WO2019138027A1 - Dispositif de régulation thermostatique instrumenté et robinet mitigeur comprenant un tel dispositif de régulation thermostatique - Google Patents

Dispositif de régulation thermostatique instrumenté et robinet mitigeur comprenant un tel dispositif de régulation thermostatique Download PDF

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WO2019138027A1
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Benoît MAUGERARD
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Vernet
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    • G01F15/063—Indicating or recording devices for remote indication using electrical means

Definitions

  • the present invention relates to an instrumented thermostatic control device, a thermostatic assembly comprising this thermostatic control device, and a thermostatic mixing valve equipped with such an assembly.
  • the invention more generally relates to the field of sanitary facilities for dispensing a fluid, especially water distribution.
  • Thermostatic mixing valves allow the mixing of two fluid streams with different temperatures, such as a hot fluid flow and a cold fluid flow. From this mixture results an outgoing fluid flow which has an intermediate temperature.
  • the value of the intermediate temperature is adjustable by a user.
  • the mixing valve comprises a thermostatic control device.
  • This thermostatic control device comprises means for mixing the fluids and means for regulating the temperature of the mixed fluid.
  • thermostatic control device An example of a known thermostatic control device is described in patent FR-282141 1 -B1.
  • these mixer taps can supply fluid to a sanitary installation, such as a shower, sink, sink or bath.
  • the invention relates to a thermostatic control device for a thermostatic mixing valve, the regulating device being adapted to produce a flow of mixed fluid from two hot and cold fluid streams, characterized in that the device Regulation is instrumented and includes for this purpose:
  • a temperature sensor for measuring the temperature of the mixed fluid
  • a flow sensor for measuring the flow rate of the mixed fluid flow when the regulating device is in a flow state
  • an electronic processing circuit embedded inside the regulating device and comprising:
  • the electronic circuit is adapted to collect the information measured by the sensors and to transmit this information to the outside by means of the communication interface.
  • the thermostatic control device is capable of collecting usage data and transmitting this data to an external receiver. These collection and transmission functionalities are thus integrated into the device, without the need for a wired connection and / or physically connecting additional equipment outside the mixer tap.
  • such a thermostatic control device may incorporate one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically permissible combination:
  • the flow sensor is a hydraulic turbine adapted to electrically power the energy reserve, such as an axial micro-turbine.
  • the control device comprises a hydraulic turbine, such as a micro axial turbine, adapted to electrically power the energy reserve and the flow sensor is separate from said hydraulic turbine.
  • the communication interface is compatible with a short-range wireless communication technology.
  • the control device further comprises a temperature sensor for measuring the temperature of the cold fluid.
  • the electronic processing circuit is programmed to calculate the energy required to heat a volume of cold fluid upstream of the thermostatic control device as a function, in particular, of the measured flow rate, the temperature of the mixed fluid and the temperature of the cold fluid; measured by said temperature sensor.
  • the electronic processing circuit is programmed to calculate the energy required to heat a volume of cold fluid upstream of the regulating device thermostatic function, in particular, the measured flow rate, the temperature of the mixed fluid and a predetermined temperature value of the cold fluid.
  • the energy reserve comprises one or more supercapacitors.
  • the electronic circuit is at least partly housed inside an inner housing defined by a portion of a body of the regulating device, this housing being protected from the fluid flows sealingly.
  • the electronic computer is programmed to transmit one or more of the usage data selected from the group containing the following data:
  • the electronic computer is programmed to store in permanent memory statistical data representative of the use of the tap.
  • the invention also relates to a thermostatic control assembly for a thermostatic mixing valve, this assembly comprising:
  • thermostatic control device for producing a mixed fluid flow from two hot and cold fluid streams
  • a mixed fluid flow control device characterized in that the thermostatic control device as described above.
  • the invention also relates to a thermostatic mixing valve, comprising: a mixer tap body;
  • thermostatic control device disposed within the body and fluidly connected to the fluid inlets and the fluid outlet; the mixing valve being characterized in that the thermostatic control device is as described above.
  • thermostatic mixing valve can incorporate one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically permissible combination:
  • the control device is integrated within an assembly including a main body and a fluid flow control device, the assembly being disposed inside the valve body coaxially with the valve body, then that the main body is separated from the inner walls of the valve body by a dry zone, and that the device comprises an electrical connection which connects the electronic circuit to the sensors, this electrical connection being arranged in the dry zone.
  • the control device is integrated within an assembly including a main body and a fluid flow control device, the assembly being disposed inside the valve body, and the electronic processing circuit associated with the device regulation is inside the main body.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a mixing valve equipped with a thermostatic control device instrumented according to embodiments of the invention
  • FIG. 2 is a block diagram of a thermostatic control device according to modes of implementation of the invention.
  • FIGS. 3 and 4 are sectional views of a portion of a thermostatic control device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 5 and 6 are sectional views of a portion of a thermostatic control device according to a second embodiment of the invention
  • - Figures 7 and 8 are sectional views of a portion of a thermostatic control device according to a third embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows an example of a thermostatic mixing valve 2 for dispensing a fluid, such as water.
  • the distributed fluid is obtained by mixing a flow of hot fluid and a cold fluid.
  • the mixing valve 2 is intended to be mounted in a sanitary water distribution installation, such as a shower, a bath, a sink or a sink.
  • the mixing valve 2 comprises a body 4, a hot fluid inlet 6, a cold fluid inlet 8 and a mixed fluid outlet 10, a rotary knob 12 for adjusting the temperature and a rotary knob 14 of flow control of mixed fluid leaving the outlet 10.
  • the body 4 has a hollow tubular shape extending along a longitudinal axis.
  • the buttons 12 and 14 are mounted on opposite ends of the body 4, coaxially with the body 4, and are rotatable about this longitudinal axis.
  • the button 12 is provided with a manually operable locking member 13 for selectively locking the rotation of the button 12.
  • the button 14 may also be provided with a similar locking member.
  • the mixing valve 2 can be, alternately, in a so-called “flow” state in which the mixed fluid exits through the outlet 10, or in a so-called “non-flow” state, in which no fluid flows through the outlet 10, even though the mixing valve 2 is supplied with fluid by the inputs 6 and 8.
  • the mixer tap 2 comprises for this purpose a device for regulating the flow of fluid, controlled by the rotary knob 14, which makes it possible to interrupt or, alternately, to allow the flow of fluid in the mixer tap 2 to switch the dispenser. selectively between the debiting and non-debiting states.
  • the flow control device is a ceramic disk system.
  • the mixer tap 2 also comprises a thermostatic control device 16, housed inside the mixer tap 2, for example in the body 4.
  • the device 16 makes it possible to mix the flows of hot and cold fluid coming from the inlets 6 and 8 to obtain a flow of mixed fluid, the temperature of which corresponds to a regulation temperature chosen by a user by means of the button 12.
  • the device 16 is said to be "thermostatic” in that it makes it possible to regulate the temperature of the mixed fluid to a constant and adjustable value, independently of the variations in the pressures and temperatures of the hot and cold incoming fluids and the flow rate of the outgoing fluid, in a certain range of pressure and flow rate.
  • Figure 2 shows an example of the device 16, illustrated in a simplified manner.
  • the device 16 includes a hot fluid inlet, a cold fluid inlet, and a mixed fluid outlet. These inputs and this output are respectively placed in fluid communication with the inlets 6, 8 and the outlet 10 when the device 16 is mounted inside the mixing valve 2.
  • the fluid inlets of the mixing valve 2 are identical with those of the control device 16. The latter therefore do not bear a numerical reference and are not described in detail.
  • the flow of hot fluid coming from the inlet 6 is "Fhot", "Fcold” the flow of cold fluid coming from the inlet 8 and “Fmix” the flow of mixed fluid resulting from the mixing of the flows Fhot and Fcold, the Fmix stream being intended to exit through the exit 10.
  • the device 16 comprises an elongated body extending along a longitudinal axis X16.
  • the longitudinal axis X16 is parallel to, or even coincidental with, the longitudinal axis of the body 4.
  • the body of the device 16 is made of plastic.
  • the device 16 is intended to be associated with the previously defined fluid flow control device to form a thermostatic assembly, or thermostatic assembly, intended to equip the mixing valve 2.
  • the device 16 comprises an apparatus 20 for mixing the Fhot and Fcold flows and for regulating the temperature of the mixed fluid Fmix.
  • the apparatus 20 is here mechanically coupled to the knob 12 to allow the selection of a control temperature by a user.
  • this apparatus 20 is made by thermostatic regulation components of the thermomechanical type, such as by means of a pre-assembled thermostatic cartridge.
  • thermostatic thermostatic control components of the thermomechanical type are known and in patents FR2774740, FR2869087 and FR2921709 filed in the name of VERNET SA.
  • the device 16 is here said to be instrumented, in that it further comprises electronic measuring and processing means for collecting and transmitting data relating to the use of the mixer tap 2.
  • the device 16 thus comprises a first temperature sensor 22 for measuring the temperature T1 of the cold fluid flow Fcold, a second temperature sensor 24 for measuring the temperature T2 of the mixed flow Fmix, a sensor 26 for measuring the mixed flow rate Q Fmix, as well as an electronic processing circuit 28.
  • the electronic circuit 28 includes a programmable electronic computer, a power supply circuit, also called a power stage 32, and a radio communication interface 34, as well as an electrical connection 36.
  • the power stage 32 comprises a power reserve 38.
  • the computer 30 here comprises a logic unit 40, a computer memory 42 and an electronic clock 44.
  • the interface 34 comprises a radio antenna 46. The interface 34 allows in particular to ensure communication between the circuit 28 and a user terminal 48, or with a remote computer server 50.
  • the term "user device” is used to designate one or other of the user terminal 48 and the remote computer server 50.
  • the circuit 28 is intended to collect the information measured by the sensors of the device 16 and to transmit this information to the outside of the valve 2, for example to the devices 48 or 50, by means of the communications interface 34.
  • the electrical connection 36 electrically connects the circuit 28 with at least a portion of the sensors associated with the circuit 28, in particular with the sensors 24 and 26. It notably makes it possible to convey energy and to transmit data.
  • the sensors 22, 24 and 26 and the circuit 28 together form the aforementioned electronic measurement and processing means.
  • circuit 28 does not provide here the thermostatic regulation, this being provided by the apparatus 20.
  • the second temperature sensor 24 is a temperature sensor of ceramic technology with a negative temperature coefficient. This technology has the advantage of being reliable and economical.
  • the first temperature sensor 22 may be omitted.
  • the temperature sensor 22 preferably uses a technology similar to that of the temperature sensor 24.
  • the temperature sensor 24 is a thermocouple.
  • the second temperature sensor 24 is here located downstream of the apparatus 20, while the first temperature sensor 22 is located upstream of the apparatus 20 after the inlet 8.
  • the terms “downstream” and “upstream” are defined with respect to the flow direction of the fluid flows to the outlet 10.
  • the flow sensor 26 is adapted to measure the flow rate Q of the mixed fluid flow Fmix at the outlet of the apparatus 20, before this flow exits the system 16 and the valve 2 through the outlet 10.
  • the senor 26 is a turbine flowmeter, arranged in the device 16 so as to be traversed by the fluid flow Fmix when the valve 2 is in the flow state.
  • turbine flowmeter is particularly advantageous because it allows energy to be generated from the fluid flow Fmix.
  • the sensor 26 plays both the role of flow sensor and energy generator. The energy thus generated is used to supply the stage 32 and in particular to recharge the energy reserve 38.
  • the turbine 26 generates a voltage, denoted "Vt", when the flow of fluid Fmix flows through the turbine 26.
  • Vt a voltage
  • This voltage is used both as a power source and as a signal giving information on the flow Q, as explained below.
  • the turbine 26 is an axial micro-turbine.
  • such an axial micro-turbine comprises a hollow cylindrical body forming a stator and a rotor provided with one or more blades arranged inside the stator and rotatable about an axis of rotation corresponding to the longitudinal axis of the stator. stator. The rotor is then rotated when the fluid Fmix flows through the micro turbine.
  • the micro-turbine also includes an electromagnetic circuit for generating an output voltage when the rotor is rotating.
  • the axis of rotation of the rotor is here coincident with the longitudinal axis X16.
  • the second temperature sensor 24 is integrated inside the turbine 26.
  • an axial micro-turbine is advantageous because it offers a good compromise between the size of the turbine 26 and the quality of the voltage signal. electric provided by the turbine, in particular to obtain a satisfactory linearity of the signal despite the variations in the flow rate and the hydraulic fluid pressure drop.
  • the measurement of the flow rate Q is carried out indirectly, by means of calculations, on the basis of characteristics of the measured electrical signal delivered by the turbine 26 (characteristics such as the frequency, and / or the amplitude, and / or the instantaneous power) and / or characteristics of the load power received by the power stage 32, these calculations using predefined relationships, for example algebraic relations or prerecorded cartographies.
  • the calculation is performed using the computer 30.
  • this processing is performed by a dedicated logic or analog circuit integrated within the turbine 26, so that a signal representative of the flow Q is simply collected on an appropriate output of the turbine 26 independently of the voltage Vt.
  • the turbine 26 is omitted.
  • the flow sensor 26 is not necessarily able to generate energy.
  • the regulating device comprises a hydraulic turbine, for example similar to the turbine described above, which serves only to supply a power supply for electrically powering the energy reserve 38, the measurement of flow being insulated by a dedicated flow sensor 26 which is separate from said turbine.
