Brevet FR2934507A1 — publié le 20100205

i DISPOSITIF DE CHAUFFAGE D'UN JET DE GOUTTES La présente invention concerne essentiellement un dispositif, pour le chauffage d'un jet de gouttes de liquide émis par une buse, à des fins de massage et/ou de soins du corps humain susceptible d'être utilisé par des professionnels de la beauté et du bien-être ou du soin. Pour projeter un jet de gouttes d'un liquide tel que de l'eau, dans une atmosphère, d'air notamment, on a proposé des systèmes de pulvérisation par buse dans lesquels un circuit d'alimentation de liquide à une pression, dite d'émission, supérieure à la pression atmosphérique, débouche dans cette atmosphère par un trou ou buse. Le liquide sortant de la buse subit une io détente qui le fait passer brusquement de la pression d'émission à la pression atmosphérique et le fait se diviser en gouttes projetées dans l'atmosphère. Lors de cette détente, les gouttes de liquide émises par une buse sont refroidies. Ce phénomène de refroidissement est notamment utilisé pour la production de neige à partir d'eau froide dans l'art antérieur. 15 Toutefois, s'il est aisé de refroidir des gouttes émises par une buse, il est en pratique impossible de chauffer ces gouttes en chauffant le liquide avant de le pulvériser, lorsque des applications de massage du corps humain sont envisagées. En effet, le phénomène de détente prédomine sur le chauffage avant la détente et oblige à chauffer le liquide dans le circuit 20 d'alimentation à des températures susceptibles de provoquer des brûlures de la peau. Les conditions de sécurité indispensables à une utilisation de massage ne sont pas remplies notamment lors de l'arrêt de la pulvérisation, lorsque la pression dans le circuit d'alimentation de la buse devient insuffisante pour former des gouttes et que le jet prend la forme d'un jet 25 cylindrique. Dans cette phase, le refroidissement par la détente disparaît et le liquide du circuit d'alimentation est envoyé dans l'atmosphère à sa température de chauffage, provoquant des brûlures sur le corps qui le reçoit. L'augmentation de la température des gouttes d'un jet émis par une buse dans des conditions adaptées au massage du corps humain est donc un 30 problème qui reste à résoudre dans la technique actuelle, en dépit du fait que l'économie d'eau ou de liquide qui résulte de l'utilisation des buses présente un intérêt réel dans ce type d'application. Le réglage de la température des gouttes d'un jet d'eau ou de liquide, émis par une buse, serait aussi particulièrement intéressant dans le cadre de protocoles de soin du corps par jet de gouttes, dans lesquels la température des gouttes et la force de leur jet ou � piqué � sur la peau varieraient au cours des soins. Cependant, la température des gouttes sur la peau est, notamment en raison de la détente, plus froide que celle de l'atmosphère. Elle est aussi lo rapidement variable avec la pression d'alimentation de la buse qui donne de la force au jet et avec la distance entre la peau et la buse. Les buses de détente des dispositifs connus sont en pratique inutilisables pour des applications de massage agréable du corps humain bien qu'elles soient économiques en eau et peu coûteuses, consistant en un trou calibré. 15 L'invention propose donc un dispositif pour augmenter la température d'un jet de gouttes de liquide émis dans une atmosphère gazeuse, comprenant un circuit d'alimentation en liquide à une pression supérieure à la pression de l'atmosphère, relié à une buse émettant un jet de liquide divisé en gouttes dans l'atmosphère, caractérisé en ce qu'il comprend une source de 20 chaleur et un moyen pour générer autour du jet un courant de gaz assurant un transfert thermique entre la source de chaleur et les gouttes. Selon d'autres caractéristiques de l'invention : le moyen pour générer le courant de gaz est constitué par le sillage du jet, qui aspire le gaz vers les gouttes, 25 le moyen pour générer le courant de gaz comprend un ventilateur, qui pousse le gaz vers les gouttes, le moyen pour générer le courant de gaz comprend une tuyère agencée entre la source de chaleur et les gouttes, la tuyère est au moins en partie cylindrique ou tronconique, 30 la tuyère guide le courant de gaz dans une direction sensiblement parallèle, ou inclinée ou sensiblement perpendiculaire à la direction moyenne du jet, la source de chaleur comprend une résistance électrique. L'invention propose aussi un procédé pour augmenter la température d'un jet de gouttes de liquide dans une atmosphère gazeuse, caractérisé en ce qu'il consiste à : - générer un courant de gaz entre une source de chaleur et les gouttes du jet et - chauffer le courant de gaz au moyen de la source de chaleur. L'invention propose également un dispositif de massage et/ou de soin du corps humain, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de chauffage d'un jet de gouttes du type décrit ci-dessus, ce dispositif étant de io préférence équipé de moyens pour faire varier la force du jet et la température de ses gouttes. Les avantages de l'invention sont notamment une indépendance accrue entre la pression d'émission en amont d'une buse émettant un jet de gouttes, la distance de transport de ces gouttes en aval de la buse, et la température 15 de ces gouttes en aval de cette buse, permettant l'usage de buses d'émission peu coûteuses et économes en liquide, dans des conditions de pression amont de liquide variable et de température aval de gouttes sensiblement constante. