Brevet FR2646129A1 — publié le 19901026

La présente invention se rapporte à un corps de chauffe électrique pour l'allumage des cigarettes ou analogues et å un allume-cigare comportant un tel corps. Ces corps de chauffe électriques sont utilisés en général pour les dispositifs d'allumage des cigarettes, dits allume-cigares, équipant les tableaux de bord des véhicules automobiles et sont généralement formés d'un cordon de nickel/chrome, enroulé en spirale pour former un disque destiné a être relié, par deux portions de sa surface aux deux bornes d'un générateur de tension. Les spires de ce corps de chauffe sont isolées grâce å de 1 'oxyde qui se forme a leur surface. La formation de ce disque et son montage présentent certains problèmes rendant difficile l'automatisation des opérations. En outre, au cours de son utilisation, l'accumulation de cendres a la surface du disque peut être dangereux pour l'utilisateur et provoquer des courts-circuits entre les connexions par réduction de l'oxyde isolant et finissent par diminuer l'efficacité du corps de chauffe. Le but de la présente invention est de remédier, au moins en partie, aux inconvénients sus-mentionnés. A cet effet, la présente a pour objet un corps de chauffe électrique pour l'allumage des cigarettes caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un corps en cermet ou en céramique conductrice électronique dont deux portions de la surface, écartées l'une de l'autre, sont destinées å être reliées a un générateur de tension par deux éléments de connexion respectif. La solution proposée, aisément reproductible, simplifie les opérations de montage et permet de les automatiser plus facilement. Elle évite la formation de courts-circuits par l'accumulation des dépôts de cendres, la conduction électrique se produisant dans la masse du corps fritté et non entre des conducteurs isolés. En outre ce corps de chauffe permet d'atteindre des températures élevées en un temps très court et est thermiquement stable La description qui va suivre illustre, a titre d'exemple, deux variantes de corps de chauffe, objet de la présente invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de dessous de la première variante ; - la figure 2 est une vue de dessous de la seconde variante - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 2. La figure 1 représente une plaquette de cermet 1 contre la face inférieure de laquelle sont brasés deux rubans de connexion en nickel 2 et 3. La plaquette de cermet 1, pour allume-cigare électrique notamment pour véhicules automobiles, se présente, dans cet exemple, sous la forme d'un disque muni de deux découpes 4 et 5 en arcs de cercles concaves, diamétralement opposées. Cette plaquette 1, formant corps de chauffe ou résistance électrique chauffante, présente donc sur l'une de-ses faces deux portions écartées l'une de l'autre et destinées à être reliées à un générateur de tension par deux éléments de connexion respectif 2,3. Ici cesdits éléments consistent en des rubans de nickel 2,3 brasés sur chacune desdites portions de surface. Les deux brasures des rubans de connexion 2 et 3 sont également diamétralement opposées, mais selon un diamètre formant un angle droit avec celui sur lequel les découpes 4 et 5 sont alignées. Grâce à cette configuration, la section de passage du courant entre les deux rubans de connexion 2 et 3 diminue en allant vers le centre de la plaquette I, augmentant ainsi la densité de courant et diminuant le temps de chauffage, de sorte que la température sera plus élevée au centre que vers les bords ou les rubans de connexion sont brasés. La température à laquelle les conneXions sont exposées est ainsi réduite, le centre de la plaquette constituant la zone utile contre laquelle l'extrémité de la cigarette du cigare ou analogue à allumer est appliquée. Dans cet exemple, la plaquette de cermet ou céramique conductrice électronique utilisée comporte en volume 40% de chrome (40v% de Cr) mélangé à de l'alumine (A12 03), le tout étant lui-même mélangé à du terbutanol, de l'éther de pétrole, du camphre, du talc et du fish-oil. D'autres formulations sont possibles, la proportion de chrome se révélant bien adaptée à cette application entre environ 15 et 40v%. Avantageusement la céramique est obtenue par frittage effectué sous gaz neutre (Argon) à haute