Brevet FR2737774A1 — publié le 19970214

La présente invention concerne un article d'habillement ou chaussant à élément de conditionnement thermique incorporé. Il est connu depuis longtemps d'équiper des articles chaussants ou d'habillement de moyens de chauffage de différents types à savoir électrique, à combustible liquide ou gazeux etc. ... Les systèmes de chauffage incorporés dans de tels articles offrent à l'évidence plusieurs inconvénients tels que augmentation sensible du prix de revient de l'article, de son poids et de son encombrement. Par ailleurs, on connaît également des articles chaussants et d'habillement qui sont pourvus de moyens de ventilation pour évacuer la chaleur émise par le corps humain. Toutefois le transfert de chaleur vers l'extérieur ne peut pas toujours être effectué dans des conditions satisfaisantes du fait de la présence de couches isolantes thermiquement de l'article et il en résulte une sensation d'inconfort pour le porteur de ces articles. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en assurant le chauffage ou le refroidissement d'une partie sensible du corps sans faire appel à une source d'énergie extérieure et ce par des moyens très simples et pouvant être incorporés très aisément dans les articles. A cet effet, cet article d'habillement ou chaussant à élément de conditionnement thermique incorporé est caractérisé en ce qu'il comporte un caloduc dont au moins une première partie ou zone source est en contact d'échange thermique avec une zone relativement chaude du corps du porteur de l'article et au moins une autre partie ou zone puits est en contact d'échange thermique avec une autre zone du corps du porteur de l'article ou avec l'extérieur, de manière à transmettre la chaleur, produite par la zone chaude du corps, à partir de la zone source vers la zone puits du caloduc, en vue de l'évacuation de la chaleur vers l'extérieur de l'article ou du réchauffement, par cette chaleur, de la partie du corps se trouvant à proximité immédiate de la zone puits du caloduc. Ainsi qu'il est bien connu, le caloduc est un élément de transfert thermique comportant, dans un volume mince délimité par une enceinte étanche, un fluide à changement de phase liquide/vapeur, tel que de l'eau sous sa tension de vapeur Le caloduc qui constitue un élément de conditionnement thermique de l'article d'habillement ou chaussant, peut être intégré dans cet article ou bien rapporté sur celui-ci. L'invention peut s'appliquer à divers types d'articles tels que des chaussures, des gants, des bandeaux ou bonnets recouvrant les oreilles, des combinaisons etc.... On décrira ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue en coupe schématique illustrant l'effet de conditionnement thermique d'un caloduc incorporé dans un article d'habillement ou chaussant. La figure 2 est une vue en coupe d'une variante d'exécution de l'élément de conditionnement thermique. La figure 3 est une vue en coupe verticale et longitudinale partielle d'une chaussure de sécurité comportant, dans sa semelle, un caloduc pour l'évacuation de la chaleur du pied vers l'extérieur. La figure 4 est une vue en coupe verticale et longitudinale d'une variante d'exécution de la chaussure représentée sur la figure 3. La figure 5 est une vue en coupe verticale et longitudinale schématique d'une variante d'exécution de la chaussure adaptée pour réchauffer les orteils du porteur. La figure 6 est une vue en plan schématique, avec arrachement partiel, d'un gant équipé d'un caloduc pour le réchauffement des doigts du porteur du gant. La figure 7 est une vue en coupe verticale schématique d'un bonnet recouvrant les oreilles du porteur et pourvu d'un caloduc pour le réchauffement de ses oreilles. On décrira tout d'abord, en se référant à la figure 1, le principe du transfert de chaleur qui est mis en oeuvre, suivant la présente invention, dans un article chaussant ou d'habillement. Par article d'habillement on entendra, dans la description qui va suivre, aussi bien un vêtement proprement dit qu'un autre article quelconque pouvant être mis en contact