EP3367840B1

EP3367840B1 - Seche-cheveux aux performances acoustiques ameliorees

Info

Publication number: EP3367840B1
Application number: EP16787809.9A
Authority: EP
Inventors: Frédéric GILSOUL; Olivier Smal; Barry Dobson; Kunal Vyas
Original assignee: Babyliss Faco SPRL
Current assignee: Babyliss Faco SPRL
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2020-07-08
Anticipated expiration: 2036-10-25
Also published as: ES2817535T3; WO2017072112A1; EP3367840A1; CN108348060A

Description

Objet de l'invention

La présente invention se rapporte à un sèche-cheveux aux performances acoustiques améliorées, et plus particulièrement à un sèche-cheveux avec faible niveau sonore comportant à son entrée d'air un coude tubulaire creux équipé d'une ou de plusieurs aubes.

Etat de la technique

Les sèche-cheveux du marché continuent à être relativement bruyants malgré de nombreux efforts de la part des fabricants pour les rendre plus silencieux. Il existe donc une réelle demande de la part de la clientèle pour diminuer le niveau sonore et rendre le spectre des fréquences sonores émises plus agréable à l'oreille.
De nombreuses tentatives ont été faites en ce sens avec un succès mitigé car les moyens disponibles pour atteindre cet objectif sont limités, plus particulièrement par les contraintes budgétaires qui ne permettent pas d'y introduire des technologies actives de diminution de bruit, comme des générateurs de sons en opposition de phase, et à cause de l'encombrement et du poids des appareils qui doit rester acceptable pour l'utilisateur.
Une des approches possibles pour réduire le niveau sonore d'un sèche-cheveux est le positionnement à l'entrée d'air d'un silencieux généralement constitué d'un capot équipé de mousses à cellules ouvertes ou encore de surfaces plissées susceptibles d'absorber le bruit engendré par le moteur et le flux d'air. Les documents FR 2 926 704 ; FR 2 983 043 ; WO 2010/045698 A1 ainsi que EP 2 412 272 A1 et EP 2 327 327 A1 appartiennent à cette catégorie.
Une autre approche est celle de la diminution de la vitesse de l'air car le bruit généré par un flux d'air dans un corps creux est proportionnel à la vitesse puissance 8 (jet noise). Pour maitriser ce phénomène, on a imaginé l'utilisation de plusieurs turbines successives. Ce type de disposition est divulgué dans WO 98/49500 .
Le document US 2015/0237984 A1 divulgue un sèche-cheveux haute performance avec un niveau de bruit réduit comportant un revêtement isolant tapissant l'intérieur du boîtier. Le flux d'air à l'entrée de la turbine subit une déviation particulière et la turbine comporte un anneau avec des ailettes de redressement d'un flux d'air turbulent.
Le document DE 88 05 910 U1 divulgue un sèche-cheveux avec un dispositif conçu pour diminuer le bruit. Le flux d'air, avant de passer par la turbine, rentre dans un boitier comprenant des chicanes. Le boitier comprenant les chicanes est aligné selon le même axe que le corps du sèche-cheveux comprenant la turbine.
Le document JP S53 164377 U décrit un sèche-cheveux comprenant une antichambre située à l'arrière d'un corps principal englobant une turbine. Le passage du flux de l'antichambre vers le corps principal de l'appareil se fait à travers des chicanes permettant de dévier le flux d'air avant d'entrer dans la turbine.
A notre connaissance, il n'existe pas à l'heure actuelle sur le marché un sèche-cheveux constituant un compromis satisfaisant entre le poids, l'encombrement et le coût de fabrication, et des performances acoustiques acceptables.

Buts de l'invention

La présente invention vise à fournir un sèche-cheveux plus silencieux que les appareils de l'état de la technique, avec un spectre sonore dont les fréquences les plus gênantes ont été éliminées, et constituant un bon compromis entre le poids, l'encombrement et le coût de fabrication.

Résumé de l'invention

La présente invention divulgue un sèche-cheveux comprenant :

un corps tubulaire selon un axe longitudinal avec, à ses extrémités opposées, une entrée et une sortie d'air;
une turbine située dans ledit corps tubulaire qui, en utilisation, est entraînée en rotation par un moteur selon la direction de l'axe longitudinal, ce qui permet d'aspirer l'air par l'entrée et d'expulser l'air par la sortie dudit corps tubulaire, caractérisé en ce que le sèche-cheveux comprend un coude d'entrée d'air comportant une ou plusieurs aubes globalement parallèles à la courbure du coude.

