Brevet FR2784274A1 — publié le 20000414

APPAREIL SECHE - CHEVEUX La présente invention concerne un appareil sèche- cheveux comprenant un boîtier formé d'un carter d'aspiration contenant un ventilateur centrifuge comportant une turbine associée à un moteur électrique, ledit carter étant relié à un bec de soufflage contenant un élément chauffant. Elle trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine des sèche-cheveux professionnels et/ou pour utilisateurs ayant des cheveux et un cuir chevelu fragiles. On connaît déjà des sèche-cheveux munis d'un ventilateur de type centrifuge et d'un élément chauffant. L'élément est réalisé en fil métallique résistant bobiné sur un support en matériau isolant en forme de croisillon. Pour favoriser le transfert d'énergie calorifique, la surface d'échange du fil résistant avec le courant d'air généré par le ventilateur est augmenté en pliant le fil en accordéon sur lui-même préalablement à son bobinage sur le support. Les spires ainsi formées s'inscrivent alors dans un volume délimité d'une part par une surface de révolution tangente à l'extérieur des spires, et d'autre part par une surface de révolution tangente à l'intérieur des spires. Les diamètres intérieur et extérieur de ces surfaces de révolution sont par ailleurs dimensionnés 2 2784274 pour que l'élément chauffant se situe dans la zone de plus fort débit du canal d'écoulement de l'air. Celui-ci présente une première section transversale annulaire, réduite, délimitée par la paroi interne de l'appareil et les extrémités externes des pales de la turbine, une deuxième section, annulaire, brusquement augmentée, délimitée par la paroi interne de l'appareil et la surface externe du moteur et, à l'interface entre le moteur et l'élément chauffant, une troisième section, circulaire, encore brusquement augmentée, correspondant globalement à la section interne de l'appareil à cet endroit. De tels sèche-cheveux présentent des inconvénients. Leur configuration interne est en effet à l'origine de turbulences aérodynamiques génératrices de pertes de charge qui sont nuisibles aux performances de l'appareil, en terme de débit d'air et de bruit. De plus, avec ces appareils de l'art antérieur, l'effet centrifuge de la turbine entraîne des vitesses d'écoulement d'air plus importantes près de la paroi intérieure de l'appareil, ce qui implique un bobinage du fil résistant de l'élément chauffant au plus près de cette paroi pour se trouver dans les sections de plus fort débit. Il est alors nécessaire de prévoir une protection thermique de la paroi 3 2784274 interne de l'appareil, par exemple par revêtement avec feuille de mica. Par ailleurs, l'évacuation des calories dissipées par l'élément chauffant dans une veine d'air de section annulaire étroite se traduit par des " points chauds " à l'orifice de sortie du bec de soufflage du sèche-cheveux. De tels points chauds sont nuisibles au confort de l'utilisateur et à la tenue des matériaux plastiques constituant l'appareil et ses accessoires. La présente invention vise à fournir un appareil sèche-cheveux répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment en ce qu'elle permet l'amélioration de l'écoulement de l'air à l'intérieur de l'appareil, en réduisant notamment les pertes de charges, en ce qu'elle diminue le bruit généré et améliore les échanges thermiques entre l'élément chauffant et l'air de séchage, ce qui augmente le confort d'utilisation de l'appareil, pour un coût plus faible et une exigence moindre sur la tenue en température des matériaux constitutifs de l'appareil. Dans ce but l'invention propose notamment un appareil sèche-cheveux comprenant un boitier formé d'un carter d'aspiration, contenant un ventilateur centrifuge comportant une turbine associée à un moteur électrique, ledit carter étant relié à un bec de soufflage contenant un élément chauffant, caractérisé en ce que le moteur électrique est au 4 2784274 moins en partie inclus dans une coque carénée délimitant avec la face interne du boîtier un canal d'écoulement d'air de section annulaire transversale croissante de façon continue et progressive à partir de la turbine ou à partir d'une distance déterminée de la turbine, dans la direction de l'élément chauffant. On remarquera notamment qu'en prévoyant une coque carénée formant capot de guidage des écoulements d'air, on isole le moteur électrique et on diminue de ce fait son refroidissement, ce qui aurait pu entraîner sa détérioration par surchauffage. En fait, dû notamment aux gains importants observés avec l'invention, à puissance de chauffage égale, il a été possible de diminuer la puissance du moteur et donc son échauffement. Dans des modes de réalisation avantageux, on a de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes: - la coque est formée d'une virole cylindrique prolongée par une portion d'extrémité conique ou sensiblement conique, carénée dans la direction de l'élément chauffant; la portion d'extrémité conique ou sensiblement conique, est tronquée; - le diamètre externe de la virole est égal ou