  • the senor 26 is an ultrasonic flowmeter, or an electromagnetic flowmeter, or a differential pressure sensor associated with a "pitot tube” or “venturi tube” type device.
  • the device 16 may comprise an additional flow sensor, not shown, capable of measuring the flow rate Q and intended to assist the sensor 26.
  • an additional flow sensor capable of measuring the flow rate Q and intended to assist the sensor 26.
  • the turbine does not turn when the flow rate of the Fmix flow is below a start threshold, which depends in particular on the electromagnetic torque remanent turbine. There are ways to reduce this start threshold, but they have the effect of reducing the electric power supplied by the turbine.
  • the additional flow sensor makes it possible to measure the flow rate Q during startup phases during which the turbine 26 does not rotate.
  • this additional sensor is then no longer used once the flow of the Fmix flow becomes sufficient to allow the turbine 26 to rotate.
  • the circuit 28 is adapted accordingly to process the additional signal provided by this flow sensor.
  • this additional flow sensor is made using the flow sensor described in the application FR 3019876 A1.
  • one of the alternative flowmeter technologies described above may be used.
  • the additional flow sensor is for example placed in series with the turbine 26 with respect to the flow of fluid Fmix.
  • the power stage 32 is now described with reference to FIG. 2. It is intended to electrically power the constituents of the electronic circuit 28 and, in particular, to electrically power the computer 30 and the interface 34 with a conditioned and stabilized electrical voltage. , such as a DC voltage, for example a DC voltage of amplitude equal to 3.3 volts.
  • the power stage 32 comprises at least one power converter for converting the AC voltages received from the turbine 26 into DC voltages able to be stored in the energy reserve 38 and / or to supply the other constituents directly. circuit 28.
  • the power stage 32 comprises a first rectifier type AC / DC power converter, for transforming the electric voltage supplied by the turbine 26 into a DC voltage that supplies the energy reserve 38, and a second voltage converter.
  • DC / DC power of elevator type for transforming the electric voltage available across the energy reserve 38 into a stabilized DC voltage for supplying the rest of the circuit 28.
  • the power converter or converters can be integrated in a dedicated power circuit associated with the turbine 26.
  • the power stage 32 and the power converter or converters are adapted accordingly.
  • the energy reserve 38 comprises at least one super capacitor 381, preferably several supercapacitors 381.
  • the use of super-capacitors is advantageous because they have a small footprint and a longer life compared to the storage batteries. Indeed, in practice, the energy reserve 38 undergoes a large number of charge and discharge cycles over time, these cycles being repeated with a high frequency of use, corresponding to the frequency of use of the mixer tap 2 For example, in a domestic sanitary installation, such a mixing valve 2 can be opened and then closed several tens of times, even several hundred times in the space of a single day. The life of the super-capacitors is less degraded by such a repetition of cycles than the duration of known batteries.
  • the reserve 38 further comprises a non-rechargeable battery 382, intended to be biased to supply essential functions of the circuit 28 when the super-capacitor (s) are discharged.
  • Such a stack has the advantage of having a small footprint. Its non-rechargeable character is not unacceptable, since it is intended to be used only in an ancillary way, only in troubleshooting when the super capacitor or capacitors are discharged, and moreover to supply the circuit 28 when it only provides essential functions, these requiring less energy than the nominal functions of the circuit 28.
  • the reserve 38 is formed by the combination of several energy storage means of different technology, which can be solicited independently of each other depending on the circumstances, to feed all or part of the circuit 28.
  • the power stage 32 comprises an energy management device, not shown, intended to control the access and operation of the reserve 38, in particular during the recharging phases of the reserve 38.
  • the management device of FIG. energy is for example realized by means of a dedicated device, for example by programmable logic circuit or by any other equivalent means, preferably separate from the computer 30.
  • these functions are provided by the computer 30.
  • the circuit 28 is switchable between a normal operating mode and a standby mode, in which certain functions of the circuit 28 are deactivated, in order to reduce the power consumption.
  • the standby mode is activated when the mixing valve 2 is not used, for example after a time spent in the non-flow rate higher than a predefined threshold.
  • a time spent in the non-flow rate higher than a predefined threshold for example after a time spent in the non-flow rate higher than a predefined threshold.
  • other management strategies are possible.
  • the circuit 28 is thus adapted to be "woken up”, that is to say, switched from its standby mode to its normal operating mode, automatically when the mixing valve 2 goes from the non-flowable state to the state debiting.
  • the management functions of the normal or standby mode of operation are provided by the previously described energy management device.
  • this energy management device is adapted to detect the flow or non-flow state from the flow information Q provided by the turbine 26 or, more generally, provided by the sensor 26.
  • the super-capacitors 381 are omitted.
  • the energy reserve 38 comprises instead a rechargeable electric storage battery, for example of lithium-ion technology, or Nickel Metal Hydride technology. This battery is preferably used in conjunction with the turbine 26, so as to be recharged by the turbine 26. However, it can, alternatively, be associated with other recharging means.
  • the energy reserve 38 is a non-rechargeable electric battery, such as an electric battery of Uthium-MnO 2 technology or Uthium-SOCI 2 technology . In other words, the energy reserve 38 can not then be recharged.
  • the power stage 32 is adapted to be powered electrically by a mains-type electrical network.
  • the energy reserve 38 is at least partially rechargeable, then the recharging is performed thanks to the energy provided by this power grid.
  • the logic unit 40 is here a microprocessor or a programmable microcontroller.
  • the memory 42 comprises a non-volatile memory, for example a flash memory module or any other equivalent technology.
  • the memory 42 may further include a volatile RAM type RAM for "Random Access Memory" in the English language.
  • the memory 42 stores executable software instructions to operate the computer 30 and the circuit 28 when these instructions are executed by the logic unit 40.
  • these executable instructions form a firmware, or embedded software, of the computer 30 .
  • the computer 30 is programmed to collect the data coming from the sensors and to store them in memory, or even reprocess them, before sending them to the device 48 or 50.
  • the computer 30 is preferably at least programmed to provide values of the following physical quantities, from the raw data measured using the sensors 22, 24 and 26: the temperature T2 of the mixed fluid, the flow rate Q mixed fluid, or the temperature T1 of cold fluid, this for each moment t while the device 16 is in the flow state.
  • These values are, for example, instantaneous values or values averaged over a predefined time interval, for example over a cycle of use of the mixer tap 2.
  • use cycle denotes a succession of debiting and non-debiting states of the valve 2, this succession for example implemented by a user to perform a specific use.
  • a duty cycle begins when the valve 2 is actuated to the debiting state after remaining in the non-debiting state for a duration greater than a predefined threshold, called the "stop time threshold".
  • the duty cycle terminates at the end of the last bitrate state, that is, the first bitrate state to be followed by a non-debiting state of duration greater than or equal to the stop duration threshold.
  • a cycle of use may correspond to a shower taken by a user, this shower can be interrupted by punctual stops of limited duration.
  • the computer 30 is advantageously programmed to enable the calculation in real time of the quantity of energy, denoted E, necessary for heating the hot fluid for a particular purpose, for example to allow the taking of a shower.
  • energy E is the energy required to heat a volume of cold water to have enough hot water for a user to shower.
  • the case of a shower is provided as a non-limiting example and that the computer 30 can also be programmed to implement such calculations for other types applications other than a shower, and especially for other fluids than water.
  • valve 2 is intended to be part of a water distribution installation comprising a device for producing domestic hot water, such as a water heater or a hot water tank, driven by a control system, eg home automation.
  • a hot water production device operates by heating cold water which typically comes from the same source as that supplying the inlet 8. It is understood that this device for producing hot water is located upstream of the water. inlet 8 of the tap 2.
  • the information collected by the device 16 is thus used by the home automation control system to control the hot water production device, so as to optimize energy consumption.
  • the computer 30 directly calculates the energy E in real time from the measured data and according to predefined formulas.
  • the computer 30 calculates not directly energy E, but rather intermediate quantities. These intermediate quantities are then used by an external computing device, for example within the home automation control system, to calculate the energy E.
  • the quantities X and Y defined below are calculated automatically by the computer 30, for example in real time for each cycle of use:
  • i is an index identifying each measurement sample
  • n is a number equal to the total number of measurement samples for the duty cycle
  • Tmi is the temperature value T2 for the moment corresponding to the measurement sample i
  • Qi is the value of the flow rate Q for the moment corresponding to the measurement sample i.
  • the energy E is then calculated separately, from these quantities X and Y and from information on the cold water temperature value upstream of the hot water production device.
  • energy E is calculated using the following formula:
  • the computer 30 is advantageously programmed to estimate the temperature "Tfe" of cold water upstream of the hot water production device.
  • this temperature Tfe may differ from the cold fluid temperature T 1 measured by the first temperature sensor 22, especially when the valve 2 has remained in the non-debiting state for a long time, hence the interest of not content with measuring the temperature T 1.
  • the cold water present in the valve 2 at the sensor 22 may have a temperature substantially different from that of the cold water that arrives upstream of the production device. hot water, especially at the beginning of a phase of use of the tap 2.
  • the temperature Tfe for a duty cycle is estimated to be equal to the minimum temperature value T 1 during this cycle of use.
  • the temperature Tfe is estimated to be equal to the minimum value of temperature T1 measured during all the cycles of use of the valve 2 for a predetermined duration, this duration ranging from one day to a few months.
  • a predefined value of temperature Tfe can be taken instead, for example a parameter entered by a user, or a regional parameter predefined at the factory.
  • the home automation control system knows the temperature value Tfe cold water entering the production device, for example because it is measured by means of a dedicated temperature sensor, then this value can be supplied to the calculator 30, no estimation being then necessary.
  • the electronic processing circuit 28 is programmed to calculate the energy E as a function, in particular, of the measured flow rate, the temperature of the mixed fluid and the temperature of the cold fluid.
  • the temperature of the cold fluid can, depending on the case, be measured by the first temperature sensor 22 or be a predefined value stored in memory, for example when the control device 16 is devoid of the first temperature sensor 22.
  • the computer 30 is advantageously programmed to calculate summary data and statistics of use of the valve 2, in particular from the measured data of flow and temperature as a function of time. These calculations are performed according to predefined rules and according to parameters that can be modified by the user.
  • the computer 30 is adapted to store and / or calculate all or part of the following data relating to the real-time operation of the device 16, for transmission via the interface 34:
  • the computer 30 is also adapted to store and / or calculate all or part of the following summary data relating to a cycle of use:
  • so-called real-time data may be continuously transmitted out during a duty cycle, but may also be stored before further transmission.
  • summary data for a duty cycle can not be fully calculated and transmitted until the usage cycle is complete.
  • the computer 30 can send the data outwardly in real time or in a deferred manner.
  • data When data are not transmitted in real time, they are stored in memory by the computer 30 for subsequent transmission. Preferably, they are erased after sending, so as to avoid saturating the memory 42.
  • the computer 30 is advantageously programmed to implement a function of the "black box" type, by recording, in a permanent memory, for example in the memory 42, statistical data representative of the use of the tap. These data are intended to be used later in case of failure of the computer 30 and / or the device 16, for example to analyze failure modes of the device 16 in case of damage, or to confirm or deny claims in case of failure. incident involving a user of the valve 2, for example in case of burn due to a fluid temperature too high.
  • the data recorded by the computer 30 comprise:
  • a unique identifier of the computer 30, comprising for example a serial number, a manufacturing batch number, a date of manufacture;
  • the computer 30 is programmed to prevent the alteration of these recorded data by an unauthorized user.
  • the computer 30 can also send data relating to the power supply, such as statistics relating to the operation of the power stage 32 or a charge level of the energy reserve 38 and more particularly the charge level of the power supply (s). super-capacitors and / or non-rechargeable battery, if applicable.
  • the computer 30 is advantageously programmed to implement a user access interface, which makes it possible to organize and regulate the data exchanges between the computer 30 and the terminal 48 or the server 50 when a connection is established. by means of the interface 34.
  • the user access interface thus allows an authorized user and / or a maintenance agent to access measured data and / or to change parameters, by means of a user interface. a website (in the case of the remote server 50) or a dedicated application (in the case of the terminal 48).
  • the communication interface 34 is now described with reference to FIG.
  • the interface 34 is adapted to communicate, thanks to the antenna 46, according to one or more wireless communication protocols of short-range wireless type.
  • the "Bluetooth Low Energy” protocol is used here, which makes it possible to transfer a large volume of data and which is compatible with a large number of mobile communication devices.
  • the interface 34 can connect directly to a terminal 48 for exchanging data as soon as the terminal 48 comprises a wireless communication interface of compatible technology and this terminal 48 is at a distance from the lower device 16 or equal to the maximum range of the technology used.
  • the terminal 48 is a mobile communication apparatus such as a mobile phone, or a tablet, or a laptop.
  • the terminal 48 is a specific terminal installed near the fluid distribution installation, for example a terminal installed in a shower enclosure in which the valve 2 is installed.
  • This terminal is then preferably provided with a display screen for displaying in real time data relating to the use of the tap 2, in particular chosen from those previously defined, such as the power P, the energy E or the financial cost.
  • the terminal 48 is an integrable module in a home automation installation, for example integrable in the previously described hot water production device or in the control system associated therewith.
  • This integration makes it possible to facilitate the exchange of data, for example to adapt operating parameters of the device 16, such as the temperature Tfe.
