Brevet FR2011914A1 — publié le 19700313

i 2011914 L'invention concerne des appareils électriques actionnés par une ou plusieurs cellules ou batteries métal/air, par exemple des lampes torches, des jouets, des rasoirs électriques, des outils électriques, des dispositifs électroniques ou de communication 5 portatifs, etc... Plus particulièrement, l'invention concerne un appareil alimenté par une batterie métal/air et qui comporte des moyens d'interruption permettant de fermer et d'ouvrir le circuit qui relie la source d'énergie électrique, c'est-à-dire la batterie, et l'organe consommateur d'énergie électrique, qui peut être une 10 lampe torche, un moteur, un appareil électronique, etc... et simultanément, d'ouvrir et de fermer des- passages d'air ou d'oxygène. Par exemple, dans le cas d'une lampe torche, les moyens d'interruption de l'invention peuvent comprendre un contact coulissant qui allume et éteint la lampe tout en ouvrant et en fermant simultané-15 ment un ou plusieurs évents. Par suite des perfectionnements récents des batteries métal/air, celles-ci sont devenues propres à servir dans une large variété d'appareils actuellement alimentés par des cellules plus usuelles qui sont généralement de type plomb/acide, argent/aercure, 20 ou nickel/cadmium. Les batteries métal/air ont un grand intérêt car elles présentent un plus grand rapport énergie : densité et énergie : volume que, par exemple, les piles sèches plus usuelles qui contiennent des dépolarisants incorporés. Au contraire, les cellules métal/air sont dépolarisées par l'air et peuvent être 25 efficacement rechargées par des moyens mécaniques ou électriques. Toutefois, étant donné que les batteries métal/air sont dépolarisées par l'air, il est essentiel de les munir de moyens d'exposition à l'air ou à l'oxygène. L'un des problèmes que pose l'accès d'air est que pendant les laps de temps où l'on n'a pas besoin de 30 courant, l'accès persistant à l'atmosphère accélère des modifications chimiques et physiques indésirables dans les cellules. L'exposition à l'atmosphère permet une évaporation excessive de l'eau de l'électrolyte'si l'on utilise un électrolyte aqueux et une oxydation éventuelle de l'électrode négative métallique par l'oxy-35 gène dissous dans l'électrolyte. Dans le cas d'électrolytes basiques tels que la potasse, l'anhydride carbonique de l'air est absorbé et forme des carbonates insolubles, diminuant l'efficacité de la cellule. Aussi, l'un des buts de l'invention est de fournir un 40 système permettant d'actionner des appareils électriques à l'aide bad origine 1895$ 2 2011914 de batteries métal/air et dans lequel on ne permet à l'air d'atteindre les batteries que lorsqu'on a besoin de courant. Un autre but est de fournir un appareil actionné par une batterie métal/air, dans lequel les effets nuisibles produits par 5 l'exposition des cellules métal/air à des quantités excessives d'air sont minimisés. Un autre but de l'invention est.de fournir un procédé permettant d1 aérer et d'actionner simultanément un appareil actionné par une batterie métal/air, et de mettre l'appareil hors 10 d'action en même temps que l'on isole de l'atmosphère les batte-r ries métal/air. En bref, on atteint les buts de l'invention en prévoyant dans le boîtier de la ou des batteries métal/air un ou plusieurs orifices de ventilation, des moyens de recouvrement de ces orifi-15 ces et un interrupteur électrique faisant corps avec les moyens de recouvrement ou relié mécaniquement à ceux-ci. L'interrupteur électrique, comprenant une pièce conductrice mobile .et une pièce conductrice fixe, ferme et ouvre le circuit reliant la batterie métal/air à l'organe consommateur. Quand le circuit est fermé, les 20 moyens de recouvrement sont, simultanément,mécaniquement retirés des orifices, permettant ainsi l'entrée d'air dans les cellules. Inversement, quand le circuit est coupé, les moyens de recouvrement sont remis en place et les cellules sont isolées de l'air. On comprendra plus complètement l'invention en se réfé-25 rant aux dessins annexés sur lesquels : - • - la figure 1 est une vue en plan d'une lampe torche illustrant un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, et 30 la figure 3 est une vue en coupe d'un véhicule jouet il lustrant un autre mode de réalisation de l'invention. Sur les figures 1 et 2, on peut voir qu'un organe coulissant de contact électrique comprenant un curseur 11 relié à une bande conductrice de l'électricité 13 (de préférence métallique) 35 comporte des orifices 