WO2017051080A1 - Casque de protection comprenant un systeme de thermo- regulation - Google Patents

Casque de protection comprenant un systeme de thermo- regulation Download PDF

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WO2017051080A1
WO2017051080A1 PCT/FR2015/000190 FR2015000190W WO2017051080A1 WO 2017051080 A1 WO2017051080 A1 WO 2017051080A1 FR 2015000190 W FR2015000190 W FR 2015000190W WO 2017051080 A1 WO2017051080 A1 WO 2017051080A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
helmet
peltier module
metal sheet
thermo
outer shell
Prior art date
Application number
PCT/FR2015/000190
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Michel GENOVESE
Original Assignee
BOUDAOUD, Lacène
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BOUDAOUD, Lacène filed Critical BOUDAOUD, Lacène
Priority to PCT/FR2015/000190 priority Critical patent/WO2017051080A1/fr
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/28—Ventilating arrangements
    • A42B3/285—Ventilating arrangements with additional heating or cooling means

Definitions

  • the present invention relates to a protective helmet, and more particularly to a protective helmet comprising a thermo-regulation system in heat exchange relation with the inside of the helmet to be heated or cooled.
  • the present invention finds a preferred application in the field of motorcycle helmets, but is of course not limited to this field and can also be envisaged for helmets for military, cyclists, firefighters, police, pilots automobile, on-site worker, etc.
  • the invention relates to the problem of the thermal regulation of the interior of a helmet, and in particular its cooling. Indeed, in a warm environment, especially in summer, it is found that the inside of the helmet rises quickly in temperature, causing discomfort and discomfort, at the risk of seeing the wearer of the helmet remove it and therefore expose himself to a shock by the absence of the helmet.
  • the document US 2006/0101556 also proposes the use of a Peltier module in communication with a hollow tube in which circulates a working fluid which successively passes from a condensed state to an evaporated state.
  • This solution also has limitations in terms of safety or protection of the wearer, because of the presence of such a hollow tube, not to mention the risk of leakage of the working fluid inside the helmet.
  • WO 01/39692 proposes for its part a helmet equipped with a Peltier thermally coupled with a gel pocket covering the entire inner surface of the helmet.
  • the use of this gel pocket also weakens the structure of the helmet and thus reduces the protection for the wearer, and this pocket is clearly incompatible with the safety standards for motorcycle helmet.
  • the present invention aims to solve the aforementioned drawbacks, by providing a helmet equipped with an effective thermo-regulation system and which does not affect the safety of the helmet and therefore the protection of the wearer.
  • Another object of the invention is to dispense with a pocket or vesicle which has unacceptable disadvantages in terms of safety for the wearer of the helmet.
  • thermo-regulation system in heat exchange relation with the inside of the helmet to be heated or cooled
  • said thermo-regulation system comprising at least one module Peltier having a cold face and a hot face
  • said helmet being remarkable in that it comprises at least one metal sheet connected to the cold face of the Peltier module, disposed inside the helmet and in heat exchange relationship with the inside the helmet, where the helmet comprises an inner cap of trim, made in particular of expanded polystyrene, the or each sheet metal is disposed inside the inner cap or on an inner face of the inner cap.
  • the invention is based on a thermo-regulation of the helmet by the implementation of a Peltier module.
  • the invention proposes to use at least one metal sheet to ensure the conduction of cold generated by the cold face of the Peltier module to the inside of the helmet; such a metal sheet does not affect the safety of the helmet.
  • the thin metal sheet offers no point of weakness (as is the case for a hollow tube) or risk of leakage (as is the case for a gel pocket ); the metal sheet or sheets being judiciously positioned inside the helmet and being sufficiently dimensioned in terms of heat exchange area with the inside of the helmet to ensure the thermo-regulation of the inside of the helmet.
  • the or each metal sheet is judiciously placed in or against the inner cap to fulfill its role of thermo-regulation while respecting the conventional structure of a helmet with outer shell and inner cap.
  • the metal foil (s) By placing the metal foil (s) inside the inner cap or against the internal face of the inner cap, the heat exchange relation between the metal foil (s) and the inside of the helmet is effective and meets the standards of security in force.
  • the or each metal sheet does not constitute, in all or part, a wall of a tube, a pocket or a vesicle. Indeed, the invention aims precisely to dispense with such a tube and such a pocket or vesicle, for reasons already cited security for the user of the helmet.
  • the outer shell has an air opening positioned in front of the hot face of the Peltier module.
  • thermo-regulation system further comprises a Peltier module cooling system, this cooling system comprising a heat recovery unit, in particular of the radiator type, interposed between the ventilation aperture provided in the outer shell of the Peltier module. headphones and the Peltier module.
