Brevet FR2810217A1 — publié le 20011221

PROCEDE REGULATION DE LA TEMPERATURE DU RESERVOIR D'UN APPAREIL D'EPILATION A LA CIRE Domaine technique L'invention se rattache au domaine du petit électroménager, et plus particulièrement aux appareils applicateurs de cire destinés à l'épilation. Elle concerne plus spécifiquement un procédé de régulation de température du réservoir de tels appareils, permettant une optimisation de fonctionnement, et plus précisement une montée en température de la cire plus rapide, et son maintien à la température optimale pour l'application. Techniques antérieures De façon connue, les appareils d'épilation à la cire comprennent un réservoir chauffant contenant la cire. Le réservoir est généralement chauffé par une résistance chauffante alimentée électriquement, qui dissipe de l'énergie et donc chauffe la cire. De façon connue, on sait que la cire, et notamment celle utilisée pour les opérations d'epilation, est un relativement mauvais conducteur thermique. II s'ensuit que diffusion de la chaleur à l'intérieur de la cire se fait avec quelques difficultés, et que la température est répartie de façon hétérogène à l'intérieur du réservoir. On constate donc la présence de zones beaucoup plus chaudes que d'autres, ce qui induit des problèmes pour une application uniforme de la cire. En outre, lorsque la cire est montée à une température trop élevée, il peut apparaître des risques de brûlures de l'utilisateur, et des modifications des propriétés mécaniques de la cire la rendant inapte ou tout au moins peu efficace pour l'épilation. Un premier problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui de l'homogénéité du chauffage de la cire. La solution consistant à utiliser des couches de cire les plus fines possibles présente des inconvénients puisqu'il est difficile de déterminer la température d'une couche fine avec des capteurs d'un coût en rapport avec le prix de revient d'un épilateur à cire. En outre, il est difficile de réduire l'épaisseur de couche de cire dans les configurations ou le contenant de la cire peut être amovible par rapport au reste de l'appareil, notamment de la résistance chauffante. Un autre problème que se propose de résoudre l'invention est celui de la difficulté de mesurer la température d'une fine couche de cire tout en restant compatible avec des gammes de capteurs de faible coût. Par ailleurs, pour s'affranchir des problèmes régulation en température, a déjà proposé des solutions consistant à utiliser des résistances chauffantes dont la puissance est telle qu'elles fonctionnent par "dissipation totale", sans limitation de température. Toute l'énergie dissipée par la résistance sert à chauffer la cire et cette résistance dimensionnée pour qu'en régime etabli, elle contribue à maintenir la cire @ une température, optimale pour l'application, typiquement voisine de 65 C. une telle solution présente l'inconvénient majeur d'assurer la montée en temperature, à partir de la température ambiante, en un temps beaucoup trop long. En effet, l'utilisateur souhaite généralement, que le temps de montée en température soit le plus court possible pour que son appareil soit opérationnel très rapidement. On pourrait également proposer une autre solution qui n'est pas plus satisfaisante, consisterait à utiliser une résistance de très forte puissance, qui serait fortement sollicitée lors de la phase de montée en température, puis qui, par une régulation asservie à la température de la cire, serait alimentée de façon discontinue pendant la phase de maintien en température. Une telle solution ne fonctionne pas de façon satisfaisante puisque comme déjà dit, la cire est un matériau de forte inertie thermique. Par conséquent, un tel dispositif de régulation ne permettrait pas d'éviter les dépassements importants de température de la cire ou encore de la résistance chauffante, ce qui pourrait mettre en danger l'utilisateur ou provoquer la détérioration ou la destruction de la cire, voire même de l'appareil. Un troisième problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui de pouvoir assurer un chauffage rapide de la cire et un maintien à température uniforme malgré la force d'inertie thermique de la cire. L'invention se propose donc de fournir un procédé de régulation du chauffage de la cire qui assure à la fois la possibilité de monter très rapidement température, tout en permettant un maintien à une température quasi constante lorsque la cire est déjà chaude, sans provoquer de dépassement de température préjudiciable. Exposé de l'invention L'invention concerne donc un procédé de régulation de la température réservoir d'un appareil d'épilation à la cire, ledit réservoir étant équipé d'un élément chauffant électrique, et dans lequel on alimente