Brevet FR3151844A1 — publié le 20250207

Réservoir de produit fluide (R) comprenant : - un fût cylindrique (R1) définissant une longueur selon un axe de révolution (X), une paroi interne (R11) et une paroi externe (R12), - une sortie de produit fluide (R4), - un piston (P) engagé à coulissement étanche avec la paroi interne (R11) du fût cylindrique (R1), de manière à pouvoir effectuer une course, - du produit fluide (Pf) dans le fût cylindrique (R1) d’un côté du piston (P), - de l’air (A) dans le fût cylindrique (R1) de l’autre côté du piston (P), caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étiquette RFID (E), notamment de type NFC, appliquée sur la paroi externe (R12) du fût cylindrique (R1). « figure pour l’abrégé : figure 1 » Réservoir de produit fluide La présente invention concerne un réservoir de produit fluide comprenant un fût cylindrique définissant une longueur selon un axe de révolution X, une paroi interne et une paroi externe. Le réservoir comprend également une sortie de produit fluide et un piston engagé à coulissement étanche avec la paroi interne du fût cylindrique, de manière à pouvoir effectuer une course. Le produit fluide est présent dans le fût cylindrique d’un côté du piston, alors que de l’air est présent dans le fût cylindrique de l’autre côté du piston. Le domaine d’application privilégié de l’invention est celui de la cosmétique et de la pharmacie, sans oublier l’alimentaire, les produits de soin, la droguerie, etc.. Lorsque le piston est un piston suiveur, son déplacement est généré par une dépression du produit fluide. En général, du produit fluide est extrait du fût cylindrique, par exemple par une pompe, ce qui génère une dépression, qui va aspirer le piton suiveur. Lorsque le piston est un piston pousseur, son déplacement met le produit fluide sous pression dans le fût cylindrique, de sorte qu’il est refoulé à travers la sortie de produit fluide. Dans les deux cas, le déplacement du piston et la diminution de volume de produit fluide dans le fût cylindrique sont étroitement liés. On peut aussi dire que le positionnement du piston donne une indication de l’état de remplissage du fût cylindrique en produit fluide. Lorsque le fût cylindrique est transparent ou translucide et que le fût cylindrique est visible, l’utilisateur peut se rendre compte de lui-même de l’état de remplissage en localisant la position du piston dans le fût cylindrique. En revanche, lorsque le fût cylindrique n’est pas visible ou pas transparent, l’utilisateur ne peut pas voir le piston et de ce fait n’a pas d’indication directe sur l’état de remplissage du fût cylindrique. La présente invention vise à donner une indication indirecte la plus précise possible sur l’état de remplissage du fût cylindrique, tout particulièrement dans le cas où le fût cylindrique n’est pas visible ou pas transparent. Pour ce faire, la présente invention propose que le réservoir comprenne en outre une étiquette RFID, avantageusement de type NFC, appliquée sur la paroi externe du fût cylindrique. Avantageusement, l’étiquette RFID comprend, en plus d’une puce et d’une antenne classiques, un capteur de niveau capacitif pour mesurer le niveau du produit fluide dans le fût cylindrique. Selon une caractéristique intéressante de l’invention, le piston peut être électriquement conducteur, de manière à influer sur le capteur de niveau capacitif. Le piston peut être revêtu d’une couche métallique, par exemple sous la forme d’un dépôt d’un film conducteur sur le piston. En variante, le piston peut être réalisé à partir d’une matière plastique chargée en particules métalliques ou encore pourvu d’une ou de plusieurs pièces métalliques. Une matière plastique peut par exemple être surmoulée sur une pièce en métal. De préférence, la pièce métallique est séparable du piston en matière plastique dans un but de recyclage. A vrai dire, diverses techniques sont utilisables pour obtenir un piston, suiveur ou pousseur, doté d’une conductivité électrique, susceptible d’améliorer la détection par le capteur de niveau capacitif à travers la paroi du fût cylindrique. L’idéal est que le capteur de niveau capacitif réagisse