avec une partie du corps, tel qu'une couverture par exemple. Sur cette figure est représentée schématiquement une paroi l de l'article, cette paroi pouvant être une épaisseur de tissu, une paroi ou une semelle d'une chaussure, une épaisseur d'une couverture etc.... Cette paroi l est en contact avec une partie 2 du corps du porteur de l'article, partie qui est à une température relativement élevée. L'article suivant l'invention a été conçu pour capter la plus grande partie de la chaleur Ql produite par la partie 2 du corps et pour transférer cette chaleur soit vers l'extérieur de la paroi l de l'article, soit vers l'intérieur en direction d'une autre partie du corps devant être réchauffée.Suivant la présente invention l'élément de conditionnement thermique qui est utilisé pour assurer ce transfert de chaleur, est constitué par un caloduc 3 qui s'étend entre une zone source 3a, située en regard de la partie chaude 2 du corps, et une zone puits 3b éloignée de la zone source 3a et à partir de laquelle la chaleur Q2 est libérée vers l'extérieur. Ce caloduc 3 est constitué par une enceinte étanche, fermée sur elle-même, contenant un fluide à changement de phase liquide/vapeur, tel que, par exemple, de l'eau sous sa tension de vapeur. Le caloduc 3 est relativement mince et sa dimension est nettement exagérée sur la figure l pour faciliter la compréhension de l'invention.La paroi 4 du caloduc est composée de deux feuilles minces soudées l'une à l'autre le long de leurs bords, en un matériau bon conducteur de la chaleur tel qu'un métal ou une matière plastique chargée métalliquement. Le volume interne mince du caloduc 3 peut être libre, ainsi qu'il est représenté sur la figure l, ou bien il peut contenir une mèche intérieure 6, telle qu'une toile métallique, qui joue à la fois un rôle d d'entretoise et de drainage capillaire de la phase liquide. Le principe de fonctionnement du caloduc 3 est bien connu. La chaleur, représentée par les flèches Qi, produite par la partie 2 du corps provoque, dans la zone source 3a du caloduc 3, l'ébullition du fluide et la vapeur ainsi produite se déplace vers la zone plus froide ou zone puits 3b du caloduc 3, où cette chaleur est restituée vers l'extérieur ainsi qu'il est indiqué par les flèches Q2. Dans la zone puits 3b, la vapeur se condense et le fluide revenu à l'état liquide retourne à la zone source 3a. Le trajet du fluide à l'intérieur du caloduc 3 est indiqué par des flèches sur la figure 1. Le transfert de réalimentation de la phase liquide, de la zone puits 3b vers la zone source 3a, peut se faire sous l'effet de la seule gravité et dans ce cas la chaleur Q1 doit être impérativement fournie au point bas du caloduc 3 et évacuée (chaleur Q2) au point haut du caloduc. Aucune mèche interne 6 n'est alors exigée dans ce cas. Le transfert de réalimentation de la phase liquide peut également se faire uniquement par voie capillaire et la réalimentation du liquide de la phase condensée, de la zone puits 3b à la zone source 3a peut se faire à la même altitude et même à partir d'un niveau plus bas que le niveau d'évaporation, ainsi qu'il est illustré sur la figure 2. Dans ce cas la présence d'une mèche interne 6 dans le caloduc 3 est indispensable. Enfin le transfert peut aussi être réalisé conjointement sous l'effet de la gravité et de la capillarité et dans ce cas la mèche 6 est évidemment obligatoire. On décrira maintenant, en se référant à la figure 3, une application de l'invention à une chaussure de sécurité. La chaussure de sécurité représentée sur la figure 3, désignée dans son ensemble par la référence 7, comprend un corps 8, une semelle externe 9, une semelle interne anti-intrusion ou antipénétration et, à l'arrière de la tige de la chaussure, un contrefort arrière 12 de protection du talon. Suivant l'invention la semelle interne anti-intrusion 11 contient, dans son épaisseur, un caloduc mince 13 qui s'étend sur toute la longueur de la semelle et est prolongé par des parties extrêmes 13a,13b s'étendant vers le haut et constituant des zones puits. La partie extrême antérieure 