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, 20 faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : les figures la et 1 b représentent un dispositif selon l'invention utilisant un ventilateur et une tuyère coaxiale guidant un courant de gaz dans une direction sensiblement parallèle à la direction moyenne d'émission des gouttes ; 25 la figure 2 représente une tuyère coaxiale au jet, comprenant un tronc de cône et recevant un flux d'air chaud produit à distance ; la figure 3 représente une tuyère dirigeant le courant de gaz de façon inclinée par rapport à la direction moyenne d'émission des gouttes ; la figure 4 représente une tuyère radiale dirigeant le courant de gaz 30 perpendiculairement au jet de gouttes. Dans le mode de réalisation préféré représenté aux dessins, le dispositif selon l'invention comprend un ventilateur et une tuyère utilisés ensemble avec un jet de gouttes d'un liquide tel que de l'eau pour générer un courant d'un gaz tel que de l'air dirigé sur et autour des gouttes, et dans lequel une résistance électrique est utilisée comme source de chaleur. La buse est une buse air-eau, permettant d'obtenir une meilleure stabilité, une meilleure directionnalité et une moindre dispersion des tailles de gouttes émises. Toutefois, une buse à eau seule est utilisable dans ce dispositif. En figure 1, le mode de réalisation représenté comprend une buse de pulvérisation 1 émettant un jet de gouttes 2 d'un liquide qui est de l'eau, dans une atmosphère d'air, un canal 3 d'arrivée de liquide dans la buse et un canal 3'd'arrivée d'air dans la buse, une source de chaleur ou un élément chauffant io qui est une résistance électrique 4 reliée à une alimentation électrique appropriée, un ventilateur 5 et une tuyère 6 entourant au minimum l'élément chauffant et de préférence la buse jusqu'au jet de gouttes. La tuyère conduit l'air entre la source de chaleur et les gouttes, contribue à la formation d'un courant atmosphérique et améliore le transfert thermique entre la source de 15 chaleur et les gouttes, lorsque l'air est soit aspiré vers les gouttes par le sillage du jet, soit poussé vers les gouttes, par le ventilateur. Les géométries de la tuyère et les positions relatives de la buse, de la source de chaleur et du ventilateur peuvent être déterminées pour optimiser le transfert de l'atmosphère entre la source de chaleur et les gouttes. Une 20 tuyère tronconique dans laquelle est disposée la buse permet par exemple cette optimisation du transfert d'air. Il est possible de déterminer par des essais des positions optimales du ventilateur, de la source de chaleur et de la buse ainsi que la longueur et la forme de la tuyère, afin d'optimiser le transfert thermique entre la source de chaleur et les gouttes. 25 Dans le mode de réalisation représenté, la tuyère a une forme cylindrique et comprend un orifice d'entrée et un orifice de sortie dans lequel est disposé l'élément chauffant, la buse étant disposée à l'orifice de sortie et le ventilateur à l'orifice d'entrée. Les gouttes sont émises entièrement à l'extérieur de la tuyère. En variante, un prolongement de la tuyère permettrait 30 de produire les gouttes dans la tuyère et de les propager dans une partie de celle-ci, pour améliorer le transfert thermique. En l'absence de ventilateur et de tuyère, le sillage du jet, c'est-à-dire l'air en contact avec les gouttes du jet, attire l'air environnant vers les gouttes et permet le fonctionnement de l'invention. Le courant de gaz destiné à chauffer les gouttes est alors généré uniquement par ce sillage. Toutefois, l'efficacité mesurée par l'élévation de température des gouttes est plus faible dans cette configuration simple, et le transfert thermique est moins efficace. Lorsque la tuyère est présente sans que le ventilateur soit en fonctionnement, l'élévation de température des gouttes est supérieure et le transfert thermique plus efficace, le courant de gaz étant mieux formé par guidage par la tuyère. C'est avec la tuyère et le ventilateur en fonctionnement que le transfert de chaleur de la source vers les gouttes est le meilleur. On peut aussi tirer profit du contraste de