Brevet FR2893826A1 — publié le 20070601

La présente invention concerne le domaine de la literie et notamment celui des lits climatisés. De tels lits climatisés sont déjà connus dans l'état de la technique. On connaît le document EP 0 862 901 qui décrit un dispositif 5 comprenant des systèmes thermoélectriques visant à chauffer ou à refroidir un matelas d'un incubateur à nouveaux-nés. Par ailleurs, le document US 2004/093050 décrit un dispositif thérapeutique visant à refroidir le corps d'une personne allongée sur un matelas, comprenant un système à cavités gonflables associé à un 10 système externe d'air conditionné. Ces lits climatisés étant notamment destinés au domaine médical, ils ne présentent généralement pas le confort attendu pour une utilisation domestique quotidienne. Qui plus est, il existe un besoin de maintenir une ambiance 15 climatique à température contrôlée dans les lits. Cette climatisation du lit vaut d'ailleurs aussi bien pour réchauffer l'ambiance interne que pour la rafraîchir. Un but de la présente invention est de fournir un lit climatisé améliorant le confort de l'utilisateur. 20 La présente invention atteint son but par le fait que le lit climatisé selon l'invention comprend : - une source d'air conditionné à une température prédéterminée ; - un matelas comprenant une couche supérieure formée d'un 25 matériau perméable à l'air ; des premiers moyens de soufflerie pour envoyer de l'air conditionné par la source dans la couche supérieure du matelas, de telle manière que la couche supérieure du matelas diffuse l'air conditionné. 30 Selon l'invention, la source d'air conditionné est apte à générer de l'air chaud ou de l'air froid en fonction du besoin de l'utilisateur. On comprend que l'air conditionné diffuse vers l'utilisateur à travers la couche supérieure du matelas et plus précisément à travers la face supérieure de la couche supérieure du matelas, qui correspond à la face 35 supérieure du matelas. De manière préférentielle, la couche supérieure du matelas est formée dans un matériau poreux, tel par exemple un matériau fibreux. On comprend donc que la présente invention permet de maintenir les conditions de confort thermique de la ou des personnes installées et/ou couchées dans le lit. Avantageusement, le lit climatisé selon l'invention comporte en outre une couverture comprenant un premier drap apte à couvrir un utilisateur et un deuxième drap, le premier drap étant perméable à l'air, et des seconds moyens de soufflerie pour amener de l'air conditionné entre les deux draps de la couverture. On comprend donc que l'air conditionné est diffusé vers l'utilisateur à la fois au travers de la couche supérieure du matelas et au moins au à travers du premier drap de la couverture. Un intérêt de l'invention porte sur le contrôle de l'ambiance thermique au plus près du corps et en faisant que l'ambiance intérieure du lit puisse être fixée à une température significativement différente de la température de la pièce dans laquelle le lit est installé. La climatisation au plus près du corps dans un volume limité permet de créer un microclimat confortable dans une pièce dont la température peut être significativement différente, ce qui permet de réduire très fortement les consommations d'énergie associées au chauffage et au rafraîchissement. Enfin la présente invention vise à créer un flux aéraulique doux qui évite les nuisances sonores habituelles des systèmes de ventilation. Le concept crée un microclimat confortable à l'intérieur du volume délimité par le drap supérieur, la literie et le matelas. Ce concept est applicable à un lit aussi bien à une place qu'à deux places. De manière préférentielle, le deuxième drap de la couverture est perméable à l'air de telle sorte que le flux d'air soit essentiellement dirigé 3C) vers l'utilisateur. Selon une variante avantageuse, le deuxième drap est réalisé dans un matériau apte à réfléchir le rayonnement infrarouge. On comprend que le matériau réfléchissant dans l'infrarouge sert l'hiver à confiner la chaleur émise par le corps de l'utilisateur et limite ainsi 35 le besoin en chauffage, tandis que l'été, au contraire, le matériau sépare l'ambiance rayonnante à température plus élevée de la pièce dans laquelle se trouve le lit, de l'ambiance plus fraîche existant à l'intérieur du volume délimité par la couverture et le matelas. Avantageusement, le matelas comporte en outre une couche intermédiaire disposée en dessous de la couche supérieure, ladite couche intermédiaire comportant des moyens de distribution aptes à distribuer l'air conditionné provenant des premiers moyens de soufflerie dans