FR3048502B1 - Utilisation d’une huile liquide comme fluide d’encapsulation de composants et/ou de circuits electroniques et electriques et applications - Google Patents

Abstract

La présente invention a pour objet l'utilisation d'une huile liquide (6) à température ambiante comme fluide d'encapsulation de composants et/ou de circuits électroniques et électriques, notamment d'au moins un circuit imprimé connecté à au moins une batterie électrique, ces éléments étant logés dans un premier compartiment étanche, disposé de façon à pouvoir interagir par ondes électromagnétiques avec d'autres composants et/ou d'autres circuits électroniques et électriques situés dans un second compartiment situé à proximité dudit premier compartiment. Elle permet la réalisation de compteurs, par exemple de compteurs d'eau plus facilement recyclables.

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne le domaine de l’électronique et plus particulièrement le domaine des dispositifs ou appareils de mesure, tels que des compteurs d’eau, de gaz, d’électricité, notamment ceux installés aux domiciles des particuliers. Plus précisément, la présente invention concerne de tels dispositifs de mesure qui comprennent une partie électrique et/ou électronique, en particulier des circuits électroniques imprimés, des émetteurs et/ou récepteurs de signaux électriques et/ou électromagnétiques et/ou d’autres composants électriques et électroniques variés, tels que notamment des batteries, cartes mémoires, prises de connexion, etc.

Dans les compteurs modernes précités, en particulier les compteurs dits « connectés », une ou plusieurs parties électroniques leurs permettent, en outre du simple fait de pouvoir mesurer un flux et une consommation, d’acquérir, de traiter, de stocker et/ou d’échanger différentes données avec d’autres parties internes dudit compteur et/ou avec son environnement extérieur, en particulier pour sa fonction première qui consiste évidemment à pouvoir relever lesdites mesures effectuées.

Dans les compteurs de ce type actuellement connus, la partie électronique et ses composants essentiels (circuits imprimés, puces, batteries, mémoires...) sont généralement encapsulés et scellés dans une résine solidifiée, telle qu’une résine époxy afin de protéger ces éléments, notamment contre la poussière, la saleté, la moisissure, l’humidité et l’eau ou plus généralement contre toute autre substance ou fluide néfaste. On forme ainsi un bloc compact et hermétique de résine qui enrobe lesdits composants à protéger, lequel est ensuite généralement placé dans un boîtier en plastique du compteur.

Cette solution technique relativement simple présente toutefois de nombreux inconvénients. En effet, des dispositifs faisant appel à cette technique sont relativement difficile voire impossible à recycler complètement, la séparation entre le bloc de résine solide et les composants électriques et/ou électroniques enrobés étant souvent fastidieuse, économiquement non rentable, voire techniquement impossible. Ces dispositifs en fin de vie sont donc souvent simplement mis au rebut ou incinérés entraînant ainsi un gaspillage de ressources et un risque de pollution de l’environnement non négligeables.

Par ailleurs, la technique de fabrication de tels dispositifs n’est pas optimale dans la mesure où des bulles d’air ou d’autres défauts peuvent apparaître lors de l’enrobage des composants à protéger avec la résine liquide avant sa solidification. En particulier dans le cas où les composants électroniques comportent des émetteurs ou récepteurs de signaux, il importe que la couche de protection de résine soit homogène, donc d’une épaisseur suffisante mais également suffisamment fine pour pouvoir laisser passer de façon fiable les signaux entrants ou sortants. Une couche de résine trop épaisse peut donc éventuellement trop atténuer lesdits signaux rendant les communications imparfaites, voire impossibles.

Enfin des problèmes de dissipation thermique peuvent également se présenter, ces derniers ayant alors des conséquences négatives sur les durées de vie des composants ou conducteurs qui sont mal ventilés en raison de leur enrobage par la résine.

La présente invention a pour but de pallier au moins certains de ces inconvénients.