majoritairement au déplacement du piston conducteur, et minoritairement au produit fluide et à l’air. Selon un autre aspect de l’invention, le capteur de niveau capacitif comprend une électrode de mesure qui peut s’étendre le long de l’axe de révolution X. Avantageusement, l’électrode de mesure s’étend sur la majeure partie de la longueur du fût cylindrique et de préférence sur la totalité de la course du piston. Selon une autre caractéristique intéressante, l’électrode de mesure définit une aire qui peut varier le long de l’axe de révolution X. L’aire peut varier linéairement ou par palier. Avantageusement, l’aire décroit avec la diminution de produit fluide dans le fût cylindrique. En d’autres termes, l’aire est maximale lorsque le réservoir est plein et minimale lorsqu’il est vide. Ainsi, l’influence du produit fluide sur le capteur de niveau capacitif diminue de concert avec celle du piston, de sorte que l’on obtient un effet démultiplié, aussi bien à la baisse qu’à la hausse. Lorsque le réservoir est plein, le capteur de niveau capacitif est fortement stimulé par le produit fluide qui est à son volume maximal et par le piston qui est situé au niveau de l’aire maximale de l’électrode de mesure. Et lorsque le réservoir est vide, le capteur de niveau capacitif est faiblement stimulé par le produit fluide qui est à son volume minimal et par le piston qui est situé au niveau de l’aire minimale de l’électrode de mesure. L’invention définit également un procédé de fabrication d’un réservoir de produit fluide, comprenant les étapes successives suivantes : a- fournir un réservoir de produit fluide comprenant un fût cylindrique et un piston engagé à coulissement étanche dans le fût cylindrique, ledit piston étant avantageusement conducteur, b- fournir une étiquette RFID (par exemple NFC) comprenant une puce, une antenne et un capteur de niveau capacitif dépourvu d’électrode de mesure, mais pourvu de deux bornes, c- appliquer l’étiquette RFID sur le fût cylindrique, d- réaliser l’électrode de mesure de manière à la raccorder aux deux bornes du capteur de niveau capacitif. Ce procédé de fabrication divise ainsi l’élaboration de l’étiquette RFID (NFC) en deux étapes distinctes, à savoir une première étape de fabrication d’une étiquette standard, mais sans électrode de mesure, et une seconde étape de fabrication de l’électrode de mesure, qui est spécifique à chaque réservoir, et plus particulièrement à chaque course de piston. La première étape peut être réalisée par un fabricant d’étiquette RFID (NFC) et la seconde étape peut être réalisée par le fabricant du réservoir. L’étiquette peut comprendre un substrat plat et souple ayant une face inférieure autocollante. La puce (ou microprocesseur), l’antenne et le capteur capacitif (sans électrode de mesure) sont montés sur le substrat, qui peut comprendre un prolongement dimensionable, sur lequel va être réalisée l’électrode de mesure. Ce prolongement peut être découpé pour s’ajuster au réservoir et à son piston. A l’inverse, le substrat peut être de taille réduite et dans ce cas, l’électrode est réalisée directement sur la paroi externe du fût cylindrique ou sur un autre substrat adapté, qui est appliqué sur la paroi externe du fût cylindrique à côté du substrat de l’étiquette RFID (NFC). Sans sortir du cadre de l’invention, la réalisation de l’électrode de mesure spécifique peut être effectuée avant l’application de l’étiquette sur le fût cylindrique. La présente invention définit aussi un distributeur de produit fluide comprenant une tête de distribution et un réservoir de produit fluide tel que défini ci-dessus. L’esprit de l’invention réside dans le fait de se servir d’une étiquette RFID, notamment NFC, pour mesurer l’état de remplissage d’un réservoir à piston. La technologie capacitive et le piston conducteur donnent des résultats très avantageux. Le procédé de fabrication en deux étapes permet d’adapter l’étiquette à tous les types de réservoirs à piston. L’invention sera maintenant plus amplement décrite, en référence aux dessins joints, donnant à titre d’exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de l’invention. Sur les figures : La