  • the Peltier module presents a risk of overheating very low, even zero, thanks to this heat recuperator which allows to recover the heat produced on the hot face of the Perlier module and to evacuate it through the ventilation opening. .
  • the cooling system further comprises a fan positioned between the ventilation opening and the heat recovery unit.
  • the fan facilitates the evacuation of the hot air recovered by the heat recovery unit.
  • the Peltier module is positioned in the front part of the helmet, in other words on the part of the helmet where the screen or visor is provided, and the ventilation aperture is formed on a front portion of the outer shell.
  • the aeration, and therefore the cooling, of the Peltier module via the ventilation opening in the outer shell is optimal and direct, because the opening is placed on the front of the helmet (beside, below or above the screen) and therefore receives air directly when the wearer of the helmet moves forward.
  • the Peltier module is positioned inside a chin guard of the helmet, and the ventilation opening is provided on this chin guard.
  • the outer shell of the helmet has at least one front air inlet and at least one rear air outlet positioned at the level or the metal sheets, to ensure cooling of the metal sheet or sheets.
  • the metal sheet or sheets provide a heat exchange surface with the inside of the helmet comprised between 30 and 90% of the internal surface of the helmet, and preferably between 40 and 70% of the inner surface of the helmet.
  • Such an area is particularly suitable for providing thermo-regulation and thermal comfort inside the helmet.
  • the or each metal sheet is made of aluminum.
  • the use of the aluminum material is particularly suitable for ensuring the desired thermal conduction between the cold face of the Peltier module and the inside of the helmet.
  • the or each metal sheet has a thickness of between 10 micrometers and 2 millimeters.
  • the or each metal sheet is aluminum and has a thickness of between 30 and 100 ⁇ : such a sheet proving, after tests, particularly effective for the conduction of cold or heat between the sheet and the inside the helmet.
  • the or each metal sheet has a main portion substantially in the general shape of spherical cap, in order to marry the shape of the helmet and the skull of the wearer.
  • This main portion thus forms a cap for partially enveloping the skull of the wearer; being understood by general shape of spherical cap a general shape of bowl which substantially follows the shape of the helmet, said helmet shape being itself adapted to substantially match the shape of the skull.
  • the metal sheet has strips apart from each other and extending the main portion downwards. Such strips are advantageous for optimal conduction, or almost all, of the temperature between the metal sheet and the inside of the helmet.
  • thermoregulation system further comprises a rechargeable electric battery electrically feeding the Peltier module (and possibly supplying the heat recuperator and / or the fan) and disposed in the helmet.
  • thermo-regulation system further comprises a safety device, in particular of the Klixon type, shaped to cut the power supply of the Peltier module by the battery beyond a temperature. predefined high cutoff detected on the hot face of the Peltier module.
  • this safety device is triggered at a certain high cut-off temperature to stop the operation of the Peltier module and prevent overheating.
  • thermo-regulation system further comprises a secondary safety device, in particular of the Klixon type, shaped to cut the power supply of the Peltier module by the battery below a predefined low cutoff temperature detected on the cold side of the Peltier module.
  • this safety device is triggered at a certain low cutoff temperature to stop the operation of the Peltier module and prevent the formation of frost in the helmet.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a first helmet according to the invention, with its outer shell shown in a transparent manner and with its internal lining not shown for clarity;
  • FIG. 2 is an enlarged view of zone II of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a second helmet according to the invention, with its outer shell shown in a transparent manner and with its internal lining not shown for clarity;
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the helmet of Figure 1, partially cut in a median plane;
  • FIG. 5 is a diagrammatic perspective view of a third helmet according to the invention, with its outer shell shown in a transparent manner and with its internal trim not shown for clarity.
  • a helmet 1 according to the invention comprises;
  • an inner cap 1 1 of lining made of an expanded synthetic foam such as expanded polystyrene or expanded polyurethane;
  • the helmet 1 incorporates a thermo-regulation system 2 of the Peltier effect system type.
  • thermo-regulation system 2 integrates:
  • Peltier module 3 having a cold face 30 and a hot face 31;
  • a rechargeable electric battery 4 connected to the Peltier 3 module and forming an internal power supply for this Peltier 3 module;
  • a metal foil 5 connected to the cold face 30 of the Peltier module 3, disposed inside the helmet 1 and in heat exchange relation with the inside of the helmet 1.
  • thermo-regulation system 2 further comprises a cooling system 6 of the Peltier module 3.
  • This cooling system 6 comprises a heat recovery unit 60, in particular of the radiator type, disposed facing the hot face 31 of the Peltier module 3, and in particular in contact with this hot face 31 in order to recover heat.
  • the cooling system 6 further comprises a fan 61 positioned in front of the heat recovery unit 60.
  • the heat recovery unit 60 and the fan 61 are also electrically powered by the battery 4.