  • the interface 34 can be connected simultaneously to several devices 48 and / or 50.
  • the interface 34 also authorizes a connection of the computer 30 to the remote server 50, via an intermediary connection device, or hub, which acts as a relay between the interface 34 and this remote server 50.
  • this is useful in the case of a remote server 50 that is not directly accessible through said short-range communications protocol, but which is accessible through one or more other networks.
  • exchange of data to which said intermediate connection device is connected may be the internet network, or a machine-to-machine communication network, of the LoRaWAN type or of the "ultra-narrow band" type such as the SIGFOX® protocol.
  • the intermediate connection device is provided with a wireless communication interface technology compatible with the interface 34 so as to communicate with it.
  • the terminal 48 may act as an intermediate connection device.
  • the server 50 is adapted to collect and analyze the data transmitted by the device 16, in order to analyze the consumption habits of the users. This analysis is for example carried out by a faucet or device manufacturer 16, or by a service provider, or, in the case of use in collective housing, by a building manager.
  • this analysis is, for example, to provide a manufacturer or operator with information to improve their products and services, or to provide users with information on their consumption in order to encourage them to optimize their water consumption.
  • this analysis makes it possible to prevent domestic accidents and / or to intervene in the event of such an accident.
  • an alarm is generated by the computer 30, for example in the case of a temperature T2 that is too high, an alert signal is sent to the terminal 48 or to the server 50. In response, the latter automatically warns a personal assistance entity.
  • the data exchange between the computer 30 and a user device 48 or 50 can be done either in a unidirectional communication mode (here from the computer 30 to a device 48 or 50), or in a bidirectional communication mode.
  • the computer 30 also comprises an electronic card 45 including a PCB-type substrate on which are mounted the components of the computer 30, such as the computer 40, the memory 42 and the clock 44, or even constituents of the floor 32, and in particular the component or components forming the energy reserve 38.
  • an electronic card 45 including a PCB-type substrate on which are mounted the components of the computer 30, such as the computer 40, the memory 42 and the clock 44, or even constituents of the floor 32, and in particular the component or components forming the energy reserve 38.
  • the circuit 28 is integrated in the body of the device 16.
  • the circuit 28 is advantageously arranged inside a housing provided at a support of the rotary knob 12.
  • the substrate used in the electronic card 45 has a disk shape provided with a central orifice.
  • the diameter of the disk-shaped substrate is between 3 cm and 5 cm.
  • the diameter of the central orifice is between 1 cm and 2 cm.
  • the device 16 has a cylindrical shape with a longitudinal axis X16.
  • the card 45 is arranged perpendicularly to this longitudinal axis X16.
  • the central recess allows the passage of constituents of the device 16.
  • the card 45 is mounted coaxially around the longitudinal axis X16 with a rotatable coupling portion and associated with the rotary knob 12, this portion can pass through the central orifice.
  • Link 36 is preferably a wired link. It may comprise cables or a preformed rigid tongue in which conductors are formed.
  • the link 36 has four conductors. Two of these conductors connect the turbine 26 to the electronic circuit 28, for example one for the electric mass and one for the electrical phase, to deliver an electric current which supplies the power stage 32 and from which information about the debit Q. Two more of these conductors connect the sensor 22 to the circuit 28, for example to make a resistance measurement across the sensor 22 when the sensor 22 is a negative temperature coefficient probe.
  • the link 36 includes a wired fieldbus, for example of LIN type for "Local Interconnect Network".
  • the link 36 is inserted into openings in the body of the device 16. Alternatively, it is overmolded during the manufacture of the device 16.
  • the senor 22 is connected directly to the card 45.
  • the sensor 22 is connected to the computer 30 independently of the link 36.
  • the dimensions of the antenna 46 are adapted according to the technology used to implement the communications with the devices 48 and 50.
  • a half-wave dipole antenna or a quarter-wave antenna is used.
  • the length of the antenna is 62.5mm or 31.25mm.
  • the disposition of the antenna 46 in the device 16 is chosen so as to prevent the radio waves from being blocked by metal forming part of the valve 2, which would make it impossible to establish communication with a device 48, 50 located at the outside the tap 2.
  • the antenna 46 is mounted on the card 45. Alternatively, however, it may be mounted outside the device 16. Such a variant may be necessary when the device 16 is intended to be used in a valve 2 whose body 4 and / or buttons 12 and 14 are coated with a decorative metal such as chrome or gold.
  • FIGS 3 and 4 show a thermostatic control device 16 'according to a first particular embodiment of the invention.
  • thermostatic control device elements 16 which are analogous to the embodiment of the thermostatic control device 16 previously described have the same references and are not described in detail, since the above description can be transposed to them.
  • FIGS. 3 and 4 correspond to views in longitudinal section of the device 16 'in different sectional planes.
  • the body of the device 16 'here carries the reference 60. It comprises a first sleeve 62 and a second sleeve 64 between which the thermostatic mixing and regulating apparatus 20 is arranged.
  • the sleeves 62, 64 and the apparatus 20 are arranged coaxially with respect to the axis X16 and are connected to each other mechanically
  • the sleeves 62 and 64 are made of plastic.
  • the apparatus 20 is here in the form of a preassembled cartridge provided with a housing inside which are arranged the internal components which provide the thermostatic control.
  • the apparatus 20 is here produced by means of a thermostatic cartridge known and described in the patent FR2869087 in the name of the company VERNET SA.
  • the turbine 26 is integral with the second sleeve 64.
  • the sleeve 64 also incorporates the second temperature sensor 24 and, optionally, the first temperature sensor 22.
  • the first sleeve 62 has an end portion 63 which delimits an internal housing V12.
  • the housing V12 is delimited by a part of the body of the regulating device.
  • the housing V12 and protected fluid flows Fmix, Fcold, Fhot tightly.
  • the circuit 28 is housed inside this housing V12.
  • the card 45 is mounted on the bottom of the housing V12.
  • the link 36 is formed inside the sleeves 62 and 64. As indicated above, the link 36 can either be inserted in a housing prepared for this purpose during the construction of the sleeves 62 and 64, or be integrated inside. sleeves 62 and 64 by overmoulding during the construction of sleeves 62 and 64.
  • a seal 66 for example an O-ring made of elastomeric material, is disposed at the junction between the end portion 63 and the remainder of the sleeve 62, so as to ensure a seal with respect to the water .
  • sealing elements are provided at the junction of the sleeves 62 and 64 to prevent the fluid from coming into contact with the connection 36.
  • the end portion 63 serves as a support for mounting the rotary knob 12. However, the end portion 63 does not rotate with the button 12 and remains integral with no degree of freedom with the rest of the body 62.
  • the end portion 63 is traversed by a coupling portion which connects the rotary knob 12 with a rotary control member of the apparatus 20, so as to ensure the mechanical coupling between the rotary knob 12 and the apparatus 20.
  • the central orifice of the card 45 is traversed by this coupling portion.
  • FIGS 5 and 6 show a thermostatic control device 16 "according to a second particular embodiment of the invention.
  • the thermostatic control device elements 16 "which are analogous to one of the previously described embodiments of the thermostatic control device have the same references and are not described in detail, since the description above can to be transposed.
  • Figures 5 and 6 correspond to longitudinal sectional views of the device 16 "in different sectional planes.
  • the body of the device 16 "here carries the reference 70.
  • the body 70 includes a first sleeve 72 and a second sleeve 74.
  • the sleeves 72 and 74 are integral with each other and are arranged coaxially with respect to the axis. X16.
  • sealing elements are provided at the junction between the sleeves 72 and 74 to prevent fluid from coming into contact with the connection 36.
  • the second sleeve 74 incorporates the turbine 26 and the second temperature sensor 24.
  • the sleeve 74 is said to be an instrumented sleeve.
  • the sleeve 72 defines an inner housing V12 inside which the circuit 28 is housed.
  • the central hole of the card 45 is traversed by the previously defined coupling portion. Other arrangements are possible, however.
  • the sleeve 72 defines an internal volume V20 for receiving the apparatus 20.
  • the internal components forming the apparatus 20 and which provide the thermostatic control and the fluid mixture are here distributed directly within the volume V20.
  • the apparatus 20 is not here in the form of a preassembled cartridge.
  • the senor 22 is housed in the sleeve 72.
  • the second sleeve 74 which defines the volume V20 and which accommodates the components of the apparatus 20.
  • the dimensions of the sleeves 72 and 74 are adapted accordingly.
  • the second sleeve 74 is here longer than the first sleeve 72.
  • Figures 7 and 8 show a thermostatic control device 16 '"according to a third particular embodiment of the invention.
  • thermostatic control device elements 16 "' which are analogous to one of the previously described embodiments of the thermostatic control device have the same references and are not described in detail, since the above description may to be transposed to them.
  • FIGS. 7 and 8 correspond to views in longitudinal section of the device 16 "'in different sectional planes, the device 16"' being integrated within a thermostatic assembly itself integrated in a body 4 of mixer tap 2.
  • the device 16 "'is directly integrated within an assembly including a main body 80 and also including a device for regulating the flow of fluid, which is here referred to as 90.
  • the body 80 here has a shape essentially cylindrical extending along the axis X16.
  • the body 80 is made of plastic.
  • the device 90 is disposed at one end of the body 80 and is coupled with the button 14, while the device 16 "'is disposed at an opposite end of the body 80 and is coupled with the button 12. More specifically, the control member of the apparatus 20 is coupled to the button 12 via a coupling portion.
  • the body 80 is separated from the internal walls of the body 4 by a dry zone 82, that is to say an area through which no fluid can pass under normal operating conditions of the valve 2.
  • the zone 82 is filled with air.
  • one or the other of the inputs 6 and 8 of the valve 2 is arranged facing a corresponding fluid inlet of the device 16 "', for a direct fluid connection, while the other input of tap fluid 2 (here, in this case, the hot fluid inlet 6) is fluidly connected to the corresponding inlet of the device 16 "'via a supply channel 84 formed in the body 80 .
  • the mixed fluid outlet of the device 16 "'is fluidly connected to the outlet 10 via an outlet channel 86 formed in the body 80.
  • the different fluid flows can circulate inside the valve 2, between the inlets 6, 8 and the outlet 10 and the device 16 '' without entering the zone 82.
  • the turbine 26 is formed inside the body 80.
  • the outlet of the turbine 26 opens into a flow zone 88 formed in the body 80, for example at the center of this body 80.
  • This zone 88 brings the mixed fluid Fmix to the device 90.
  • the fraction of mixed fluid Fmix which is authorized by the device 90 to exit then flows into the channel 86. other words, the channel 86 opens at the output of the device 90.
  • the link 36 is advantageously arranged in the zone 82. In this way, the link 36 can not come into contact with the fluids. In other words, the sealing and the protection of the link 36 are provided intrinsically.
  • the fluid inlets 6 and 8 are respectively each provided with a backflow valve 92 and 94.
  • the reference 96 designates a spacer separating the hot and cold fluid inlets at the apparatus 20.
  • the apparatus 20 can be made either in the form of a cartridge similar to that previously defined, or by directly incorporating the internal control components within the body 80.
  • This third embodiment can be implemented independently of the previous embodiments.
  • this third embodiment can be implemented with a thermostatic control device which is not instrumented, that is to say a thermostatic control device similar to the device 16 but in which the circuit 28 and the sensors 22, 24, 26 and the link 36 are omitted.
  • the embodiments of the invention make it possible to obtain a particularly advantageous instrumented thermostatic control device.
  • the circuit 28 is integrated in the device 16, it is not necessary to change the size of the valve 2, which facilitates its integration into an existing sanitary installation.
  • the presence of the circuit 28 is transparent to the user of the valve 2. It does not alter the thermostatic regulation.
  • the exchange of data is done only through wireless means, which avoids having to connect cable connections at the tap, because it would pose problems of integration and user safety.
  • the sealing provided at the circuit 28 and the link 36 limits the risk of damage to the electronics by the fluid flowing in the device 16 and also reduces the risk of electrocution of the users of the valve 2.
  • the electronic circuit 28 is inside the body 80, for example between the cartridge 20 and the device 90.
  • the connections between the circuit 28 and the sensors are not necessarily placed in tight areas and may be in an area exposed to fluid.
  • the electrical connections are preferably provided in a sealed manner, for example by means of seals and / or sealed connectors.

Abstract

Ce dispositif de régulation thermostatique (16) pour un robinet mitigeur thermostatique comporte : - un capteur de température (24) pour mesurer la température (T2) du fluide mélangé; - un capteur de débit (26) pour mesurer le débit (Q) du flux de fluide mélangé (Fmix) lorsque le dispositif de régulation (16) est dans un état débitant; - un circuit électronique (28) embarqué comprenant : · un calculateur électronique (30) programmable, · une interface de communication (34) pourvue d'une antenne radio (46), · une réserve d'énergie (38) électrique, apte à alimenter électriquement le calculateur électronique (30) et l'interface de communication (34); Le circuit électronique (28) est adapté pour collecter les informations mesurées par les capteurs (24, 26) et pour transmettre ces informations vers l'extérieur au moyen de l'interface de communication (34).

Description

DISPOSITIF DE REGULATION THERMOSTATIQUE INSTRUMENTE
ET ROBINET MITIGEUR COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF DE REGULATION THERMOSTATIQUE
La présente invention concerne un dispositif de régulation thermostatique instrumenté, un assemblage thermostatique comportant ce dispositif de régulation thermostatique, ainsi qu’un robinet mitigeur thermostatique équipé d’un tel assemblage.
