Brevet FR2431270A1 — publié le 19800215

La présente invention concerne les matelas électriques chauffants et les sous-ensembles qu'ils comprennent. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 2 606 996 décrit un matelas électrique chauffant dans lequel une couche formant un élément de chauffage à une seule zone est formée sous une couche'piquée, L T invention permet la conservation de la chaleur et sa répartition, à la fois par disposition de matières isolantes et par variation de cette disposition, et par réglage séparé de la quantité de chaleur transmise à différentes parties du corps. Plus précidément, l',invention concerne un matelas électrique chauffant et les sous-ensembles qu'il comprend, ce matelas comportant un coussin épais de mousse retardatrice d'inflammation, placé sur un ou plusieurs coussins de chauffage électrique. L'invention concerne aussi de beld coussins dans lesquels plusieurs zones de chauffage réglables séparément sont délimitées.Dans un mode de réalisation avantageux destine à des utilisateurs de faible poids, par exemple dans le cas des matelas pour bébés, le coussin épais a une épaisseur d'au moins 13 mm, un coussin plus mince de mousse ignifuge étant placé sous le coussin de chauffage électrique, deux coussins de chauffage entant disposés avec un certain espacement transversal, chaque coussin étant réparti en trois zones de chauffage reglables séparément et distantes longitudinalement. Dans les modes de réalisation avantageux destinés à des personnes lourdes, le coussin épais doit avoir une épaisseur d'au moins 25 mm environ afin que le corps ne se rapproche pas trop du coussin de chauffage, d'une maniere inconfortable. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux-dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une perspective d'un mode de réalisation avantageux de matelas selon l'invention - la figure 2 est une vue en plan avec des parties arrachées du matelas de la figure 1 - la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en plan avec des parties arrachées et schématique d'un coussin de matelas dans un mode de réalisation avantageux de l'invention - la figure 5 est une perspective représentant un boitier de commande du matelas du mode de réalisation avantageux considéré - la figure 6 est une vue en plan schématique d'un matelas selon l'invention ayant un seul coussin de chauffage ; et - la figure 7 est un schéma électrique de ce matelas. Comme indiqué plus en détail pour un mode de réalisation avantageux de l'invention représenté sur la figure 1, un matelas électrique chauffant 10 comprend deux coussins chauffantes 12, ayant chacun trois zones différentes de chauffage. Un coussin 12 de chauffage est représenté schématiquement (les fils électriques ne sont pas indiqués en traits interrompus comme ils devraient l'être, avec une précision stricte) sur la figure 4. Une première partie 14 de fil de résistance est montée entre un fil 16 et un fil commun 18. Une secohde partie intermédiaire 20 de fil de résistance est montée entre le fil 22 et le fil commun 18. Une troisième partie 24 du fil de résistance est montée entre le fil 26 et le fil commun 18. La première partie a une puissance de 30 W alors que chacune des deux autres parties a une puissance de 60 W. Dans la partie de 30 W, le fil de chauffage est un fil de diamètre égal à 0,18 mm, forme de l'alliage "Alloy C" de Jelliss Manufacturing Company contenant 60 % de nickel, 16,2 % de chrome et 23,8 % de fer, enroulé en hélice sous forme d'un enroulement ayant quatre spires par cm, le diamètre de la spire étant de 0,86 mm, afin que le circuit présente une grande souplesse et possède une résistance totale de 61,5 Q/m, la stabilité longitudinale étant obtenue sans réduction de la souplesse par utilisation d'un toron de 0,64 mm de fil de fibres de verre disposé coaxialement à l'enroulement et à l'intérieur, chaque spire de fil enroulé dans cette partie ayant une longueur de 43 cm (une marge de 13 mm etant laissée libre au bord du coussin), les brins adjacents étant séparés par 13 mm environ. Dans les parties de 60 W, le fil de résistance est enroulé de manière analogue (4 spires par cm) autour d'un fil de