  • the outer shell 10 has an air opening 13 positioned in front of the fan 61, so that the heat recovery unit 60 recovers the heat produced on the hot face 31 of the Peltier module 3 and the fan 61 evacuates this heat on the outside of the helmet 1 via the ventilation aperture 13.
  • this Peltier module and cooling system unit 6 is disposed in a chin strap 14, in front of the helmet 1, below a front opening 15 equipped with a screen or visor 16 transparent closure; the helmet 1 illustrated in these figures being a motorcycle helmet of the integral type.
  • this set 3, 6 could be positioned elsewhere in the helmet 1, especially in the context of a helmet without chin.
  • this assembly 3, 6 could be arranged on the front part of the helmet, above the front opening 15, or even be placed on the back of the helmet 1.
  • the battery 4 is connected to an external electrical connector 40, disposed on the outer shell 10 of the helmet 1, to allow charging of the battery 4 by means of a power cable (not shown) connected to this connector 40 and connected to an external source of electricity.
  • the battery 4 is also connected to an external switch 41, placed on the outer shell 10 of the helmet 1, in order to allow the Peltier 3 module, and thus the thermoregulation system 2, to stop and run.
  • thermo-regulation system 2 further comprises a safety device 7 shaped to cut the power supply of the Peltier module 3 by the battery 4 beyond a predetermined high cutoff temperature detected on the hot face 31 of the Peltier module 3.
  • This predetermined high cut-off temperature is for example of the order of 30 to 50 ° C, preferably of the order of 40 ° C.
  • This safety device 7 is for example Klixon type with a thermostat 70 positioned directly on the hot face 31 and driving a switch 71 for cutting off the power supply.
  • Peltier module 3 It is also conceivable to provide a secondary safety device (not shown) shaped to cut the power supply of the Peltier module 3 by the battery 4 below a predetermined low cut-off temperature detected on the cold face.
  • This predetermined low cutoff temperature is for example of the order of 2 to 8 ° C, preferably of the order of 5 ° C.
  • This secondary safety device is for example of the Klixon type with a thermostat positioned directly on this cold face 30 and driving the switch 71 for cutting off the power supply.
  • the metal foil 5 made in particular of aluminum with a thickness of between 10 ⁇ and 2 mm, presents:
  • a main portion 50 in the general shape of a spherical cap or bowl in order to conform to the shape of the outer shell 10 of the helmet 1;
  • an aluminum sheet 5 having a thickness of between 30 and 100 ⁇ provides results that are particularly effective from a thermal point of view.
  • the main portion 50 and the connecting portion or portions 51 may be made in one piece, or may be distinct and assembled together to form the metal sheet 5.
  • the main portion 50 of the metal sheet 50 almost completely follows the shape of the outer shell 10 in order to match the shape of the skull of the wearer from its summit to the nape of the neck and the metal sheet. 5 thus has an area of between about 70 and 90% of the inner surface of the helmet 1.
  • the main portion 50 of the metal sheet 5 follows mainly the upper part of the outer shell 10 to fit the upper part of the skull above the ears, and the metal sheet 5 thus present an area still comprised approximately 30 and 50% of the inner surface of the helmet 1.
  • the sizing of the Peltier module 3 and the metal foil 5 are intended to allow a temperature of substantially constant regulation inside the helmet 1, which will preferably be set between 18 and 26 ° C, or between 20 and 23 ° C.
  • the metal sheet 5 is disposed within the inner cap 1 1, ie within the material constituting this inner cap 1 1, namely the expanded synthetic foam. Thus, the metal sheet 5 is sandwiched between two layers of this material constituting the inner cap 1 January.
  • the Peltier module 3 and cooling system 6 is also disposed inside this inner cap 1 1, just like the battery 4.
  • the outer shell 10, and possibly the inner cap 11 each have at least one inlet at the top. of front air 17 and at least one rear air outlet 18 facing the main portion 50 of the metal sheet 5.
  • the metal sheet may be solid, as illustrated in the figures, or have one or more holes, notches or grooves.
  • an automatic power supply system of the Peltier module comprising a system for detecting the use of the helmet by the wearer.
  • This detection system may be of the photoelectric cell type placed inside the helmet to detect the removal of the helmet by the wearer, or of the three-dimensional accelerometer type to detect the movement of the helmet (and therefore its use), or of the type of mechanism. detection of presence of head inside the helmet.
  • this detection system automatically controls the cut the power supply of the Peltier module to prevent the Peltier module from operating unnecessarily.