L’invention se rapporte plus généralement au domaine des installations sanitaires de distribution d’un fluide, notamment de distribution d’eau.
Les robinets mitigeurs thermostatiques permettent de mélanger deux flux de fluide présentant des températures différentes, tel qu’un flux de fluide chaud et un flux de fluide froid. De ce mélange résulte un flux de fluide sortant qui présente une température intermédiaire. La valeur de la température intermédiaire est réglable par un utilisateur.
Pour ce faire, le robinet mitigeur comporte un dispositif de régulation thermostatique. Ce dispositif de régulation thermostatique comporte des moyens de mélange des fluides et des moyens de régulation de la température du fluide mélangé.
Un exemple de dispositif de régulation thermostatique connu est décrit dans le brevet FR-282141 1 -B1 .
Typiquement, ces robinets mitigeurs permettent d’alimenter en fluide une installation sanitaire, telle qu’une douche, un lavabo, un évier ou une baignoire.
Avec le développement des applications domotiques, il existe désormais un besoin pour des robinets mitigeurs qui soient capables de collecter des données d’utilisation, par exemple la quantité d’eau consommé ou les températures de fluide mises en jeu, et de transmettre ces données vers un récepteur extérieur au robinet mitigeur, de préférence par une liaison sans fil. Ces nouvelles fonctionnalités ne doivent cependant pas dégrader le fonctionnement du robinet mitigeur, notamment en ce qui concerne sa durabilité et la sécurité des utilisateurs, ni compliquer l’intégration du robinet mitigeur au sein d’installations existantes.
Il existe donc un besoin pour un dispositif de régulation thermostatique instrumenté pour un robinet mitigeur capable de répondre aux besoins précités.
A cet effet, l’invention concerne un dispositif de régulation thermostatique pour un robinet mitigeur thermostatique, le dispositif de régulation étant adapté pour produire un flux de fluide mélangé à partir de deux flux de fluide chaud et froid, caractérisé en ce que le dispositif de régulation est instrumenté et comporte à cet effet :
un capteur de température pour mesurer la température du fluide mélangé ; un capteur de débit pour mesurer le débit du flux de fluide mélangé lorsque le dispositif de régulation est dans un état débitant ;
un circuit électronique de traitement, embarqué à l’intérieur du dispositif de régulation et comprenant :
• un calculateur électronique programmable,
• une interface de communication pourvue d’une antenne radio,
• une réserve d’énergie électrique, apte à alimenter électriquement le calculateur électronique et l’interface de communication ;
et en ce que le circuit électronique est adapté pour collecter les informations mesurées par les capteurs et pour transmettre ces informations vers l’extérieur au moyen de l’interface de communication.
Grâce à l’invention, le dispositif de régulation thermostatique est capable de collecter des données d’utilisation et de transmettre ces données vers un récepteur extérieur. Ces fonctionnalités de collecte et de transmission sont ainsi réalisées de façon intégrée au dispositif, sans qu’il ne soit nécessaire d’avoir recours à une liaison câblée et/ou de connecter physiquement des équipements supplémentaires à l’extérieur du robinet mitigeur.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel dispositif de régulation thermostatique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :
- Le capteur de débit est une turbine hydraulique adaptée pour alimenter électriquement la réserve d’énergie, telle qu’une micro-turbine axiale.
- Le dispositif de régulation comporte une turbine hydraulique, telle qu’une micro turbine axiale, adaptée pour alimenter électriquement la réserve d’énergie et le capteur de débit est distinct de ladite turbine hydraulique.
- L’interface de communication est compatible avec une technologie de communication hertzienne à courte portée.
- Le dispositif de régulation comporte en outre un capteur de température pour mesurer la température du fluide froid.
- Le circuit électronique de traitement est programmé pour calculer l’énergie nécessaire pour chauffer un volume de fluide froid en amont du dispositif de régulation thermostatique en fonction, notamment, du débit mesuré, de la température du fluide mélangé et de la température du fluide froid mesurée par ledit capteur de température.
- Le circuit électronique de traitement est programmé pour calculer l’énergie nécessaire pour chauffer un volume de fluide froid en amont du dispositif de régulation thermostatique en fonction, notamment, du débit mesuré, de la température du fluide mélangé et d’une valeur prédéfinie de température du fluide froid.
- La réserve d’énergie comporte un ou plusieurs super-condensateurs.
- Le circuit électronique est au moins en partie logé à l’intérieur d’un logement interne délimité par une partie d’un corps du dispositif de régulation, ce logement étant protégé des flux de fluide de façon étanche.
- Le calculateur électronique est programmé pour transmettre une ou plusieurs des données d’utilisation choisies parmi le groupe contenant les données suivantes :
- l’évolution de la température de fluide mélangé au cours du temps, issue de la mesure par le capteur de température ;
- l’émission d’une alerte si la température de fluide mélangé dépasse un seuil prédéfini ;
- l’évolution du débit de fluide mélangé issu de la mesure par le capteur de débit ;
- l’émission d’une alerte si le débit de fluide mélangé dépasse un seuil prédéfini ;
- la puissance thermique fournie par un dispositif de production de fluide chaud associé au pour chauffer l’eau froide ;
- l’énergie thermique correspondant à la puissance thermique fournie par le dispositif de production pendant un cycle d’utilisation du robinet ;
- une estimation du coût financier associé à la production de l’énergie thermique E pour le cycle d’utilisation,
- date et heure de début et/ou de fin du cycle d’utilisation ;
- durée du cycle d’utilisation ;
- valeurs moyenne, minimale et maximale de la température de fluide mélangé pendant le cycle d’utilisation ;
- valeurs moyenne, minimale et maximale du débit de fluide mélangé pendant le cycle d’utilisation ;
- volume d’eau consommé pendant le cycle d’utilisation.
- Le calculateur électronique est programmé pour stocker en mémoire permanente des données statistiques représentatives de l’utilisation du robinet.
L’invention concerne également un assemblage de régulation thermostatique pour un robinet mitigeur thermostatique, cet assemblage comprenant :
un dispositif de régulation thermostatique pour produire un flux de fluide mélangé à partir de deux flux de fluide chaud et froid ;
un dispositif de régulation de débit de fluide mélangé ; caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermostatique tel que décrit précédemment.
L’invention concerne également un robinet mitigeur thermostatique, comprenant : un corps de robinet mitigeur ;
une entrée de fluide chaud, une entrée de fluide froid et une sortie de fluide mélangé ;
un dispositif de régulation thermostatique disposé à l’intérieur du corps et connecté fluidiquement aux entrées de fluide et à la sortie de fluide ; le robinet mitigeur étant caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermostatique est tel que décrit précédemment.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l’invention, un tel robinet mitigeur thermostatique peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toute combinaison techniquement admissible :
- Le dispositif de régulation est intégré au sein d’un assemblage incluant un corps principal et un dispositif de régulation du débit de fluide, l’assemblage étant disposé à l’intérieur du corps de robinet de façon coaxiale avec ce corps de robinet, alors que le corps principal est séparé des parois internes du corps de robinet par une zone sèche, et que le dispositif comporte une liaison électrique qui raccorde le circuit électronique aux capteurs, cette liaison électrique étant disposée dans la zone sèche.
- Le dispositif de régulation est intégré au sein d’un assemblage incluant un corps principal et un dispositif de régulation du débit de fluide, l’assemblage étant disposé à l’intérieur du corps de robinet, et le circuit électronique de traitement associé au dispositif de régulation est à l’intérieur du corps principal.
L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d’un mode de réalisation d’un dispositif de régulation thermostatique instrumenté, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d’un robinet mitigeur équipé d’un dispositif de régulation thermostatique instrumenté selon des modes de mise en œuvre de l’invention ;
- la figure 2 est un schéma synoptique d’un dispositif de régulation thermostatique selon des modes de mise en œuvre de l’invention ;
- les figures 3 et 4 sont des vues en coupe d’une portion d’un dispositif de régulation thermostatique selon un premier mode de mise en œuvre de l’invention ;
- les figures 5 et 6 sont des vues en coupe d’une portion d’un dispositif de régulation thermostatique selon un deuxième mode de mise en œuvre de l’invention ; - les figures 7 et 8 sont des vues en coupe d’une portion d’un dispositif de régulation thermostatique selon un troisième mode de mise en oeuvre de l’invention.
La figure 1 représente un exemple d'un robinet mitigeur thermostatique 2 pour la distribution d'un fluide, tel que de l'eau.
Le fluide distribué, nommé « fluide mélangé » ou « fluide mitigé », est obtenu par mélange d’un flux de fluide chaud et d’un fluide froid.
Par exemple, le robinet mitigeur 2 est destiné à être monté dans une installation de distribution d'eau sanitaire, telle qu'une douche, une baignoire, un évier ou un lavabo.
Dans ce mode de réalisation, le robinet mitigeur 2 comporte un corps 4, une entrée de fluide chaud 6, une entrée de fluide froid 8 et une sortie de fluide mélangé 10, un bouton rotatif 12 de réglage de température et un bouton rotatif 14 de réglage de débit de fluide mélangé sortant par la sortie 10.
Par exemple, le corps 4 présente une forme tubulaire creuse s'étendant le long d'un axe longitudinal. Les boutons 12 et 14 sont montés sur des extrémités opposées du corps 4, coaxialement au corps 4, et sont mobiles en rotation autour de cet axe longitudinal.
Optionnellement, le bouton 12 est pourvu d'un organe de verrouillage 13 actionnable manuellement et permettant de bloquer sélectivement la rotation du bouton 12. Le bouton 14 peut également être pourvu d'un organe de verrouillage similaire.
Le robinet mitigeur 2 peut être, en alternance, dans un état dit « débitant » dans lequel le fluide mélangé sort par la sortie 10, ou dans un état dit « non-débitant », dans lequel aucun fluide ne s’écoule par la sortie 10, quand bien même le robinet mitigeur 2 est alimenté en fluide par les entrées 6 et 8.
Le robinet 2 mitigeur comprend à cet effet un dispositif de régulation du débit de fluide, commandés par le bouton rotatif 14, qui permet d’interrompre ou, en alternance, d’autoriser l’écoulement de fluide dans le robinet mitigeur 2 pour commuter celui-ci sélectivement entre les états débitant et non-débitant. Par exemple, le dispositif de régulation du débit est un système à disques céramiques.
Le robinet mitigeur 2 comporte également un dispositif 16 de régulation thermostatique, logé à l'intérieur du robinet mitigeur 2, par exemple dans le corps 4.
Le dispositif 16 permet de mélanger les flux de fluide chaud et froid provenant des entrées 6 et 8 pour obtenir un flux de fluide mélangé, dont la température correspond à une température de régulation choisie par un utilisateur au moyen du bouton 12.
Le dispositif 16 est dit être « thermostatique » en ce sens qu’il permet de réguler la température du fluide mélangé à une valeur constante et réglable, indépendamment des variations de pressions et de températures respectives des fluides entrants chaud et froid et du débit du fluide sortant, ceci dans une certaine gamme de pression et de débit.
La figure 2 représente un exemple du dispositif 16, illustré de façon simplifiée.
Le dispositif 16 comprend une entrée de fluide chaud, une entrée de fluide froid, et une sortie de fluide mélangé. Ces entrées et cette sortie sont respectivement mises en communication fluidique avec les entrées 6, 8 et la sortie 10 lorsque le dispositif 16 est monté à l’intérieur du robinet mitigeur 2.
Dans ce qui suit, pour simplifier la description, les entrées en fluide du robinet mitigeur 2 sont confondues avec celles du dispositif de régulation 16. Ces dernières ne portent donc pas de référence numérique et ne sont pas décrites en détail.
On note « Fhot » le flux de fluide chaud provenant de l'entrée 6, « Fcold » le flux de fluide froid provenant de l'entrée 8 et « Fmix » le flux de fluide mélangé qui résulte du mélange des flux Fhot et Fcold, le flux Fmix étant destiné à sortir par la sortie 10.
Par extension, la distinction entre état débitant et non-débitant s’applique également au dispositif 16 dans le reste de la description.
Selon des modes de mise en oeuvre, le dispositif 16 comporte un corps de forme allongée s’étendant selon un axe longitudinal X16. Par exemple, lorsque le dispositif 16 est monté dans le corps 4, l’axe longitudinal X16 est parallèle, voire confondu, avec l’axe longitudinal du corps 4.
Par exemple, le corps du dispositif 16 est réalisé en matière plastique.
Selon des modes de mise en oeuvre, le dispositif 16 est destiné à être associé au dispositif de régulation du débit de fluide précédemment défini pour former un assemblage thermostatique, ou ensemble thermostatique, destiné à équiper le robinet mitigeur 2.
Le dispositif 16 comporte un appareillage 20 de mélange des flux Fhot et Fcold et de régulation de la température du fluide mélangé Fmix.
L’appareillage 20 est ici couplé mécaniquement au bouton 12 pour permettre la sélection d’une température de régulation par un utilisateur.
Par exemple, cet appareillage 20 est réalisé par des composants de régulation thermostatique de type thermo-mécaniques, tel qu'au moyen d'une cartouche thermostatique pré-assemblée.