température. Le problème de la fixation des connexions à la plaquette de cermet est le plus délicat à résoudre. D'une part, il faut que la connexion présente une résistance mécanique suffisante pour permettre sa manipulation au cours des opérations de montage, d'autre part, il ne faut pas que l'oxydation consécutive au chauffage répété de la plaquette augmente la resistance électrique de la brasure dans des proportions trop importantes. Deux types de brasure ont été utilisées pour la fixation des connexions. L'une de ces brasures est constituée par un feuillard de 0,05 mm d'épaisseur comprenant un alliage Ag 63,5% - Cu 34,75% - Ti 1,75% présentant un solidus à 780-C et un liquidus à 815C. Les conditions recommandées pour le brasage sont une température de l'ordre de 840-C et une atmosphère exempte de traces d'oxygène. Cette brasure est vendue sous la dénomination commerciale "CUSIL ABA" par GTE WESGO, (USA). L'autre type de brasure se présente sous la forme d'un ruban flexible contenant un liant chargé de poudre de brasage ou d'une pâte contenant un liant, un solvant -et la poudre de brasage est fabriquee en France par CLAL. La formule de la poudre est globalement Ag 75% - Cu 20% Ti 5%. Les essais de brasage ont été effectués dans un four à induction, l'échantillon étant place dans un creuset en graphite. Deux atmosphères de brasage ont été utilisées, le vide secondaire et l'hélium (He 56). La brasure des connexions est ensuite soumise à un essai thermique en vue de voir dans quelle mesure l'oxydation pouvant résulter du chauffage de la brasure affecte la stabilité de la résistance électrique. A cet effet, l'ensemble placé dans un four creuset dans lequel l'échantillon est soumis à une température de 500 C à l'air pendant 5 heures. Nous allons donner ci-après deux exemples caractéristiques du brasage de rubans de connexion sur des disques de cermet. Exemple 1 Le disque de cermet est poli avec une suspension diamantée (45 microns). Les rubans de connexion en nickel de 0,2 x 3 mm de section sont brasés avec un ruban souple de brasure (CLAL). Le cycle de brasage est le suivant vide secondaire : 25 C/min - 350 C - 30 min 16 C/min - 990 C - 15 min 16"C/min - température ambiante Le vide mesuré à 990 C est de 0,00266 Pa. Le brasage présente une adhésion suffisante pour résister à de faibles sollicitations manuelles ainsi qu'a une decoupe à la scie diamantée en vue d'un examen. La résistance électrique de l'ensemble a été testée à une température de 750"C durant 5-heures. La résistance est très stable pendant toute cette durée et accuse une variation de 2,2%. Les examens microscopiques effectués ensuite révèlent l'adhérence de la brasure et l'absence de fissures. Exemple 2 Dans cet exemple, la brasure est effectuée sur un disque de cermet brut de frittage à l'aide de la brasure "CUSIL ABA" (GTE WESG0). Les rubans de connexions sont en nickel de 8 x 0,20 mm de section. Le cycle de brasage est le suivant Vide secondaire : 160min - 600"C - 15 min 5 C/min - 860 C - 10 min 5OC/min - temp. ambiante, Le vide mesuré à 860 C est de 0,00106 Pa. Le brasage présente une adhésion suffisante pour résister à de petites sollicitations manuelles. Au cours du test thermique à 750 C, on a constaté une augmentation régulière de la resistance de 2,3% par heure. Les figures 2 et 3 illustrent une seconde variante dans laquelle les connexions 6 et 7 sont formées & partir d'une bague de nickel dont la section droite est profilee en L. Le disque est forme de deux parties solidaires 8 et 9 divisant son epaisseur. La partie 8 est en cermet tandis que la partie 9 est en alumine. Ces deux parties 8 et 9 sont obtenues simultanément pa une opération de cofrittage. La partie d'alumine 9 est destinée à jouer le rôle d'isolant thermique reduisant encore la déperdition thermique de la partie en cermet 8 lorsqu'elle est chauffée. Exemple 3 Le brasage de la bague pour former les connexions 6 et 7 a été réalisé à l'aide d'un ruban souple (CLAL). Le cycle de brasage est le suivant vide secondaire : 16 C/min - 350cl - 30 min 160min - 970-C - 15 min 16'C/min - temp. ambiante le vide mesure à 970 C est de 0,00533 Pa. Le brasage présente une adhésion suffisante pour résister à de faibles sollicitations manuelles. Les essais d'échauffement ont été réalisés en reliant les connexions 6 et 7 aux bornes