température entre le fonctionnement du ventilateur et son arrêt pour diminuer le temps de réponse en température du dispositif selon l'invention, aux fins d'optimiser des protocoles de massage. Avec le ventilateur, l'inertie thermique de la source de chaleur est minimisée, ce qui est avantageux quand le temps de réponse en température du dispositif est un paramètre important. Afin d'obtenir une gamme de température étendue vers le froid et rapidement atteinte, le transfert thermique est dégradé sans ventilateur, le jet aspirant de l'air non chauffé dans cette configuration et contribuant à un refroidissement plus rapide du jet. A cette fin, la tuyère pourra être tronconique, la buse étant disposée au voisinage de la petite base et le ventilateur vers la grande base du tronc de cône. Il est utile de remarquer que la tuyère permet l'admission d'air frais autant que l'expulsion d'air chauffé dans l'atmosphère, grâce à ses deux orifices. L'invention assure une circulation d'air, elle en évite la stagnation et avec une source de chaleur chauffant l'air à une température suffisante, de l'ordre de quelques centaines de degrés Celsius, elle permet de détruire des germes présents dans l'atmosphère en assainissant l'air projeté sur les gouttes. La température faible de l'eau amenée à la buse peut permettre aussi d'éviter ou de limiter le développement de germes dans le circuit d'alimentation d'eau de la buse. Dans un exemple de réalisation de l'invention, la buse est une buse mixte air-eau alimentée en air à une pression relative de 0,3 bar et en eau à une pression relative de 0,1 bar, le débit d'eau étant de l'ordre de 1,5 litres/heure. Le ventilateur fournit un débit d'air de l'ordre de 50 litres par minute et est alimenté par une tension électrique de 12V. La résistance électrique de chauffage est alimentée en 24V, la valeur de cette résistance est de 1ohm et sa consommation électrique peut être comprise entre 0W (pulvérisation froide), 100W (pulvérisation fraîche) et 250W (pulvérisation chaude). io En figure 2, la tuyère 7 coaxiale au jet comprend un tuyau de diamètre plus faible en amont de la buse qu'en aval ou qu'au niveau de cette buse, pour ménager une section de passage d'air essentiellement constante dans la tuyère, le tuyau ayant une forme tronconique au moment de son changement de diamètre pour minimiser les pertes de charges. Le flux d'air chaud 8 15 alimentant la tuyère peut être produit à distance et la source de chaleur déportée, si les pertes thermiques occasionnées par le déport de la source de chaleur et le transport de chaleur sont compatibles avec le transfert thermique nécessaire à l'invention. Dans une réalisation de longueur minimale, cette tuyère peut prendre la forme d'un tronc de cône. La longueur du tuyau en 20 amont ou en aval du rétrécissement peut être choisie nulle ou faible dans des modes de réalisation annexes. Dans les modes de réalisation des figures 1 et 2, la tuyère comprend au moins un tuyau guidant l'atmosphère dans une direction coaxiale ou parallèle à la direction de propagation moyenne du jet de gouttes. D'autres 25 configurations de tuyère sont notamment possibles, par inclinaison de la direction de guidage de l'atmosphère par rapport au jet, par multiplication d'éléments de guidage comme des tuyaux assurant une certaine directionnalité du guidage ou tels que de simples trous, diffusant l'air et assurant un guidage peu directionnel et qui peuvent être assimilés à des 30 tuyaux de longueur nulle. En figure 3, la tuyère est composée d'un ensemble de tuyaux 9, 10, au nombre de deux sur le dessin, convergeant vers la zone de détente ou au-delà. Dans ce mode, la tuyère comprend au moins un tuyau guidant l'atmosphère dans une direction centripète ou inclinée par rapport à la direction de propagation moyenne du jet de gouttes. En figure 4, la tuyèrel2 est annulaire, en forme de tore ou de chambre à air , et est munie de trous 11de sortie de l'air perpendiculairement à la direction d'émission des gouttes en amont ou dans une zone proche de la buse. Dans ce mode, la tuyère comprend au moins un tuyau guidant l'atmosphère dans une direction radiale ou perpendiculaire à la direction de propagation moyenne du jet de gouttes. Pour des tuyaux de faible longueur et à la limite pour des trous, la lo direction de guidage de l'air ne peut être définie que par extension, un trou étant susceptible de diffuser de l'air dans des directions situées dans un cône d'émission d'angle au sommet très large. On peut noter que le positionnement des différents éléments de l'invention, ventilateur, tuyère et élément chauffant en amont de la buse 15 permet de raccourcir ou d'optimiser la distance entre cette buse et le corps humain bénéficiant du massage, par rapport à un positionnement de ces éléments en aval de la buse. En