sensiblement égal au diamètre externe de la turbine directement située à proximité de la virole; 2784274 - la coque est percée d'au moins un orifice de communication entre l'espace environnant le moteur et le canal d'écoulement d'air; - la portion d'extrémité carénée pénètre au moins en partie à l'intérieur de l'élément chauffant; - la virole cylindrique de la coque carénée comporte sur sa face externe, disposées régulièrement, des aubages redresseurs de l'écoulement de l'air, avantageusement de longueur sensiblement égale à la largeur de la virole; - le rayon équivalent RA (défini ci-après) de la section annulaire SA située entre la virole cylindrique de la coque et la paroi interne du boîtier, et le rayon équivalent RX de la section annulaire SX, située entre la portion d'extrémité conique, carénée, et la paroi interne du boîtier, à une distance X de la jonction entre la virole cylindrique et ladite portion conique, sont liés par la formule suivante: RX2 = RI2 - (RA + kX)2 avec RI: rayon interne du boîtier à la distance X RA2 = Rp2 - RV2 o RP: rayon interne du carter au droit de la virole RV: rayon externe de la virole k: constante. - la constante k est telle que 0,01 6 2784274 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation donnés ci-après à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels: - La figure 1 est une vue en coupe, schématique, d'un premier mode de réalisation d'un appareil selon l'invention. - La figure 2 est une vue écorchée, en perspective, de l'appareil de la figure 1. - La figure 3 est une vue éclatée en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'un appareil selon l'invention. Les figures 1 et 2 montrent un appareil sèche- cheveux 1 comprenant un boîtier 2, en matériau plastique de type connu pour les sèche-cheveux, formé d'un carter d'aspiration 3 cylindrique ou légèrement conique vers l'extrémité arrière de l'appareil. Le carter est ouvert à cette extrémité o il présente un orifice cylindrique 4 d'aspiration, par exemple muni d'un col de guidage 5 de faible conicité, formé d'une pièce avec le carter. Le carter contient par ailleurs un ventilateur centrifuge 6 de type connu, comportant une turbine 7, cylindrique de faible épaisseur (par exemple 15 mm), associée à un moteur électrique 8. Le moteur est un moteur électrique rotatif, par exemple de puissance utile de 30 Watts, avantageusement de puissance comprise entre de 7 2784274 l'ordre de 15 Watts et de l'ordre de 45 Watts, alimenté en courant alternatif à partir du secteur. De l'autre côté de l'orifice 4, le carter 3 est reliée à un bec de soufflage 9 par exemple formé par un cône à parois évasées vers l'intérieur. Le bec 9 contient un élément chauffant 10 constitué par un fil métallique résistant, bobiné en accordéon sur un support 11 en matériau isolant et en forme de croisillon à quatre branches radiales, disposées entre elles à angle droit. L'élément chauffant 10 s'inscrit par ailleurs entre un cône externe, tronqué, d'angle au sommet compris entre 10 et 80 , par exemple de 30 et un cône interne de conicité similaire. Selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, l'élément chauffant est creux sur au moins une partie 13 située du côté du moteur. Le boîtier de l'appareil contient quant à lui une coque carénée 14 en forme d'obus, en matière plastique, qui contient en totalité le moteur électrique 8. Avantageusement, la matière plastique utilisée est souple, par exemple en élastomère, par exemple de dureté SHORE A de 60 à 70. Il en résulte une excellente filtration des bruits et des vibrations du moteur. 8 2784274 En étant solidaire des pattes de fixation du moteur, la coque carénée élastique joue par ailleurs un rôle d'amortisseur. Plus précisément, la coque 14 est formée d'une virole cylindrique 15 dans l'extrémité d'un côté jouxte, c'est-à-dire est sensiblement à proximité ou directement à proximité du bord supérieur de la turbine 7, et qui est prolongée de l'autre côté par une portion d'extrémité 16 sensiblement conique, dont les parois sont légèrement convexes, c'est-à- dire à grand rayon de courbure. La portion conique 16 est dirigée vers l'élément chauffant 10 à l'intérieur duquel elle pénètre, dans la partie évidée 13. La virole cylindrique 15 comprend des aubages 17 régulièrement disposés sur le pourtour de la virole, par exemple douze ou quatorze aubages en forme de palettes recourbées agencées pour convertir l'énergie cinétique, correspondant à la composante tangentielle à la turbine du flux d'air en sortie de turbine, en énergie potentielle de pression statique, utilisable pour vaincre les pertes de charge du circuit et par conséquent améliorer le rendement aéraulique en terme de débit d'air. Les aubages servent également de cales de blocage et de fixation de la virole, c'est-à-dire de la coque carénée dans le boîtier. Pour améliorer encore lesdits écoulements, le diamètre extérieur de la virole 15 est égal ou 9 2784274 sensiblement égal au diamètre externe de la turbine 7. La virole cylindrique 15 comprend également deux parties ajourées 