Les modes d'exécution préférés de l'invention comportent au moins une, ou une combinaison quelconque appropriée des caractéristiques suivantes :

le coude d'entrée d'air comporte entre 3 et 6 aubes, de préférence 4 ou 5 aubes;
le coude d'entrée d'air comporte en outre une ou plusieurs cloisons divisant les aubes;
l'extrémité de sortie dudit coude d'entrée d'air, à l'entrée du cœur de l'enveloppe du sèche-cheveux, comprend une restriction de section, compensant la section occupée dans ledit coude par lesdites aubes;
la distance entre les aubes est fixée de telle manière que le flux d'air à la sortie du coude d'entrée d'air et à l'entrée du cœur de l'enveloppe du sèche-cheveux possède substantiellement la même répartition de vitesse sur tout le diamètre d'ouverture;
la turbine comporte des pales incurvées positionnées sur une base de forme essentiellement conique ou tronconique ;
entre le cœur de l'enveloppe et la turbine, il y a un rétrécissement C restreignant le passage de l'air et obligeant l'air à pénétrer dans la turbine ;
les pales de la turbine sont incurvées selon un angle ω compris entre 40 et 60°, de préférence entre 45 et 55°, et de manière particulièrement préférée entre 48 et 53° ;
la turbine est entraînée par un moteur pouvant se loger au moins partiellement dans la partie creuse du cône supportant les pales de la turbine ;
la région de réorganisation du flux (L-organiser) du sèche-cheveux comporte les ailettes de redressement du flux d'air à la sortie de la turbine ;
le coude d'entrée d'air comporte sur sa paroi interne un moyen d'absorption du bruit sous forme de paroi comportant des ouvertures ;
le moteur est du type moteur sans balais.

Par « globalement » parallèles, on entend que les aubes sont substantiellement parallèles à la courbure du coude. Au plus les aubes sont parallèles à la courbure, au plus le profil de vitesse d'entrée d'air est linéaire sur toute la largeur du diamètre d'entrée juste avant la turbine. La position idéale des aubes pour diminuer le bruit du flux est donc cette position parallèle qui doit être approchée au maximum pour un résultat optimal.
Les termes « cœur de l'enveloppe » et « région de réorganisation du flux » définissent des régions du corps tubulaire du sèche-cheveux. Selon l'invention, le corps tubulaire est composé de 3 régions. Celles-ci sont nommées, en partant de l'extrémité du corps permettant l'entrée d'air vers l'extrémité de sortie d'air, le « cœur de l'enveloppe », la « région de réorganisation du flux » et la « zone de chauffage de l'air ». La région du « cœur de l'enveloppe » (nommée « L-shroud » sur la Figure 13) est la région comprenant la turbine et qui est accolée à la sortie du coude d'entrée d'air. Cette région permet de diriger le flux d'air autour de la turbine. La région de « réorganisation du flux d'air » (nommée « L-organiser» sur la Figure 13), est située à la sortie de la turbine 2, entre la région du cœur de l'enveloppe et la zone de chauffage de l'air. Elle permet de redresser, grâce à des ailettes, le flux d'air turbulent sortant de la turbine. En dernier lieu, le flux d'air entre dans la zone de chauffage afin d'y être chauffé avant sa sortie de l'appareil.
Par «moyen d'absorption du bruit sous forme de paroi», on entend que les différentes surfaces internes peuvent comprendre des moyens absorbant le bruit. Les parties internes du sèche-cheveux peuvent par exemple être revêtues ou tapissées d'éléments absorbant le bruit, ou même d'effets de surfaces dans les parois, comme des perforations, des ouvertures, de la mousse à cellules ouvertes ou encore des fibres non-tissées, etc.