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Abstract

Casque (1) de protection comprenant une coque externe (10) rigide et un système de thermo-régulation (2) en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque (1) à réchauffer ou refroidir, ledit système de thermo-régulation (2) comprenant au moins un module Peltier (3) présentant une face froide (30) et une face chaude (31), ledit casque (1) étant remarquable en ce qu'il comprend au moins une feuille métallique (5) raccordée à la face froide (30) du module Peltier (3), disposée à l'intérieur du casque et en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque (1), où le casque (1) comprend une calotte interne (11) de garniture, réalisée notamment en polystyrène expansé, la ou chaque feuille métallique (5) est disposée à l'intérieur de la calotte interne (11) ou sur une face interne de la calotte interne (11).

Description

CASQUE DE PROTECTION COMPRENANT UN SYSTEME DE THERMOREGULATION
La présente invention se rapporte à un casque de protection, et plus particulièrement à un casque de protection comprenant un système de thermo-régulation en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque à réchauffer ou refroidir.
La présente invention trouve une application privilégiée dans le domaine des casques pour motocycliste, mais n'est bien entendu pas limitée à ce domaine et peut également être envisagée pour des casques à destination de militaires, cyclistes, pompiers, forces de l'ordre, pilotes automobile, de travailleur sur chantier, etc.
L'invention concerne la problématique de la régulation thermique de l'intérieur d'un casque, et notamment son refroidissement. En effet, dans un environnement chaud, en particulier en période estivale, on constate que l'intérieur du casque monte rapidement en température, entraînant gêne et inconfort, au risque de voir le porteur du casque le retirer et donc s'exposer à un choc par l'absence du casque.
Pour réguler thermiquement un casque, il est connu d'utiliser un système fonctionnant par effet Peltier.
Il est ainsi connu du document GB 2 475 922 de prévoir un module Peltier qui refroidit l'air présent dans une chambre, et un conduit creux communique avec l'intérieur du casque via des ouvertures et avec la chambre refroidie par effet Peltier. Un tel système présente un inconvénient majeur de fragiliser le casque du fait de la présence du conduit creux qui impacte négativement la résistance du casque. Ainsi, dans un casque pour motocycliste, l'usage d'un tel conduit creux est inenvisageable pour répondre aux normes élevées de sécurité.
Le document US 2006/0101556 propose également l'emploi d'un module Peltier en communication avec un tube creux dans lequel circule un fluide de travail qui passe successivement d'un état condensé à un état évaporé. Cette solution présente également des limites en termes de sécurité ou de protection du porteur, du fait de la présence d'un tel tube creux, sans compter les risques de fuite du fluide de travail à l'intérieur du casque.
Le document US 2008/0155991 divulgue également l'emploi d'un module Peltier en communication avec une entrée d'air pour refroidir l'air entrant et le redistribuer à l'intérieur du casque via des canalisations creuses. Comme précédemment, cette solution fragilise le casque par la présence des canalisations creuses.
Le document WO 01 /39692 propose quant à lui un casque équipé d'un Peltier thermiquement couplé avec une poche de gel recouvrant l'entière surface intérieure du casque. L'emploi de cette poche de gel fragilise également la structure du casque et réduit ainsi la protection pour le porteur, et cette poche est clairement incompatible avec les standards de sécurité en matière de casque pour motocycliste.
Le document US 4 944 044 divulgue un casque de protection comprenant une vésicule enfermant intérieurement une éponge noyée dans un fluide réfrigérant, tel qu'un mélange à base de fréon. Comme déjà expliqué, une telle vésicule est éloignée des exigences de l'invention en matière de sécurité, car cette vésicule est susceptible de fuir et fragilise la structure du casque.
La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients précités, en proposant un casque muni d'un système de thermo-régulation efficace et qui ne nuise pas à la sécurité du casque et donc à la protection du porteur.
Un autre but de l'invention est de se passer de poche ou vésicule qui présente des inconvénients rédhibitoires en matière de sécurité pour le porteur du casque.
A cet effet, elle propose un casque de protection comprenant une coque externe rigide et un système de thermo-régulation en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque à réchauffer ou refroidir, ledit système de thermo-régulation comprenant au moins un module Peltier présentant une face froide et une face chaude, ledit casque étant remarquable en ce qu'il comprend au moins une feuille métallique raccordée à la face froide du module Peltier, disposée à l'intérieur du casque et en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque, où le casque comprend une calotte interne de garniture, réalisée notamment en polystyrène expansé, la ou chaque feuille métallique est disposée à l'intérieur de la calotte interne ou sur une face interne de la calotte interne.
Ainsi l'invention est basée sur une thermo-régulation du casque par la mise en œuvre d'un module Peltier. Cependant, à la différence des solutions connues employant un module Peltier associé à un tube, à une poche ou à une vésicule, l'invention se propose d'employer au moins une feuille métallique pour assurer la conduction du froid généré par la face froide du module Peltier jusqu'à destination de l'intérieur du casque ; une telle feuille métallique ne nuisant en rien à la sécurité du casque.