Le rôle et le fonctionnement de tels composants de régulation thermostatique de type thermo-mécaniques sont connus et dans les brevets FR2774740, FR2869087 et FR2921709 déposés au nom de la société VERNET SA. Le dispositif 16 est ici dit être instrumenté, en ce sens qu'il comporte en outre des moyens électroniques de mesure et de traitement pour collecter et transmettre des données relatives à l'utilisation du robinet mitigeur 2.
Le dispositif 16 comporte ainsi un premier capteur de température 22 pour mesurer la température T1 du flux de fluide froid Fcold, un deuxième capteur de température 24 pour mesurer la température T2 du flux mélangé Fmix, un capteur 26 pour mesurer le débit Q de flux mélangé Fmix, ainsi qu’un circuit électronique de traitement 28.
Le circuit électronique 28 inclut un calculateur électronique 30 programmable, un circuit d’alimentation électrique, aussi nommé étage de puissance 32, et une interface de communication radio 34, ainsi qu’une liaison électrique 36.
L’étage de puissance 32 comporte une réserve d’énergie 38. Le calculateur 30 comporte ici une unité logique de calcul 40, une mémoire informatique 42 et une horloge électronique 44. L’interface 34 comporte une antenne radio 46. L’interface 34 permet notamment d’assurer une communication entre le circuit 28 et un terminal utilisateur 48, ou avec un serveur informatique distant 50.
Dans ce qui suit, le terme « dispositif utilisateur » est utilisé pour désigner l’un ou l’autre du terminal utilisateur 48 et du serveur informatique distant 50.
Le circuit 28 est destiné à collecter les informations mesurées par les capteurs du dispositif 16 et à transmettre ces informations vers l’extérieur du robinet 2, par exemple vers les dispositifs 48 ou 50, au moyen de l’interface de communications 34.
La liaison électrique 36 raccorde électriquement le circuit 28 avec au moins une partie des capteurs associés au circuit 28, notamment avec les capteurs 24 et 26. Elle permet notamment d’acheminer de l’énergie et de transmettre des données.
Ainsi, les capteurs 22, 24 et 26 et le circuit 28 forment ensemble les moyens électroniques de mesure et de traitement précédemment mentionnés.
On comprend notamment que le circuit 28 n’assure pas ici la régulation thermostatique, celle-ci étant assurée par l’appareillage 20.
Les constituants du circuit 28 sont décrits plus en détail dans ce qui suit en référence à la figure 2.
De préférence, le deuxième capteur de température 24 est une sonde de température de technologie céramique à coefficient de température négatif. Cette technologie a l’avantage d’être fiable et économique.
Selon des variantes de mise en œuvre, le premier capteur de température 22 peut être omis. Toutefois, lorsqu’il est présent, le capteur de température 22 utilise de préférence une technologie analogue à celle du capteur de température 24.
En variante, le capteur de température 24 est un thermocouple. Le deuxième capteur de température 24 est ici situé en aval de l’appareillage 20, alors que le premier capteur de température 22 est situé en amont de l’appareillage 20 après l’entrée 8. Les termes « aval » et « amont » sont définis par rapport au sens d’écoulement des flux de fluide vers la sortie 10.
Le capteur de débit 26 est adapté pour mesurer le débit Q du flux de fluide mélangé Fmix en sortie de l’appareillage 20, avant que ce flux ne sorte du système 16 et du robinet 2 par la sortie 10.
De préférence, le capteur 26 est un débitmètre à turbine, agencé dans le dispositif 16 de sorte à être traversé par le flux de fluide Fmix lorsque le robinet 2 est dans l’état débitant.
L’utilisation d’un débitmètre à turbine est particulièrement avantageuse, car cela permet de générer de l’énergie à partir de l’écoulement de fluide Fmix. En d’autres termes, le capteur 26 joue à la fois le rôle de capteur de débit et de générateur d’énergie. L’énergie ainsi générée est utilisée pour alimenter l’étage 32 et notamment pour recharger la réserve d’énergie 38.
Par exemple, la turbine 26 génère une tension électrique, notée « Vt », lorsque le flux de fluide Fmix circule au travers de la turbine 26. Cette tension est utilisée à la fois comme source d’alimentation électrique et comme signal donnant une information sur le débit Q, comme expliqué ci-après.
Dans la description qui suit, lorsque le capteur 26 est un débitmètre à turbine, il est désigné par le terme « turbine 26 ».
De façon particulièrement préférentielle, la turbine 26 est une micro-turbine axiale.
Par exemple, une telle micro-turbine axiale comprend un corps cylindrique creux formant stator et un rotor pourvu d’une ou plusieurs pales agencé à l’intérieur du stator et pouvant tourner autour d’un axe de rotation correspondant à l’axe longitudinal du stator. Le rotor est alors mis en rotation lorsque le fluide Fmix circule au travers de la micro turbine. La micro-turbine comprend également un circuit électromagnétique pour générer une tension électrique de sortie lorsque le rotor tourne. L’axe de rotation du rotor est ici confondu avec l’axe longitudinal X16.
De préférence, le deuxième capteur de température 24 est intégré à l’intérieur de la turbine 26.
Un exemple d’une telle turbine 26 de type micro-turbine axiale est la micro-turbine axiale fabriquée par la société TOTO et décrite dans JP 2007-274858 A.
L’utilisation d’une micro-turbine axiale est avantageuse, car elle offre un bon compromis entre l’encombrement de la turbine 26 et la qualité du signal de tension électrique fourni par la turbine, notamment pour obtenir une linéarité satisfaisante du signal malgré les variations du débit et la perte de charge hydraulique de fluide.
A titre d’exemple, la mesure du débit Q est réalisée indirectement, au moyen de calculs, à partir de caractéristiques du signal électrique mesuré délivré par la turbine 26 (caractéristiques telles que la fréquence, et/ou l’amplitude, et/ou la puissance instantanée) et/ou de caractéristiques de la puissance de charge reçue par l’étage de puissance 32, ces calculs utilisant des relations prédéfinies, par exemple des relations algébriques ou des cartographies préenregistrées.
Par exemple, le calcul est réalisé au moyen du calculateur 30.
En variante, ce traitement est effectué par un circuit logique ou analogique dédié intégré au sein de la turbine 26, de sorte qu’un signal représentatif du débit Q est simplement collecté sur une sortie appropriée de la turbine 26 indépendamment de la tension Vt.
Selon des variantes alternatives de mise en œuvre de l’invention, la turbine 26 est omise. Le capteur de débit 26 n’est alors pas nécessairement apte à générer de l’énergie.
Selon d’autres variantes, non illustrées, le dispositif de régulation comporte une turbine hydraulique, par exemple semblable à la turbine précédemment décrite, qui ne sert qu’à fournir une alimentation électrique pour alimenter électriquement la réserve d’énergie 38, la mesure de débit étant asurée par un capteur de débit 26 dédié qui est distinct de ladite turbine.
Par exemple, le capteur 26 est un débitmètre à ultrason, ou un débitmètre électromagnétique, ou un capteur de pression différentielle associé à un dispositif de type « tube de Pitot » ou de type « tube de Venturi ».
De façon optionnelle, le dispositif 16 peut comporter un capteur de débit additionnel, non illustré, apte à mesurer le débit Q et destiné à seconder le capteur 26. En effet, en pratique, lorsqu’une turbine est utilisée comme capteur 26, il peut arriver que la turbine ne tourne pas lorsque le débit du flux Fmix est inférieur à un seuil de démarrage, qui dépend notamment du couple électromagnétique rémanent de la turbine. Il existe des moyens pour réduire ce seuil de démarrage, mais ils ont pour conséquence de réduire la puissance électrique fournie par la turbine.
Ainsi, si un compromis satisfaisant ne peut pas être trouvé, le capteur de débit additionnel permet de mesurer le débit Q pendant des phases de démarrage lors desquelles la turbine 26 ne tourne pas. De préférence, ce capteur additionnel n’est ensuite plus utilisé une fois que le débit du flux Fmix devient suffisant pour permettre à la turbine 26 de tourner. Le circuit 28 est adapté en conséquence pour traiter le signal additionnel fourni par ce capteur de débit. Par exemple, ce capteur de débit additionnel est réalisé en utilisant le capteur de débit décrit dans la demande FR 3019876 A1 . En variante, on peut utiliser une des technologies de débitmètre alternatives décrites ci-dessus. Le capteur de débit additionnel est par exemple placé en série avec la turbine 26 par rapport à l’écoulement du fluide Fmix.
L’étage de puissance 32 est maintenant décrit en référence à la figure 2. Il est destiné à alimenter électriquement les constituants du circuit électronique 28 et, notamment, à alimenter électriquement le calculateur 30 et l’interface 34 avec une tension électrique conditionnée et stabilisée, telle qu’une tension continue, par exemple une tension continue d’amplitude égale à 3,3 volts.
A cet effet, l’étage de puissance 32 comporte au moins un convertisseur de puissance pour transformer les tensions alternatives reçues de la turbine 26 en tensions continues aptes à être stockées dans la réserve d’énergie 38 et/ou à alimenter directement les autres constituants du circuit 28.
Par exemple, l’étage de puissance 32 comprend un premier convertisseur de puissance AC/DC de type redresseur, pour transformer la tension électrique fournie par la turbine 26 en une tension continue qui alimente la réserve d’énergie 38, et un deuxième convertisseur de puissance DC/DC de type élévateur, pour transformer la tension électrique disponible aux bornes de la réserve d’énergie 38 en une tension continue stabilisée destinée à alimenter le reste du circuit 28.
En variante, le ou les convertisseurs de puissance peuvent être intégrés dans un circuit de puissance dédié associé à la turbine 26.
Dans les modes de mise en œuvre où le capteur 26 n’est pas une turbine et n’est pas apte à générer de l’énergie, alors l’étage de puissance 32 et le ou les convertisseurs de puissance sont adaptés en conséquence.
Dans cet exemple, la réserve d’énergie 38 comporte au moins un super condensateur 381 , de préférence plusieurs super-condensateurs 381 .
L’emploi de super-condensateurs est avantageux car ils présentent un faible encombrement et une durée de vie plus importante par rapport aux batteries d’accumulateurs. En effet, en pratique, la réserve d’énergie 38 subit un nombre élevé de cycles de charge et décharge au cours du temps, ces cycles étant répétés avec une fréquence d’utilisation élevée, correspondant à la fréquence d’utilisation du robinet mitigeur 2. Par exemple, dans une installation sanitaire domestique, un tel robinet mitigeur 2 peut être ouvert puis fermé plusieurs dizaines de fois, voire plusieurs centaines de fois en l’espace d’une seule journée. La durée de vie des super-condensateurs est moins dégradée par une telle répétition de cycles que la durée des batteries connues. De plus, selon des modes de réalisation optionnels et avantageux, la réserve 38 comporte en outre une pile non rechargeable 382, destinée à être sollicitée pour assurer l’alimentation de fonctions essentielles du circuit 28 lorsque le ou les super-condensateurs sont déchargés.
Une telle pile a l’avantage de présenter un faible encombrement. Son caractère non-rechargeable n’est pas rédhibitoire, dans la mesure où elle n’est destinée à être utilisée que de façon annexe, uniquement en dépannage lorsque le ou les super condensateurs sont déchargés, et de surcroît pour alimenter le circuit 28 lorsqu’il n’assure que des fonctions essentielles, celles-ci nécessitant moins d’énergie que les fonctions nominales du circuit 28.
Ainsi, on comprend que, dans certains modes de mise en oeuvre, la réserve 38 est formée par l’association de plusieurs moyens de stockage d’énergie de technologie différente, pouvant être sollicités indépendamment les uns des autres en fonction des circonstances, pour alimenter tout ou partie du circuit 28.
Avantageusement, l’étage de puissance 32 comporte un dispositif de gestion d’énergie, non illustré, destiné à contrôler l’accès et le fonctionnement de la réserve 38, notamment pendant les phases de rechargement de la réserve 38. Le dispositif de gestion d’énergie est par exemple réalisé à l’aide d’un dispositif dédié, par exemple par circuit logique programmable ou par tout autre moyen équivalent, de préférence distinct du calculateur 30.
En variante, ces fonctions sont assurées par le calculateur 30.
De façon avantageuse, le circuit 28 est commutable entre un mode de fonctionnement normal et un mode de veille, dans lequel certaines fonctions du circuit 28 sont désactivées, afin de réduire la consommation électrique.
Cela permet d’optimiser la consommation électrique du circuit 28 et donc de préserver l’autonomie de la réserve d’énergie 38.
Le mode de veille est activé lorsque le robinet mitigeur 2 n’est pas utilisé, par exemple au bout d’un temps passé dans l’état non-débitant supérieur à un seuil prédéfini. Toutefois, d’autres stratégies de gestion sont possibles.
Le circuit 28 est ainsi adapté pour être « réveillé », c’est-à-dire basculé depuis son mode de veille vers son mode de fonctionnement normal, automatiquement lorsque le robinet mitigeur 2 passe de l’état non-débitant vers l’état débitant.
Selon un exemple, les fonctions de gestion du mode de fonctionnement normal ou en veille sont assurées par le dispositif de gestion d’énergie précédemment décrit. Par exemple, ce dispositif de gestion d’énergie est adapté pour détecter l’état débitant ou non débitant à partir des informations de débit Q fournies par la turbine 26 ou, plus généralement, fournies par le capteur 26.