Elle a pour objet l’utilisation d’une huile liquide à température ambiante comme fluide d’encapsulation de composants et/ou de circuits électroniques et électriques, notamment d’au moins un circuit imprimé connecté à au moins une source électrique (batterie ou autre), ces éléments étant logés dans un premier compartiment étanche, disposé de façon à pouvoir interagir par ondes électromagnétiques avec d’autres composants et/ou d’autres circuits électroniques et électriques situés dans un second compartiment situé à proximité (géographique) dudit premier compartiment. En d’autres termes, les deux compartiments sont suffisamment proches l’un de l’autre pour permettre le fonctionnement de l’ensemble.

De façon surprenante, les inventeurs ont trouvé que l’utilisation précitée permettait de proposer des dispositifs du type cité en introduction qui soient plus faciles à fabriquer, à recycler en fin de vie et dont les performances, notamment en termes de qualité de transmission de signaux et donc d’échange d’informations entre les différents composants électroniques étaient améliorées par rapport aux dispositifs présentant une protection solide (résine, films plastiques...) desdits composants.

La présente invention a donc également pour objet un compteur, en particulier compteur de liquides, de préférence un compteur d’eau, un compteur de gaz ou d’électricité, incorporant des composants électriques et/ou électroniques, caractérisé en ce qu’il inclut l’utilisation précitée selon l’invention. L’invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d’exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : - les figures la et lb représentent des coupes verticales dans le sens de la hauteur au niveau médian et en élévation latérale de la partie supérieure d’un compteur d’eau selon l’état de la technique, respectivement selon l’invention ; - les figures 2a et 2b représentent des agrandissements d’une zone partielle des coupes des figures la et lb selon l’état de la technique, respectivement selon l’invention ; - la figure 3 montre une vue en coupe verticale dans le sens de la hauteur au niveau médian et en élévation latérale d’un premier exemple de réalisation d’un moyen de fermeture particulièrement utile pour un compteur d’eau selon l’invention ; et - la figure 4 montre une vue en coupe verticale dans le sens de la hauteur au niveau médian et en élévation latérale d’un second exemple de réalisation d’un moyen de fermeture particulièrement utile pour un compteur d’eau selon l’invention.

Les figures la et lb montrent, de façon schématique, la partie supérieure ou tête d’un compteur, ici par exemple un compteur d’eau. Ce dernier est réalisé sous la forme d’un compteur comportant au moins une partie électronique sensible qui doit être protégée, en particulier contre l’eau, l’humidité et les poussières. Dans l’exemple illustratif, cette partie électronique comprend un émetteur et un récepteur qui communiquent entre eux pour échanger des signaux, par exemple des ordres, des données numériques, etc.

Ainsi, la partie supérieure dudit compteur comprend un boîtier radio 1 présentant une carte électronique 2 agissant principalement comme un capteur (récepteur). Dans un compteur selon l’état de la technique tel que représenté à la figure la, ladite carte électronique 2 est scellée dans une résine solide 3, généralement de type époxy, de sorte à créer un couche hermétique de protection isolant les composants électriques ou électroniques sensibles de leur environnement et de ses éventuels agents hostiles (eau, saletés, rayons UV...). Cette couche peut évidemment couvrir l’intégralité de ladite carte électronique 2, par exemple par enrobage complet et continu, ou uniquement recouvrir ponctuellement ou localement lesdits composants à protéger. Ce boîtier radio 1 est ensuite monté sur la partie inférieure de la tête de compteur qui comprend elle-même, le compteur d’eau proprement dit avec ses moyens de mesure classiques et une autre unité électronique 5 agissant principalement comme émetteur. Ledit compteur est fermé par une enveloppe dont la partie supérieure forme un couvercle 4 sur lequel repose et/ou est monté le boîtier radio 1 précité. De cette façon, les signaux émis, par exemple les mesures effectuées par les moyens de mesures, sont transmis au boîtier radio 1 où ils peuvent être traités informatiquement, affichés sur un écran, stockés dans une mémoire ou à leur tour être transmis par un autre émetteur intégré dans ladite carte électronique 2, par exemple vers un autre poste tel qu’un lecteur portatif, une unité centrale, etc.