permettant de placer le corps humain à une distance plus faible de la buse, le positionnement en amont des éléments permet aussi de maximiser la force du jet, pour une pression d'alimentation de 20 la buse donnée, et de minimiser le refroidissement des gouttes en diminuant leur trajet et leur échange de chaleur dans l'atmosphère, pour une puissance de chauffage donnée, dissipée dans l'élément chauffant. II est aussi prévu d'utiliser plusieurs dispositifs selon l'invention dans un système de soin du corps, équipé de moyens indépendants de commande 25 des paramètres physiques de pilotage de ces dispositifs pour réaliser des programmes variés de soin ou de massage. On entend par paramètres physiques de pilotage, la température de la source de chaleur, les pressions d'air et d'eau dans la buse, la vitesse du ventilateur et le positionnement de la buse en orientation et distance par rapport au corps. La commande peut être 30 faite par un opérateur ou de façon automatique par un calculateur, selon des séquences pré-programmées ou programmées, pour faire varier la force des jets et la température des gouttes. L'invention est également applicable à la réalisation d'un outil à main, destiné à administrer un soin de peau. Dans ce cas, les paramètres physiques de pilotage qui sont la température de la source de chaleur, les pressions d'air et d'eau dans la buse, la vitesse du ventilateur et le positionnement de la buse en orientation et distance par rapport au corps, sont réglés par un opérateur, pour faire varier la force du jet et la température des gouttes. L'invention peut donc comprendre: une intégration de plusieurs dispositifs de chauffage de gouttes dans un système de soin du corps, programmé pour faire varier la force des jets des lo dispositifs et la température de leurs gouttes ; une intégration d'un dispositif de chauffage de gouttes dans un système de soin du corps à commande manuelle de la force du jet du dispositif et de la température des gouttes. L'invention permet de chauffer les gouttes d'un jet d'une buse de façon 15 à obtenir une température reproductible et stable des gouttes à une distance typique de vingt-cinq centimètres (distance du corps humain à la buse), tout en permettant une variation de cette distance due à des mouvements inévitables du corps sans entraîner une sensation de froid, qui est perceptible par le corps humain quand la variation thermique est d'un degré Celsius. 20 L'invention est notamment applicable au massage agréable et aux soins du corps humain ou d'une de ses parties, par exemple visage, pied ou dos, par un ou plusieurs jets de gouttes de liquide. REVENDICATIONS1- Dispositif pour augmenter la température d'un jet de gouttes de liquide émis dans une atmosphère gazeuse, comprenant un circuit d'alimentation en liquide (3) à une pression supérieure à la pression de l'atmosphère, relié à une buse (1) émettant un jet de liquide divisé en gouttes (2) dans l'atmosphère, caractérisé en ce qu'il comprend une source de chaleur (4) et un moyen (5, 6) pour générer autour du jet un courant de gaz assurant un transfert thermique entre la source de chaleur et les gouttes. 2- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen pour générer le lo courant de gaz est constitué par le sillage du jet (2). 3- Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le moyen pour générer le courant de gaz comprend un ventilateur (5) poussant le gaz vers les gouttes. 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le moyen pour générer le courant de gaz comprend une tuyère (6) agencée entre la source 15 de chaleur et les gouttes. 5- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la tuyère est au moins en partie cylindrique ou tronconique. 6- Dispositif selon la revendication 4, dans lequel la tuyère comprend au moins un moyen de guidage du gaz dans une direction sensiblement parallèle 20 à la direction moyenne du jet, inclinée par rapport à la direction moyenne du jet ou sensiblement perpendiculaire à la direction moyenne du jet. 7- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la source de chaleur comprend une résistance électrique (4). 8- Procédé pour augmenter la température d'un jet de gouttes dans une 25 atmosphère gazeuse, caractérisé en ce qu'il consiste à : - générer un courant de gaz entre une source de chaleur (4) et les gouttes du jet (2) - et chauffer le courant de gaz au moyen de la source de chaleur (4). 9- Dispositif de massage et/ou de soin du corps humain au moyen d'un jet de 30 gouttes de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un dispositif de chauffage de gouttes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 2934507 io 10- Dispositif selon la revendication 9, comprenant des moyens programmés ou manuels pour faire varier la force des jets et la température des gouttes.