Brevet FR2287143A1 — publié le 19760430

L'invention concerne une structure plane chauffante destinée d être branchée sur une source de basse tension telle qu'une batterie d'accumulateurs. Une telle structure est destinée en premier lieu au chauffage d'un siège de véhicule automobile mais d'autres applications sont également possibles, par exemple, le chauffage de vêtements et de chaussures ou le chauffage de batteries d'accumulateurs. On connaît des dispositifs chauffants pour sièges de véhicules qui comprennent un matériau électriquement résistant noyé, par moulage par exemple, dans un matériau électriquement isolant mais bon conducteur de chaleur et dispose en méandres dans tout le siège. Les extrémités de la résistance sont branchées sur la batterie du véhicule. Ces dispositifs ont l'inconvénient que la résistance risque de se casser, de sorte que le siège ne peut plus être chauffé. L'invention supprime cet inconvénient. La structure plane chauffante est formée de façon en soi connue d'une plaque élastique souple faite d'un matériau conducteur résistant. Sur cette plaque sont fixées, selon l'invention, deux électrodes faites d'un matériau bien meilleur conducteur que le matériau résistant. Chaque électrode est formée d'une toile à mailles fines ou d'une bande perforée qui est en bon contact électrique sur toute son étendue avec le matériau résistant, l'électrode étant de préférence noyée dans le matériau résistant, de sorte que la résistance de contact entre l'électrode et le matériau résistant est faible. Les électrodes sont disposées l'une sur ou près de chacun de deux bords opposés de la plaque. Si la structure est utilisée pour chaufferun siège de véhicule automobile, il est préférable de la réaliser en deux partiels, l'une pour le dossier et l'autre pour le siège.Les deux parties d'une telle structure chauffante s'étendant sensiblement sur toute la surface du dossier et du siège et le courant électrique étant réparti uniformément dans le matériau résistant entre les électrodes: les endo Sagements mécaniques éventuels du dossier ou du siège n'affectent pratiquement pas la fonction de chauffage. Lorsqu'on choisit un matériau résistant possédant un coefficient de température positif relativement élevé, tout au moins aux températures au-dessus d'une certaine valeur, la résistance de la structure chauffante augmente au-dessus de cette valeur ce qui signifie que l'effet de chauffage diminue avec l'aug entation de la température2 si bien que la structure chauffante ne risque pas, en raison de la dissipation de la chaleur, de dépasser une certaine température. Elle ne risque donc pas d'être surchauffée. On connatt certes des couvertures chauffantes comprenant une plaque d'un matériau caoutchouteux électriquement conducteur qui porte sur deux bords opposés des électrodes destinées à être branchées sur une source de tension. Les électrodes de ces couvertures sont cependant formées de deux conducteurs semblables à des fils disposés dans le matériau résistant, ce qui se traduit par une résistance de contact relativement élevée entre chaque conducteur et le matériau résistant. I1 en résulte un chauffage irrégulier et la tension d'alimentation doit être relativement élevée. Le matériau résistant de ces couvertures chauffantes connues possède en outre une composition qui nécessite le branchement des couvertures sur le secteur. Ces couvertures ne sont d'ailleurs pas utilisées pour le chauffage de sièges de véhicules automobiles. Etant donné que, dans les véhicules automobiles, on ne dispose que de la basse tension fournie par la batterie et que l'on a intérêt à maintenir la consommation d'énergie électrique aussi faible que possible, la résistance de contact élevée entre les électrodes et le matériau résistant constitue un inconvénient sérieux, d'autant plus que, pour obtenir la même puissance de chauffage et pour compenser les résistances de contact élevées entre les électrodes et le matériau résistant, conformément â la relation P = E2/R, la résistivité du matériau résistant doit être beaucoup plus faible. L'alimentation sous basse tension devient pratiquement irréalisable dans ces conditions.Un autre effet nuisible de la forte résistance de contact est que le chauffage est pratiquement concentré autour des électrodes, le reste du siège restant pratiquement froid puisque la chute de tension sur le matériau résistant lui-meme est faible. I1 importe donc d'éviter cet inconvénient et d'apparier à cet effet le matériau des électrodes et le matériau résistant de manière a éviter la formation entre ces deux matériaux d'un composé chimique susceptible de former une couche isolante ou mauvaise conductrice sur les électrodes.Des expérimentations effectuées par la demanderesse ont démontré que le matériau résistant ayant la composition indiquée ci-après satisfait à ce besoin Constituants