tout ou partie de la couche supérieure. On conçoit notamment que la distribution homogène du flux d'air conditionné sur toute la surface de la couche supérieure permet d'améliorer encore le confort de l'utilisateur. De manière préférentielle, les moyens de distribution comportent une pluralité de canaux ménagés dans la couche intermédiaire. Avantageusement, les moyens de distribution forment un réseau maillé ménagé dans une surface supérieure de la couche intermédiaire. De manière préférentielle, le réseau maillé forme un quadrillage. Ces canaux sont destinés à permettre la circulation de l'air conditionné dans tout le réseau maillé et préférentiellement sur pratiquement toute la surface supérieure de la couche intermédiaire. On comprend donc que l'air circulant dans les canaux peut diffuser vers la couche supérieure du matelas grâce au fait que ladite couche supérieure recouvre les canaux. Avantageusement, les seconds moyens de soufflerie comportent un tube reliant la couche intermédiaire du matelas à la couverture, afin d'amener l'air conditionné entre les premier et deuxième draps de la couverture. Le tube est préférentiellement connecté à l'un des canaux du réseau maillé de la couche intermédiaire permettant ainsi de faire circuler de l'air conditionné depuis la couche intermédiaire vers l'intérieur de la couverture. Avantageusement, les premiers moyens de soufflerie comportent deux conduites reliées au réseau maillé de part et d'autre de la largeur du matelas. De manière préférentielle, le lit climatisé comporte en outre des moyens pour régler le débit de l'air circulant dans chacune des deux conduites. De la sorte, il est possible de régler le flux d'air diffusant sur les côtés gauche et droite du matelas. Ainsi, deux utilisateurs du lit climatisé selon l'invention peuvent régler indépendamment le flux d'air diffusant dans le matelas. De manière préférentielle, les conduites sont réalisées en élastomère souple de manière à diminuer le bruit lié à la circulation de l'air conditionné. Avantageusement, la source d'air conditionné comporte une pompe à chaleur réversible, permettant de générer de l'air chaud ou de l'air froid. De manière préférentielle, la pompe à chaleur est une micro-pompe à chaleur réversible qui est installée dans un tiroir amovible pour faciliter les opérations de maintenance nécessaires. De préférence, l'air est filtré et la diffusion de la fraîcheur ou de la chaleur est réglable. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, d'un mode de réalisation représenté à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins, sur lesquels : la figure 1 est une vue latérale en coupe du lit climatisé selon l'invention, le flux d'air étant schématisé par des flèches ; - la figure 2 représente un détail du tube reliant la couche intermédiaire à la couverture du lit climatisé selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective de la couche intermédiaire du matelas du lit climatisé selon l'invention ; la figure 4 représente un détail de l'une des deux conduites des premiers moyens de soufflerie destinée à amener l'air conditionné dans le réseau maillé de la couche intermédiaire du lit climatisé selon l'invention ; la figure 5 est une vue en perspective du lit climatisé selon l'invention dans laquelle la couche supérieure du matelas est représentée en arrachement partiel ; la figure 6 est une vue en perspective du sommier du lit climatisé selon la présente invention logeant la source d'air conditionné ; la figure 7 est une vue en perspective de la source d'air conditionné et des premiers moyens de soufflerie ; et la figure 8 est une vue de face du tableau de commande du lit climatisé selon l'invention. Pour décrire le lit climatisé 10 selon la présente invention, on se réfère d'abord à la figure 1. Le lit climatisé 10 selon l'invention comporte une source d'air conditionné comprenant une micro-pompe à chaleur 12 intégrée dans un tiroir amovible 14 situé sous le lit 10. Les pompes à chaleur réversibles, permettant de générer de l'air chaud ou de l'air froid, sont déjà connues par ailleurs et leur fonctionnement ne sera pas repris ici. Le lit climatisé 10 comporte un matelas 16 formé d'une couche supérieure 18 apte à supporter un utilisateur 11, et d'une couche intermédiaire 20 située en dessous de la couche supérieure 18. La couche supérieure 18 est réalisée de préférence dans un matériau fibreux. Le lit climatisé 10 comporte en outre des premiers moyens de 15 soufflerie comprenant au moins un ventilateur et deux conduites 22 reliées à la couche intermédiaire 20. La couche intermédiaire 20 comporte des moyens de distribution 24 aptes à distribuer l'air conditionné provenant de la micro-pompe 12 sur toute la surface de la couche supérieure 18. Ensuite, l'air est diffusé 20 au travers de la couche supérieure 18, qui occupe préférentiellement le tiers de l'épaisseur total du matelas 16. La couche supérieure 18 du matelas 10 est dotée de propriétés mécaniques et de porosité assurant le double maintien du confort mécanique et d'une distribution d'air maîtrisée. 