WO2014174204A1 - Article chauffant destine a etre place au contact d'un utilisateur pour le rechauffer et procede d'utilisation d'un tel article chauffant - Google Patents

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WO2014174204A1
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heating
heating element
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filling material
user
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Eric LE JUDEC
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FIORE, Eric
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    • H05B3/36—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heating conductor embedded in insulating material
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    • H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers

Definitions

  • Heating article intended to be placed in contact with a user to heat it and method of using such a heating article
  • the invention relates to a heating article intended to be placed in contact with a user to heat it and to a method of using such a heating article.
  • the invention relates to a heating article adapted to be worn by the user and of the type comprising:
  • a flexible envelope delimiting a housing and adapted to transfer heat
  • the filling material comprising a body of viscoelastic material and being adapted to transfer heat
  • a heating element embedded in the body of the filling material and adapted to emit heat when said heating element is connected to a source of energy
  • connection system adapted to connect the heating element to a source of energy.
  • the invention applies to a heating article commonly referred to as a hot water bottle and used in particular to fight against the cold or to relieve pain in a part of the body of the user.
  • the hot water bottles can be worn directly by the user, including during his movements, or placed on a surface on which the user wishes to sit, lie down or more generally rest a part of his body.
  • the invention aims to overcome the problems mentioned above.
  • the invention proposes a heating article of the aforementioned type in which the body of the filling material consists of a gel, and wherein the connection system comprises a connector connected to the heating element. and mounted on the envelope, and a connecting member to the power source, the connector and the connecting member being adapted to be removably connected to one another.
  • the gel filling material enables the heat emitted by the heating element to be rapidly stored when it is connected to a power source, so as to rapidly achieve the desired heating of the heating article, and to restitute for a long time. heat, including when the heating element is disconnected from the power source.
  • the heating article can thus be used and reused instantly.
  • the heat transfer in the body of the filling material makes it possible to increase the life of the heating article.
  • the use of a body of viscoelastic material gives the filling material a cohesion allowing the handling of the filling material and reducing stress, especially in terms of sealing, vis-à-vis the realization of the envelope.
  • the heating article thus has a secure structure that is simple to make.
  • the invention allows the heating element to quickly reach a heating temperature adapted so that the filling material can reach, in a relatively short heating time (of the order of a few minutes, for example less than fifteen minutes, especially less than ten minutes, preferably less than five minutes, in particular of the order of three minutes), a diffusion temperature, greater than the ambient temperature and lower than the heating temperature, so as to be able to put the heating article in contact directly with the user to warm it up.
  • the filling material is then adapted to restore the heat during a relatively long diffusion time (of the order of one or more hours, for example more than one hour, especially more than two hours, preferably of the order three hours or more), and in any case greater than the heating time, especially more than 10 times the heating time and for example more than 20 times the heating time.
  • a relatively long diffusion time of the order of one or more hours, for example more than one hour, especially more than two hours, preferably of the order three hours or more
  • the heating time especially more than 10 times the heating time and for example more than 20 times the heating time.
  • the body of viscoelastic material is shape memory. It therefore has a shape determined in the absence of external stress and is adapted to deform under the effect of an external stress applied by an outer member in conforming to the outer member, and to return to the determined shape when the external stress is released.
  • the heating article thus provides improved comfort for the user and can easily be adapted to different applications by conforming the envelope, the body and the heating element appropriately.
  • connection system associated with forming the body of the viscoelastic gel fill material provide for an autonomous, nomadic and secure heating article, wherein the heating article can be disconnected from the power source during its use.
  • the heating element can be deformable. These provisions make it possible to produce a heating element capable of conforming to the part of the body of the user with which the heating article is in contact.
  • the heating element may be electrically conductive and resistive, the connection system being adapted to connect the heating element to a power source as a power source.
  • the heating of the heating element Joule effect combined with the use of a viscoelastic material body improves the speed and control of heating of the heating article.
  • the heating element may comprise a flexible sheet provided with at least one track of electrically conductive and resistive material.