En effet, en cas de choc sur le casque, la feuille métallique mince n'offre ni point de faiblesse (comme c'est le cas pour un tube creux) ni risque de fuite (comme c'est le cas pour une poche de gel) ; la ou les feuilles métalliques étant judicieusement positionnées à l'intérieur du casque et étant suffisamment dimensionnées en terme de superficie d'échange thermique avec l'intérieur du casque pour assurer la thermo-régulation de l'intérieur du casque.
En outre, la ou chaque feuille métallique est judicieusement placée dans ou contre la calotte interne pour remplir son rôle de thermo-régulation tout en respectant la structure classique d'un casque avec coque externe et calotte interne. En plaçant la ou les feuilles métalliques à l'intérieur de la calotte interne ou contre la face interne de la calotte interne, la relation d'échange thermique entre la ou les feuilles métalliques et l'intérieur du casque est efficace et respecte les normes de sécurité en vigueur.
Il est bien entendu, au sens de l'invention, que la ou chaque feuille métallique ne constitue pas, en tout ou partie, une paroi d'un tube, d'une poche ou d'une vésicule. En effet, l'invention vise justement à se passer d'un tel tube et d'une telle poche ou vésicule, pour des raisons déjà citées de sécurité pour l'utilisateur du casque.
Selon une autre possibilité, la coque externe présente une ouverture d'aération positionnée en face de la face chaude du module Peltier.
Une telle ouverture d'aération permet avantageusement d'éviter une surchauffe du module Peltier, en assurant une aération de ce module par l'air extérieur au casque. De manière avantageuse, le système de thermo-régulation comprend en outre un système de refroidissement du module Peltier, ce système de refroidissement comprenant un récupérateur de chaleur, notamment du type radiateur, intercalé entre l'ouverture d'aération prévue dans la coque externe du casque et le module Peltier.
De cette manière, le module Peltier présente un risque de surchauffe très réduit, voir nul, grâce à ce récupérateur de chaleur qui permet de récupérer la chaleur produite sur la face chaude du module Perlier et de l'évacuer par l'ouverture d'aération.
Selon une autre caractéristique, le système de refroidissement comprend en outre un ventilateur positionné entre l'ouverture d'aération et le récupérateur de chaleur.
Ainsi, le ventilateur facilite l'évacuation de l'air chaud récupéré par le récupérateur de chaleur.
Dans une réalisation particulière, le module Peltier est positionné en partie avant du casque, autrement dit sur la partie du casque où est prévue l'écran ou visière, et l'ouverture d'aération est ménagée sur une partie avant de la coque externe.
Ainsi, l'aération, et donc le refroidissement, du module Peltier via l'ouverture d'aération ménagée dans la coque externe est optimale et directe, car l'ouverture est placée sur l'avant du casque (à côté, en-dessous ou au-dessus de l'écran) et donc reçoit directement l'air lorsque le porteur du casque se déplace vers l'avant.
De manière préférentielle, le module Peltier est positionné à l'intérieur d'une mentonnière du casque, et l'ouverture d'aération est ménagée sur cette mentonnière.
Avantageusement, la coque externe du casque présente au moins une entrée d'air avant et au moins une sortie d'air arrière positionnées au niveau de la ou des feuilles métalliques, afin d'assurer un refroidissement de la ou des feuilles métalliques.
Avantageusement, la ou les feuilles métalliques offrent une surface d'échange thermique avec l'intérieur du casque comprise entre 30 et 90 % de la surface interne du casque, et de préférence entre 40 et 70 % de la surface interne du casque. Une telle superficie est particulièrement adaptée pour assurer la thermo-régulation et le confort thermique à l'intérieur du casque.
Selon une caractéristique avantageuse, la ou chaque feuille métallique est réalisée en aluminium.
L'emploi du matériau aluminium est particulièrement adapté pour assurer la conduction thermique souhaitée entre la face froide du module Peltier et l'intérieur du casque.
Selon une autre caractéristique, la ou chaque feuille métallique présente une épaisseur comprise entre 10 micromètres et 2 millimètres.
Le choix d'une faible épaisseur permet d'alléger le casque.
De manière préférentielle, la ou chaque feuille métallique est en aluminium et présente une épaisseur comprise entre 30 et 100 μπι : une telle feuille s'avérant, après des tests, particulièrement efficace pour la conduction du froid ou du chaud entre la feuille et l'intérieur du casque.
Selon une autre caractéristique, la ou chaque feuille métallique présente une portion principale substantiellement en forme générale de calotte sphérique, afin d'épouser au mieux la forme du casque et du crâne du porteur.