Selon d’autres variantes de mise en œuvre de l’invention, les super-condensateurs 381 sont omis. La réserve d’énergie 38 comporte à la place une batterie d’accumulateurs électriques rechargeable, par exemple de technologie Lithium-ion, ou de technologie Nickel Hydrure Métallique. Cette batterie est préférentiellement utilisée en conjonction avec la turbine 26, de manière à être rechargée par la turbine 26. Toutefois, elle peut, en variante, être associée à d’autres moyens de recharge.
Selon encore d’autres variantes, la réserve d’énergie 38 est une batterie électrique non-rechargeable, telle qu’une pile électrique de technologie Uthium-Mn02 ou de technologie Uthium-SOCI2. En d’autres termes, la réserve d’énergie 38 ne peut alors pas être rechargée.
Selon une autre variante, l’étage de puissance 32 est adapté pour être alimenté électriquement par un réseau électrique de type secteur. Lorsque la réserve d’énergie 38 est au moins en partie rechargeable, alors le rechargement est effectué grâce à l’énergie fournie par ce réseau électrique.
Un exemple du calculateur électronique 30 est maintenant décrit en référence à la figure 2.
L’unité logique 40 est ici un microprocesseur ou un microcontrôleur programmable.
Dans cet exemple, la mémoire 42 comprend une mémoire non volatile par exemple un module de mémoire de type Flash ou toute autre technologie équivalente. La mémoire 42 peut en outre inclure une mémoire de travail volatile de type RAM pour « Random Access Memory » en langue anglaise.
La mémoire 42 stocke des instructions logicielles exécutables pour assurer le fonctionnement du calculateur 30 et du circuit 28 lorsque ces instructions sont exécutées par l’unité logique 40. Par exemple, ces instructions exécutables forment un micro-logiciel, ou logiciel embarqué, du calculateur 30.
De façon générale, le calculateur 30 est programmé pour collecter les données provenant des capteurs et de les stocker en mémoire, voire de les retraiter, avant leur envoi vers le dispositif 48 ou 50.
Selon un aspect, le calculateur 30 est de préférence au moins programmé pour fournir des valeurs des grandeurs physiques suivantes, à partir des données brutes mesurées à l’aide des capteurs 22, 24 et 26 : la température T2 du fluide mélangé, le débit Q du fluide mélangé, voire la température T1 de fluide froid, ceci pour chaque instant t pendant que le dispositif 16 est dans l’état débitant. Ces valeurs sont par exemple des valeurs instantanées ou des valeurs moyennées sur un intervalle de temps prédéfini, par exemple sur un cycle d’utilisation du robinet mitigeur 2.
Au sens de la présente description, par « cycle d’utilisation », on désigne une succession d’états débitant et non-débitant du robinet 2, cette succession par exemple mis en oeuvre par un utilisateur pour réaliser une utilisation spécifique.
Par exemple, un cycle d’utilisation débute lorsque le robinet 2 est actionné vers l’état débitant après être resté dans l’état non-débitant pendant une durée supérieure à un seuil prédéfini, dit « seuil de durée d’arrêt ». Le cycle d’utilisation se termine à la fin du dernier état débitant, c’est-à-dire du premier état débitant à être suivi d’un état non débitant de durée supérieure ou égale au seuil de durée d’arrêt.
Autrement dit, deux utilisations consécutives du robinet 2 séparées par une pause pendant laquelle le robinet n’est pas utilisé, c’est-à-dire pendant laquelle il est dans l’état non débitant, alors ces deux utilisations sont considérées faire partie d’un même cycle d’utilisation si la durée de la pause est suffisamment courte.
A titre d’exemple illustratif, un cycle d’utilisation peut correspondre à une douche prise par un utilisateur, cette douche pouvant être interrompue par des arrêts ponctuels de durée limitée.
Le calcul des instants t de mesure et le décompte des durées sont ici réalisés grâce à l’horloge 44.
Selon un autre aspect, le calculateur 30 est avantageusement programmé pour permettre le calcul en temps réel la quantité d’énergie, notée E, nécessaire pour chauffer le fluide chaud en vue d’un usage particulier, par exemple pour permettre la prise d’une douche.
Par exemple, l’énergie E correspond à l’énergie nécessaire pour chauffer un volume d’eau froide en vue d’avoir assez d’eau chaude pour qu’un utilisateur puisse prendre une douche.
Il est entendu que, pour les différents modes de réalisations décrits, le cas d’une douche est fourni en tant qu’exemple non-limitatif et que le calculateur 30 peut également être programmé pour mettre en oeuvre de tels calculs pour d’autres types d’applications autres qu’une douche, et notamment pour d’autres fluides que de l’eau.
Cette fonctionnalité est particulièrement avantageuse lorsque le robinet 2 est destiné à faire partie d’une installation de distribution d’eau comportant un dispositif de production d’eau chaude sanitaire, comme un chauffe-eau ou un ballon d’eau chaude, piloté par un système de commande, par exemple domotique. Un tel dispositif de production d’eau chaude fonctionne en chauffant de l’eau froide qui provient typiquement d’une même source que celle alimentant l’entrée 8. On comprend que ce dispositif de production d’eau chaude est situé en amont de l’entrée 8 du robinet 2.
Les informations recueillies grâce au dispositif 16 sont ainsi utilisées par le système de commande domotique pour piloter le dispositif de production d’eau chaude, de manière à optimiser la consommation d’énergie.
Selon une première possibilité, le calculateur 30 calcule directement l’énergie E en temps réel à partir des données mesurées et en fonction de formules prédéfinies.
Selon une autre possibilité, le calculateur 30 calcule non pas directement l’énergie E, mais plutôt des grandeurs intermédiaires. Ces grandeurs intermédiaires sont ensuite utilisées par un dispositif de calcul extérieur, par exemple au sein du système de commande domotique, pour calculer l’énergie E.
Par exemple, les grandeurs X et Y définies ci-dessous sont calculées automatiquement par le calculateur 30, par exemple en temps réel pour chaque cycle d’utilisation :
Figure imgf000016_0001
et
Figure imgf000016_0002
où « i » est un indice identifiant chaque échantillonnage de mesure, « n » est un nombre égal au nombre total d’échantillons de mesure pour le cycle d’utilisation, « Tmi » est la valeur de température T2 pour l’instant correspondant à l’échantillon de mesure i, et « Qi » est la valeur du débit Q pour l’instant correspondant à l’échantillon de mesure i.
L’énergie E est alors calculée séparément, à partir de ces grandeurs X et Y et à partir d’une information sur la valeur de température d’eau froide en amont du dispositif de production d’eau chaude.
Par exemple, l’énergie E est calculée au moyen de la formule suivante :
E = Q x Cv x (X - Y x Tfe) où Cv est la capacité thermique volumique de l’eau.
Selon une variante, le calculateur 30 est avantageusement programmé pour estimer la température « Tfe » d’eau froide en amont du dispositif de production d’eau chaude.
En pratique, cette température Tfe peut différer de la température de fluide froid T 1 mesurée par le premier capteur de température 22, surtout lorsque le robinet 2 est resté longtemps dans l’état non débitant, d’où l’intérêt de ne pas se contenter de la mesure de la température T 1. En effet, du fait des échanges thermiques avec l’environnement, l’eau froide présente dans le robinet 2 au niveau du capteur 22 peut présenter une température sensiblement différente de celle de l’eau froide qui arrive en amont du dispositif de production d’eau chaude, surtout au début d’une phase d’utilisation du robinet 2.
Selon un premier exemple, la température Tfe pour un cycle d’utilisation est estimée être égale à la valeur minimale de température T 1 pendant ce cycle d’utilisation.
Selon un deuxième exemple, la température Tfe est estimée être égale à la valeur minimale de température T1 mesurée pendant l’ensemble des cycles d’utilisation du robinet 2 pendant une durée prédéterminée, cette durée pouvant aller d’un jour à quelques mois.
En variante, à la place de l’estimation, on peut prendre à la place une valeur prédéfinie de température Tfe, par exemple un paramètre saisi par un utilisateur, ou un paramètre régional prédéfini en usine. En variante, si le système de commande domotique connaît la valeur de température Tfe d’eau froide entrant dans le dispositif de production, par exemple parce que celle-ci est mesurée au moyen d’un capteur de température dédié, alors cette valeur peut être fournie au calculateur 30, aucune estimation n’étant alors nécessaire.
Ainsi, de façon générale, le circuit électronique 28 de traitement est programmé pour calculer l’énergie E en fonction, notamment, du débit mesuré, de la température du fluide mélangé et de la température du fluide froid. La température du fluide froid peut, selon les cas, être mesurée par le premier capteur de température 22 ou être une valeur prédéfinie stockée en mémoire, par exemple lorsque le dispositif de régulation 16 est dépourvu de premier capteur de température 22.
Selon un autre aspect, le calculateur 30 est avantageusement programmé pour calculer des données de synthèse et des statistiques d’utilisation du robinet 2, notamment à partir des données mesurées de débit et de température en fonction du temps. Ces calculs sont réalisés en fonction de règles prédéfinies et en fonction de paramètres pouvant être modifiés par l’utilisateur.
A titre d’exemple, le calculateur 30 est adapté pour stocker et/ou calculer tout ou partie des données suivantes se rapportant au fonctionnement en temps réel du dispositif 16, en vue d’une transmission par l’intermédiaire de l’interface 34 :
- l’évolution de la température T2 au cours du temps, issue de la mesure par le deuxième capteur 24 ;
- l’émission d’une alerte si la température T2 dépasse un seuil prédéfini ;
- l’évolution du débit Q, issu de la mesure par le capteur 26 ;
- l’émission d’une alerte si le débit Q dépasse un seuil prédéfini ; - la puissance thermique P fournie par le dispositif de production d’eau chaude pour chauffer l’eau froide, cette puissance P étant calculée par la formule suivante :
P = Q x Cv x (T2-Tfe), où Cv est la capacité thermique volumique de l’eau, cette puissance pouvant être instantanée ou moyennée sur une durée prédéfinie ;
- l’énergie thermique E correspondant à la puissance thermique P fournie par le dispositif de production pendant un cycle d’utilisation ;
- une estimation du coût financier associé à la production de l’énergie thermique E pour le cycle d’utilisation, cette estimation étant calculée à partir du volume d’eau consommé, de l’énergie E consommée et d’un barème de coût unitaire précédemment défini et connu du calculateur 30.
Par exemple, le calculateur 30 est également adapté pour stocker et/ou calculer tout ou partie des données de synthèse suivantes relatives à un cycle d’utilisation :
- date et heure de début et/ou de fin du cycle d’utilisation ;
- durée du cycle d’utilisation ;
- valeurs moyenne, minimale et maximale de la température T2 pendant le cycle d’utilisation ;
- valeurs moyenne, minimale et maximale du débit Q pendant le cycle d’utilisation ;
- volume d’eau consommé pendant le cycle d’utilisation.
Par exemple, les données dites de temps réel peuvent être transmises vers l’extérieur en continu pendant un cycle d’utilisation, mais peuvent aussi être stockées avant une transmission ultérieure. Par contraste, les donnes de synthèse relatives à un cycle d’utilisation ne peuvent être complètement calculées puis transmises qu’une fois que le cycle d’utilisation est terminé.
On comprend donc que, de façon générale, le calculateur 30 peut envoyer les données vers l’extérieur en temps réel ou de façon différée.
Lorsque des données ne sont pas transmises en temps réel, elles sont stockées en mémoire par le calculateur 30 en vue d’une transmission ultérieure. De préférence, elles sont effacées après envoi, de manière à éviter de saturer la mémoire 42.
Selon un autre aspect, le calculateur 30 est avantageusement programmé pour implémenter une fonction de type « boîte noire », en enregistrant, dans une mémoire permanente, par exemple dans la mémoire 42, des données statistiques représentatives de l’utilisation du robinet. Ces données sont destinées à être exploitées ultérieurement en cas de défaillance du calculateur 30 et/ou du dispositif 16, par exemple pour analyser des modes de défaillance du dispositif 16 en cas d’avarie, ou encore pour confirmer ou infirmer des allégations en cas d’incident impliquant un utilisateur du robinet 2, par exemple en cas de brûlure due à une température de fluide trop élevée. Dans cet exemple, les données enregistrées par le calculateur 30 comportent :
- un identifiant unique du calculateur 30, comprenant par exemple un numéro de série, un numéro de lot de fabrication, une date de fabrication ;
- un identifiant de la version du logiciel embarqué utilisé par le calculateur 30 ;
- des valeurs maximale et minimale des températures mesurées T2 et, le cas échéant, T 1 , pour différents instants de mesure au cours du temps ;
- des valeurs maximale et minimale du débit Q mesuré, pour différents instants de mesure au cours du temps
- le nombre de cycles d’utilisation du dispositif 16.
De préférence, le calculateur 30 est programmé pour empêcher l’altération de ces données enregistrées par un utilisateur non autorisé.
Le calculateur 30 peut également envoyer des données relatives à l’alimentation électrique, comme des statistiques relatives au fonctionnement de l’étage de puissance 32 ou un niveau de charge de la réserve d’énergie 38 et plus particulièrement le niveau de charge du ou des super-condensateurs et/ou de la pile non-rechargeable, le cas échéant.
Selon un autre aspect, le calculateur 30 est avantageusement programmé pour implémenter une interface d’accès utilisateur, qui permet d’organiser et de réguler les échanges de données entre le calculateur 30 et le terminal 48 ou le serveur 50 lorsqu’une connexion est établie au moyen de l’interface 34. L’interface d’accès utilisateur permet ainsi à un utilisateur autorisé et/ou à un agent de maintenance d’accéder à des données mesurées et/ou à changer des paramètres, ceci par l’intermédiaire d’un site internet (dans le cas du serveur distant 50) ou d’une application dédiée (dans le cas du terminal 48).