13a est incurvée vers l'arrière de manière à épouser la forme d'une coque de protection antérieure 14 de la chaussure. La partie extrême postérieure 13b s'étend sensiblement verticalement dans le contrefort arrière 12 de protection du talon. La chaleur du pied du porteur de la chaussure de sécurité 7 est fournie par les zones d'appui du pied, à savoir la plante et le talon, sur la semelle anti-intrusion 11 et elle est transférée par conduction dans la zone source du caloduc 13 logé dans la semelle 11. En fait, dans cette application particulière, le caloduc 13 comporte deux zones sources situées respectivement en dessous des zones d'appui de la plante et du talon. La chaleur introduite dans les zones sources du caloduc 13 provoque l'ébullition du fluide à changement de phase et cette chaleur est transmise aux parties extrêmes antérieure 13a et postérieure 13b du caloduc qui constituent ses zones puits. La chaleur relâchée vers l'extérieur dans les zones puits 13a,13b est évacuée par des conduits de circulation d'air prévus dans les parois de la chaussure. A l'avant, un premier conduit de circulation d'air 15 part d'un orifice d'entrée d'air inférieur 16, prévu dans l'avant de la coque de la chaussure, et il aboutit à un orifice de sortie d'air 17 prévu sur le dessus de la chaussure. A l'arrière un conduit de circulation postérieur 18 part d'un orifice d'entrée d'air inférieur 19, situé à la base du contrefort arrière, et aboutit à un orifice de sortie d'air 20 situé plus haut dans le contrefort. Par conséquent, l'air circule, par convection naturelle, dans les conduits antérieur 15 et postérieur 18, ainsi qu'il est indiqué par les flèches, et il lèche les zones puits antérieure 13a et postérieure 13b du caloduc 13 pour évacuer la chaleur vers l'extérieur. Dans la forme d'exécution de la chaussure représentée sur la figure 3, la semelle anti-intrusion 11 est également équipée d'un dispositif de ventilation forcée et à cet effet elle présente un conduit de circulation d'air inférieur 21 s'étendant sur toute la longueur de la semelle, en dessous du caloduc 13, et communiquant, à ses extrémités, avec les conduits de circulation d'air antérieur 15 et postérieur 18. Un passage 22 est prévu dans la semelle anti-intrusion 11, dans la zone d'appui du talon du porteur, pour faire communiquer l'intérieur de la chaussure avec le conduit de circulation inférieur 21.Ceci permet d'utiliser la pression périodique du talon du porteur sur la partie arrière de la semelle antiintrusion 11 pour produire un effet de pompe favorisant la circulation de l'air en dessous du caloduc 13 et dans les conduits de circulation antérieur 15 et postérieur 18. Les orifices d'entrée d'air antérieur 16 et postérieur 19 peuvent être pourvus de volets réglables qui permettent l'évacuation de l'air pompé vers l'extérieur lorsqu'ils sont ouverts ou bien la canalisation de l'air vers les zones puits 13a,13b du caloduc 13 lorsqu'ils sont fermés. Bien que la chaussure 7 illustrée sur la figure 3 comporte un caloduc 13 à deux zones puits antérieure 13a et postérieure 13b, il va de soi qu'elle pourrait ne comporter qu'une seule de ces zones puits. D'après la description qui précède, on voit que le refroidissement du pied est possible tant que la température de l'air est inférieure à la température maximale de la peau du pied qui est de l'ordre de 33"C pour un exercice physique normal et qui peut atteindre environ 400C dans le cas d'exercices physiques prolongés (course à pied). Dans la zone thermique définie, avec une température de l'air inférieure à 300C ou éventuellement à 400C, le transfert de chaleur vers l'extérieur est réglable. Il peut être donc renforcé, stabilisé ou même annulé selon les exigences de confort de l'utilisateur. La figure 4 représente une variante d'exécution de la chaussure de sécurité de la figure 3 dépourvue de la pompe de mise en circulation de l'air. Dans ce cas, le conduit inférieur 21 n'est pas prévu dans la semelle anti-intrusion 11. Là encore, les volets réglables qui sont prévus dans les orifices d'entrée d'air inférieurs 