est vue en coupe transversale verticale à travers un distributeur de produit fluide comprenant un réservoir selon l’invention, avec un smartphone à côté du distributeur, La est une vue en plan du réservoir avec une étiquette NFC et une électrode de mesure selon un premier mode de réalisation de l’invention, La est une vue agrandie de l’étiquette NFC de la , La est une vue en plan du réservoir avec une étiquette NFC et une électrode de mesure selon un second mode de réalisation de l’invention, et La est une vue partielle agrandie de l’étiquette NFC de la . Sur la , on voit un distributeur de produit fluide de l’invention et un smartphone S intégrant la technologie NFC (Near Field Communication), c’est-à-dire une technologie de communication sans fil à courte portée et à haute fréquence, permettant l'échange d'informations entre des périphériques jusqu'à une distance d'environ 10 cm dans le cas général. Ce smartphone S peut donc communiquer avec le distributeur de l’invention, qui est équipé d’une étiquette NFC, désignée E, qui comprend un substrat E0, une puce E1, une antenne E2 et un capteur de niveau capacitif E3, qui est pourvu d’une électrode de mesure M. Le smartphone S peut donc exciter la puce E1 de l’étiquette NFC et récupérer des informations provenant du capteur de niveau capacitif E3 pour les traiter et les afficher, de sorte que l’utilisateur peut savoir quel est l’état de remplissage du réservoir de produit fluide R. Plus généralement, dans le cadre de l’invention, on peut mettre en œuvre n’importe quelle étiquette RFID, dont la NFC est une déclinaison très répandue, notamment dans les smartphones. Plus en détail, le distributeur de produit fluide de l’invention comprend une tête de distribution T, comprenant une pompe K, un bouton poussoir B et optionnellement un capot de protection C. L’entrée de la pompe K est connectée à un réservoir de produit fluide R, qui contient du produit fluide Pf. La tête T est aussi raccordée à une coque externe S, qui entoure le réservoir R. La coque externe S forme un fond ouvert, par lequel le réservoir R peut être introduit et connecté à la pompe K. Ainsi, le réservoir une fois vide peut être remplacé par un nouveau réservoir plein. La coque externe S peut être opaque, transparente ou translucide. Par appui sur le bouton poussoir B, la pompe K est actionnée, résultant en une distribution d’une dose de produit fluide Pf à travers un orifice de distribution O formé au niveau du bouton poussoir B. Lorsque la pression est relâchée sur le bouton poussoir B, la pompe K aspire une dose de produit fluide Pf en provenance du réservoir R. Il s’agit là d’une conception et d’un fonctionnement tout à fait classique pour un distributeur dans le domaine de la cosmétique, de la pharmacie ou même de l’alimentaire. Le réservoir de produit fluide R est le cœur de l’invention. Il comprend de manière classique un fût cylindrique R1 qui définit une paroi interne R11 et une paroi externe R12. Le fût R1 est largement ouvert au niveau de son extrémité inférieure et se prolonge vers le haut en formant un épaulement R2 et un col R3, qui définit intérieurement une sortie de produit fluide R4. L’épaulement R2 est optionnel, de sorte que le col R3 peut s’étendre dans le prolongement du fût R1. On peut remarquer que le fût R1, avec son épaulement optionnel R2 et son col R3, présente une symétrie de révolution autour d’un axe de révolution X. Le réservoir R comprend également un piston P, qui est engagé à coulissement étanche avec la paroi interne R11 du fût cylindrique R1, de manière à pouvoir effectuer une course axiale. Dans ce mode de réalisation, le piston P est un piston suiveur, qui se déplace en réponse à une mise en dépression du produit fluide présent dans le fût R1, lorsque l’on relâche le bouton poussoir B de la pompe K. Sans sortir du cadre de l’invention, le piston peut être un piston pousseur, par exemple sollicité par un ressort ou un gaz sous pression. Dans ce cas, la tête de distribution peut se limiter à une valve ou un simple clapet de sortie. Le piston P comprend ici deux lèvres cylindriques P1, qui viennent en contact coulissant étanche avec la paroi