L’interface de communication 34 est maintenant décrite en référence à la figure 2.
L’interface 34 est adaptée pour communiquer, grâce à l’antenne 46, suivant un ou plusieurs protocoles de communication sans fil de type hertzien à courte portée. De préférence, on utilise ici le protocole « Bluetooth Low Energy », qui permet de transférer un volume important de données et qui est être compatible avec un grand nombre de dispositifs mobiles de communication.
De cette manière, l’interface 34 peut se connecter directement à un terminal 48 pour échanger des données dès lors que ce terminal 48 comporte une interface de communication sans fil de technologie compatible et que ce terminal 48 se trouve à une distance du dispositif 16 inférieure ou égale à la portée maximale de la technologie utilisée.
Par exemple, le terminal 48 est un appareil de communication mobile tel qu’un téléphone mobile, ou une tablette, ou un ordinateur portable. En variante, le terminal 48 est un terminal spécifique installé à proximité de l’installation de distribution de fluide, par exemple un terminal installé dans une cabine de douche dans laquelle le robinet 2 est installé. Ce terminal est alors préférentiellement pourvu d’un écran d’affichage pour afficher en temps réel des données relatives à l’utilisation du robinet 2, notamment choisies parmi celles précédemment définies, comme la puissance P, l’énergie E ou le coût financier.
Selon d’autres variantes, le terminal 48 est un module intégrable dans une installation domotique, par exemple intégrable dans le dispositif de production d’eau chaude précédemment décrite ou dans le système de commande associé à celle-ci. Cette intégration permet de faciliter l’échange de données, par exemple pour adapter des paramètres de fonctionnement du dispositif 16, tel que la température Tfe.
En pratique, l’interface 34 peut être connectée simultanément à plusieurs dispositifs 48 et/ou 50.
L’interface 34 autorise également une connexion du calculateur 30 au serveur distant 50, par l’intermédiaire d’un dispositif de connexion intermédiaire, ou concentrateur, qui joue le rôle de relais entre l’interface 34 et ce serveur distant 50.
Par exemple, cela est utile dans le cas d’un serveur distant 50 qui n’est pas directement accessible par l’intermédiaire dudit protocole de communications de courte portée, mais qui est accessible par l’intermédiaire d’un ou plusieurs autres réseaux d’échanges de données auquel est connecté ledit dispositif de connexion intermédiaire. Il peut s’agir du réseau internet, ou d’un réseau de communication machine-à-machine, de type LoRaWAN ou de type « ultra-narrow band » tel que le protocole SIGFOX ®. Le dispositif de connexion intermédiaire est quant à lui pourvu d’une interface de communication sans fil de technologie compatible avec l’interface 34 de sorte à pouvoir communiquer avec celle-ci.
Dans certains cas, le terminal 48 peut jouer le rôle de dispositif de connexion intermédiaire.
Selon des exemples, le serveur 50 est adapté pour collecter et analyser les données transmises par le dispositif 16, dans le but d’analyser les habitudes de consommation des utilisateurs. Cette analyse est par exemple réalisée par un constructeur du robinet ou du dispositif 16, ou par un fournisseur de services, ou, dans le cas d’une utilisation en habitat collectif, par un gestionnaire du bâtiment.
Le but de cet analyse est, par exemple, de fournir à un fabriquant ou à un exploitant des informations permettant d’améliorer leurs produits et services, ou encore de fournir à des utilisateurs des informations sur leur consommation dans l’optique de les inciter à optimiser leur consommation d’eau. Selon un autre exemple, cette analyse permet de prévenir les accidents domestiques et/ou d’intervenir en cas d’un tel accident. Ainsi, avantageusement, lorsqu’une alarme est générée par le calculateur 30, par exemple en cas de température T2 trop élevée, un signal d’alerte est envoyé vers le terminal 48 ou vers le serveur 50. En réponse, celui-ci prévient automatiquement une entité d’assistance aux personnes.
En pratique, de façon générale, l’échange de données entre le calculateur 30 et un dispositif utilisateur 48 ou 50 peut se faire soit dans un mode de communication unidirectionnelle (ici depuis le calculateur 30 vers un dispositif 48 ou 50), soit dans un mode de communication bidirectionnelle.
Des modes de mise en oeuvre de l’intégration physique du circuit 28 au sein du dispositif 16 sont maintenant décrits de façon générique. Des modes de mise en oeuvre particuliers sont illustrés dans les exemples des figures 3 à 8.
De préférence, le calculateur 30 comporte également une carte électronique 45 incluant un substrat de type PCB sur laquelle sont montés les constituants du calculateur 30, comme le calculateur 40, la mémoire 42 et l’horloge 44, voire également des constituants de l’étage de puissance 32, et en particulier le ou les composants formant la réserve d’énergie 38.
Par exemple, le circuit 28 est intégré dans le corps du dispositif 16. En particulier, le circuit 28 est avantageusement disposé à l’intérieur d’un logement ménagé au niveau d’un support du bouton rotatif 12.
Par exemple, le substrat utilisé dans la carte électronique 45 présente une forme de disque pourvu d’un orifice central. A titre d’exemple illustratif, le diamètre du substrat en forme de disque est compris entre 3cm et 5cm. Le diamètre de l’orifice central est compris entre 1 cm et 2cm.
Selon des modes de réalisation, le dispositif 16 présente une forme cylindrique d’axe longitudinal X16. Dans une configuration montée, la carte 45 est agencée perpendiculairement à cet axe longitudinal X16. L’évidement central autorise le passage de constituants du dispositif 16. Par exemple, la carte 45 est montée coaxialement autour de l’axe longitudinal X16 avec une portion de couplage mobile en rotation et associée au bouton rotatif 12, cette portion pouvant passer dans l’orifice central.
La liaison 36 est de préférence une liaison câblée. Elle peut comporter des câbles ou bien une languette rigide préformée dans laquelle sont ménagés des conducteurs.
Par exemple, la liaison 36 comporte quatre conducteurs. Deux de ces conducteurs relient la turbine 26 au circuit électronique 28, par exemple un pour la masse électrique et un pour la phase électrique, pour délivrer un courant électrique qui alimente l’étage de puissance 32 et à partir duquel est extrait une information sur le débit Q. Deux autres de ces conducteurs relient le capteur 22 au circuit 28, par exemple pour effectuer une mesure de résistance aux bornes du capteur 22 lorsque le capteur 22 est une sonde à coefficient de température négatif. Alternativement, la liaison 36 inclut un bus de terrain filaire, par exemple de type LIN pour « Local Interconnect Network ».
La liaison 36 est insérée dans des orifices ménagés dans le corps du dispositif 16. Alternativement, elle est surmoulée lors de la fabrication du dispositif 16.
Selon des variantes, le capteur 22 est connecté directement sur la carte 45. Ainsi, le capteur 22 est connecté au calculateur 30 indépendamment de la liaison 36.
Les dimensions de l’antenne 46 sont adaptées en fonction de la technologie utilisée pour mettre en œuvre les communications avec les dispositifs 48 et 50.
Par exemple, on utilise une antenne dipôle demi-onde ou une antenne quart d’onde. Pour une technologie de type Bluetooth Low Energy fonctionnant à une fréquence de 2,4 GHz, la longueur de l’antenne est égale à 62,5mm ou à 31 ,25mm.
La disposition de l’antenne 46 dans le dispositif 16 est choisie de manière à éviter que les ondes radio soient bloquées par du métal faisant partie du robinet 2, ce qui empêcherait d’établir une communication avec un dispositif 48, 50 situé à l’extérieur du robinet 2.
De préférence, l’antenne 46 est montée sur la carte 45. En variante, cependant, elle peut être montée à l’extérieur du dispositif 16. Une telle variante peut s’avérer nécessaire lorsque le dispositif 16 est destiné à être utilisé dans un robinet 2 dont le corps 4 et/ou les boutons 12 et 14 sont revêtus d’un métal décoratif tel que du chrome ou de l’or.
Les figures 3 et 4 représentent un dispositif de régulation thermostatique 16’ selon un premier mode de réalisation particulier de l’invention.
Les éléments de dispositif de régulation thermostatique 16’ qui sont analogues au mode de réalisation du dispositif de régulation thermostatique 16 précédemment décrit portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détail, dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée.
Plus précisément, les figures 3 et 4 correspondent à des vues en coupe longitudinale du dispositif 16’ selon des plans de coupe différents.
Le corps du dispositif 16’ porte ici la référence 60. Il comprend un premier manchon 62 et un deuxième manchon 64 entre lesquels est disposé l’appareillage 20 de mélange et de régulation thermostatique. Les manchons 62, 64 et l’appareillage 20 sont disposés coaxialement par rapport à l’axe X16 et sont connectés l’un avec l’autre mécaniquement
Par exemple, les manchons 62 et 64 sont réalisés en matière plastique. L’appareillage 20 se présente ici sous la forme d’une cartouche préassemblée pourvue d’un boîtier à l’intérieur duquel sont arrangés les constituants internes qui assurent la régulation thermostatique. L’appareillage 20 est ici réalisé au moyen d’une cartouche thermostatique connue et décrite dans le brevet FR2869087 au nom de la société VERNET SA.
La turbine 26 est solidaire du deuxième manchon 64. Le manchon 64 incorpore également le deuxième capteur de température 24 et, optionnellement, le premier capteur de température 22.
Le premier manchon 62 comporte une portion d’extrémité 63 qui délimite un logement interne V12. En d’autres termes, le logement V12 est délimité par une partie du corps du dispositif de régulation. Le logement V12 et protégé des flux de fluide Fmix, Fcold, Fhot de façon étanche. Le circuit 28 est logé à l’intérieur de ce logement V12. Par exemple, la carte 45 est montée sur le fond du logement V12.
La liaison 36 est ménagée à l’intérieur des manchons 62 et 64. Comme indiqué précédemment, la liaison 36 peut soit être insérée dans un logement préparé à cet effet lors de la construction des manchons 62 et 64, soit être intégrée à l’intérieur des manchons 62 et 64 par surmoulage lors de la construction des manchons 62 et 64.
De préférence, un joint d’étanchéité 66, par exemple un joint torique en matériau élastomère, est disposé à la jonction entre la portion d’extrémité 63 et le reste du manchon 62, de manière à assurer une étanchéité par rapport à l’eau.
De façon analogue, des éléments d’étanchéité, non illustrés, sont ménagés au niveau de la jonction des manchons 62 et 64 pour éviter que le fluide entre en contact avec la liaison 36.
La portion d’extrémité 63 sert de support pour monter le bouton rotatif 12. Toutefois, la portion d’extrémité 63 ne tourne pas avec le bouton 12 et reste solidaire sans degré de liberté avec le reste du corps 62.
En revanche, la portion d’extrémité 63 est traversée par une portion de couplage qui connecte le bouton rotatif 12 avec un organe rotatif de commande de l’appareillage 20, de manière à assurer le couplage mécanique entre le bouton rotatif 12 et l’appareillage 20. L’orifice central de la carte 45 est traversé par cette portion de couplage.
Mis à part ces différences de construction, tout ce qui a été précédemment décrit en référence au fonctionnement du circuit 28 et des capteurs 22, 24 et 26 est transposable à ce mode de réalisation.
Les figures 5 et 6 représentent un dispositif de régulation thermostatique 16” selon un deuxième mode de réalisation particulier de l’invention. Les éléments de dispositif de régulation thermostatique 16” qui sont analogues à l’un des modes de réalisation précédemment décrits du dispositif de régulation thermostatique portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détail, dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée.
Plus précisément, les figures 5 et 6 correspondent à des vues en coupe longitudinale du dispositif 16” selon des plans de coupe différents.
Le corps du dispositif 16” porte ici la référence 70. Le corps 70 inclut un premier manchon 72 et un deuxième manchon 74. Les manchons 72 et 74 sont solidaires l’un avec l’autre et sont disposés coaxialement par rapport à l’axe X16.
De façon analogue, des éléments d’étanchéité, non illustrés, sont ménagés au niveau de la jonction entre les manchons 72 et 74 pour éviter que du fluide n’entre en contact avec la liaison 36.
Le deuxième manchon 74 incorpore la turbine 26 et le deuxième capteur de température 24. Le manchon 74 est dit être un manchon instrumenté.
De manière analogue au manchon 62 du dispositif 16’ précédemment décrit, le manchon 72 délimite un logement interne V12 à l’intérieur duquel le circuit 28 est logé. Là encore, dans l’exemple illustré, l’orifice central de la carte 45 est traversé par la portion de couplage précédemment définie. D’autres dispositions sont toutefois possibles.
En outre, le manchon 72 délimite un volume interne V20 destiné à recevoir l’appareillage 20.
Les constituants internes formant l’appareillage 20 et qui assurent la régulation thermostatique et le mélange de fluides sont ici répartis directement à l’intérieur du volume V20. En d’autres termes, contrairement au cas du dispositif 16’ précédemment décrit, l’appareillage 20 n’est pas ici sous la forme d’une cartouche préassemblée.
Le rôle et le fonctionnement de ces constituants sont bien connus et ne sont pas décrits plus en détail dans ce qui suit. Ils sont par exemple décrits dans le brevet FR2869087 au nom de la société VERNET SA.