  • the heating element may have at least one heat-emitting surface in contact with the body of the filler material, the body of the filler material being shaped to have at least one diffusing surface remote from the heating element and in contact with the filler material. 'envelope.
  • the diffusing surface of the body of the filler material may extend in correspondence with the emitting surface of the heating element.
  • the heating element may have two opposite emitting surfaces, the body of the filling material having two opposite diffusing surfaces.
  • the body of the filling material may have a median plane of symmetry, the heating element extending in the median plane of symmetry.
  • the heating element can be arranged, flat, in the median plane of symmetry or have portions, and in particular corrugations, extending equidistant from either side, possibly alternately, of the plane of symmetry. medial symmetry.
  • the body of the filling material may, for example, consist of a polyurethane gel, that is to say a gel containing polyurethane and in particular a gel essentially containing polyurethane.
  • connection system may further include a heat sensor connected to the heating element and adapted to disconnect the heating element from the power source when a threshold temperature is reached.
  • the heating article may in particular comprise a fastening system to a part of the body of the user, integrated in the envelope or separated from the envelope.
  • the invention proposes a method of using a heating article as defined previously by a user, the method of use providing for:
  • FIG. 1 is a schematic representation of a heating article according to one embodiment of the invention, the heating article comprising a heating element embedded in a body of a filling material disposed in an envelope,
  • FIG. 2 is a diagrammatic representation in section along the line referenced II-II in FIG. 1 of the heating article of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a diagrammatic representation in section along the line referenced III-III in FIG. 1 of the heating article of FIG. 1,
  • FIG. 4 is a diagrammatic representation in section along the line referenced III-III in FIG. 1 of a variant of the heating article of FIG. 1,
  • FIG. 5 is a graph illustrating the evolution over time of the surface temperature of a polyurethane gel constituting the body of the filler material after heating of the polyurethane gel at three different target temperatures.
  • Figures 1 to 3 show a heating article according to one embodiment of the invention.
  • the heating article is a hot water bottle 1 in the form of a heating bag intended to be placed in contact with a user to heat it.
  • the hot water bottle 1 can be worn directly by the user during his movements or be placed on a bed, a seat or any other surface receiving a body part of the user.
  • the hot water bottle 1 is advantageously generally flattened. It then has a length and a width much greater than a thickness.
  • the hot water bottle 1 comprises a heating element 5 adapted to emit heat when it is connected to a power source, and a filler 20 adapted to store and restore the heat emitted by the heating element 5.
  • the heating element 5 has a low thermal inertia allowing it to quickly reach a high heating temperature.
  • the filling material 20, for its part, has a high thermal inertia so that once the heating element 5 has been heated during a relatively short heating time, the filling material 20 reaches a diffusion temperature, higher than the ambient temperature but lower than the heating temperature (in particular to avoid burning the user), and restores the heat during a relatively long diffusion time.
  • the heating time may be of the order of a few minutes, in particular less than fifteen minutes, in particular less than ten minutes, preferably less than five minutes. minutes, in particular of the order of three minutes.
  • the diffusion time may be of the order of one or more hours, for example more than one hour, in particular more than two hours, preferably of the order of three hours or more.
  • the heating element 5 operates on electrical energy. It is electrically conductive and resistive to heat up when connected to a power source, such as a 220V electrical network, a 12V battery, or any other power source ranging from 1, 6V to 380V
  • a power source such as a 220V electrical network, a 12V battery, or any other power source ranging from 1, 6V to 380V
  • the heating element 5 is deformable and comprises a sheet 6, flat, flexible and provided with a track 7 of electrically conductive material and resistive, such as carbon.
  • the ply 6 of rectangular shape is composed of a laminate comprising a resistive sheet disposed between two sheets of polymeric material, such as polyimide.
  • the track 7 may, for example, be etched on an essential part of the resistive sheet by forming a coil extending between two ends 8, 9 of the track 7.
  • the coil consists of longitudinal sections 10, parallel to the long sides of the the ply 6, and transverse sections 1 1 extending perpendicularly between the longitudinal sections 10, for example at their ends.
  • the track 7 could be constituted by any other arrangement of sections defining a section network covering an essential portion of the resistive sheet.
