ce qu'une source de lumière est disposée pour émettre de la lumière vers la zone de détection, cette lumière parvenant à la zone de détection par l'intérieur du composant optique, et en ce qu'un récepteur de lumière est disposé pour détecter une fraction de la lumière émise par la source de lumière et réfléchie sur la zone de détection. Avec ce détecteur, le franchissement de la valeur de seuil par le niveau du liquide entraîne une modification des conditions optiques d'interface dans la zone de détection du composant optique. Par conséquent, l'intensité lumineuse recueillie par le récepteur après réflexion dépend de la position du niveau du liquide par rapport à la valeur de seuil. Les signaux de sortie du récepteur peuvent donc être interprétés pour déduire une information sur le niveau du liquide et la présence même du détecteur. Dans une version préférée de l'invention, l'indice de réfraction du matériau transparent du composant optique est plus proche de l'indice de réfraction du liquide que de l'indice de réfraction de l'air. Dans ces conditions, l'intensité lumineuse recueillie par le récepteur prend une valeur relativement élevée lorsque le niveau du liquide est inférieur à la valeur de seuil, car il se produit une réflexion relativement importante sur la zone de détection. A l'inverse, lorsque le niveau du liquide dépasse la valeur de seuil, il se produit à l'interface de la zone de détection, une différence d'indice de réfraction plus faible, ce qui provoque une fraction réfléchie moins importante pour la lumière émise par la source et donc une chute de l'intensité lumineuse recueillie par le récepteur. Suivant un mode de réalisation préféré de l'invention, le composant optique fait partie d'un bouchon fermant le réservoir de liquide. Avec ce montage, le détecteur de niveau selon l'invention délivre également une information lorsque on oublie de remettre le bouchon sur le réservoir. Il évite donc la perte accidentelle de ce bouchon. La présence du réservoir lui-même est évidemment contrôlée. Par ailleurs, du fait que les positions respectives du composant optique et du récepteur de lumière sont relativement précises, le positionnement du réservoir est lui-meme contrôlé (sens du réservoir, fin de course, spécificité du réservoir). Selon une autre version avantageuse de l'invention, le composant optique est entouré par une jupe ouverte vers le bas. Cette configuration permet d'éviter l'apparition de signaux parasites dans le récepteur dus à des vagues apparaissant à la surface du liquide, par exemple lorsqu'on bouscule le réservoir. Ces vagues sont empêchées par la présence de la jupe. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaitront dans la description détaillée ci-dessous, lue conjointement aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent en élévation un détecteur de niveau conforme à l'invention, dans deux états de fonctionnement ; et - la figure 3 représente une vue de dessous du composant optique du détecteur de niveau des figures 1 et 2. Dans la forme de réalisation de l'invention représentée aux figures 1 à 3, le liquide dont on détecte le niveau est contenu dans un réservoir 4 faisant partie d'un appareil électrique 6. L'appareil électrique 6 peut par exemple être un climatiseur, un séchoir à condensation, un déshumidificateur avec groupe de réfrigération de l'air. Dans ce cas, le réservoir 4 est un réservoir pour les condensats 2 produits par l'évaporateur de l'appareil. On doit régulièrement vider le réservoir 4 pour éviter que les condensats 2 puissent en déborder et se répandre dans et hors de l'appareil. On souhaite également que les composants électriques 8 de l'appareil 6 ne soient plus alimentés en électricité lorsque le niveau des condensats 2 dépasse une valeur maximum, de façon à éviter que l'appareil 6 continue à fonctionner et à produire des condensats 2. A cet effet, on munit le réservoir 4 d'un détecteur de niveau conforme à l'invention. Un bouchon 10 ferme le réservoir 4 dans sa partie haute. Ce bouchon 10 est réalisé en matière plastique transparente moulée, par exemple en polycarbonate Dans l'exemple représenté aux figures 1 à 3, le bouchon 10 repose, par une rainure périphérique 12, sur un rebord 14 porté par la paroi supérieure 16 du réservoir 4. Des moyens complémentaires non représentés peuvent par ailleurs être prévus pour assurer l'étanchéité autour du bouchon 10. Le bouchon 10 comprend une paroi supérieure 18, qui s'étend dans le prolongement de la paroi supérieure 16 du réservoir 4. Sous la paroi supérieure 18, le bouchon 10 comprend un prisme optique 20. Le prisme 20 et la paroi supérieure 18 du bouchon 10 sont réalisés en un seul