En cas d’intervention sur ledit compteur ou à la fin de la vie de de ce dernier, il est très difficile voire impossible d’accéder aux éléments électriques ou électroniques scellés dans la résine afin, par exemple, de les réparer ou de les recycler.

Grâce à l’utilisation, selon l’invention, d’une huile liquide à température ambiante comme fluide d’encapsulation de composants et/ou de circuits électroniques et électriques, notamment d’au moins un circuit imprimé connecté à au moins une source (par ex. une batterie) électrique, ces éléments étant logés dans un premier compartiment étanche, disposé de façon à pouvoir interagir par ondes électromagnétiques avec d’autres composants et/ou d’autres circuits électroniques et électriques situés dans un second compartiment situé à proximité dudit premier compartiment, cet obstacle est efficacement surmonté.

La figure lb montre ainsi, un compteur d’eau selon l’invention tout à fait similaire à celui de la figure la mais dans lequel la résine solide 3 a été remplacée par une huile liquide 6 adaptée. Comme on peut le voir sur la figure lb, l’huile liquide 6 forme au moins un film qui protège au moins les composants électroniques et/ou électriques sensibles de la carte électronique 2 au moins localement, voire complètement si cette dernière est complètement immergée dans un bain d’huile qui est alors contenu par des parois prévues dans et faisant partie ou définissant ledit boîtier radio 1. L’homme du métier saura adapter sans difficulté et de façon correspondante la forme géométrique, les matériaux et éventuels dispositifs d’étanchéité nécessaires afin d’assurer la formation d’un film ou bain d’huile efficace et adapté aux besoins de la cause.

Les figures 2a et 2b sont des agrandissements destinés à mieux visualiser les différences entre l’utilisation d’une résine solide 3 et d’un film d’huile liquide 6. On voit notamment que l’utilisation d’un film d’huile liquide 6 permet de rapprocher les unités ou composants électroniques devant communiquer entre eux, ce qui permet d’augmenter l’intensité des signaux échangés et donc d’améliorer la qualité de la transmission. En effet, l’épaisseur du film d’huile liquide 6 est généralement nettement inférieure à l’épaisseur de la résine solide 3 employée. De même, les coefficients de transmission sont généralement meilleurs dans le cas des huiles liquides 6.

On peut notamment prévoir, comme suggéré sur la figure lb d’utiliser un réceptacle 7 plus grand incluant le boîtier radio 1 précité, les deux formant des réservoirs étanches dans lesquels on peut faire couler de l’huile liquide 6, par exemple, par l’intermédiaire de l’embouchure 8 réalisée sous la forme d’une cheminée qui peut être avantageusement munie d’une valve (piston + joint torique) ou d’un bouchon élastomère.

Dans le premier cas, comme schématiquement suggéré à la figure 3, un piston cylindrique 9 réalisé avec des bras flexibles munis à leur extrémités libres de crochets 10 saillants est inséré dans ladite cheminée dont la surface annulaire intérieure présente différents renfoncements annulaires à trois hauteurs différentes. L’espace entre lesdits bras laisse passer l’huile lors du remplissage à travers ladite cheminée. Lesdits crochets 10 font alors saillie et reposent dans l’anneau du milieu. Lorsque le réceptacle est plein le piston est tiré manuellement vers le haut de sorte à ce que les crochets 10 sortent du logement médian (dont la partie supérieure a été chanfreinée pour faciliter ce mouvement) et se verrouillent en se détendant à nouveau dans le renfoncement annulaire du haut, le joint torique 11 à l’autre extrémité du piston obturant en même temps et de façon étanche le passage vers le réceptacle 7. Les jeux présents entre la hauteur latérale des crochets 10 et la hauteur latérale du renfoncement annulaire le plus haut (le plus proche de la sortie vers l’extérieure de l’embouchure 8) et entre le joint torique 11 la paroi inférieur proche du réceptacle 7 permettent, en faisant verticalement coulisser ledit piston cylindrique 9, de compenser une éventuelle surpression/dépression (dilatation/rétractation) de l’huile liquide 6 présente dans le réceptacle 7. Le piston vient alors en butée haute ou basse. Ce système permet également d’obtenir un niveau d’huile situé au-dessus du joint, ce qui empêche la présence de bulles d’air dans le réceptacle 7.