Brève description des figures

La figure 1 représente une vue en trois dimensions du sèche-cheveux selon l'invention. Le coude d'entrée d'air est ici intégré dans un élément décoratif dessiné en position ouverte.
La figure 2 représente un dessin simplifié du coude d'entrée d'air en trois dimensions avec trois aubes. La partie permettant d'ouvrir le coude n'est pas représentée pour les besoins de clarté de la figure.
Les figures 3 et 4 représentent le coude d'entrée d'air en deux parties avec une aube centrale permettant la séparation des deux éléments constituant le coude d'entrée d'air.
La figure 5 représente des coudes d'entrée d'air avec des aubes variant en nombre et en positionnement. La figure représente des exemples avec 3, 4 et 5 aubes qui sont positionnées de manière optimale pour générer un profil de vitesse d'entrée d'air à peu près linéaire sur toute la largeur du diamètre d'entrée juste avant la turbine.
Les figures 6 à 10 montrent différents types de coudes d'entrée d'air selon l'invention. Ceux-ci peuvent avoir des formes allant de géométries simples à des géométries complexes ne répondant à aucun critère géométrique précis.
La figure 11 montre un exemple de turbines possibles selon la présente invention.
La figure 12 montre l'enveloppe intérieure du boîtier du sèche-cheveux selon la présente invention avec des ailettes de redressement de l'air sortant de la turbine. L'intérieur de la virole peut être tapissé d'un revêtement d'absorption de bruit comme une paroi perforée par exemple.
La figure 13 est une représentation schématique du sèche-cheveux selon l'invention qui reprend les paramètres principaux influençant le flux d'air à travers l'appareil.
La figure 14 est une représentation en coupe d'un mode d'exécution préféré du sèche-cheveux selon l'invention.

Liste des symboles de référence

1. Sèche-cheveux
2. Turbine
3. Coude d'entrée d'air
4. Aubes du coude d'entrée d'air
5. Cloison divisant les aubes
6. Cône de la turbine
7. Poignée
8. Moteur
9. Pales
10. Ailettes de redressement
11. Restriction de section à la sortie du coude et à l'entrée de la turbine

Description détaillée de l'invention

La présente invention divulgue un sèche-cheveux 1 aux performances sonores améliorées comportant un coude d'entrée d'air 3 permettant de réduire certaines fréquences désagréables à l'oreille, ainsi que le niveau sonore global jusqu'à 5 dB, de préférence jusqu'à 10 dB.
La figure 13 reprend l'ensemble des paramètres définis pour la construction du sèche-cheveux 1 selon l'invention. Pour la simplification de l'illustration de l'invention, l'appareil présente une symétrie de révolution autour d'un axe central. Il est évident qu'une autre configuration que celle d'une symétrie de révolution autour d'un axe central est également possible et peut être envisagée selon la présente invention. C'est la raison pour laquelle nous parlerons plutôt d'axe longitudinal.
Le coude d'entrée d'air 3 est compartimenté par une ou plusieurs aubes 4 qui suivent substantiellement la courbure du coude 3. Ces aubes sont généralement au nombre de 3 à 6. Les meilleurs résultats ont cependant été obtenus avec 4 ou 5 aubes. Bien que les vitesses d'air soient de nature à obtenir un nombre de Reynolds classant l'écoulement de celui-ci parmi les flux turbulents, les aubes 4 redressent le flux d'air pour le rendre aussi laminaire et parallèle que possible avant qu'il ne pénètre dans le corps tubulaire du sèche-cheveux 1. Les aubes (n = 1 ; 2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6...) constituent en outre une barrière sonore entre le compartiment turbine/moteur et l'extérieur du sèche-cheveux 1.
Une ou plusieurs cloisons 5 divisant les aubes 4 courbées peuvent également avoir un effet bénéfique sur la diminution du niveau sonore. Une cloison 5 divisant verticalement les aubes 4 permet par ailleurs une réalisation plus aisée du moule de fabrication qui évite des contre-dépouilles.
Le coude d'entrée d'air 3 peut prendre différentes formes et différentes courbures régulières ou irrégulières, des exemples non limitatifs sont représentés aux figures 6 à 10. Lorsque le coude 3 s'inscrit dans un cercle, l'angle de l'arc α formé par le coude d'entrée d'air varie généralement de 20 à 120°, de préférence de 25 à 90°, ou encore de 30 à 80° et de manière particulièrement préférée de 40 à 75°. L'axe du rayon du coude d'entrée d'air peut être situé proche ou même éloigné de l'appareil, ce qui influence directement la longueur du coude 3. Le coude 3 peut aussi avoir un diamètre variant sur sa longueur et celui-ci peut aller en augmentant ou en diminuant. Tous ces paramètres ne peuvent évidemment varier qu'en respectant les contraintes d'encombrement acceptables en pratique pour un sèche-cheveux.
Pour redresser le flux d'air à l'entrée de la turbine 2, le coude d'entrée d'air 3 est compartimenté par la présence des aubes 4. La distance entre les aubes 4 situées dans le coude d'entrée d'air 3 est choisie de préférence de telle manière que la perte de charge de l'écoulement d'air à travers les compartiments est la même, ce qui permet d'obtenir un profil de vitesse d'air pratiquement homogène sur toute la section à l'entrée de l'air, endroit où se trouve une restriction de section 11 pour compenser la section occupée par les aubes 4 et éventuelles cloisons 5, juste devant la turbine 2.
On sait que la perte de charge dans un tuyau pour un écoulement laminaire dépend au moins de la longueur, de la section et du périmètre ainsi que de la rugosité de surface, que l'on suppose être la même pour tous les compartiments. Cette perte de charge peut être calculée par des formules complexes faisant intervenir notamment la rugosité de surface, la température, la vitesse d'écoulement, etc. Les formules sont généralement réductrices car basées sur des géométries simples. Dans la présente invention, nous ne sommes cependant pas dans le cas d'un écoulement laminaire et des profils de vitesses d'air homogènes à la sortie du coude 3 compartimenté par des aubes 4 n'ont pu être obtenus qu'expérimentalement en disposant les aubes 4, et notamment les distances entre aubes, de manière empirique par essai et erreur.
Selon un exemple, le coude d'entrée d'air 3 est défini dans le tableau suivant. La valeur se rapporte au diamètre D = 2R de la base du cône 6 supportant les pales 9 de la turbine 2. (voir Figure 13 ou le rayon du cône est indiqué) Table 1 : Coude d'entrée d'air