Cette portion principale forme ainsi une calotte destinée à envelopper en partie le crâne du porteur ; étant entendu par forme générale de calotte sphérique une forme générale de bol qui suit sensiblement la forme du casque, ladite forme du casque étant elle- même adaptée pour épouser sensiblement la forme du crâne.
Dans une réalisation particulière, la feuille métallique présente des bandes écartées les unes des autres et qui prolongent la portion principale vers le bas. De telles bandes s'avèrent avantageuses pour une conduction optimale, voire quasi-totale, de la température entre la feuille métallique et l'intérieur du casque.
Selon une autre caractéristique, le système de thermorégulation comprend en outre une batterie électrique rechargeable alimentant électriquement le module Peltier (et alimentant éventuellement le récupérateur de chaleur et/ ou le ventilateur) et disposée dans le casque. Conformément à une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le système de thermo-régulation comprend en outre un dispositif de sécurité, notamment du type Klixon, conformé pour couper l'alimentation électrique du module Peltier par la batterie au- delà d'une température de coupure haute prédéfinie détectée sur la face chaude du module Peltier.
Ainsi, ce dispositif de sécurité se déclenche à une certaine température de coupure haute pour arrêter le fonctionnement du module Peltier et éviter une surchauffe.
Conformément à une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le système de thermo-régulation comprend en outre un dispositif de sécurité secondaire, notamment du type Klixon, conformé pour couper l'alimentation électrique du module Peltier par la batterie en-deçà d'une température de coupure basse prédéfinie détectée sur la face froide du module Peltier.
Ainsi, ce dispositif de sécurité se déclenche à une certaine température de coupure basse pour arrêter le fonctionnement du module Peltier et éviter la formation de givre dans le casque.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, d'un exemple de mise en œuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un premier casque conforme à l'invention, avec sa coque externe illustrée de manière transparente et avec sa garniture interne non illustrée pour plus de clarté ;
- la figure 2 est une vue agrandie de la zone II de la figure 1 ;
- la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un deuxième casque conforme à l'invention, avec sa coque externe illustrée de manière transparente et avec sa garniture interne non illustrée pour plus de clarté ;
- la figure 4 est une vue schématique en perspective du casque de la figure 1 , partiellement coupé dans un plan médian ;
- la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un troisième casque conforme à l'invention, avec sa coque externe illustrée de manière transparente et avec sa garniture interne non illustrée pour plus de clarté.
En référence aux figures 1, 3, 4 et 5, un casque 1 conforme à l'invention comporte ;
- une coque externe 10 rigide, réalisée notamment en matériau composite ;
- une calotte interne 1 1 de garniture réalisée dans une mousse synthétique expansée comme par exemple en polystyrène expansé ou en polyuréthane expansé ; et
- une couche d'habillage 12 formant l'habillage intérieur du casque 1 et réalisé notamment en tissu, cuir ou autre matériau souple.
Le casque 1 intègre un système de thermo-régulation 2 du type système à effet Peltier.
En référence à la figure 2, le système de thermo-régulation 2 intègre :
- un module Peltier 3 présentant une face froide 30 et une face chaude 31 ;
- une batterie 4 électrique rechargeable raccordé au module Peltier 3 et formant une alimentation électrique interne pour ce module Peltier 3 ; et
- une feuille métallique 5 raccordée à la face froide 30 du module Peltier 3, disposée à l'intérieur du casque 1 et en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque 1.
Le système de thermo-régulation 2 comporte en outre un système de refroidissement 6 du module Peltier 3.
Ce système de refroidissement 6 comprend un récupérateur de chaleur 60, notamment du type radiateur, disposé en regard de la face chaude 31 du module Peltier 3, et notamment au contact de cette face chaude 31 afin d'en récupérer la chaleur.
Le système de refroidissement 6 comporte en outre un ventilateur 61 positionné devant le récupérateur de chaleur 60.
Le récupérateur de chaleur 60 et le ventilateur 61 sont également alimentés électriquement par la batterie 4.
La coque externe 10 présente une ouverture d'aération 13 positionnée devant le ventilateur 61 , de sorte que le récupérateur de chaleur 60 récupère la chaleur produite sur la face chaude 31 du module Peltier 3 et que le ventilateur 61 évacue cette chaleur sur l'extérieur du casque 1 via l'ouverture d'aération 13.
Comme visible sur les figures 2 à 3, cet ensemble module Peltier 3 et système de refroidissement 6 est disposé dans une mentonnière 14, en partie avant du casque 1 , en-dessous d'une ouverture avant 15 équipée d'un écran ou visière 16 de fermeture transparente ; le casque 1 illustré sur ces figures étant un casque pour motocycliste du type intégral.