16 et 19 permettent la circulation de l'air, par effet de cheminée, dans les conduits antérieur 15 et postérieur 18 et ils annulent cette circulation lorsqu'ils sont fermés. On décrira maintenant, en se référant à la figure 5, une variante d'exécution d'une chaussure suivant l'invention. Dans ce cas, la chaleur produite par les parties les plus chaudes du dessous du pied, à savoir le talon et la plante, n'est pas évacuée vers l'extérieur mais elle est récupérée à l'avant de la chaussure pour chauffer les orteils du porteur. Par conséquent, le caloduc 13 comporte la seule zone puits antérieure 13a qui est située à proximité immédiate des orteils. Cette zone puits 13a est isolée au maximum de l'extérieur par la paroi avant de la chaussure. Sur la figure 5 la chaleur Q2 émise par la zone puits 13a est représentée par des flèches dirigées vers les orteils du porteur de la chaussure et elle est transférée par effet de paroi chaude, convectif et radiatif. Suivant une variante, au lieu d'être intégrée dans la paroi de la chaussure, la zone puits antérieure 13a pourrait être rapportée par un arrimage de la chaussette du porteur au moyen d'un dispositif du type auto-agrippant et dans ce cas le transfert de chaleur est en plus conductif à travers le tissu. Dans le cas de la chaussure assurant le refroidissement des orteils, ainsi qu'il est illustré sur la figure 5, la semelle contenant le caloduc 13 peut ne plus être intégrée à la chaussure elle-même mais elle peut être au contraire rapportée à l'intérieur de cette chaussure. Suivant une première variante la semelle rapportée, contenant le caloduc 13, peut être placée dans la chaussure à l'extérieur de la chaussette du porteur de manière à emprisonner le pied comme un chausson. Suivant une autre variante, la semelle contenant le caloduc 13 peut être incluse à 11 intérieur de la chaussette et dans ce cas le matériau du caloduc 13 est un matériau souple. La figure 6 représente l'application de l'invention à un gant 24 dont la paroi contient un caloduc 25. Ce caloduc comprend une zone source 25a, de relativement grande surface, en contact d'échange thermique avec la paume de la main du porteur du gant, et des zones puits 25b situées dans les doigts respectifs d gant, pour réchauffer les doigts du porteur particulièrement sensibles au froid. Le caloduc 25 comporte ainsi cinq canaux relativement étroits, constituant les zones puits 25b, lesquels communiquent avec la zone source 25a. La chaleur produite par la paume du porteur est par conséquent transmise à la zone source 25a et à partir de là elle est distribuée vers les zones puits 25b situées en contact d'échange thermique avec les doigts du porteur. La figure 7 illustre l'application de l'invention à un bonnet ou à un couvre-oreilles 26 contenant un caloduc 27, s'étendant au-dessus de la tête et recouvrant les deux oreilles du porteur qui sont sensibles au froid. La zone source 27a du caloduc 27 reçoit la chaleur Q1 émise par la tête du porteur et les zones puits 27b restituent la chaleur Q2 au niveau des oreilles pour réchauffer celles-ci. Suivant une variante le caloduc 27 pourrait être aussi incorporé dans une cagoule recouvrant la tête, sa zone source 27a étant en contact avec l'arrière de la tête et ses deux zones puits 27b en contact avec les deux oreilles du porteur. L'invention pourrait être aussi incorporée dans une combinaison, des zones sources du caloduc étant alors situées en contact avec les zones chaudes du corps que constituent la poitrine et le ventre, tandis que les zones puits seraient en contact avec des extrémités du corps qui sont particulièrement sensibles au froid. Bien Bien que la description qui précède ait porté sur des applications de l'invention à des articles utilisables par des êtres humains, il va de soi que l'invention peut s'appliquer aussi à des articles destinés à être portés par des animaux tels que des couvertures etc.... REVENDICATIONS 1. Article d'habillement ou chaussant à élément de conditionnement thermique incorporé, caractérisé en ce qu'il comporte un caloduc (3) dont au moins