Paramètre Valeur/D Dimension

R inlet 0.36 23.5 mm

r inlet 0.26 16.5 mm

α 82.0°
Comme déjà évoqué plus haut, l'entrée d'air devant la turbine 2 comporte en outre une restriction de section 11 pour compenser la perte de section due à la présence des aubes 4 qui réduisent le diamètre effectif du coude d'entrée d'air et qui constituent aussi un obstacle à l'écoulement de l'air à l'entrée du sèche-cheveux, le but étant que le flux d'air n'entre pas dans un diamètre effectif plus grand après avoir traversé le coude d'entrée d'air 3.
La turbine 2 comporte des pales 9 incurvées positionnées sur une base 6 de forme essentiellement conique ou tronconique (voir Fig.11). Le niveau de courbure des pales est déterminé par l'angle ω (voir Fig.13). Cet angle varie généralement de 20 à 50°, de préférence de 25 à 40° ou de 28 à 37°, et de manière particulièrement préférée de 30 à 35°.
Le cône 6 supportant les pales 9 est défini notamment par l'angle θ1 formé par rapport à l'axe central. Il peut varier de 45 à 65°, de préférence de 50 à 60°, et de manière particulièrement préférée de 53 à 58°.

Un exemple non limitatif de turbine 2 pour un mode de réalisation spécifique d'un sèche-cheveux 1 est donné dans le tableau suivant. Il donne des rapports de dimension et un exemple de dimension réelle pour le mode d'exécution représenté à la figure 13 avec un cône 6 droit et un rétrécissement C de l'enveloppe autour de la turbine 2:

Table 2: Turbine

Paramètre	Valeur/D	Dimension
R	0.50	32,2 mm
r_i	0.12	7,5 mm
r_o	0.56	36,3 mm
h	0.48	31,0 mm
θ1		55,6°
θ2		10,6°
ω		50°

r_i = le rayon minimum du bord inférieur des pales de la turbine
r_o= le rayon maximum extérieur
h = hauteur maximum de la pale à partir de la base du cône
θ = semi-angle du cône par rapport à l'axe longitudinal du sèche-cheveux
ω = angle d'inclinaison de la pâle par rapport à la direction radiale

La turbine 2 est entraînée par un moteur 8 pouvant se loger au moins en partie dans la partie creuse du cône 6 supportant les pales 9 de la turbine 2. On utilisera de préférence un moteur 8 sans balai qui sera moins bruyant qu'un moteur ordinaire.
Le cœur de l'enveloppe est la région définie par la sortie du coude d'entrée d'air (L-shroud) avant la réorganisation du flux d'air (L-organiser) à la sortie de la turbine 2. Cette région est très importante. Elle comporte la turbine 2 et détermine le flux d'air autour de celle-ci. Selon un exemple non limitatif, le cœur de l'enveloppe est défini de la manière suivante : Table 3 : Cœur de l'enveloppe