14 et 16 que l'on peut amener en regard avec une série d'orifices en forme d'évents, 17 et 19, prévus dans la paroi 24 du boîtier de la lampe torche. Lorsqu'il établit le circuit reliant, les batteries 27 et 29 et l'organe consommateur, dans le cas présent une ampoule d'éclairage, le contact coulissant est 40 dans la position indiquée en.trait mixte. Cette position de ferme- BAD ORIGINE 69 18955 3 2011914 ture de circuit amène les orifices 14 et 16 de la bande métallique 13 en regard des évents 17 et 19. Quand la bande métallique 13 et le curseur 11 sont dans la position d'ouverture, indiquée en trait plein, il n'y a pas de contact électrique en 25 avec le réflecteur 5 conducteur de l'électricité. Dans cette position, les orifices 14 et 16 de la bande métallique 13 sont décalés par rapport uuz -évents 17 et 19 du boîtier, isolant de. l'atmosphère l'intérieur de la lampe torche. Le curseur 11 et la bande 13 sont reliés à travers la fente étroite 21 prévue dans le boîtier 24. 10 La figure 3 montre un autre mode de réalisation de l'in vention dans lequel un véhicule jouet est entraîné par un moteur 33 qui est relié électriquement à une seule batterie zinc/air 31 qui l'alimente. Ce véhicule possède un seul évent 37 dans une paroi 35 du boîtier du moteur et de la batterie. Un contact coulis-15 sant 39 recouvre 1'évent 37 quand le circuit électrique reliant la batterie 31 et le moteur 33 est coupé. Cette position ouverte du contact 39 est indiquée par le trait plein. Quand le contact coulissant 39 est dans la position fermée, la batterie 31 est exposée à l'atmosphère par 1'évent 37» Deux contacts fixes isolés 20 30 et 32 touchent le contact glissant 39 quand il est dans la position fermée, bouclant le circuit moteur-batterie. Le mot "batterie" est employé ici de façon courante pour désigner une unité contenant une ou plusieurs cellules génératrices d'énergie électrique. L'invention est applicable à n'importe quel-25 le cellule métal/air, mais elle convient particulièrement bien pour les batteries métal/air décrites dans le brevet français n° 1 465 879. - L'électrode positive dépolarisée par l'air de la cellule décrite par ce brevet comporte un élément hydrophobe qui est en 30 contact avec un électrocatalyseur. Le polymère à utiliser peut être toute matière polymère qui est hydrophobe et qui permet le passage de l'air, mais empêche l'écoulement de matières aqueuses. Des exemples de polymères sont les hydrocarbures fluorés tels que le polytétrafluoréthylène, le polytrifluorochloréthylène, le fluorure 35 de polyvinyle, le pôlytrifluoréthylène, le fluorure de polyvi- nylidène, les copolymères hydrophobes de deux ou plusieurs'des matières ci-dessus ou les copolymères de ces matières avec l'acrylo-nitrile, un méthacrylate, le polyéthylène, etc... Les électrocatalyseurs en contact avec l'élément hydrophobe sçnt des métaux, allia-40 ges ou oxydes de métaux qui sont capables de favoriser une réaction BAD ORfGWAk 18955 4 2011914 électrochimique. Des matiex-es telles que le nickel, l'argent, l'or, le carbone, le platine, le palladium, etc... conviennent particulièrement bien. L'électrode négative peut être formée de tout conducteur solide usuel employé dans une cellule métal/air ou mé-5 tal/oxygene. Il est seulement essentiel que la matière choisie soit réactive chimiquement vis-à-vis d'un électrolyte compatible et soit plus électronégative que l'oxygène. Ces matières comprennent le plomb, le zinc, le fer, le cadmium, l'aluminium et le magnésium. Au point de vue du prix de revient, de la capacité et de la commo-10 dite, le zinc poreux est la matiere préférée pour l'électrode négative. Le dernier constituant essentiel de l'élément métal/air du brevet cité est un électrolyte qui sépare électroniquement l'électrode négative et l'électrode positive tout en permettant la con-ductivité ionique. L'électrolyte peut être essentiellement une pâ-15 te formée par la matière d'électrode négative avec un milieu ioni-quement conducteur, l'électrode négative et l'électrode positive étant séparées par une couche de matière hydrophile perméable aux ions, par exemple de papier kraft. En service, l'élément hydrophobe est en contact avec l'air ou l'oxygène. La construction effec-20 tive de l'élément métal/air ne fait pas partie de l'invention. Il est évident pour l'homme de l'art que l'invention n'est pas limitée aux lampes torches ou aux jouets,mais peut s'appliquer à des appareils de communication ou à d'autres appareils électroniques, à des outils portatifs, etc... Généralement, tout 