CA2228733A1 - Article d'habillement ou chaussant a element de conditionnement thermique incorpore - Google Patents

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CA2228733A1
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Abstract

La présente invention concerne un article d'habillement ou chaussant à élément de conditionnement thermique incorporé. Cet article est caractérisé en ce qu'il comporte un caloduc (3) dont 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 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.

Description

CA 02228733 l998-02-04 A~RTICLE D'H~LBILLE~IENT OU rU~TTSfi~ l A ~r~NT DE
CONDITIONNE~rENT T~E ~ IQUE lN~OK~OK~

La presente invention concerne un article d~habillement ou chaussant à element de conditionnement thermique incorpore.
Il est connu depuis longtemps d~equiper des articles chaussants ou d'habillement de moyens de chauffage de différents types à savoir électrique, à combustible liquide lo ou gazeux etcLes systemes de chauffage incorpores dans de tels articles offrent à l'évidence plusieurs inconvenients tels que augmentation sensible du prix de revient de l'article, de son poids et de son encombrement.
Par ailleurs, on connaît egalement des articles d'habillement qui sont pourvus de caloducs pour evacuer la chaleur émise par le corps humain dans l~atmosphere. Ainsi qu'il est bien connu, un caloduc est un ~l~m~nt 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 élement de conditionnement thermique de l'article d'habillement ou chaussant, peut être integre dans cet article ou bien rapporte sur celui-ci.
Le document EP-A-0 059 581 divulgue un article d~habillement du genre gilet contenant des caloducs lequel est relie par caloduc externe independant et un connecteur a un puits de chaleur.
Le document WO-A-9 213 600 decrit egalement un gilet contenant un caloduc dilatable, la paroi interne du gilet W O 97/06396 PCTrFR96/01270 etant en contact avec le corps du porteur et formant une zone source alors que sa paroi externe forme une zone puits pour évacuer la chaleur du corps dans l~atmosphère.
La présente invention vise des perfectionnements apportés à ces articles permettant d~assurer 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, comportant 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, caractérisé en ce que la ~one puits du caloduc 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 a proximité immédiate de la zone puits du caloduc.
Ainsi qu'il est bien connu, le caloduc est un élement de transfert thermique comportant, dans un volume mince délimité par une enceinte étanche, un fluide a changement de phase liquide/vapeur, tel que de l~eau sous sa tension de vapeur Le caloduc qui constitue un élément de conditionnement thermi~ue de l~article d~habillement ou W O 97/06396 PCT~FR96/01270 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 decrira ci-apres, a titre d'exemples non limitatifs, diverses formes d'exécution de la presente invention, en reference aux dessins annexes sur lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe schematique illustrant l~effet de conditionnement thermique d~un caloduc incorpore dans un article d~habillement ou chaussant.
La figure 2 est une vue en coupe d'une variante d~execution de l'element de conditionnement thermique.
La figure 3 est une vue en coupe verticale et longitudinale partielle d'une chaussure de securite comportant, dans sa semelle, un caloduc pour l~evacuation de la chaleur du pied vers l~exterieur.
La figure 4 est une vue en coupe verticale et longitudinale d~une variante d~exécution de la chaussure representee sur la figure 3.
La figure 5 est une vue en coupe verticale et longitudinale schematique d'une variante d~execution de la chaussure adaptee pour rechauffer les orteils du porteur.
La figure 6 est une vue en plan schematique, avec arrachement partiel, d'un gant equipé d~un caloduc pour le rechauffement des doigts du porteur du gant.
La figure 7 est une vue en coupe verticale schematique d'un bonnet recouvrant les oreilles du porteur W O 97/06396 PCT~R96/01270 et pourvu d'un caloduc pour le réchauffement de ses oreilles.