ledit élément chauffant suivant un cycle de fonctionnement comportant des périodes durant lesquelles l'élément chauffant est connecté à une source d'énergie électrique, et des périodes durant lesquelles l'élément chauffant n'est pas alimenté, la transition d'une période à l'autre étant déterminée par la comparaison de la valeur de la température de l'élément chauffant par rapport à une consigne de température. Ce procédé se caractérise en ce que la consigne de température est dynamiquement ajustée en fonction de la valeur de la durée de la précédente période durant laquelle l'élément chauffant n'était pas alimenté. Autrement dit, le procédé de régulation conforme à l'invention se base sur la mesure d'une température qui n'est pas celle de la cire mais celle de l'élément chauffant. Le procédé conforme à l'invention permet de mesurer la quantité d'énergie qui est dissipée par l'élément chauffant, et qui est donc transmise à la cire. La quantité d'énergie transmise à la cire est dépendante de la température de l'élément chauffant que l'on mesure, et de la température de cire. La variation de la quantité d'énergie transmise à la cire dans le temps fonction de la quantité de la cire présente dans le réservoir. Ainsi, conformément à l'invention, en connaissant l'énergie absorbée par la cire pendant un temps donné, et son évolution dans le temps, il est possible d'estimer la température la cire et la quantité de cire à chauffer. Ce procédé est donc un procédé de dosage de l'énergie de l'élément chauffant. La mesure de la quantité d'énergie absorbée par la cire se fait en mesurant les temps de marche et d'arrêt de l'élément chauffant piloté par le dispositif de régulation fonctionnant selon le procédé conforme à l'invention. Ainsi, lorsque les periodes durant lesquelles l'élément chauffant n'est pas alimenté ont une durée s'allonge, cela signifie qu'une plus faible quantité d'énergie est transmise ' cire, et que donc la cire est déjà à une température suffisante. A l'inverse, lorsque les périodes de non alimentation de l'élément chauffant sont de plus courte durée, cela signifie que la température de la cire est relativement basse et qu'il est nécessaire que l'élément chauffant soit alimenté de façon plus soutenue pour dissiper une quantité d'énergie supérieure qui sera transmise à la cire, et qui consécutivement élèvera la température de l'élément chauffant. Autrement dit, lorsque le dispositif de régulation constate que les périodes de non alimentation réduisent de durée, il augmente la consigne de température pour que les transitions entre les périodes d'alimentation et les périodes de non alimentation interviennent moins fréquemment lorsque la température de l'élément chauffant s'est nettement élevée. Avantageusement en pratique, on peut comparer la durée de non alimentation avec un, deux ou plusieurs seuils pour déterminer respectivement deux, trois ou plusieurs seuils de consigne de température de l'élément chauffant. On peut alors avoir deux, trois ou plusieurs régimes de fonctionnement destinés à optimiser la montée et le maintien en température. Avantageusement en pratique, la température de l'élément chauffant est obtenue à partir d'un capteur spécifique, notamment par une sonde ou un capteur de température du type CTN ou CTP. Bien qu'il ne s'agisse pas de la forme préférée, l'invention couvre également les variantes dans lesquelles la mesure de température l'élément chauffant est déterminée par la mesure de sa résistance électrique, qui est possible notamment grâce à l'utilisation de résistances à coefficient de température positif ou négatif. Selon une autre caractéristique de l'invention, la consigne de température de l'élément chauffant peut également être ajustée en fonction de la comparaison de la valeur de la température de l'élément chauffant avec un seuil de température. Autrement dit, lorsque la température de l'élément chauffant est en dessous d'un certain seuil, par exemple lorsqu'une nouvelle cartouche de cire froide a été insérée dans l'appareil, la consigne de température peut être fixée à une valeur haute, pour assurer une alimentation quasi continue et une très forte dissipation d'énergie, de manière à ce que la température de cire monte très rapidement. A l'inverse, lorsque la température de l'élément chauffant a atteint une valeur supérieure à ce seuil particulier, signifiant que la cire est déjà à une température d'utilisation, la consigne de température est alors fixée à un niveau pour assurer une transmission d'énergie minimale suffisante pour le maintien température. L'invention concerne également un appareil d'épilation à la cire comportant des moyens de régulation aptes à fonctionner selon procédé de l'invention. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien de la description des modes de réalisation qui suivent donnés à titre d'exemple non limitatif, à l'appui des figures annexées dans lesquelles figure 1 est un schéma général d'un appareil d'épilation à la cire. La figure 2 est un diagramme temporel montrant l'évolution de la consigne de température, et de la température de l'élément chauffant ainsi que l'état d'alimentation de l'élément chauffant au cours du temps. La figure 3 est un diagramme temporel illustrant l'évolution de consigne de temperature ainsi que de la température de l'élément chauffant cours du temps, dans le cas d'un changement de cartouche de cire. Manière réaliser l'invention Comme déjà dit, l'invention concerne un procédé de régulation de la température du réservoir d'un appareil d'épilation à la cire. De façon générale, un appareil d'épilation (1) à la cire est constitué, comme illustré à figure 1, d'un applicateur (2) qui inclut un réservoir (3) qui comporte lui même un élément chauffant (4). De façon avantageuse, mais sans que cela soit obligatoire pour la mise en couvre du procédé conforme à l'invention, cet applicateur (2) peut être monté de façon amovible par rapport à un socle (5). Dans ce cas, la zone de préhension (16) peut être mise en place à l'intérieur d'un logement (8) lorsque l'applicateur (2) doit être alimenté en énergie. Ce socle (5) inclut un dispositif électronique de régulation (6), lui-même connecté au secteur par un cordon approprié (7). L'élément chauffant (4) peut être constitué par une résistance chauffante ou également par un élément chauffant du type CTP, ou tout autre type d'élément chauffant adapté à ce type d'utilisation. II peut se prolonger par une langue chauffante (9) venant au contact de la cartouche de cire ou du réservoir (3). Conformément à l'invention, l'élément chauffant (4) est alimenté électriquement par le dispositif de régulation (6) de telle manière que la quantité d'énergie transmise à la cire est optimisée pour assurer une montée en température rapide et un maintien en température en régime établi. Plus précisément, la température de la cire n'est mesurée directement par un capteur qui plongerait à l'intérieur de cette dernière. Le dispositif de régulation (6) est informé en revanche de la température de l'élément chauffant (4) lui-même. La détermination de cette temperature se fait grâce à la connaissance de la variation de la température de l'élément chauffant (4) mesurée par un capteur (15), en contact avec la langue chauffante (9), dont le signal est acheminé jusqu'au dispositif de régulation. Dans le cas où le capteur (15) est du type CTN ou CTP la détermination de cette température se fait grâce à la connaissance de la variation de la valeur de sa résistance electrique en fonction de la température l'élément chauffant (4). De façon générale, l'élément chauffant électrique (4) est alimenté ou déconnecté de la source d'énergie électrique en fonction la comparaison de sa température par rapport à une valeur de consigne. Conformement à l'invention, cette valeur de consigne est ajustée dynamiquement en fonction de la mesure de certains paramètres du cycle de fonctionnement. Ainsi, comme illustré à la figure 2, cette valeur de consigne est ajustée en fonction de la quantité d'énergie dissipée par l'élément chauffant, et donc transmise à la cire. Plus précisément, la quantité d'énergie transmise est déterminée par une évaluation des différents temps d'alimentation et de non alimentation l'élément chauffant. Ainsi, suivant le chronogramme de la figure 2, à partir de to, et jusqu'à tl, l'élément chauffant (4) n'est pas alimenté, et la température T, mesurée par la sonde ou capteur (15), décroît (voir courbe 10). A partir tl, la température de l'élément chauffant (4) passe en dessous de la valeur de consigne basse fixée à 70 C minorée d'une valeur d'hystérésis de 10C. Le dispositif de régulation (6) assure la connexion de l'élément chauffant avec la source d'énergie électrique jusqu'à t2. A cet instant, la température T de l'élément chauffant (4) ayant dépassé la valeur de la consigne basse de 70 C, l'élément chauffant (4) est alors déconnecté de sa source d'alimentation. Compte tenu de l'inertie thermique de la cire entourant l'élément chauffant (4), la température de l'élément chauffant continue à monter pendant un certain temps, pour atteindre le sommet, puis rediminuer. Lorsque la température de l'élément chauffant (4) passe en dessous de l'avant de la consigne basse minorée de la valeur d'hystérésis, à l'instant t3, l'élément chauffant électrique (4) est alors à nouveau alimenté par la source d'énergie. Sa température remonte alors jusqu'à depasser la valeur de consigne de base. Puisque la durée de non alimentation le temps de réenclenchement entre deux