d'un générateur de tension. On réalise un échauffement de couleur rouge localisée au centre du disque. L'ensemble cofritté ne présente pas de fissures à la suite de ce cycle thermique. D'autres essais on été réalisés en brasant les connexions après avoir déposé, sur la face du disque sur laquelle ces connexions sont brasées, un revêtement métallique de nickel ou de moly-manganese sur le cermet préalablement fritté. Dans le cas du nickel, on a effectué un dépôt galvanique sur le cermet en utilisant un bain exempt de brillanteur et en pratiquant ensuite un recuit sous hydrogène humide. Toutefois les essais de brasure realisés directement sur le cermet fritté brut ou poli ont montré qu'il est possible de se passer de couche métallisée, ce qui réduit sensiblement le coût de production. Bien entendu, la proportion en volume de chrome du cermet peut varier par rapport à ce qui a été indiqué précédemment, par exemple entre 15 et 40vt l'augmentation de chrome diminuant la résistivité du cermet. Il est également possible d'ajouter une faible proportion de nickel pour former avec le chrome une phase liquide lors du frittage, favorisant le remplissage des porosités. Dans une variante non représentée, une connexion électrique pourrait être a la périphérie du disque de cermet tandis que l'autre connexion serait au centre du disque. Ainsi qu'il ressort à l'évidence de la description le corps de chauffe permet de conserver une température très élevée pendant un temps relativement long après la coupure de l'alimentation sans augmenter la taille de lsallume-cigares. Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. En particulier les éléments de connexion peuvent être en une autre matière conductrice que le nickel et être reliés a la plaquette 1 autrement que par brasage, par exemple par sertissage élastique. Les découpes 4,5 peuvent avoir une autre forme que celle représentée à la figure 1, tout ceci dépend de la forme de la plaquette 1, elle-même conditionnée par celle de l'allume-cigares électrique dans lequel elle doit être implantée. Enfin le cermet peut comporter également du nickel. REVENDICATIONS 1) Corps de chauffe électrique pour l'allumage des cigarettes, caractérisé par le fait qu'il est constitué d'un corps (1) en cermet ou en céramique conductrice électronique dont deux portions de la surface, écartées l'une de l'autre, sont destinées à être reliées à un générateur de tension par deux éléments de connexion respectif (2,3-6,7). 2) Corps de chauffe électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments de connexion (2,3-6,7) sont brasés sur chacune desdites portions de surface. 3) Corps de chauffe selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits éléments de connexion (2,3-6,7) sont brasés sur chacune desdites portions avec interposition d'un revêtement métallique entre le cermet et la brasure. 4) Corps de chauffe électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des faces du corps (1) en cermet est associée à un matériau céramique isolant thermique (9) obtenu par cofrittage avec le cermet. 5) Corps de chauffe électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la section dudit corps (1) en cermet, située entre les deux dites portions de sa surface destinées à être reliées à un générateur de tension, est réduite afin d'augmenter la densité de courant entre lesdits éléments de connexion. 6) Corps de chauffe électrique selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite section réduite du corps (1) en cermet est formée à la faveur de découpes (4,5) en arc de cercle décalées angulairement de 90 par rapport auxdites portions de surface. 7) Corps de chauffe électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un volume de 15 à 40% de chrome. 8) Corps dé chauffe électrique selon la revendication 7, caractérisé en ce qué le cermet comporte du chrome mélangé à de l'alumine. 9) Corps de chauffe électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'une des connexions est au centre dudit corps et l'autre connexion est à la périphérie de ce corps. 10) Corps de chauffe électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux connexions sont diamétralement opposées. 11) Allume-cigares électrique, caractérisé par le fait qu'il comprend une résistance électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.