fibres de verre de 0,64 mm environ, placé à l'intérieur, et chaque brin a encore une longueur de 43 cm, bien que les brins adjacents soient séparés de 9,5 mm seulement environ. Cependant, le fil est formé d'alliage "Alloy 180" de 0,2 mm de diamètre, contenant 22 % de nickei, 78 % de cuivre et vendu par Jelliss Manufacturing Company, la résistance obtenue après enroulement étant de 12,1 Q/m, le diamètre du fil enroulé étant de 0,97 mm. Chàque coussin du matelas consomme 1,25 A lorsque les trois zones sont alimentées. Lors de la fabrication d'un coussin de chauffage de matelas du type décrit, les quatre fils de cuivre 16, 18, 22 et 26 sont soudés à l'argent sur les fils de résistance des parties 14, 20 et 24 respectivement. Un cordon de caoutchouc de silicone fixé à son extrémité et les trois zones de fil de résistance sont alors placés au centre entre deux feuilles de caoutchouc de silicone non vulcanisé, armé de fibres de verre, avec chacune une épaisseur total de 0,25 mm, chacune ayant une couche de tissu de fibres de verre de 0,13 mm d'épaisseur à tissage à mailles très larges, du type ASTM Style 1620, le caoutchouc passant par les interstices du tissu.Cet ensemble en couches est vulcanisé préalablement puis, dans une presse classique, il est traité à 1500C et 6,3 bars pendant 1 min, du caoutchouc supplémentaire de silicone étant placé autour des connexions soudées afin qu'il assure la protection et l'isolement. L'ensemble résultant est disposé entre deux couches supplémentaires dépassant chacune de l'ensemble initial de 6,35 mm de tous les côtés. En outre, ces couches externes supplémentaires de matière sont aussi formées de caoutchouc de silicone non vulcanisé et armé de fibres de verre, mais avec une épaisseur de 0,58 mm, contenant un tissu serré de fibres de verre (ASTM Style 162), le caoutchouc pénétrant dans les interstices, l'épaisseur étant de 0,46 mm. L'ensemble empilé est alors vulcanisé dans la même presse pendant 10 min à 1500C et 6,3 bars. La combinaison ainsi armée, construite et stratifiée, donne une grande souplesse, une grande durabilité et une grande liberté au retour à une configuration préalablement plissée (mémoire de plissage), de valeur importante pour le coussin. Chaque coussin est réglé par l'un des boutons 27, 28 et 30 (figure 5) commandant des gradateurs 32, 34 et 36 de 200 W (figure 7). Ces gradateurs sont analogues aux gradateurs utilisés habituellement pour le réglage de la lumière, mais ils transmettent, des leur fermeture (fermeture des commutateurs 38, 40, 42) un courant suffisamment grand pour que le chauffage soit significatif, et il peut s'agir de gradateurs de référence 6204-4 de Leviton Manufacturing Company. Lorsque les gradateurs sont commandés et lorsque les commutateurs 38, 40 et 42 sont ainsi formés, des lampes témoins à néon 44, 46 et 48, de Leecraft Manufacturing Co., Inc sont excitées.Les boitiers de commande 50 sont formés de polystyrène ayant une résistance élevée aux chocs, et des éléments de butyrate de polyvinyle non représenté sont destinés à réduire les contraintes et à maintenir les cordons électriques sur les boitiers. Les cordons électriques bifilaires 52 et les cordons électriques quadrifilaires 54 sont formés d'une matière thermoplastique polyvinylique ne présentant pas le phénomène de migration. Les cordons 54 sont raccordés à des fiches "Jones" 56 qui assurent une orientation continue et constante des quatre fils, et à des cordons de caoutchouc de silicone à 4 fils, de type "Marquell" U.L. Style 3132. Le circuit est représenté sur la figure 7 et comprend trois fils 16, 22 et 26 reliés aux gradateurs 32, 34 et 36 et aux parties de chauffage 14, 22 et 24 respectivement, le fil commun complétant le circuit dans tous les cas. La figure 3 représente sous une forme relativement schématique un mode de réalisation avantageux de matelas. Audessus de ressorts hélicoldaux 58, des coussins 60 de jute de 170 g, un coussin 62 "Coirtex" de 71 g, une couche d'une nappe de coton 64 ayant une masse volumique correspondant à 2,7 kg par nappe, une feuille de polyuréthanne retardateur d'inflammation de 9,5 mm d'épaisseur (densité 1,8) repérée par la référence 66, une