interne R11 du fût R1. Les deux lèvres P1 sont montées sur un plateau P2. Ainsi, lorsque le réservoir R contient du produit fluide Pf, le piston P constitue un fond mobile, qui est en contact du produit fluide Pf. De l’autre côté, le piston est en contact de l’air A. Selon l’invention, le piston P peut présenter une conductivité électrique. Le piston P peut par exemple être revêtu d’une couche métallique. Il peut aussi être réalisé à partir d’une matière plastique chargée en particules métalliques. Dans le mode de réalisation des figures, le piston P est pourvu d’une pièce métallique P3 associée au plateau P2, de préférence hors de contact du produit fluide Pf. La pièce métallique P3 peut ainsi être fixée sous le plateau P2. Le plateau P2 peut être surmoulée sur la pièce en métal P3. De préférence, la pièce métallique P3 est séparable du plateau P2 dans un but de recyclage. On peut aussi disposer une pièce métallique P3 sur les deux faces du plateau P2 pour augmenter la masse conductrice. Un piston P entièrement ou presque entièrement réalisé en métal est également envisageable. Un piston en métal peut être revêtu d’une couche protectrice compatible avec le produit fluide Pf. Le métal utilisé peut être l’acier, le cuivre, le Zamac, l’aluminium, etc. Selon l’invention, le réservoir R, et plus particulièrement son fût R1, est pourvu ou équipé d’une étiquette NFC, qui est désignée dans son ensemble par E. L’étiquette NFC est apposée sur la paroi externe R12 du fût R1, c’est-à-dire hors de contact du produit fluide Pf, qui vient en contact de la paroi interne R11 du fût R1. Ainsi, l’étiquette E est séparée du produit fluide Pf par l’épaisseur de paroi du fût R1. Comme déjà mentionné, l’étiquette NFC, désignée E, comprend un substrat E0, sur lequel sont montés une puce E1 (ou microprocesseur), une antenne E2 et un capteur de niveau capacitif E3. Le substrat E0 est situé en-dessous du piston P dans sa position correspondant à l’état rempli du réservoir, c’est-à-dire dans sa position la plus basse. On peut maintenant se référer aux figures 2a et 2b, qui montrent l’étiquette E avec plus de détails. De manière classique, l’antenne E2 s’étend autour de la puce E1 avec une configuration en bobine. Le capteur de niveau capacitif E3 est monté sur le substrat E0 à côté de la puce E1 et de son antenne E2. Le capteur de niveau capacitif E3 fonctionne comme un condensateur ouvert à deux plaques conductrices E31 et E32 séparées par un diélectrique E30. Entre ces deux plaques E31 et E32 se forme un champ électrique. Si un matériau possédant une constante diélectrique supérieure à celle de l’air pénètre dans le champ électrique, la capacité du champ augmente en fonction de la constante diélectrique de ce matériau. L’électronique mesure cette augmentation de capacité, le signal généré est évalué lors du traitement du signal subséquent. La première plaque E31 du capteur de niveau capacitif E3 est reliée à la puce E1 par une liaison E13 et fait fonction d’électrode de masse reliée à la terre. La seconde plaque E32 est reliée par une liaison E33 à une première borne EM1, alors que la puce E1 est reliée par une liaison E12 à une seconde borne EM2. Une électrode de mesure M, qui s’étend le long de l’axe X sur la majeure partie du fût R1, est connectée aux bornes EM1 et EM2. L’étendue axiale de l’électrode de mesure M correspond sensiblement à la course axiale du piston P dans le fût R1. Dans ce premier mode de réalisation, l’électrode de mesure M comprend deux lobes M1 et M2, ayant tous deux la forme d’un triangle rectangle. Les lobes M1 et M2 forment des étendues conductrices électriquement. Ils sont disposés en symétrie miroir avec les hypoténuses opposés. Ils sont séparés par une échancrure axiale M3, qui est fermée à son extrémité supérieure. Chaque lobe M1, M2 comprend une base courte horizontale disposée de manière adjacente au substrat E0 et une hauteur verticale dont les extrémités supérieures sont reliées par un pont M4. Les pointes supérieures des deux lobes triangulaires M1 et M2 sont ainsi reliées électriquement. Le lobe M1 est relié électriquement à la borne EM1, alors que le lobe M2 est relié électriquement