18, par exemple rectangulaires, situées de part et d'autre de l'axe 19 de l'appareil 1, entre deux aubages, et permettant la communication entre l'espace 20 situé à proximité directe du moteur électrique 8 et/ou de sa pièce de fixation (non représentée) qui le maintient en place, et le canal d'écoulement d'air délimité par la coque carénée 14 et la face interne 21 du boîtier en vis-à-vis. Dans le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, la coque carénée a un profil déterminé en fonction du profil de la paroi interne de l'appareil. On a figuré sur la figure 2, la section annulaire SA entre la turbine 7 et la paroi interne 22 du carter 3 de l'appareil, et la section annulaire SX située à une distance X de la ligne de jonction 23 entre la virole 15 et la portion conique 16, ladite section annulaire étant délimitée par la paroi externe 24 de ladite portion et la paroi interne 21 du bec. En d'autres termes, cette section SX est limitée par le cercle de rayon RX, formé par la surface externe de la portion d'extrémité conique 16 et le rayon RI formé par la surface de la paroi interne 21 du bec de l'appareil au droit de cette section. 2784274 Soit RV le rayon externe de la virole cylindrique et RP le rayon interne de l'appareil au droit de la virole, on définit un rayon RA d'une section circulaire équivalente à la section annulaire SA tel que RA= RP2- RV2 On définit un coefficient de progression k. Dans le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici, l'évolution du rayon RX de la portion conique carénée en fonction de la distance X et du rayon RI de la paroi interne s'exprime alors par la formule: = pJ2 - (RA + k)2 Avantageusement, les valeurs de k sont inférieures ou égales à 0,13, et par exemple comprises entre 0,075 et 0,125, par exemple de 0,1, ce qui permet d'obtenir une amélioration importante dans l'écoulement de l'air. La figure 3 montre un appareil sèche-cheveux 30 selon un autre mode de réalisation de l'invention. Il comprend un boîtier 31 formé d'un carter d'aspiration en deux pièces 32 et 33, à savoir une pièce creuse cylindrique 32, ouverte de part et d'autre, munie d'un orifice d'extrémité 34 et une coque 33 en forme de cloche, ajourée par des grilles régulièrement réparties et encliquetée de façon amovible à ladite pièce cylindrique 32 en vis-à-vis de l'ouverture 34. il 2784274 Le carter comprend une demi-poignée 36' de préemption agencée pour coopérer avec une autre demi- poignée 36'' comme cela sera décrit ci-après. L'appareil comporte un ventilateur centrifuge composé d'une turbine 37 connue en elle-même, jouxté à une petite pièce 38 sensiblement cylindrique de support du moteur électrique 39 muni d'un arbre central d'actionnement de ladite turbine. Plus précisément le support comporte deux pattes 38' latérales qui viennent s'insérer dans deux évidements de formes complémentaires eux-mêmes formés dans deux ailes latérales solidaires de la coque carénée, s'étendant radialement vers l'extérieur de ladite coque et elles-mêmes fixées au corps du boîtier du sèche-cheveux. Ainsi les deux pattes de support sont entièrement englobées par le matériau élastique de la coque carénée des ailes latérales, ce qui permet un excellent amortissement des vibrations. Avantageusement les supports sont par ailleurs prolongés par des nervures profilées en aubage (non représentées) pour améliorer les écoulements. Divers éléments 40 sont associés à la turbine, qui vont permettre son raccordement à un câble 41 d'alimentation électrique via la poignée formée après assemblage par les deux demi-poignées 36', 36'' Selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit, le moteur électrique 39 est inclus au moins en partie dans une coque carénée 42 12 2784274 formé d'une virole cylindrique 43, comprenant des aubages 44 de redressement de l'écoulement d'air et de fixation de la coque dans l'appareil, et une partie d'extrémité 45 en forme sensiblement conique, à paroi légèrement convexe, comme décrit précédemment. La forme sensiblement conique comprend par exemple une partie ajourée 46 mettant l'espace situé à proximité du moteur 39 en communication avec le canal d'écoulement d'air formé entre la coque carénée et la face interne de l'appareil, ce qui améliore le refroidissement du moteur 39, sans pour autant perturber significativement les écoulements d'air et permet le passage de l'alimentation électrique du moteur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention l'extrémité de la coque carénée est ouverte, par exemple tronquée, et met en communication l'espace situé autour du moteur avec la zone externe à ladite coque. Une telle disposition permet un meilleur refroidissement du moteur du fait de l'existence d'une zone dépressionnaire au niveau du nez de la coque. L'appareil 30 comporte de plus un bec de soufflage 47 muni d'une première partie 48 cylindrique ou sensiblement cylindrique agencée pour être fixée sur la pièce cylindrique 32 du carter, l'ensemble turbine, moteur et virole cylindrique de la coque 13 2784274 carénée étant inclus dans la partie