Dans le second mode de réalisation particulièrement avantageux donné à titre d’exemple, on prévoit un bouchon élastomère 12 tel que représenté à la figure 4. Grâce à sa jupe annulaire 13, ce dernier permet, lorsqu’il est mis en place dans un logement correspondant adapté dans l’embouchure 8, d’assurer une fermeture hermétique du réceptacle 7. Deux aiguilles creuses 14, 15 sont alors insérées comme montré à la figure 4, l’une permettant d’introduire l’huile, l’autre d’évacuer l’air présent dans les conteneurs à remplir. A la fin du remplissage, les aiguilles 14, 15 sont retirées. La nature du matériau du bouchon élastomère 12 fait en sorte que les orifices formés lors de l’introduction des aiguilles 14, 15 se résorbent complètement lorsque ces dernières sont retirées, l’étanchéité étant ainsi assurée. Un jeu h prévu entre le bouchon élastomère 12 et son logement à l’intérieur de la cheminée permet de compenser d’éventuelles surpressions, à l’instar de ce qui a été décrit plus haut pour le dispositif de la figure 3, par simple coulissement.

Selon une autre caractéristique de l’invention on utilise une huile de viscosité comprise entre 1 et 1500 mm /s (bornes incluses) à 25 °C, de préférence entre 30 et 200 mm2/s (bornes incluses) à 25 °C.

De préférence, on utilise une huile d’une constante diélectrique comprise entre 1 et 6 (bornes incluses), à 25 °C et à 50/60 Hz, de préférence entre 2 et 3 (bornes incluses), à 25 °C et à 50/60 Hz.

Avantageusement, on utilise une huile choisie dans le groupe formé par les huiles minérales, les huiles minérales de synthèse, les huiles végétales, les huiles diélectriques végétales, les huiles à base de silicone et huiles éthers synthétiques.

Dans le cas des compteurs selon l’état de la technique, il faut laisser un espace suffisant entre la carte électronique 2 et le boîtier radio 1 pour permettre la circulation de la résine avant sa solidification. La résine encore liquide étant relativement visqueuse, un risque important de formation de bulles d’air sous la carte électronique 2 existe donc ce qui entraîne un risque important d’absence de protection. L’utilisation d’une huile liquide 6 selon l’invention, beaucoup plus fluide permet une circulation améliorée et donc un rapprochement entre la carte électronique 2 et le boîtier radio 1 précités. L’amplitude et la qualité du signal entre l’émetteur et le récepteur sont donc meilleures.

Grâce à la présente invention on peut également obtenir un niveau d’huile constant dans toutes les positions du compteur.

La présente invention a donc également pour objet l’utilisation caractérisée en ce que le premier compartiment est un boîtier radio 1 de réception d’un signal émis par les autres composants et/ou autres circuits électroniques et électriques (par exemple l’unité électronique 5) situés dans le second compartiment, ce compartiment faisant partie de l’enveloppe d’un compteur, notamment d’un compteur de liquides, de préférence d’eau, d’un compteur de gaz ou d’électricité. A titre d’exemple supplémentaire, le premier compartiment susvisé est un boîtier ou module électronique qui peut être monté plus tard, par exemple lors d’une modernisation ou mise à jour d’un compteur déjà pourvu d’un second compartiment ou module électronique fonctionnel à l’intérieur ou faisant intégralement partie de la carcasse (enveloppe externe) dudit compteur.