Parties en poids Polymère caoutchouteux (ethylènepropylène modifié par un diene par exemple) 100 Noir de carbone semi-conducteur (carbone) 100-300 Constituants Parties en poids Phtalate de dioctyle (plastifiant) 0-50 Ruile t base de paraffine (FLEXDN 876 par exemple) 0-80 Acide stéarique 0,5-1,5 Agents de vulcanisation comprenant oxyde de zinc 5 soufr@ 1,5 dibenzothiadisulfure 2 @iéthylthiocarbamate de zi@c 0,8 diméthyldithocarba@ate dc zinc 0,8 dibutyldithiocarbamate de zinc 0,8 L'agent de vulcanisation peut être remplacé par d'autres agents utilisables en co binaison avec le polymère. La demanderesse a constaté que des électrodes en laiton ou bronze phosphoreux s'apparient bien a ce matériau puisque le laiton ou le bronze phosphoreux ne'fotie pas aussi facilement un composé chimique avec le soufre contenu dans l'agent de vulcanisation que le cuivre pur. Des expérimentations ont également été faites avec des électrodes d'or, d'argent et d'aluminiu@ ais il s'est avéré que le laiton et le bronze phosphoreux copviennent de loin le lieux pour l'application indiquée. La structure plane chauffante selon l'invention est de préférence réalisée b partir de deux feuilles matériau résistant sue l'on applique l'une contre l'autre et entre lesquelles on insère les électrodes, sur deux bords opposés des feuilles superposées, ltenseuble étant ensuite chauffé sous une forte pression de manière que les électrodes sont vulcanisées dans le matériau résistant et que les deux feuilles sont reliées l'une l'auere, également par vulcanisation. Il n'est pas nécessaire que la plaque de matériau résistant possède une section homogène. El le peut avoir des perforations ou des rainures par exemple qui s'étendent entre les électrodes et qui peuvent les croiser également, mais qui s'arrêtent de préférence à une certaine distance des électrodes. Les perforations ou les rainures permettent une circulation d'air qui peut augmenter le confort dans certaines applications de la structure selon l'invention et en particulier lorsqu'elle sert au chauffage d'un siège ou d'un vêtement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective avec arrachements partiels d'un siège de véhicule automobile recouvert d'une structure chauffante selon l'invention, le branchement sur la batterie du véhicule étant représenté schéatiqueient - la figure 2 est une vue de détail avec arrachement partiel dans la zone d'une des électrodes et d'un dispositif pour le raccordement de cette électrode k l'un des piles d'une batterie ; et - la figure 3 est une vue en perspective d'une partie d'un siège chauffant pour véhicule automobile selon un autre mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un siège de véhicule 1 de type conventionnel qui est transformé en un siège chauffant par la disposition d'une structure plane ou couverture chauffante selon l'invention sur le dossier et la partie horizontale du siège. I1 est possible également d'incorporer une structure plane chauffante selon l'invention dans le siège lors de sa fabrication. La couverture chauffante de l'exemple représenté est divisée en deux parties : une partie 2 recouvrant le dossier et une partie 3 recouvrant le siège. Chacune de ces parties de la couverture chauffante représentée est formée de deux feuilles 4 et 5 en matériau électriquement conducteur présentant une certaine résistance. Les deux feuilles sont superposées et reliées l'une l'autre par soudage, collage, vulcanisation ou d'une autre manière.Le matériau des feuilles doit être élastique et souple et est de préférence formé d'un mélange de caoutchouc et de graphite. Une paire d'électrodes 6, 7 est insérée entre les feuilles de chaque partie de la couverture le long de deux bords opposés. Chacune des électrodes est formée d'une toile & mailles fines, comme indiqué en 6, ou d'une bande perforée, corme indiqué en 7, d'un matériau flexible bon conducteur électrique, par exemple de laiton ou de bronze phosphoreux. La surface extérieure du matériau résistant porte de préférence un revêtement électriquement isolant pour empêcher le passage du courant entre les électrodes et le corps de la personne assise dans le siège. La figure 2 montre en perspective une partie de couverture avec un arrachement partiel dans la zone de raccordement d'une électrode formée d'une toile. On voit sur cette figure que le matériau résistant est localement aminci sur l'un des côtés de l'électrode. Une partie de cette dernière est repliée autour du bord de cette partie amincie du matériau résistant. Un dispositif de raccordement sous forme d'une plaque pliée en V de matériau bon conducteur électrique est fixé sur la partie repliée de l'électrode au moyen de pointes traversant des trous dans la plaque de raccordement et des mailles de l'électrode en toile. La plaque est reliée par un cible k l'un des pales de la batterie du véhiculé. Il