Par exemple, le capteur 22 est logé dans le manchon 72.
Mis à part ces différences de construction, tout ce qui a été précédemment décrit en référence au fonctionnement du circuit 28 et des capteurs 22, 24 et 26 est transposable à ce mode de réalisation.
Selon un autre mode de réalisation, non illustré, c’est le deuxième manchon 74 qui définit le volume V20 et qui accueille les constituants de l’appareillage 20. Les dimensions des manchons 72 et 74 sont adaptées en conséquence. En particulier, le deuxième manchon 74 est ici plus long que le premier manchon 72. Les figures 7 et 8 représentent un dispositif de régulation thermostatique 16’” selon un troisième mode de réalisation particulier de l’invention.
Les éléments de dispositif de régulation thermostatique 16”’ qui sont analogues à l’un des modes de réalisation précédemment décrits du dispositif de régulation thermostatique portent les mêmes références et ne sont pas décrits en détail, dans la mesure où la description ci-dessus peut leur être transposée.
Plus précisément, les figures 7 et 8 correspondent à des vues en coupe longitudinale du dispositif 16”’ selon des plans de coupe différents, le dispositif 16”’ étant intégré au sein d’un assemblage thermostatique lui-même intégré dans un corps 4 de robinet mitigeur 2.
Dans cet exemple, le dispositif 16”’ est directement intégré au sein d’un assemblage incluant un corps principal 80 et incluant également un dispositif de régulation du débit de fluide, qui porte ici la référence 90. Le corps 80 a ici une forme essentiellement cylindrique s’étendant le long de l’axe X16. Par exemple, le corps 80 est réalisé en matière plastique.
Dans l’exemple illustré, le dispositif 90 est disposé à une extrémité du corps 80 et est couplé avec le bouton 14, alors que le dispositif 16”’ est disposé à une extrémité opposée du corps 80 et est couplé avec le bouton 12. Plus précisément, l’organe de commande de l’appareillage 20 est couplé au bouton 12 par l’intermédiaire d’une portion de couplage.
Le corps 80 est séparé des parois internes du corps 4 par une zone 82 sèche, c’est-à-dire une zone par laquelle aucun fluide ne peut transiter dans des conditions normales de fonctionnement du robinet 2. Par exemple, la zone 82 est remplie d’air.
Par exemple, l’une ou l’autre des entrées 6 et 8 du robinet 2 est disposée en regard d’une entrée correspondante de fluide du dispositif 16”’, pour une mise en connexion fluidique directe, alors que l’autre entrée de fluide du robinet 2 (en l’occurrence, ici, l’entrée 6 de fluide chaud) est connectée fluidiquement à l’entrée correspondante du dispositif 16”’ par l’intermédiaire d’un canal 84 d’amenée formé dans le corps 80.
De façon analogue, la sortie de fluide mélangé du dispositif 16”’ est connectée fluidiquement à la sortie 10 par l’intermédiaire d’un canal de sortie 86 formé dans le corps 80.
De cette manière, les différents flux de fluide peuvent circuler à l’intérieur du robinet 2, entre les entrées 6, 8 et la sortie 10 et le dispositif 16”’ sans pénétrer dans la zone 82.
La turbine 26 est ménagée à l’intérieur du corps 80. La sortie de la turbine 26 débouche dans une zone d’écoulement 88 formée dans le corps 80, par exemple au centre de ce corps 80. Cette zone 88 amène le fluide mélangé Fmix vers le dispositif 90. En sortie du dispositif 90, la fraction de fluide mélangé Fmix qui est autorisée par le dispositif 90 à sortir circule ensuite dans le canal 86. En d’autres termes, le canal 86 débouche en sortie du dispositif 90.
La liaison 36 est avantageusement ménagée dans la zone 82. De cette manière, la liaison 36 ne peut pas entrer en contact avec les fluides. En d’autres termes, l’étanchéité et la protection de la liaison 36 sont assurées de façon intrinsèque.
Dans cet exemple, les entrées de fluide 6 et 8 sont respectivement pourvues chacune d’un clapet anti-refoulement 92 et 94. La référence 96 désigne une entretoise séparant les entrées de fluide chaud et froid au niveau de l’appareillage 20. Dans ce mode de réalisation, l’appareillage 20 peut être réalisé soit sous la forme d’une cartouche analogue à celle précédemment définie, soit en incorporant directement les constituants internes de régulation au sein du corps 80.
Mis à part ces différences de construction, tout ce qui a été précédemment décrit en référence au fonctionnement du circuit 28 et des capteurs 22, 24 et 26 est transposable à ce mode de réalisation.
Ce troisième mode de réalisation peut être mis en œuvre indépendamment des précédents modes de réalisation. En particulier, ce troisième mode de réalisation peut être mis en œuvre avec un dispositif de régulation thermostatique qui n’est pas instrumenté, c’est-à-dire un dispositif de régulation thermostatique analogue au dispositif 16 mais dans lequel le circuit 28 et les capteurs 22, 24, 26 ainsi que la liaison 36 sont omis.
Ainsi, les modes de mise en œuvre de l’invention permettent d’obtenir un dispositif de régulation thermostatique instrumenté particulièrement avantageux. Du fait que le circuit 28 est intégré dans le dispositif 16, il n’est pas nécessaire de modifier l’encombrement du robinet 2, ce qui facilite son intégration dans une installation sanitaire existante. La présence du circuit 28 est transparente pour l’utilisateur du robinet 2. Elle n’altère notamment pas la régulation thermostatique. L’échange de données est réalisé uniquement grâce aux moyens sans fil, ce qui évite de devoir raccorder des liaisons câblées au niveau du robinet, car cela poserait des problèmes d’intégration et de sécurité des utilisateurs. L’étanchéité ménagée au niveau du circuit 28 et de la liaison 36 limite le risque d’endommagement de l’électronique par le fluide circulant dans le dispositif 16 et réduit également le risque d’électrocution des utilisateurs du robinet 2.
Selon d’autres modes de réalisation, non illustrés, le circuit électronique 28 est à l’intérieur du corps 80, par exemple entre la cartouche 20 et le dispositif 90. En d’autres termes, les liaisons entre le circuit 28 et les capteurs ne sont pas nécessairement placées dans des zones étanches et peuvent être dans une zone exposée au fluide. Dans ce cas, les connections électriques sont de préférence assurées de façon étanche, par exemple grâce à des joints d’étanchéité et/ou des connecteurs étanches.
Les modes de réalisation et les variantes envisagés ci-dessus peuvent être combinés entre eux pour générer de nouveaux modes de réalisation.

Claims

REVENDICATIONS
1.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’ ; 16” ; 16’”) pour un robinet mitigeur thermostatique (2), le dispositif de régulation (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) étant adapté pour produire un flux de fluide mélangé (Fmix) à partir de deux flux de fluide chaud et froid (Fhot, Fcold), caractérisé en ce que le dispositif de régulation (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) est instrumenté et comporte à cet effet :
un capteur de température (24) pour mesurer la température (T2) du fluide mélangé ;
un capteur de débit (26) pour mesurer le débit (Q) du flux de fluide mélangé (Fmix) lorsque le dispositif de régulation (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) est dans un état débitant ;
un circuit électronique (28) de traitement, embarqué à l’intérieur du dispositif de régulation (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) et comprenant :
• un calculateur électronique (30) programmable,
• une interface de communication (34) pourvue d’une antenne radio (46),
• une réserve d’énergie (38) électrique, apte à alimenter électriquement le calculateur électronique (30) et l’interface de communication (34) ;
et en ce que le circuit électronique (28) est adapté pour collecter les informations mesurées par les capteurs (24, 26) et pour transmettre ces informations vers l’extérieur au moyen de l’interface de communication (34).
2.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le capteur de débit (26) est une turbine hydraulique adaptée pour alimenter électriquement la réserve d’énergie (38), telle qu’une micro turbine axiale.
3.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comporte une turbine hydraulique, telle qu’une micro-turbine axiale, adaptée pour alimenter électriquement la réserve d’énergie (38) et en ce que le capteur de débit (26) est distinct de ladite turbine hydraulique.
4.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l’interface de communication (34) est compatible avec une technologie de communication hertzienne à courte portée.
5.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16’”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le dispositif de régulation (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) comporte en outre un capteur de température (22) pour mesurer la température (T1 ) du fluide froid.
6.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le circuit électronique (28) de traitement est programmé pour calculer l’énergie nécessaire pour chauffer un volume de fluide froid en amont du dispositif de régulation thermostatique en fonction, notamment, du débit mesuré, de la température du fluide mélangé et de la température du fluide froid mesurée par ledit capteur de température (T 1 ).
7.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit électronique (28) de traitement est programmé pour calculer l’énergie nécessaire pour chauffer un volume de fluide froid en amont du dispositif de régulation thermostatique en fonction, notamment, du débit mesuré, de la température du fluide mélangé et d’une valeur prédéfinie de température du fluide froid.
8.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la réserve d’énergie (38) comporte un ou plusieurs super-condensateurs (381 ).
9.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le circuit électronique (28) est au moins en partie logé à l’intérieur d’un logement interne (V12) délimité par une partie d’un corps du dispositif de régulation (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’), ce logement étant protégé des flux de fluide (Fmix, Fcold, Fhot) de façon étanche.
10.- Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le calculateur électronique (30) est programmé pour transmettre une ou plusieurs des données d’utilisation choisies parmi le groupe contenant les données suivantes :
l’évolution de la température de fluide mélangé (T2) au cours du temps, issue de la mesure par le capteur de température (24) ; l’émission d’une alerte si la température de fluide mélangé (T2) dépasse un seuil prédéfini ;
l’évolution du débit (Q) de fluide mélangé issu de la mesure par le capteur de débit (26) ;
l’émission d’une alerte si le débit de fluide mélangé (Q) dépasse un seuil prédéfini ;
la puissance thermique fournie par un dispositif de production de fluide chaud associé au pour chauffer l’eau froide ;
l’énergie thermique correspondant à la puissance thermique fournie par le dispositif de production pendant un cycle d’utilisation du robinet (2) ; une estimation du coût financier associé à la production de l’énergie thermique E pour le cycle d’utilisation,
date et heure de début et/ou de fin du cycle d’utilisation ;
durée du cycle d’utilisation ;
valeurs moyenne, minimale et maximale de la température (T2) de fluide mélangé pendant le cycle d’utilisation ;
valeurs moyenne, minimale et maximale du débit (Q) de fluide mélangé pendant le cycle d’utilisation ;
volume d’eau consommé pendant le cycle d’utilisation.
1 1 Dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16”’) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le calculateur électronique (30) est programmé pour stocker en mémoire permanente des données statistiques représentatives de l’utilisation du robinet.
12.- Assemblage de régulation thermostatique pour un robinet mitigeur thermostatique, cet assemblage comprenant :
un dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) pour produire un flux de fluide mélangé (Fmix) à partir de deux flux de fluide chaud et froid (Fhot, Fcold) ;
un dispositif de régulation de débit (90) de fluide mélangé ;
caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) est selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1.
13.- Robinet mitigeur thermostatique (2), comprenant :
un corps (4) de robinet mitigeur ; une entrée de fluide chaud (6), une entrée de fluide froid (8) et une sortie de fluide mélangé (10) ;
un dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’; 16”; 16’”) disposé à l’intérieur du corps (4) et connecté fluidiquement aux entrées de fluide (6, 8) et à la sortie de fluide (10) ;
le robinet mitigeur (2) étant caractérisé en ce que le dispositif de régulation thermostatique (16 ; 16’ ; 16” ; 16”’) est selon l’une quelconque des revendications 1 à 1 1 .
14.- Robinet mitigeur thermostatique (2) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de régulation (16”’) est intégré au sein d’un assemblage incluant un corps principal (80) et un dispositif de régulation du débit de fluide (90), l’assemblage étant disposé à l’intérieur du corps (4) de robinet de façon coaxiale avec ce corps (4) de robinet, en ce que le corps (80) principal est séparé des parois internes du corps (4) de robinet par une zone sèche (82), et en ce que le dispositif (16”’) comporte une liaison électrique (36) qui raccorde le circuit électronique (28) aux capteurs (24, 26), cette liaison électrique (36) étant disposée dans la zone sèche (82).
15.- Robinet mitigeur thermostatique (2) selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de régulation (16”’) est intégré au sein d’un assemblage incluant un corps principal (80) et un dispositif de régulation du débit de fluide (90), l’assemblage étant disposé à l’intérieur du corps (4) de robinet , et en ce que le circuit électronique (28) de traitement associé au dispositif de régulation (16”’) est à l’intérieur du corps principal (80).
PCT/EP2019/050615 2018-01-12 2019-01-11 Dispositif de régulation thermostatique instrumenté et robinet mitigeur comprenant un tel dispositif de régulation thermostatique WO2019138027A1 (fr)

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US16/961,477 US20200341497A1 (en) 2018-01-12 2019-01-11 Instrumented thermostatic control device and mixer tap comprising such a thermostatic control device
DE112019000389.5T DE112019000389T5 (de) 2018-01-12 2019-01-11 Instrumentierte Thermostat-Regelvorrichtung und Mischbatterie, die eine derartige Thermostat-Regelvorrichtung umfasst
CN201980004795.4A CN111247499A (zh) 2018-01-12 2019-01-11 仪表化的恒温控制装置和包括所述恒温控制装置的冷热流体混合龙头

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