Bien entendu, cet ensemble 3, 6 pourrait être positionné ailleurs dans le casque 1 , en particulier dans le cadre d'un casque sans mentonnière. A titre d'exemple, cet ensemble 3, 6 pourrait être disposé sur la partie frontale du casque, au-dessus de l'ouverture avant 15, voire être disposé sur l'arrière du casque 1.
La batterie 4 est raccordée à un connecteur 40 électrique externe, disposé sur la coque externe 10 du casque 1 , afin de permettre la recharge de la batterie 4 au moyen d'un câble d'alimentation (non illustré) branché sur ce connecteur 40 et raccordé à une source externe d'électricité.
La batterie 4 est également raccordé à un interrupteur 41 externe, disposé sur la coque externe 10 du casque 1 , afin de permettre l'arrêt et la marche du module Peltier 3, et donc du système de thermorégulation 2.
En référence à la figure 2, le système de thermo-régulation 2 comprend en outre un dispositif de sécurité 7 conformé pour couper l'alimentation électrique du module Peltier 3 par la batterie 4 au-delà d'une température de coupure haute prédéfinie détectée sur la face chaude 31 du module Peltier 3. Cette température de coupure haute prédéfinie est par exemple de l'ordre de 30 à 50 °C, de préférence de l'ordre de 40 °C.
Ce dispositif de sécurité 7 est par exemple du type Klixon avec un thermostat 70 positionné directement sur cette face chaude 31 et pilotant un interrupteur 71 de coupure de l'alimentation électrique.
Il est également envisageable de prévoir un dispositif de sécurité secondaire (non illustré) conformé pour couper l'alimentation électrique du module Peltier 3 par la batterie 4 en-deçà d'une température de coupure basse prédéfinie détectée sur la face froide 30 du module Peltier 3. Cette température de coupure basse prédéfinie est par exemple de l'ordre de 2 à 8 °C, de préférence de l'ordre de 5 °C.
Ce dispositif de sécurité secondaire est par exemple du type Klixon avec un thermostat positionné directement sur cette face froide 30 et pilotant l'interrupteur 71 de coupure de l'alimentation électrique.
Il est également envisageable de prévoir une alimentation électrique réalisée sous la forme d'un dispositif photovoltaïque fixé sur le casque, comme par exemple un film photovoltaïque.
La feuille métallique 5, réalisée notamment en aluminium avec une épaisseur comprise entre 10 μπι et 2 mm, présente :
- une portion principale 50 en forme générale de calotte sphérique ou bol afin d'épouser la forme de la coque externe 10 du casque 1 ; et
- au moins une portion de liaison 51 entre la portion principale 50 et la face froide 30 du module Peltier 3.
Comme visible sur la figure 5, il est par ailleurs envisageable de prévoir des bandes 52 écartées les unes des autres et qui prolongent la portion principale 50 vers le bas.
Après essais, une feuille 5 en aluminium présentant une épaisseur comprise entre 30 et 100 μπι offre des résultats particulièrement efficaces d'un point de vue thermique.
La portion principale 50 et la ou les portions de liaison 51 peuvent réalisées d'un seul tenant, ou bien être distinctes et assemblées les unes aux autres pour forme la feuille métallique 5.
Dans l'exemple de la figure 1 , la portion principale 50 de la feuille métallique 50 suit quasi complètement la forme de la coque externe 10 afin d'épouser la forme du crâne du porteur de son sommet jusqu'à sa nuque et la feuille métallique 5 présente ainsi une surface comprise entre environ 70 et 90 % de la surface interne du casque 1.
Dans l'exemple de la figure 3, la portion principale 50 de la feuille métallique 5 suit principalement la partie haute de la coque externe 10 afin d'épouser la partie haute du crâne au-dessus des oreilles, et la feuille métallique 5 ainsi présente une surface comprise encore environ 30 et 50 % de la surface interne du casque 1.
Les dimensionnements du module Peltier 3 et de la feuille métallique 5 sont prévus pour permettre de fixer une température de régulation sensiblement constante à l'intérieur du casque 1 , que l'on fixera de préférence entre 18 et 26 °C, voire entre 20 et 23 °C.
Comme illustré sur les figures 1 à 3, la feuille métallique 5 est disposée à l'intérieur de la calotte interne 1 1 , autrement dit au sein du matériau constitutif de cette calotte interne 1 1 , à savoir la mousse synthétique expansée. Ainsi, la feuille métallique 5 est prise en sandwich entre deux couches de ce matériau constitutif de la calotte interne 1 1.
De même, l'ensemble module Peltier 3 et système de refroidissement 6 est également disposé à l'intérieur de cette calotte interne 1 1, tout comme la batterie 4.
En référence aux figure 1 , 3 et 4, pour assurer une aération de la feuille métallique 5 par l'air extérieur au casque 1 , la coque externe 10, et éventuellement la calotte interne 1 1 , présentent chacune en partie haute au moins une entrée d'air avant 17 et au moins une sortie d'air arrière 18 en face de la portion principale 50 de la feuille métallique 5.