à la borne EM2. On peut dire que l’électrode de mesure M présente une aire, superficie ou surface en forme de triangle, qui diminue à mesure que le produit fluide Pf est extrait du réservoir R. En d’autres termes, le piston conducteur P balaie l’électrode de mesure M de telle sorte que l’aire de l’électrode de mesure M située au niveau axial du piston conducteur P va en décroissant. Ainsi, le piston conducteur P, lorsqu’il est en position basse, est situé axialement au niveau de la partie la plus large de l’électrode de mesure M, à proximité des bases horizontales des deux triangles rectangles. L’influence du piston conducteur P sur le capteur de niveau capacitif E3 est alors maximal, d’autant plus que le produit fluide Pf est présent derrière la totalité ou presque totalité de l’électrode de mesure M. A mesure que le piston conducteur P se déplace vers le haut en direction de la sortie R4, son influence diminue, étant donné que la largeur des deux lobes M1 et M2 diminue. Et lorsque le piston conducteur P arrive en fin de course au niveau du haut du fût R1, son influence est minimale. De plus, la quantité de produit fluide Pf est également minimal, de sorte la capacité du capteur de niveau capacitif E3 est alors à son minimum. La capacité mesurée par le capteur de niveau capacitif E3 est donc fortement décroissant, puisque l’influence du piston P et du produit fluide Pf décroissent ensemble. L’idéal est que l’influence du piston P soit considérablement plus grande que celle du produit fluide Pf, de sorte que le piston P donne à lui seul une indication précise de l’état de remplissage du réservoir R. L’électrode de mesure M peut être réalisée directement sur la paroi externe R12 en venant se raccorder aux bornes EM1 et EM2. En variante, l’électrode de mesure M peut être réalisée sur un autre substrat, similaire ou identique au substrat E0, que l’on vient appliquer sur la paroi externe R12 en venant se raccorder aux bornes EM1 et EM2. En se référant maintenant aux et 3b, on voit un second mode de réalisation avec étiquette E’ et une électrode de mesure M’. L’étiquette E’ est bien plus étendue que l’étiquette E, puisque l’électrode de mesure M’ est formée sur le substrat E0’, qui s’étend sur la totalité ou presque totalité de la hauteur du fût R1. L’étiquette E’ peut être fournie au fabricant du réservoir avec un substrat E0’ de grande taille, qui peut ensuite être redimensionnée par coupage pour s’adapter au réservoir et à l’électrode de mesure M’. Le fabricant du réservoir peut ensuite réaliser l’électrode de mesure M’ sur le substrat redimensionné E0’, avant ou après l’apposition du substrat E0’ sur la paroi externe R12 du fût R1. En bas du substrat E0’, on trouve une puce E1, une antenne E2 et un capteur de niveau capacitif E3, comme dans le premier mode de réalisation. Deux bornes EM1’ et EM2’ sont également formées sur le substrat E0’. L’électrode de mesure M’ est raccordée à ces deux bornes EM1’ et EM2’. Alors que les lobes M1 et M2 de l’électrode de mesure M forment les étendues conductrices massives, l’électrode de mesure M’ est formée avec une piste conductrice sinueuse continue, c’est-à-dire avec une ligne conductrice décrivant des méandres. Plus précisément, la piste ou ligne conductrice, d’épaisseur plus ou moins grande, forme des lacets Ma, Mb, Mc, Md et Me, qui s’étendent de manière croissante le long de l’axe X. Il y a deux petits lacets Ma situés à l’extérieur et un grand lacet Me situé de manière centrale axiale : les lacets Mb, Mc et Md étant de taille axiale croissante et disposés entre les petits lacets Ma et le grand lacet Me. Tous les lacets Ma, Mb, Mc, Md et Me sont jointifs de manière à former la ligne ou piste conductrice continue, qui est raccordée aux bornes EM1’ et EM2’. Ainsi, le piston conducteur P, lorsqu’il est en position basse, est situé axialement au niveau de la partie la plus large de l’électrode de mesure M’, où sont formés tous les lacets Ma, Mb, Mc, Md et Me. Le piston P croise 16 segments de ligne ou piste conductrice. L’influence du piston conducteur P sur le capteur de niveau capacitif E3 est alors maximal, d’autant plus que le produit fluide Pf