cycles d'alimentation toff (soit - t2) est supérieure à un seuil haut, fixé à 120 secondes, la consigne de température de l'élément chauffant reste à son niveau bas de 70 C. A partir de t4, la température de l'élément chauffant suit une variation analogue à celle ayant suivie t2. Ceci correspond au fonctionnement au repos avec l'élément chauffant régule à un palier de température basse correspondant à la dose d'énergie juste nécessaire au maintien en température d'une cartouche de cire déjà chaude. Après introduction d'une cartouche de cire refroidie lors de l'utilisation les cycles de marche et d'arrêt se modifient. Les temps de marche s'allongent, ceux d'arrêt diminuent. Suivant l'importance de cette modification la température de l'ensemble chauffant au moment de la modification, le systeme electronique décide de conserver le même palier de température ou de passer à des paliers plus élevés pendant un temps prédéterminé afin de délivrer une dose d'énergie supplémentaire pour amener la cire dans les plus brefs délais à la bonne température. Ainsi, à l'instant t5, lorsque la température repasse en dessous de la valeur de consigne basse de 70 C, l'élément chauffant est alors alimenté. La durée de non alimentation toff, mesurée entre t5 et t4 étant située entre deux seuils de durée fixés à 110 et 120 secondes, la valeur la consigne de température est alors ajustée à une valeur moyenne, typiquement égale à 98 C (voir courbe 11). II s'ensuit que l'élément chauffant est alimenté pendant une durée plus importante que les durées précédentes, pour que la température de l'élément chauffant atteigne ladite consigne moyenne de 98 C, ce qui intervient en t6. L'élément chauffant est alors déconnecté de la source d'alimentation et la température du fait de l'inertie thermique de la cire monte jusqu'à une valeur maximale puis redescend. A l'instant t7, la température est descendue en dessous de la valeur de consigne basse minorée de la valeur d'hystérésis et l'élément chauffant est alors ré-alimenté. L'élément chauffant électrique (4) étant ré-alimenté, la température après avoir atteint son minimum, remonte pour dépasser, à l'instant t8, la consigne basse de 70 C. Entre t$ et tio, la température suit même cycle qu'entre t2 et t4. Entre tjo et t11, l'élément chauffant n'étant plus alimenté, la température atteint son maximum pour redescendre en dessous de la consigne basse minorée de la valeur d'hystérésis en t11. Le système revient donc au palier lors de régulation pour le maintien en température de cette nouvelle cartouche. Du fait d'une utilisation plus intensive, quand la cartouche reste plus longtemps en dehors du socle, la température l'élément chauffant est redescendue plus rapidement que lors du cycle précédent. La durée toff correspondant à tio - t11 durant laquelle l'élément chauffant n'a pas été alimenté est inférieure au second seuil de durée, fixé à 110 secondes. Par conséquent, à partir de t11 la consigne de température est fixée à sa valeur haute choisie typiquement à 103 C. L'élément chauffant est alors alimenté pendant une durée plus importante, jusqu'à t12. Par la suite, lorsque l'élément chauffant n'est plus alimenté, la température suit une décroissance sensiblement analogue à celle observée à partir t6. La quantité d'énergie fournie à l'élément chauffant est donc effectivement ajustée pour obtenir un maintien en température aussi constant que possible, et une montée aussi rapide que possible, compte tenu des capacités dissipatrices de l'élément chauffant (4). La figure 3 illustre un autre aspect de l'invention particulièrement utile pour les montées en température et le changement cartouches de cire. Ainsi, lorsque la température de l'élément chauffant est supérieure à un seuil de température fixé sensiblement autour de 50 C, la consigne de température (courbe 13) est maintenue à une valeur basse, correspondant à 70 C. Ainsi, entre les instants t20 et t21, l'élément chauffant est alimenté de telle manière que sa température (courbe 12) augmente pour passer au-dessus de cette valeur de consigne basse de 70 C. Par suite, entre t21 et t22, puis jusqu'à t25, la température et l'alimentation suit cycle de fonctionnement déjà décrit pour la figure précédente dans laquelle la valeur de consigne est maintenue à un niveau bas puisque temps de non alimentation toff, correspondant respectivement à t22 - tel, à t24 - t23, sont supérieurs au seuil de durée de 120 secondes. Par la suite, à partir de l'instant t25, on procède à un changement de la cartouche de cire, expliquant la non continuité de la courbe reflétant la variation de la température de l'élément chauffant (4). A l'instant t26, la cartouche étant neuve ou froide, sa température est basse, voisine ou en-dessous de la température