Paramètre Valeur/D Dimension

L shroud 0.69 44.7 mm

R shroud 0.72 46.6 mm

S 0.10 6.6 mm

C 0.031, 0.5 ou 0.093 2, 4 ou 6 mm (TBD)
A la sortie de la turbine 2, l'écoulement d'air est très turbulent, ce qui est défavorable à l'objectif de diminution du bruit. Pour cette raison, la région de réorganisation du flux (L-organiser), qui commence à la sortie du cœur de l'enveloppe (L-shroud) et va jusqu'à l'entrée de la zone de chauffage de l'air (L-heater), comporte des ailettes 10 de redressement du flux d'air à la sortie de la turbine 2. Ces ailettes 10 sont incurvées vers le sens d'introduction de l'air sortant de la turbine 2 (voir Fig.12).
Les ailettes ont un angle φ par rapport au plan qui passe par l'axe central d'environ 45 ° (voir Figure 13). La fonction de ces ailettes 10 est de réduire le flux d'air rotationnel autour de l'axe central sans ajouter des turbulences substantielles.
Selon un exemple non limitatif, la région de réorganisation du flux est définie de la manière suivante : Table 4: Région de réorganisation du flux

Paramètrer Valeur/D Dimension

L-organiser 0.90 58.0 mm

W-blade 0.33 21.0 mm

φ 45.0°
La région où l'air est chauffé (L-heater) comporte des résistances chauffantes et leur structure de support. Cette région commence à la fin de la région de réorganisation du flux (L-organiser) jusqu'au plan de sortie de l'appareil. Dans la mesure où cette région est de forme tronconique et caractérisée par une diminution de diamètre selon un angle β par rapport à l'axe central, elle accélère le flux d'air. Table 5: Zone de chauffage

Paramètre Valeur/D Dimension

L-heater 1.21 78.2 mm

R-out 0.28 17.9 mm

β 11.6 °
Différentes parties intérieures du boitier du sèche-cheveux selon l'invention et notamment du coude d'entrée d'air 3 peuvent être tapissées avec des surfaces ou des parois absorbant le bruit du flux d'air et de la turbine 2. Ces surfaces peuvent être du type cloison perforée, mousse à cellules ouvertes ou encore fibres non-tissées etc.

Claims

Sèche-cheveux (1) comprenant :
- un corps tubulaire selon un axe longitudinal avec, à ses extrémités opposées, une entrée et une sortie d'air;

- une turbine (2) située dans ledit corps tubulaire qui, en utilisation, est entraînée en rotation par un moteur (8) selon la direction de l'axe longitudinal, ce qui permet d'aspirer l'air par l'entrée et d'expulser l'air par la sortie dudit corps tubulaire,
caractérisé en ce que le sèche-cheveux (1) comprend :
un coude (3) d'entrée d'air comportant une ou plusieurs aubes (4) globalement parallèles à la courbure du coude (3).
Sèche-cheveux selon la revendication 1 dans lequel le coude (3) d'entrée d'air comporte entre 3 et 6 aubes (4), de préférence 4 ou 5 aubes (4).
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le coude (3) d'entrée d'air comporte en outre une ou plusieurs cloisons (5) divisant les aubes (4).
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité de sortie dudit coude (3) d'entrée d'air, à l'entrée du cœur de l'enveloppe du sèche-cheveux, comprend une restriction de section (11), compensant la section occupée dans ledit coude (3) par lesdites aubes (4).
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance entre les aubes (4) est fixée de telle manière que le flux d'air à la sortie du coude (3) d'entrée d'air et à l'entrée du cœur de l'enveloppe du sèche-cheveux (1) possède substantiellement la même répartition de vitesse sur tout le diamètre d'ouverture.
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la turbine (2) comporte des pales (9) incurvées positionnées sur une base de forme essentiellement conique ou tronconique.
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'entre le cœur de l'enveloppe et la turbine (2), il y a un rétrécissement C restreignant le passage de l'air et obligeant l'air à pénétrer dans la turbine (2).
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales (9) de la turbine (2) sont incurvées selon un angle ω compris entre 40 et 60°, de préférence entre 45 et 55°, et de manière particulièrement préférée entre 48 et 53°.
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pales de la turbine (2) sont supportées par un cône (6), et en ce que la turbine (2) est entraînée par un moteur (8) pouvant se loger au moins partiellement dans la partie creuse du cône (6)
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le sèche-cheveux comprend une région de réorganisation du flux comportant des ailettes de redressement (10) du flux d'air à la sortie de la turbine (2).
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le coude (3) d'entrée d'air comporte sur sa paroi interne un moyen d'absorption du bruit sous forme de paroi comportant des ouvertures.
Sèche-cheveux selon l'une quelconque des revendications précédentes dans lequel le moteur (8) est du type moteur sans balais.