de l'appareil formée par les pièces ou partie de pièce 32 et 48, et une partie 49 de forme tronconique à paroi légèrement concave. Cette partie 49 comporte avantageusement un accessoire amovible 50 à son extrémité permettant de diriger le jet d'air issu de l'appareil de séchage sensiblement parallèlement à un plan. L'autre demi-poignée 36'' agencée pour coopérer avec la demi-poignée 36' de la pièce 32 est par ailleurs prévue pour former une poignée entière par emboîtement et vissage lors de l'assemblage. Le bec 47 comporte en interne un élément chauffant 51 comprenant un support 52 par exemple formé par quatre branches en étoile, sur lequel est bobinée une résistance chauffante (non représentée), du type de celle décrite en référence aux figures 1 et 2. Une pièce 53 de protection thermique et empêchant l'accès aux parties actives par un utilisateur est par ailleurs prévue de façon connue en elle-même. On va maintenant décrire plus précisément le procédé de fonctionnement d'un appareil sèche-cheveux selon l'invention en référence à la figure 1. La turbine 7 actionnée en rotation par le moteur électrique 8 aspire l'air en provenance de l'ouverture d'aspiration 4 et la rejette à sa périphérie 54. L'air (flèche 55) est alors dirigé et recentré par les aubages 17 de façon laminaire dans le canal 14 2784274 d'écoulement délimité par la paroi interne du boîtier de l'appareil et la coque carénée selon l'invention. La section annulaire SA au niveau de la virole cylindrique et de la turbine, augmente par exemple dans un premier temps, du fait de l'inclinaison en forme de cône divergent du boîtier au-dessus de la virole, puis ensuite, dans le bec de soufflage, du fait de la pente de la coque carénée plus forte que celle de la paroi du bec de soufflage. Les filets laminaires 56 viennent alors lécher la résistance chauffante et permettent d'obtenir à la sortie 57 du bec un courant d'air laminaire sensiblement sans points chauds. Comme il va de soi et comme il résulte également de ce qui précède, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles o l'élément chauffant est constitué par une résistance de forme différente de celle plus particulièrement décrite, celle o le bec de soufflage n'est pas en forme tronconique mais est de forme cylindrique, celle o la virole de la coque n'est pas cylindrique mais légèrement conique. 2784274 REVENDICATIONS 1. Appareil (1,-30) sèche-cheveux comprenant un boîtier (2, 31) formé d'un carter d'aspiration (3; 32, 33), contenant un ventilateur centrifuge comportant une turbine (7, 37) associée à un moteur électrique (8, 39), ledit carter étant relié à un bec de soufflage (9, 47) contenant un élément chauffant (10, 53), caractérisé en ce que le moteur électrique (8, 39) est au moins en partie inclus dans une coque (14, 42) carénée délimitant avec la face interne (21) du boîtier un canal d'écoulement d'air de section transversale annulaire croissante de façon continue et progressive, à partir de la turbine (7, 37) ou à partir d'une distance déterminée (23) de la turbine, dans la direction de l'élément chauffant (10, 53). 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la coque (14, 42) est formée d'une virole (15, 43) cylindrique prolongée par une portion d'extrémité (16, 45) conique ou sensiblement conique, carénée dans la direction de l'élément chauffant. 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que la portion d'extrémité conique ou sensiblement conique, est tronquée. 4. Appareil selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le diamètre externe de la virole (15, 43) est égal ou sensiblement égal au diamètre externe de la turbine (7, 37). 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la coque (14, 42) est percée d'au moins un orifice (18, 46) de communication entre l'espace environnant le moteur et le canal d'écoulement d'air. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le portion d'extrémité (16, 45) carénée pénètre au moins en partie à l'intérieur de l'élément chauffant. 7. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la virole (15, 43) cylindrique de la coque (14, 42) carénée comporte sur sa face externe des aubages (17, 44) redresseurs de l'écoulement de l'air, de largeur sensiblement égale à celle de la virole. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le rayon équivalent RA de la section annulaire SA située entre la virole (15, 43) cylindrique de la coque (14, 42) et la paroi interne (21) du boîtier (2, 31), et le rayon équivalent RX de la section annulaire SX, située entre la portion d'extrémité (16, 45) conique, carénée, et la paroi interne (21) du boîtier, à une distance X de la jonction (23) entre la virole cylindrique et ladite portion conique, sont liés par la formule suivante: RX2 = RI2 (RA + kX)2 avec RI: rayon interne du boîtier à la distance X 17 2784274 RA2 = RP2 - RV2 ou RP: rayon interne du carter au droit de la virole RV: rayon externe de la virole k: constante. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que la constante k est telle que 0,01 S k 0,125.