est présent derrière la totalité ou presque totalité de l’électrode de mesure M. A mesure que le piston conducteur P se déplace vers le haut en direction de la sortie R4, son influence diminue, étant donné qu’il croise de moins en moins de segments de ligne ou piste conductrice. Et lorsque le piston conducteur P arrive en fin de course au niveau du haut du fût R1, son influence est minimale, puisqu’il ne croise que le grand lacet Me. De plus, la quantité de produit fluide Pf est également minimal, de sorte la capacité du capteur de niveau capacitif E3 est alors à son minimum. La capacité mesurée par le capteur de niveau capacitif E3 est donc fortement décroissant, comme dans le premier mode de réalisation, à la différence qu’elle est continue dans le premier mode de réalisation et crénelée ou incrémentée dans le second mode de réalisation. Grâce à l’invention, on dispose d’un réservoir dont le piston conducteur est utilisé pour améliorer la mesure de son état de remplissage, grâce à une configuration d’électrode de mesure particulière. Le traitement et l’affichage des données issues du capteur de niveau capacitif et de la puce sont avantageusement réalisés au moyen d’un smartphone qui intègre la technologie NFC, qui est une forme de RFID. Réservoir de produit fluide (R) comprenant : - un fût cylindrique (R1) définissant une longueur selon un axe de révolution (X), une paroi interne (R11) et une paroi externe (R12), - une sortie de produit fluide (R4), - un piston (P) engagé à coulissement étanche avec la paroi interne (R11) du fût cylindrique (R1), de manière à pouvoir effectuer une course, - du produit fluide (Pf) dans le fût cylindrique (R1) d’un côté du piston (P), - de l’air (A) dans le fût cylindrique (R1) de l’autre côté du piston (P), caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étiquette RFID (E ; E’), avantageusement de type NFC, appliquée sur la paroi externe (R12) du fût cylindrique (R1). Réservoir de produit fluide selon la revendication 1, dans lequel l’étiquette RFID (E ; E’) comprend, en plus d’une puce (E1) et d’une antenne (E2), un capteur de niveau capacitif (E3) pour mesurer le niveau du produit fluide (Pf) dans le fût cylindrique (R1). Réservoir de produit fluide selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le piston (P) est électriquement conducteur, de manière à influer sur le capteur de niveau capacitif (E3). Réservoir de produit fluide selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur de niveau capacitif (E3) comprend une électrode de mesure (M ; M’) qui s’étend le long de l’axe de révolution X. Réservoir de produit fluide selon la revendication 4, dans lequel l’électrode de mesure (M ; M’) s’étend sur la majeure partie de la longueur du fût cylindrique (R1) et avantageusement sur la totalité de la course du piston (P). Réservoir de produit fluide selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, dans lequel l’électrode de mesure (M ; M’) définit une aire qui varie le long de l’axe de révolution X. Réservoir de produit fluide selon la revendication 6, dans lequel l’aire varie linéairement ou par palier. Réservoir de produit fluide selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l’aire décroit avec la diminution de produit fluide (Pf) dans le fût cylindrique (R1). Procédé de fabrication d’un réservoir de produit fluide (R), comprenant les étapes suivantes : a) fournir un réservoir de produit fluide (R) comprenant un fût cylindrique (R1) et un piston (P) engagé à coulissement étanche dans le fût cylindrique (R1), b) fournir une étiquette RFID (E ; E’), notamment de type NFC, comprenant une puce (E1), une antenne (E2) et un capteur de niveau capacitif (E3) dépourvu d’électrode de mesure (M ; M’), mais pourvu de deux bornes (EM1, EM2 ; EM1’, EM2’), c) appliquer l’étiquette RFID (E ; E’) sur le fût cylindrique (R1), d) réaliser l’électrode de mesure (M ; M’) de manière à la raccorder aux deux bornes (EM1, EM2 ; EM1’, EM2’) du capteur de niveau capacitif (E3). Distributeur de produit fluide comprenant une tête de distribution (T) et un réservoir de produit fluide (R) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. * * *