couche de 25 mm d'épaisseur de mousse de polyuréthanne retardateur d'inflammation de densité 2,4, portant la référence 68, et une couverture 70 (contenant 60 % de polyester et 40 % de coton) sont disposés.Les coussins 12 de chauffage sont serrés entre les couches de mousse 66 et 68 (des pinces "Dennison" passent dans des trous ayant des viroles de 3,2 mm, près des quatre coins de chaque coussin de chauffage, l'ensemble étant maintenu comme un tout comprenant les coussins 12 et les couches 60, 62, 64 et 66). La saillie due à l'entrée du cordon 56 est tournée vers la partie inférieure du matelas. Le coussin supérieur épais de mousse présente l'avantage d'être un bon dispositif d'isolation qui, bien que sa surface soit chaude par rapport à une température confortable au corps humain, par exemple lorsqu'un corps humain est placé sur le coussin mais non en contact direct, le débit de chaleur qui est transmis et refroidit le coussin à la température confortable lors du contact est si faible que la chaleur n'est pas réellement perceptible au toucher. En outre, lorsque le corps repose, il comprime la mousse et réduit ses qualités d'isolation proportionnellement au poids du corps, si bien que le débit de chaleur est accru sélectivement aux endroits utiles, et l'isolation est conservée aux endroits auxquels la chaleur n'a pas à circuler. I1 est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Matelas électrique chauffant, caractérisé en ce qu'il comprend une couche de base formée d'une matière souple et compressible, une couche supérieure d'une mousse, ayant pratiquement la même longueur et la même largeur que la couche de base et délimitant un organe de support d'un occupant, et un coussin de chauffage disposé entre la couche de base et la couche supérieure de mousse et comprenant une zone de chauffage qui occupe moins de toute la longueur et de toute la largeur des couches, la zone de chauffage ayant plusieurs régions séparées de chauffage qui sont disposées de la tête au pied dans la position normale d'un occupant, une partie choisie du corps de l'occupant pouvant être chauffée à volonté, la couche-supérieure de mousse ayant une construction cellulaire telle que, lorsqu'aucune charge n'est appliquée normalement, elle empêche la transmission de chaleur, la mousse cellulaire dont la couche supérieure est formée étant compressible sous la charge d'un occupant placé à sa face superieure au point que la transmission de chaleur est possible alors et accroit la température des parties de la couche supérieure qui sont au contact de l'occupant, le cousin de chauffage étant formé par au moins une couche de matière souple à laquelle des fils de résistance, isolés électriquement, sont chauffés, ces fils de résistance délimitant la zone de chauffage, le coussin, placé entre la couche de mousse et la couche de base, étant disposé plus près de la face supérieure du matelas que de -sa face inférieure si bien que la chaleur est transmise plus facilement vers les zones de la couche supérieure de mousse qui sont comprimées par l'occupant et vers le corps de cet occupant, un dispositif de fixation du coussin en place entre les couches de base et supérieure, un dispositif destiné à entourer les couches de base et supérieure avec le coussin de chauffage intermédiaire, afin qu'ils conservent leur orientation, un dispositif relié électriquement aux fils de résistance et à une source d'électricité afin que du courant soit transmis aux fils de résistance des régions de chauffage, et un dispositif destiné à régler la circulation du courant vers les fils de résistance dans les régions de chauffage afin que la température de ces régions et de la couche de support de l'occupant placée au-dessus soit réglée. 2. Matelas selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de base d'une matière souple et compressible est formée d'une mousse. 3. Matelas selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois régions de chauffage dans la zone de chauffage du coussin. 4. Matelas selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la couche de matière souple à laquelle les fils de résistance sont fixés est formez d'une matière caoutchoutée.