Selon un autre aspect, les composants et/ou de circuits électroniques et électriques logés dans le premier compartiment et les composants et/ou autres circuits électroniques et électriques situés dans un second sont des éléments dits "de faible voltage" c'est-à-dire d’un voltage inférieur à 55V. L’invention a également pour objet un compteur, en particulier compteur de liquides, de préférence d’eau, un compteur de gaz ou d’électricité, incorporant des composants électriques et/ou électroniques, caractérisé en ce qu’il inclut une utilisation selon l’invention, en particulier un compteur, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un compteur de liquides, de préférence d’eau comprenant en son sein au moins un moyen électrique ou électronique d’émission et de réception d’un signal. Elle a encore pour objet un compteur de gaz comprenant en son sein au moins un moyen électrique ou électronique d’émission et de réception d’un signal ou un compteur électrique comprenant en son sein au moins un moyen électrique ou électronique d’émission et de réception d’un signal.

Grâce à la présente invention, il suffit de retirer l’huile liquide par simple écoulement pour avoir accès aux différents éléments précédemment protégés, par exemple pour des opérations de maintenance, de réparation, de remplacement ou de démontage, notamment dans le cadre d’une opération de recyclage.

Bien entendu, l’invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d’équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l’invention.

Claims (9)

1. REVENDICATIONS

   1. Compteur, en particulier compteur de liquides, de préférence d’eau, un compteur de gaz ou d’électricité, incorporant des composants électriques et/ou électroniques, caractérisé en ce qu’il inclut une utilisation d’une huile liquide (6) à température ambiante comme fluide d’encapsulation desdits composants et/ou desdits circuits électroniques et électriques, notamment d’au moins un circuit imprimé connecté à au moins une source électrique, ces éléments étant logés dans un premier compartiment étanche, disposé de façon à pouvoir interagir par ondes électromagnétiques avec d’autres composants et/ou d’autres circuits électroniques et électriques situés dans un second compartiment situé à proximité dudit premier compartiment.
2. 2. Compteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’on utilise une huile de viscosité comprise entre 1 et 1500 mm /s à 25 °C, de préférence entre 30 et 200 mm2/s à 25 °C.
3. 3. Compteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l’on utilise une huile d’une constante diélectrique comprise entre 1 et 6, à 25 °C et à 50/60 Hz, de préférence entre 2 et 3, à 25 °C et à 50/60 Hz.
4. 4. Compteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l’on utilise une huile choisie dans le groupe formé par les huiles minérales, les huiles minérales de synthèse, les huiles végétales, les huiles diélectriques végétales, les huiles à base de silicone et huiles éthers synthétiques.
5. 5. Compteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier compartiment est un boîtier radio (1) de réception d’un signal émis par les autres composants et/ou autres circuits électroniques et électriques situés dans le second compartiment, ce compartiment faisant partie de l’enveloppe d’un compteur, notamment d’un compteur de liquides, en particulier d’eau, un compteur de gaz ou d’électricité.
6. 6. Compteur selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les composants et/ou de circuits électroniques et électriques logés dans le premier compartiment et les composants et/ou autres circuits électroniques et électriques situés dans un second sont des éléments d’un voltage inférieur à 55V.
7. 7. Compteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un compteur de liquides, de préférence d’eau, comprenant en son sein au moins un moyen électrique ou électronique d’émission et de réception d’un signal.
8. 8. Compteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un compteur de gaz comprenant en son sein au moins un moyen électrique ou électronique d’émission et de réception d’un signal.
9. 9. Compteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il s’agit d’un compteur électrique comprenant en son sein au moins un moyen électrique ou électronique d’émission et de réception d’un signal.