une première partie ou zone source (3a) est en contact d'échange thermique avec une zone relativement chaude (2) du corps du porteur de l'article et au moins une autre partie ou zone puits (3b) est en contact d'échange thermique avec une autre zone du corps du porteur de l'article ou avec l'extérieur, de manière à transmettre la chaleur (Q1), produite par la zone chaude du corps, à partir de la zone source (3a) vers la zone puits (3b) du caloduc, en vue de l'évacuation de la chaleur (Q2) vers l'extérieur de l'article ou du réchauffement, par cette chaleur (Q2), de la partie du corps se trouvant à proximité immédiate de la zone puits (3b) du caloduc (3). 2. Article suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le caloduc (3) contient éventuellement une mèche interne (6) pour assurer un transfert, total ou partiel, de réalimentation de la phase liquide, de la zone puits (3b) vers la zone source (3a). 3. Article suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, constitué par une chaussure à semelle interne (11), caractérisé en ce que la semelle interne (11) contient un caloduc (13) s'étendant sur toute la longueur de la semelle et comportant au moins une partie extrême (13a,13b) s'étendant vers le haut et constituant une zone puits. 4. Article suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le caloduc (13) comporte une zone puits antérieure (13a), s'étendant dans la partie avant de la coque de la chaussure, et/ou une zone puits postérieure (13b) s'étendant dans le contrefort arrière (12) de la chaussure. 5. Article suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le long de chaque zone puits (13a,13b) du caloduc (13) s'étend un conduit de circulation d'air respectif (15,17), ce conduit de circulation d'air s'étendant entre un orifice d'entrée d'air inférieur (16,19) et un orifice de sortie d'air supérieur (17,20). 6. Article suivant la revendication 5 caractérisé en ce que chaque orifice d'entrée d'air inférieur (16,19) est pourvu de volets réglables. 7. Article suivant l'une des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce que un conduit de circulation d'air inférieur (21) s'étend sur toute la longueur de la semelle, en dessous du caloduc (13), il communique, à ses extrémités, avec les conduits de circulation d'air (15,18) et un passage (22) est prévu dans la semelle (11), dans la zone d'appui du talon du porteur, pour faire communiquer l'intérieur de la chaussure avec le conduit de circulation inférieur 21. 8. Article suivant la revendication 3 caractérisé en ce que le caloduc (13) comporte une seule zone puits antérieure (13a) située à proximité immédiate des orteils du porteur de la chaussure, cette zone puits (13a) est isolée de l'extérieur par la paroi avant de la chaussure de manière que la chaleur (Q2) émise par la zone puits (13a) soit dirigée vers les orteils du porteur, et la semelle contenant le caloduc (13) est intégrée dans la chaussure ou rapportée à l'intérieur de celle-ci. 9. Article suivant la revendication 8 caractérisé en ce que la semelle rapportée, contenant le caloduc (13), est placée dans la chaussure à l'extérieur de la chaussette du porteur ou bien elle est incluse à l'intérieur de la chaussette, le matériau du caloduc (13) étant alors en matériau souple. 10. Article suivant la revendication 1, constitué par un gant, caractérisé en ce que sa paroi contient un caloduc (25) comprenant une zone source (25a), de relativement grande surface, en contact d'échange thermique avec la paume de la main du porteur du gant, et des zones puits (25b) situées dans les doigts respectifs du gant, le caloduc (25) comportant des canaux relativement étroits, constituant les zones puits (25b), logés dans les doigts du gant et communiquant avec la zone source (25a). 11. Article suivant la revendication 1, constitué par un bonnet ou un couvre-oreilles, caractérisé en ce qu'il contient un caloduc (27) dont la zone source (27a) est en contact d'échange thermique avec la tête du porteur et les zones puits (27b) sont en contact d'échange thermique avec les oreilles du porteur.