on décrira tout d~abord, en se référant à la figure l, 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 vatement proprement dit qu'un autre article quelconque pouvant etre mis en contact avec une partie du corps, tel qu~une couverture par exemple. Sur cette figure est representee schematiquement une paroi 1 de l~article, cette paroi pouvant être une epaisseur de tissu, une paroi ou une semelle d'une chaussure, une épaisseur d'une couverture etc.... Cette paroi 1 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 transferer cette chaleur soit vers l'exterieur de la paroi 1 de l~article, soit vers l~interieur en direction d~une autre partie du corps devant être réchauffée. Suivant la présente invention l'élément de conditionnement thermique qui est utilise pour assurer ce transfert de chaleur, est constitué par un caloduc 3 qui s~etend entre une zone 2s source 3a, situee en regard de la partie chaude 2 du corps, et une zone puits 3b eloignee de la zone source 3a et à
partir de laquelle la chaleur Q2 est libérée vers l'exterieur. ce caloduc 3 est constitue par une enceinte étanche, fermee sur ellc ..e...c, contenant un fluide changement de phase liquide/vapeur, tel que, par exemple, W O 97/06396 PCTA~R96/01270 de l'eau sous sa tension de vapeur. Le caloduc 3 est relativement mince et sa ~im~nRion est nettement exagérée sur la figure 1 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 materiau bon conducteur de la chaleur tel qu un metal ou une matière plastique chargée métalliquement. Le volume interne mince du caloduc 3 peut être libre, ainsi qu'il est represente sur la figure l, ou lo bien il peut contenir une mèche interieure 6, telle qu'une toile metallique, qui joue à la fois un rôle d'entretoise et de drainage capillaire de la phase liquide.
Le principe de fonctionnement du caloduc 3 est bien connu. La chaleur, représentee par les flèches Q1, produite par la partie 2 du corps provoque, dans la zone source 3a du caloduc 3, l'~bullition du fluide et la vapeur ainsi produite se deplace vers la zone plus froide ou zone puits 3b du caloduc 3, où cette chaleur est restituee vers l'exterieur ainsi qu~il est indique par les flèches Q2.
Dans la zone puits 3b, la vapeur se condense et le fluide revenu à l'etat liquide retourne à la zone source 3a. Le trajet du fluide à l~interieur du caloduc 3 est indiqué par des flèches sur la figure 1.
Le transfert de r~lim~ntation de la phase liquide, de la zone puits 3b vers la zone source 3a, peut se faire sous l effet de la seule gravite et dans ce cas la chaleur Q1 doit être imperativement fournie au point bas du caloduc 3 et evacuee (chaleur Q2) au point haut du caloduc. Aucune mèche interne 6 n~est alors exigee dans ce cas. Le transfert de r~lim~ntation de la phase liquide peut W O 97/06396 PCTA~R96/01270 ~galement 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 Zo 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 m~n;ère 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 W O 97/06396 PCT~FR96/01270 11 et elle est transferee par conductlon dans la zone source du caloduc 13 loge dans la semelle 11. En fait, dans cette application particulière, le caloduc 13 comporte deux zones sources situees 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 a changement de phase et cette chaleur est transmise aux parties extrêmes anterieure 13a et posterieure 13b du caloduc qui constituent ses zones puits.
lo La chaleur relâchee vers l'exterieur dans les zones puits 13a,13b est evacuee par des conduits de circulation d'air prevus 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 inferieur 16, prevu dans l~avant de la co~ue de la chaussure, et il aboutit a un orifice de sortie d~air 17 prevu sur le dessus de la chaussure. A l~arrière un conduit de circulation posterieur 18 part d'un orifice d~entree d~air inferieur 19, situe à la base du contrefort arrière, et aboutit à un orifice de sortie d~air 20 situe plus haut dans le contrefort. Par consequent, l~air circule, par convection naturelle, dans les conduits anterieur 15 et posterieur 18, ainsi qu~il est indique par les flèches, et il lèche les zones puits anterieure 13a et posterieure 13b du caloduc 13 pour evacuer la chaleur vers l~exterieur.
Dans la forme d'execution de la chaussure representee sur la figure 3, la semelle anti-intrusion 11 est egalement equipee d~un dispositif de ventilation ~orcee et à cet effet elle presente un conduit de circulation d~air inférieur 21 s'etendant sur toute la longueur de la W O 97/06396 PCT~R96/01270 semelle, en dessous du caloduc 13, et co~m-~niquant, 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 commll n i quer l~intérieur de la chaussure avec le conduit de circulation inférieur 21. Ceci permet d~utiliser la pression periodique du talon du porteur sur la partie arriere de la semelle anti-intrusion 11 pour produire un effet de pompe favorisant la lo circulation de l'air en dessous du caloduc 13 et dans les conduits de circulation antérieur 15 et postérieur 18. Les ori~ices 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 c~n~ ation 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 posterieure 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 inferieure a la température m~im~le de la peau du pied qui est de l~ordre de 33~C pour un exercice physique normal et qui peut atteindre environ 40~C dans le cas d~exercices physiques prolongés (course à