bloc de matériau transparent. Vu en élévation (figures I et 2), le prisme 20 a une section en forme de triangle rectangle, dont les deux côtés perpendiculaires sont définis par deux surfaces 22, 24 du composant optique. Ces deux surfaces 22, 24 forment chacune un angle de 1350 avec la paroi supérieure 18 du bouchon 10. L'angle droit qu'elles forment est dirigée vers la surface du liquide 2 contenu dans le réservoir 4. En référence à la figure 2, on voit que les deux surfaces 22, 24 du prisme 20 forment une zone de détection qui est en contact avec le liquide 2 lorsque son niveau dépasse une valeur de seuil déterminée par la position du prisme 20. L'appareil électrique 6 comprend, en regard du bouchon 10, une plaquette 26 supportant des composants électriques, sous laquelle le réservoir 4 est monté de façon coulissante sur un socle 28. Sur la face inférieure 26a de la plaquette 26, en regard du bouchon 10, sont montés une source de lumière 30, telle qu'une diode électroluminescente, et un récepteur de lumière 32, tel qu'un photo-transistor. La source 30 et le récepteur 32 sont disposés de façon que, lorsque le réservoir 4 est en place sur le support 28, la source 30 soit située à la verticale de la surface 22 du prisme 20, et le récepteur 32 soit situé à la verticale de la surface 24 du prisme 20 perpendiculaire à la surface 22 précitée.Ainsi, la lumière issue de la source 30 pénètre dans le prisme 20 sous incidence normale par la surface de la paroi supérieure 18 et parvient à la surface 22 par l'intérieur du prisme 20 sous une incidence de 450. La fraction de cette lumière réfléchie par la surface 22 parvient alors à la surface 24 par l'intérieur du prisme 20 sous une incidence de 450. Une fraction de cette lumière peut alors se réfléchir verticalement en direction du récepteur 32. Dans l'exemple illustré aux figures 1 à 3, l'indice de réfraction du matériau transparent du prisme 20 est plus proche de l'indice de réfraction du liquide 2 que de l'indice de réfraction de l'air. Par exemple, si le liquide 2 est de l'eau (indice de réfraction égal à 1,3), on peut utiliser pour le prisme 20 du plexiglas, ayant un indice de réfraction de 1,5, l'indice de réfraction de l'air étant égal à 1. Ainsi, comme illustré à la figure 1, lorsque le niveau du liquide 2 dans le réservoir 4 est inférieur à la valeur de seuil, une fraction importante de la lumière issue de la source 30 se réfléchit successivement sur les deux surfaces 22, 24, puis vers le récepteur 32. Celui-ci détecte donc une intensité lumineuse relativement importante. En revanche, comme illustré à la figure 2, lorsque le niveau du liquide dépasse sa valeur de seuil, il se forme, aux surfaces 22, 24 une interface plexiglaseau, avec une différence d'indice de réfraction plus faible. En conséquence, une fraction sensible de la lumière issue de la source 30 se réfracte dans le liquide 2 (comme illustré par la flèche en pointillé sur la figure 2), ce qui réduit, voire supprime, l'intensité lumineuse de la fraction réfléchie successivement sur les surfaces 22, 24 et parvenant au réflecteur 32. On observe donc une chute du signal recueilli par le récepteur 32, qui traduit le franchissement de la valeur de seuil par le niveau du liquide 2. Dans l'agencement électrique illustré schématiquement aux figures 1 et 2, la source de lumière 30 est alimentée, avec un réglage de tension approprié, par l'alimentation électrique 34 de l'appareil 6. Par ailleurs , le récepteur de lumière 32 adresse son signal de sortie à un relais 36 qui commande l'alimentation des composants électriques 8 de l'appareil 6 par l'alimentation 34.On voit aux figures 1 et 2 que, dans cet exemple, le circuit électrique est conçu pour que le relais 36 autorise l'alimentation des composants électriques 8 lorsque le récepteur 32 détecte une intensité lumineuse relativement importante traduisant le fait que le niveau du liquide est inférieur à sa valeur de seuil et que le réservoir 4 est correctement placé avec son bouchon 10, et pour que le relais 36 interrompe l'alimentation des composants électriques 8 lorsque le récepteur 32 détecte une intensité lumineuse relativement faible (inférieure à un seuil prédéterminé!, traduisant le dépassement de la valeur de seuil par le niveau du liquide 2, l'absence ou le mauvais positionnement du réservoir 4 avec son bouchon 10.Par conséquent, l'alimentation des composants électriques 8 ne se produit que lorsque le niveau du liquide 2 dans le réservoir 4 est compatible avec le fonctionnement normal de l'appareil 6. Comme illustré aux figures 1 à 3, le bouchon 10 comprend en outre une jupe 38 ouverte vers le bas et entourant complètement le prisme 20. La