25 appareil consommateur d'énergie électrique,qui peut être actionné par une source d'énergie électrique comprenant une ou plusieurs batteries zinc/air,peut être adapté a l'utilisation du dispositif d'interruption et d'aération de l'invention; La description ci-dessus sert uniquement d'illustration et ne limite pas la portée 30 de l'invention. SA D ORIQiNAL 69 189S5 5 2011914 REVENDICATIONS 1. Appareil électrique comprenant un organe consomnateur d'énergie électrique et une source d'énergie électrique comprenant au moins une batterie métal/air, caractérisé en ce qu'il comporte 5 un boîtier destiné à la source d'énergie et présentant des agencements de ventilation, un circuit électrique reliant la source d'énergie et l'organe consommateur, des moyens d'interruption propres à fermer et à ouvrir le circuit électrique et des moyens propres à ouvrir et à fermer les agencements de ventilation et reliés 10 aux moyens d'interruption et en ce que le boîtier, les moyens d'interruption du circuit et les moyens d'ouverture et de fermeture des agencements de ventilation sont construits et disposés de manière que, lorsque le circuit est fermé par les moyens d'interruption, les agencements de ventilation du boîtier sont simultané- 15 ment ouverts et que, lorsque le circuit est ouvert par lesdits moyens d'interruption, les agencements de ventilation sont simultanément fermés. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'interruption pour fermer et ouvrir le circuit et les 20 moyens d'ouverture et de fermeture des agencements de ventilation sont solidaires. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que . la batterie métal/air est une batterie zinc/air. 4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que la batterie zinc/air comprend un élément hydrophobe portant un électrocatalyseur en contact avec une surface, une électrode négative en zinc et un électrolyte ioniquemen't conducteur, et en ce que l'électrode négative et 1'électrocatalyseur sont séparés par l'électrolyte avec lequel ils sont en contact. 30 5. Appareil électrique portatif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le boîtier contient un ou plusieurs orifices et en ce que les moyens d'interruption du circuit et les moyens d'ouverture et dé fermeture d'orifices comprennent : (a) un organe conducteur de l'électricité monté de manière à pouvoir coulisser 35 sur le boîtier et présentant au moins un orifice et (b) un autre * organe conducteur de. l'électricité qui est fixe relativement au boîtier, le boîtier, l'organe coulissant et l'organe fixe étant construits et disposés de manière que, lorsque l'organe fixe est contacté par l'organe coulissant, l'orifice du boîtier et l'orifi- 40 ce de l'organe coulissant viennent en correspondance et, simulta- BAD ORIGINAL 69 18955 6 2011914 soit nément,/fermé un circuit électrique entre la source d'energie et l'organe consommateur, tandis que lorsqu'on fait coulisser l'organe coulissant en l'éloignant de l'organe fixe, lesdits orifices cessent d'être en correspondance. 5 6. Appareil électrique portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il constitue un appareil d'éclairage. 7. Appareil électrique portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du boîtier sont disposés à la fois la source d'énergie et l'organe consommateur. 10 8. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe coulissant est relié électriquement à une borne de la source d'énergie électrique et en ce que l'organe fixe est relié électriquement à une borne de l'organe consommateur. 9. Dispositif servant à fermer et à ouvrir un circuit qui 15 relie au moins une cellule métal/air et au moins un organe consommateur alimenté par celui-ci, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contact électrique coulissants présentant au moins un orifice de ventilation, des moyens de montage de ce contact coulissant qui présentent au moins un orifice de ventilation et 20 qui sont fixes relativement audit contact coulissant, et des deuxièmes moyens de contact électrique qui sont fixes relativement au contact coulissant et aux moyens de montage et qui sont constitués et disposés de manière que les orifices du contact coulissant et des moyens de montage viennent en correspondance quand les 25 moyens de contact coulissant et les deuxièmes moyens de contact se touchent, mais que ces orifices cessent d'être en correspondance quand les moyens de contact coulissant et les moyens de contact fixes ne se touchent pas. bad original