25 Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, le lit climatisé 10 comporte en outre une couverture 26 comprenant un premier drap 28 perméable à l'air, un deuxième drap 30 imperméable à l'air, et un troisième drap 32 extérieur. Les premier et deuxième draps sont fixés ensemble par leurs côtés 30 de manière à délimiter une alvéole interne 33. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, la couche intermédiaire 20 est reliée à l'alvéole 33 de la couverture 26 par l'intermédiaire d'un tube souple 34. Ce tube 34 permet d'amener l'air depuis la couche intermédiaire 20 35 vers l'alvéole 33. Par ailleurs, ce tube 34 est doublement démontable d'une part vis-à-vis de la couverture 26 pour permettre son lavage aisé et, d'autre part, vis-à-vis d'un raccord 36. Les premier et deuxième draps 28,30 forment enveloppe et sont constitués de tissu. De manière avantageuse, le premier drap 28 est constitué de coton, matériau perméable à l'air. Néanmoins, on peut utiliser tout autre type de tissu perméable à l'air. Le deuxième drap 30, fabriqué dans un matériau lavable, dispose de propriétés particulières et peut être soit très peu perméable à l'air, et / ou à la fois très peu perméable à l'air et réfléchissante dans l'infrarouge. Ceci permet de diffuser l'air de manière douce avec des vitesses typiquement inférieures à 0,1 m/s à la fois à travers la surface où repose l'utilisateur, c'est-à-dire le matelas diffusant et la literie qui sont perméables à l'air et via le premier drap 28 diffusant qui complète la micro enceinte climatique et qui lui aussi diffuse l'air rafraîchi ou réchauffé à travers l'ensemble de sa surface, côté interne du couchage qui forme alors micro-enceinte climatique. La figure 3 montre à titre d'exemple la structure de la couche intermédiaire 20 du matelas 16 dotée sur sa partie supérieure d'un réseau maillé de distribution 38 avec des canaux horizontaux de distribution primaire 40 et 42 symétriques par rapport à l'axe longitudinal central du matelas 16 et alimenté par des première et seconde conduites verticales d'arrivée d'air symétriques 44 et 46. Comme on le voit sur la figure 3, les canaux du réseau maillé de distribution 38 sont avantageusement ménagés dans la couche intermédiaire 20. La couche intermédiaire 20 du matelas 16 constituant préférentiellement les deux tiers de l'épaisseur totale du matelas 16 est fabriquée dans un matériau de type polyuréthanne ou plus généralement d'une mousse à propriétés mécaniques adaptées et présentant une certaine rigidité. La symétrie des première et seconde conduites verticales d'arrivée d'air 44 et 46 et des canaux primaires 40 et 42 permettent, pour un matelas à deux places, de moduler le débit d'air du côté droit et du côté gauche du matelas 16 en permettant de modifier les conditions de climatisation lorsque deux personnes souhaitent régler différemment les conditions de confort dans le lit. Il en va de même pour le premier drap 28 pour les lits à deux places où une couture centrale non représentée peut être formée entre les premier et deuxième draps délimitant deux sous-alvéoles longitudinales droite et gauche. La figure 4 montre un détail des moyens de distribution 24 où la seconde conduite 46 alimente le réseau maillé 38 en forme de quadrillage comprenant par exemple des canaux 48,50,52. La figure 5 montre une coupe partiellement arrachée de la couche supérieure 18. Cette couche 18 est constituée d'un matériau fibreux, à résistance mécanique telle que le poids de la ou des personnes couchées n'entraîne pas l'écrasement total de cette couche supérieure 18 afin de permettre une circulation d'air même sous les surfaces du corps directement en contact avec la literie. En effet, cette propriété permet d'apporter ou d'extraire de la chaleur sur les parties en contact qui sont toujours les parties inconfortables parce que la surface est trop chaude ou trop froide. Sur les parties de la couche supérieure du matelas qui ne sont pas en contact avec le corps de l'utilisateur, l'air diffuse doucement de manière quasi isotrope soit en provenance du matelas diffusant 10, soit en provenance du drap diffusant 26. Contrairement aux lits déjà connus, il