hauteur de la jupe 38, qui se raccorde au bouchon 10 sous sa paroi supérieure 1S, est supérieure à celle du prisme 20. La jupe 38 peut être réalisée en un seul bloc moulé avec le bouchon 10 et le prisme 20. Elle sert à éviter que des ondulations de la surface du liquide 2 dans le réservoir 4-, résultant par exemple d'un choc sur l'appareil 6, viennent perturber la détection du signal lumineux en produisant des contacts intempestifs du liquide 2 avec les surfaces 22, 24 de la zone de détection. Le bouchon 10 est complété par un évent 40 qui empêche que la montée du liquide 2 vers le prisme 20 soit gênée par la présence de la jupe périphérique 38. Le détecteur de niveau conforme à l'invention présente de nombreux avantages. La détection est opérée sans contact électrique et sans partie mobile. La détection du niveau du liquide 2 résulte simplement de la modification des conditions d'interface dans la zone de détection du prisme optique 20. En outre, lorsque le réservoir 4 est enlevé de l'appareil 6 (ou mal positionné sur celui-ci) la lumière émise par la source 30 ne parvient pas au récepteur 32 et le fonctionnement de l'appareil s'interrompt. Si on oublie de replacer le bouchon 10 en remettant le réservoir 4 en place dans l'appareil 6 après l'avoir vidé, le résultat est le même, ce qui rend le bouchon 10 imperdable. Par ailleurs, grâce à la géométrie du détecteur, le réservoir 4 a une forme plate, et est réduit en hauteur. Bien qu'on ait décrit la présente invention en référence à la détection du franchissement d'un niveau maximum de liquide dans un réservoir, on comprendra qu'elle peut également s'adapter à la détection du niveau du liquide par rapport à un niveau minimum, le liquide en question pouvant alors être par exemple un carburant, un lubrifiant, un détergent, un produit de rinçage ou tout autre liquide utile au fonctionnement de l'appareil particulier incorporant l'invention. Pour de telles applications, il suffit de positionner le composant optique par rapport à la valeur de seuil considérée pour le niveau du liquide et d'adapter l'interprétation des signaux du récepteur de lumière en réponse au franchissement du seuil en fonction de l'action désirée lors de ce franchissement. Une variante de réalisation consiste à remplacer le prisme 20 par un cône. Ce mode de construction peut être particulièrement intéressant pour le cas d'un bouchon rond à visser dont la position de serrage n'est pas définie. REVENDICATIONS 1. Détecteur de remplissage, de présence et de positionnement d'un réservoir (4) de liquide (2), caractérisé en ce qu'il comprend au moins un composant optique (20) en matériau transparent disposé de façon telle que le liquide (2) soit en contact avec une zone de détection (22, 24) comprenant au moins une surface du composant optique (20) lorsque le niveau du liquide (2) dépasse une valeur de seuil, en ce qu'une source de lumière (30) est disposée pour émettre de la lumière vers la zone de détection (22, 24), cette lumière parvenant à la zone de détection (22, 24) par l'intérieur du composant optique (20), et en ce qu'un récepteur de lumière (32) est disposé pour détecter une fraction de la lumière émise par la source de lumière (30) et réfléchie sur la zone de détection (22, 24). 2. Détecteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'indice de réfraction du matériau transparent du composant optique (20) est plus proche de l'indice de réfraction du liquide (2) que de l'indice de réfraction de l'air. 3. Détecteur conforme à la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le trajet optique suivi par la lumière issue de la source (30) et détectée par le récepteur (32) comprend au moins deux réflexions successives sur des surfaces (22, 24) du composant optique (20). 4. Détecteur conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le composant optique (20) fait partie d'un bouchon (10) fermant le réservoir (4) de liquide (2). 5. Détecteur conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le réservoir (4) de liquide (2) est monté de façon amovible en regard d'un support fixe (26) et en ce que la source de lumière (30) et le récepteur de lumière (32) sont situés sur le support (26). 6. Détecteur conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le composant optique (20) est entouré par une jupe (38) ouverte vers le bas. 7. Détecteur conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le récepteur de lumière (32) est monté dans un circuit électrique (8, 34, 36) agencé pour que l'alimentation de certains de ses composants (8) soit interrompue lorsque l'intensité lumineuse recueillie par le récepteur (32) est inférieure à une valeur prédéterminée.