est possible également d'utiliser d'autres dispositifs et odes de raccordement des électrodes. On voit sur la figure 1 que les deux parties de la couverture chauffante sont branchées en parallèle et qu'elles sont raccordées la batterie du véhicule en série avec un thermostat monté dans le siège. Il est bien entendu possible également de prévoir un thermostat pour. le dossier et un deuxième thermostat pour la partie horizontale ou siège proprement dit et de raccorder les deux montages en série d'une partie de couverture et d'un thermostat en parallèle sur la batterie. La couverture chauffante pour siège de véhicule automobile que représente la figure 3 présente dans sa partie recouvrant le dossier des rainures ménagées dans le matériau résistant entre les électrodes 6 et 7. Les rainures se terminent ici à une faible distance des électrodes. Le dispositif de raccordement représenté sur la figure 2 peut également être remplacé par un fil métallique isolé dont l'extrémité est soudée sur l'électrode et qui traverse le matériau résistant pour sortir de la couverture chauffante à un endroit approprié pour son branchement sur la batterie du véhicule. L'invente * n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et l'home de l'art pourra y apporter diverses modifications, sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Structure plane chauffante chauffée électriquementetdesinéea être branchée sur une source de courant électrique basse tension, par exemple sur une batterie d'accumulateurs, caractérisée en ce qu'elle est formée d'une plaque élastique souple d'un matériau conducteur électrique résistant connue en soi et de deux électrodes flexibles, destinées au branchement de la structure chauffante sur la source de courant, qui sont formées chacune d'une toile à mailles fines ou d'une bande perforée, ces électrodes étant faites d'un matériau meilleur conducteur électrique que le matériau résistant, les électrodes étant en bon contact électrique avec le matériau résistant et étant de préférence noyées dans celui-ci sur ou près de deux bords opposés de la structure chauffante, en ce que la composition du matériau résistant est sensiblement homogène et en ce que le matériau résistant et le matériau des électrodes sont choisis de manière que ces matériaux n'ont pas tendance à former ensemble un composé chimique non conducteur électrique ou mauvais conducteur électrique et sont capables d'adhérer convenablement l'un à l'autre et d'assurer ainsi une faible résistance de contact entre eux. 2. Structure chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque est formée de deux feuilles de matériau résistant qui sont superposées et reliées l'une à l'autre par soudage, collage, vulcanisation ou d'une autre manière, et en ce que les électrodes sont disposées entre les deux feuilles avant la liaison mutuelle de celles-ci. 3. Structure chauffante selon la revendication 1, caractérisée en ce que le matériau résistant possède un coefficient de température positif, tout au moins au-dessus d'une température prédéterminée. 4. Structure chauffante selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le matériau résistant est formé d'un mélange de caoutchouc et de noir de fumée semi-conducteur suivant un rapport de mélange compris entre 1:1 et 1:3, ce mélange contenant en outre des agents de vulcanisation, et en ce que les électrodes sont vulcanisées dans le matériau résistant, les électrodes étant de préférence en laiton ou bronze phosphoreux. 5. Structure chauffante selon la revendication 3, caractérisée en ce que le matériau résistant contient en outre du phtalate de dioctyle, de l'huile 9 base de paraffine et de l'acide stéarique, de préférence a raison de (0-50) i (0-80) : (0,5 - 1,5) parties pour 100 parties de caoutchouc. 6. Structure chauffante selon l'une quelconque des revendications 1 z 5, caractérisée en ce que la plaque de matériau résistant présente des perforations, des rainures ou d'autres irrégularités de section. 7. Structure chauffante selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par son application au chauffage d'un siège de véhicule automobile, la structure étant a cet effet divisée en deux parties, chacune sons forma d'une plaque présentant une paire d'électroôu sur des bords opposés. 8. Structure chauffante selon la revendication 7, caractérisée en ce que chacune des deux plaques formant chacune une partie de la structure chauffante présente des rainure longitudinales s @'étendant entre les électrodes et les traversant éventuellement, ces rainures se terminant de préférence a une faible distance des électrodes. 9. Structure chauffante selon l'une.quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la plaque ou chacune des plaques formant la structure présente des perforations, du rainures ou d'autres irrégu- larités de section entre les électrodes.