faut se couvrir du drap et non pas se découvrir pour obtenir les conditions de confort. Ceci permet de comprendre ce qu'est la création d'un microclimat contrôlé. A l'aide des figures 6 et 7, on va maintenant décrire plus en détail la micro-pompe à chaleur 12. Le tiroir 14 contenant la micro-pompe à chaleur 12 est intégré dans la partie d'un sommier 54 qui est située en pied du lit 10. La micro-pompe à chaleur 12 comporte un ou deux compresseurs hermétiques (non représentés ici), fonctionnant avantageusement en 24 V courant continu, intégrés dans un caisson isolé phoniquement 56. Dans un compartiment adjacent 58 se trouve un premier échangeur frigorigène / air 60 qui, en mode rafraîchissement, fonctionne en condenseur et qui reçoit l'air à partir d'un ventilateur 62 qui aspire l'air de l'extérieur par une ouverture 64. Ce flux d'air passe à travers le compartiment isolant 56 des compresseurs et sort par l'ouverture 66 représentée figure 7, ce qui permet de refroidir les compresseurs. La micro-pompe à chaleur 12 comporte en outre un caisson 68 où se trouvent successivement un système de filtration 70 à l'aval d'une ouverture 72 et à l'amont du ventilateur 74, qui est caché par le système de filtration 70, puis un second échangeur frigorigène / air 76 qui en mode rafraîchissement fonctionne comme un évaporateur et refroidit l'air filtré entrant. L'air entrant par l'ouverture 72 passe ensuite au travers du système de filtration 70 pour successivement piéger les poussières, les particules diverses puis les pollens, une dernière couche en charbon actif peut aussi avantageusement piéger les molécules odorantes. Ce système de filtration 70 est amovible et peut facilement être changé sans ouvrir le tiroir 14, par une simple ouverture située dans la partie supérieure du tiroir intégré dans le sommier. Un automatisme utilisant la valeur de l'écart de température entre la température de sortie d'air du second échangeur 76 et la température de surface dudit échangeur 76 permet de diagnostiquer le colmatage du filtre. Plus cet écart de température grandit, pour une vitesse de ventilation fixée, plus le filtre est en train de se colmater. Au-delà d'un écart, typiquement de 15 C, un signal est donné à l'utilisateur pour qu'il change le filtre. Comme on le voit sur la figure 7, l'air ainsi filtré puis refroidi ou réchauffé par l'échangeur 76 est ensuite repris par un ventilateur 78 qui va le faire circuler dans l'ensemble de conduites souples et isolantes phoniquement 22. Ces tuyauteries souples sont avantageusement fabriquées en matériau élastomère souple ayant un fort amortissement du son pour éviter les transferts de vibration et la conduction phonique solidienne. Pour ajuster les débits de manière modulée par chaque occupant du lit à deux places, deux ventilateurs 80 et 82 assurent la circulation d'air dans le réseau de conduites 22 puis respectivement dans la première conduite d'entrée verticale 44 pour le ventilateur 80 et la seconde conduite d'entrée verticale 46 pour le ventilateur 82. Comme déjà présenté à la figure 5, ce flux d'air air est ensuite diffusé dans le réseau maillé 38 via les canaux de distribution primaires 40 et 42 formés dans la structure en mousse rigide de la couche intermédiaire 20 et enfin à travers la couche supérieure 18 diffusante et la couverture 26 diffusante. Cette conception de fractionner la ventilation en plusieurs ventilateurs permet avantageusement de limiter drastiquement le bruit et permet aussi la modulation du débit sur les parties droite et gauche d'un lit à deux places selon l'invention. Comme indiqué figure 7, pour retirer le tiroir 14, il suffit de désaccoupler la conduite 22 de la paroi verticale 84 du tiroir 14, permettant ainsi de 10 faciliter les éventuelles opérations de maintenance. Pour passer du mode rafraîchissement au mode chauffage, il est utilisé le procédé connu d'une vanne à quatre voies qui inversera le sens de circulation du fluide frigorigène dans les échangeurs, le premier échangeur 60 fonctionnant alors en évaporateur pour absorber la chaleur 15 en provenance de l'air de la pièce et le second échangeur 76 fonctionnant alors en condenseur pour réchauffer l'air. L'air est ensuite mis en circulation dans le réseau de canaux et diffusant via le matelas diffusant 10 et le drap diffusant 26 comme décrit précédemment. 