ambiante. II s'ensuit que le dispositif de régulation (6) qui détecte cette valeur de température détermine qu'elle est inférieure au seuil de température de 50 C précité. En conséquence, la valeur de consigne de température demeure fixée à une valeur haute correspondant à une consigne de démarrage, voisine de 113 C. En conséquence, l'élément chauffant est alimenté pendant une durée relativement importante, entre t26 et t27, jusqu'à ce que sa température atteigne 113 C. A partir de ce moment là, et après t27, l'élément chauffant n'est plus alimenté et sa température après légère poursuite de sa montée redescend jusqu'à descendre, en t2$ en dessous de la consigne basse minorée d'un hystérésis. Le cycle d'alimentation est ensuite repris sur la base d'une consigne plus basse. La montée en temperature a été assurée de façon très rapide, par une alimentation continue entre et t2,_ Bien évidemment, toutes les valeurs données ci-avant sont des exemples particuliers, et peuvent être adaptés en fonction de différents paramètres tels que la puissance de l'élément chauffant électrique, le volume initial du réservoir de cire, son taux de remplissage initial, la formule chimique de la cire, la température optimale d'utilisation de la cire, la surface d'échange l'élément chauffant électrique et la cire, la température initiale de la cire. D'autres variantes plus perfectionnées, mais non représentées, peuvent être envisagées. Ainsi, il est possible de modifier les valeurs des paliers et les seuils de durée d'alimentation en fonction de la tension d'alimentation de l'élément chauffant. II est ainsi possible de rendre l'appareil compatible avec plusieurs valeurs de tensions nominales du secteur. On peut également prévoir que la tension d'alimentation de l'élément chauffant peut être modulée par l'utilisateur. peut également prévoir des moyens de détection du type de cartouche par dispositif de régulation. Dans ce cas, des cartouches de taille différente ou contenant des cires à températures de fusion différentes peuvent être détectées par le dispositif électronique qui ajuste alors paramètres (seuils de durée d'alimentation, paliers de température) en fonction de la cartouche détectée. II ressort de ce qui précède que le procédé de régulation de la température conforme à l'invention présente de multiples avantages et notamment une montée en température extrêmement rapide, optimisée en fonction des propriétés de l'élément chauffant utilisé ; une mesure de la température faite directement sur l'élément chauffant, sans nécessiter de connaître la température de la cire proprement dite ; * un dosage de la quantité d'énergie nécessaire pour assurer la montée en température et le maintien de la température de la cire , l'absence de capteur de température plongé dans la cire, et donc une simplification des appareils et une réduction de leur coût ; une adaptation automatique à la quantité de cire présente dans le réservoir ; la possibilité de gérer des changements de cartouche, ayant des températures très différentes tout en conservant la rapidité de montée en température ; l'adaptation à différentes tailles de cartouche (volume de cire) et différents types de cire à chauffer. REVENDICATIONS 1/ Procédé régulation de la température d'un réservoir d'un appareil d'épilation a cire, ledit réservoir (3) étant équipé d'un élément chauffant électrique et dans lequel on alimente ledit élément chauffant suivant un cycle de fonctionnement comportant des périodes durant lesquelles l'élément chauffant est connecté à une source d'énergie électrique, et des périodes durant lesquelles l'élément chauffant n'est pas alimenté, transition d'une période à l'autre étant déterminée par la comparaison la valeur de la température de l'élément chauffant (4) par rapport à consigne de température, caractérisé en ce que ladite consigne température est dynamiquement ajustée en fonction de la valeur de durée (toff)de la précédente période durant laquelle l'élément chauffant (4) n'était pas alimenté. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la consigne de température est fonction de la comparaison de la durée (toff) de la période de non alimentation avec au moins un seuil, de sorte que ladite consigne adopte au moins deux valeurs. 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la consigne de température est également ajustée en fonction de la comparaison de la valeur de la température de l'élément chauffant (4) avec un seuil de température. 4/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que température de l'élément chauffant (4) est déterminée par la mesure sa résistance électrique. 5/ Appareil d'épilation à la cire, comportant des moyens de régulation fonctionnant selon le procédé des revendications 1 à 4.