pied). Dans la zone thermique définie, avec une température de l'air inférieure a 30~C ou éventuellement à 40~C, le trans~ert de chaleur vers l~extérieur est réglable. Il peut être donc renforcé, stabilise ou même annule 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 depour w e de la pompe de mise en circulation de l'air. Dans ce cas, le conduit inferieur 21 n'est pas prevu dans la semelle anti-intrusion 11. La encore, les volets reglables 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 lo conduits antérieur 15 et posterieur 18 et ils annulent cette circulation lorsqu'ils sont fermés.
on décrira maintenant, en se réferant a 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, a savoir le talon et la plante, n~est pas evacuée vers l'exterieur mais elle est récupérée a l~avant de la chaussure pour chauffer les orteils du porteur. Par consequent, le caloduc 13 comporte la seule zone puits anterieure 13a qui est situee à proximité imm~ te des orteils. Cette zone puits 13a est isolée au m~;mllm de l~extérieur par la paroi avant de la chaussure. Sur la figure 5 la chaleur Q2 emise par la zone puits 13a est représentée par des flèches dirigées vers les orteils du porteur de la chaussure et elle est transferee par effet de paroi chaude, convectif et radiatif.
Suivant une variante, au lieu d~être integree dans la - paroi de la chaussure, la zone puits antérieure 13a pourrait etre rapportée par un arrimage de la chaussette du porteur au moyen d un dispositif du type auto-agrippant et W O 97/06396 PCTrFR96/01270 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 integree à la chaussure ellc ...c...c mais elle peut être au contraire rapportée à l~intérieur de cette chaussure. Suivant une première variante la semelle rapportee, contenant le caloduc 13, peut être placee dans la chaussure à l~exterieur 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 l~interieur 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 situees dans les doigts respectifs du gant, pour réchauffer les doigts du porteur particulièrement sensibles au froid. Le caloduc 25 comporte ainsi cinq canaux relativement etroits, constituant les zones puits 25b, lesquels communiquent avec la zone source 25a. La chaleur produite par la paume du porteur est par consequent tr~n~mi~e à la zone source 25a et à partir de là elle est distribuee vers les zones puits 25b situees 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 W O 97/06396 11 PCTfFR96/01270 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, tAn~i~ que les zones puits seraient en contact avec des extrémités du corps qui sont particulièrement sensibles au froid.
Bien que la description qui précède ait porté sur des applications de l~invention à des articles utilisables par des etres 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....

Claims (6)

REVENDICATIONS
1. Chaussure à semelle interne caractérisée en ce que sa semelle interne (11) contient un caloduc (13) s'étendant sur toute la longueur de la semelle et comportant une partie extrême antérieure (13a), s'étendant vers le haut dans la partie avant de la coque de la chaussure, et/ou une partie extrême postérieure (13b) s'étendant vers le haut dans le contrefort arrière (12) de la chaussure, les parties extrêmes (13a, 13b) du caloduc constituant des zones puits.
2. Chaussure suivant la revendication 1 caractérisée 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).
3. Chaussure suivant la revendication 2 caractérisée en ce que chaque orifice d'entrée d'air inférieur (16,19) est pourvu de volets réglables.
4. Chaussure suivant l'une des revendications 2 ou 3 caractérisée en ce qu'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).
5. Chaussure suivant la revendication 1 caractérisée 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.
6. Chaussure suivant la revendication 5 caractérisée 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.
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