Brevet FR3018670A1 — publié le 20150925

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. 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. A cet effet, elle propose un casque de protection comprenant un système de thermo-régulation en relation d'échange thermique avec l'intérieur du casque à réchauffer ou refroidir, le système de thermorégulation, 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. Ainsi l'invention est basée sur une thermo-régulation du casque par la mise en oeuvre d'un module Peltier. Cependant, à la différence des solutions connues employant un module Peltier, 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. Selon une possibilité de l'invention, le casque comprend une coque externe rigide et une calotte interne de garniture, réalisé notamment en polystyrène expansé, et la ou chaque feuille métallique est disposée à l'intérieur de la calotte interne ou sur une face interne de la calotte interne. Ainsi 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. Selon une autre possibilité, la coque externe présente une 15 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. 20 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. 25 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 30 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 35 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 10 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. 15 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 20 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 ou en inox. L'emploi du matériau aluminium ou inox est 25 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. 30 Le choix d'une faible épaisseur permet d'alléger le 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. 35 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. Selon une autre caractéristique, le système de thermo5 régulation 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 10 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 prédéfinie détectée sur la face chaude du module Peltier. 15 Ainsi, ce dispositif de sécurité se déclenche à une certaine température de coupure pour arrêter le fonctionnement du module Peltier et éviter une surchauffe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, 20 d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif, faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un casque conforme à l'invention, avec sa coque externe illustrée de manière transparente et avec sa garniture interne non illustrée pour plus 25 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 autre casque conforme à l'invention, avec sa coque externe illustrée de manière transparente et avec sa garniture interne non illustrée 30 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. En référence aux figures 1, 3 et 4, un casque 1 conforme à l'invention comporte ; 35 - une coque externe 10 rigide, réalisée notamment en matériau composite ; - une calotte interne 11 de garniture réalisée dans une mousse synthetique expansée comme par exemple en polystyrène expansé ou en polyuréthane expansé ; et - une couche d'habillage 12 formant l'habillage intérieur du casque 1 5 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 : 10 - 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 15 - 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. 20 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 25 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 30 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 35 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 15 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 20 d'une température de coupure prédéfinie détectée sur la face chaude 31 du module Peltier 3. 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. 25 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 jum et 2 mm, présente : 30 - 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. La portion principale 50 et la ou les portions de liaison 51 35 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 11, autrement dit au sein du matériau constitutif de cette calotte interne 11, 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 11. De même, l'ensemble module Peltier 3 et système de refroidissement 6 est également disposé à l'intérieur de cette calotte interne 11, 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 11, 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 oeuvre 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 5 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 10 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 15 le module Peltier fonctionne inutilement. REVENDICATIONS1. Casque (1) de protection comprenant un système de thermorégulation (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), notamment en aluminium, 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). 2. Casque (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une coque externe (10) rigide et une calotte interne (11) de garniture, réalisé notamment en polystyrène expansé, et 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). 3. Casque (1) selon la revendication 2, 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). 4. Casque (1) selon la revendication 3, 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). 5. Casque (1) selon la revendication 4, 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).35 6. Casque (1) selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, 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). 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 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. 10. 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). 11. Casque selon la revendication 10, 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 prédéfinie détectée sur la face chaude (31) du module Peltier (3).35