Bien entendu l'exemple de mise en œuvre évoqué ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et d'autres améliorations et détails peuvent être apportés au casque selon l'invention, sans pour autant sortir du cadre de l'invention où d'autres métaux peuvent par exemple être envisagés pour la feuille métallique.
Par ailleurs, la feuille métallique peut être pleine, comme illustré sur les figures, ou bien présenter un ou plusieurs trous, encoches ou rainures.
Il est également envisageable de prévoir un système automatique de coupure de l'alimentation électrique du module Peltier comprenant un système de détection de l'utilisation du casque par le porteur. Ce système de détection peut être du type cellule photoélectrique placé à l'intérieur du casque pour détecter le retrait du casque par le porteur, ou du type accéléromètre tridimensionnel pour détecter le déplacement du casque (et donc son utilisation), ou du type mécanisme de détection de présence de tête à l'intérieur du casque. Ainsi, lorsque le système de détection détecte le retrait du casque par le porteur, ce système de détection commande automatiquement la coupure de l'alimentation électrique du module Peltier pour éviter que le module Peltier fonctionne inutilement.

Claims

REVENDICATIONS
1. Casque (1) de protection comprenant une coque externe (10) rigide et un système de thermo-régulation (2) en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque (1) à réchauffer ou refroidir, ledit système de thermo-régulation (2) comprenant au moins un module Peltier (3) présentant une face froide (30) et une face chaude (31), ledit casque (1) étant caractérisé en ce qu'il comprend au moins une feuille métallique (5) raccordée à la face froide (30) du module Peltier (3), disposée à l'intérieur du casque et en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque (1), où le casque (1) comprend une calotte interne (1 1) de garniture, réalisée notamment en polystyrène expansé, la ou chaque feuille métallique (5) est disposée à l'intérieur de la calotte interne (1 1) ou sur une face interne de la calotte interne (1 1).
2. Casque ( 1) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la coque externe (10) présente une ouverture d'aération (13) positionnée en face de la face chaude (31) du module Peltier (3).
3. Casque (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de thermo-régulation (2) comprend en outre un système de refroidissement (6) du module Peltier (3), ledit système de refroidissement (6) comprenant un récupérateur de chaleur (60), notamment du type radiateur, intercalé entre l'ouverture d'aération (13) prévue dans la coque externe (10) du casque (1) et le module Peltier (3).
4. Casque (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de refroidissement (6) comprend en outre un ventilateur positionné entre l'ouverture d'aération ( 13) et le récupérateur de chaleur (60).
5. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le module Peltier (3) est positionné en partie avant du casque (1), notamment à l'intérieur d'une mentonnière (14), et l'ouverture d'aération (13) est ménagée sur une partie avant de la coque externe (10), notamment sur la mentonnière ( 14).
6. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique (5) est en aluminium.
7. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les feuilles métalliques (5) offrent une surface d'échange thermique avec l'intérieur du casque
(1) comprise entre 30 et 90 % de la surface interne du casque (1), et de préférence entre 40 et 70 % de la surface interne du casque (1).
8. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique (5) présente une épaisseur comprise entre 10 micromètres et 2 millimètres.
9. Casque (1) selon les revendications 6 et 8, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique (5) en aluminium présente une épaisseur comprise entre 30 et 100 μηι.
10. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique (5) présente une portion principale (50) substantiellement en forme générale de calotte sphérique.
1 1. Casque selon la revendication 10, caractérisé en ce que la feuille métallique (5) présente des bandes (52) écartées les unes des autres et qui prolongent la portion principale (50) vers le bas.
12. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de thermo-régulation
(2) comprend en outre une batterie (4) électrique rechargeable alimentant électriquement le module Peltier (3) et disposée dans le casque (1).
13. Casque selon la revendication 12, caractérisé en ce que le système de thermo-régulation (2) comprend en outre un dispositif de sécurité, notamment du type Klixon, conformé pour couper l'alimentation électrique du module Peltier (3) par la batterie (4) au- delà d'une température de coupure haute prédéfinie détectée sur la face chaude (31) du module Peltier (3).
14. Casque selon les revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que le système de thermo-régulation (2) comprend en outre un dispositif de sécurité secondaire, notamment du type Klixon, conformé pour couper l'alimentation électrique du module Peltier (3) par la batterie (4) en-deçà d'une température de coupure basse prédéfinie détectée sur la face froide (30) du module Peltier (3).
15. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou chaque feuille métallique (5) ne constitue pas, en tout ou partie, une paroi d'un tube, d'une poche ou d'une vésicule.
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