20 Le système de filtration 86 représenté figure 7, placé à l'entrée du premier échangeur 60 est identique au système de filtration 70 décrit précédemment. La source d'air conditionné 12 est contrôlée à partir d'un tableau de commande 88 ou avantageusement d'une télécommande dont les 25 interrupteurs de commande sont présentés dans leur principe à la figure 8. Un bouton 90 permet la mise en marche et l'arrêt des ventilateurs 80,82 et aussi de choisir un ou plusieurs niveaux de ventilation. En dessous de ce bouton de commande sont disponibles deux interrupteurs 3C) 92 et 94 précisant droite et gauche, pour activer ou inhiber le système de ventilation des parties droite ou gauche d'un lit à deux places. Un bouton 96 est un bouton marche/arrêt pour le chauffage, le bouton 98 un bouton marche/arrêt pour le rafraîchissement. L'enclenchement du bouton 96 inhibe l'enclenchement du bouton 98 et vice-versa. Des voyants 100 et 35 102 indiquent que les filtres, respectivement 70 et 86, doivent être changés. Lorsque l'écart de température entre la surface de l'évaporateur et l'air sortant est supérieur à un seuil défini, par exemple 10 K, les voyants 100 ou 102 s'allument et, de plus, le fonctionnement de la micro pompe à chaleur réversible 12 est inhibé jusqu'à ce que les filtres soient changés. Un bouton 104 qui commande une minuterie et une horloge permettant de déclencher le pré-conditionnement en chauffage ou en rafraîchissement avant l'entrée dans le lit. Le tableau de commande ou la télécommande 88 offre à l'utilisateur les possibilités suivantes : ventilation seule en activant le bouton 90 et avec différents niveaux de ventilation, le rafraîchissement associé à la ventilation par l'activation du bouton 96, le chauffage par l'activation du bouton 98. L'activation de ces deux boutons enclenche obligatoirement la ventilation au premier niveau. Ces fonctions sont déclenchées sur l'ensemble du lit par défaut et l'utilisateur peut inhiber la ventilation du côté droit ou gauche en appuyant respectivement sur les boutons 92 et 94. Enfin, le bouton horloge minuterie 104 permet à l'utilisateur de préparer le lit dans les conditions de température qu'il souhaite. REVENDICATIONS 1. Lit climatisé (10) caractérisé en ce qu'il comprend : une source d'air conditionné (12) à une température prédéterminée, un matelas (16) comprenant une couche supérieure (18) formée d'un matériau perméable à l'air, des premiers moyens de soufflerie (22, 78) pour envoyer de l'air conditionné par la source dans la couche supérieure (18) du matelas (16), de telle manière que la couche supérieure (18) du matelas (16) diffuse l'air conditionné. 2. Lit climatisé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une couverture (26) comprenant un premier drap (28) apte à couvrir un utilisateur (11) et un deuxième drap (30), le premier drap (28) étant perméable à l'air, et des seconds moyens de soufflerie (34, 36) pour amener de l'air conditionné entre les deux draps de la couverture (26). 3. Lit climatisé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième drap (30) de la couverture (26) est imperméable à l'air. 4. Lit climatisé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le deuxième drap (30) est réalisé dans un matériau apte à réfléchir le rayonnement infrarouge. 5. Lit climatisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matelas (16) comporte en outre une couche intermédiaire (20) disposée en dessous de la couche supérieure (18), ladite couche intermédiaire (20) comportant des moyens de distribution (24, 38) aptes à distribuer l'air conditionné provenant des premiers moyens de soufflerie (22, 78) dans tout ou partie de la couche supérieure (18). 6. Lit climatisé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de distribution comportent une pluralité de canaux (48, 50, 52) ménagés dans la couche intermédiaire (20). 7. Lit climatisé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les moyens de distribution forment un réseau maillé (38) ménagé dans une surface supérieure de la couche intermédiaire (20). 8. Lit climatisé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que les seconds moyens de soufflerie (34, 36) comportent un tube (34) reliant la couche intermédiaire du matelas à la couverture. 9. Lit climatisé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les premiers moyens de soufflerie comportent deux conduites (44, 46) reliées au réseau maillé (38) de part et d'autre de la largeur du matelas. 10. Lit climatisé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (80, 82) pour ajuster le débit de l'air circulant dans chacune des deux conduites (44, 46). 11. Lit climatisé selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les conduites (22, 44, 46) sont réalisées en élastomère souple. 12. Lit climatisé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le source d'air conditionné comporte une pompe à chaleur réversible (12).25