  • the sheets are joined to each other, for example, by means of an appropriate adhesive such as FEP.
  • the sheet 6 thus has two opposite heat emitting surfaces, whose temperature rises when the sheet 6 is connected to the power supply source.
  • the hot water bottle 1 also comprises a connection system composed of an electrical connector 12 connected to the two ends 8, 9 of the track 7 of the sheet 6, and an electrical connection member, such as an electric cable 13.
  • an electrical connection member such as an electric cable 13.
  • the electrical cable 13 comprises a connecting piece 15 for removably connecting the electric cable 13 to the electrical connector 12.
  • the electrical connector 12 and the connection piece 15 are, for example, male and female elements that can be mechanically and electrically coupled in a reversible manner.
  • the filling material 20 comprises a body 21 of viscoelastic material, with shape memory.
  • the body 21 can thus be shaped and keep its shape in the absence of external stress.
  • the body 21 may deform under the effect of a pressure exerted, for example, by a part of the body of the user by conforming to this part of the body, and return to its original shape when the pressure is released.
  • the body 21 is made of a gel, in particular a polyurethane gel, such as the polyurethane gel produced by Seremi under the name Polygel.
  • the body 21 is shaped as a generally parallelepipedic layer with a rounded outer edge.
  • the body 21 of the filling material then has a median plane of symmetry P between two outer surfaces 21a, 21b opposite.
  • the body 21 is dimensioned in such a way that the two opposite outer surfaces 21a, 21a each have a contour substantially corresponding to the contour of the sheet 6.
  • the body 21 of viscoelastic material is, moreover, adapted to transfer heat.
  • 500 g of Polygel polyurethane gel contained in a cylindrical pot of 100 mm in diameter and 70 mm in height were placed on a grid centered in a ventilated oven ASTRAL 60 cm x 60 cm x 65 cm.
  • the polyurethane gel was heated so that its core temperature (measured substantially in the center, ie along the axis of the pot, and at a height of 35 mm from the bottom of the pot) is brought to a target temperature of 65 ° C.
  • the polyurethane gel was heated so that its core temperature was raised to a target temperature of 85%.
  • the ply 6 is then embedded in the body 21 of the filling material 20.
  • the ply 6 is arranged, flat, so as to extend in the median plane of symmetry P of the body 21 of the filling material 20.
  • the body 21 then completely surrounds the sheet 6 by covering the emitting surfaces 6a, 6b.
  • any other arrangement of the ply 6 and, more generally, of the heating element 5 along the median plane of symmetry P could be provided. For example, in the variant shown in FIG.
  • the heating article 1 ' has a ply 6' similar to the previously described ply embedded in the body 21 and being corrugated around the median plane of symmetry P.
  • the ply 6 ' is and portions or corrugations extending equidistant, alternately, on either side of the median plane of symmetry P so as to obtain a more immediate diffusion of heat in certain locations while ensuring a uniform distribution of the heat.
  • the corrugations extending in the transverse direction of the ply 6 'could also extend in the longitudinal direction.
  • the body 21 made of polyurethane gel is viscoelastic and electrically insulating.
  • a heating element, electrically conductive and resistive, such as the sheet 6 makes it possible to produce an effective heating article, especially in terms of rapid heating and heat diffusion time, and secure with regard to electrical risks and the risk of burns.
  • any other viscoelastic and electrically insulating material could be combined with a heating element, electrically conductive and resistive.
  • the assembly consisting of the ply 6 and the body 21 of the filling material 20 is placed in a flexible envelope 25.
  • the envelope 25 consists of two layers 26, 27 of material suitable for transferring heat, such as a polymeric material, and in particular polyurethane.
  • the layers 26, 27, coming from the same folded sheet or from two separate sheets, are superimposed and assembled so as to form a housing filled by the body 21 of the filler material 20. so that the outer surfaces 21a, 21b of the body 21 are respectively in contact with the layers 26, 27 of the casing 25.
  • the electrical connector 12 is, moreover, mounted on the casing 25.
  • a heat sensor 30 may also be arranged in the casing 25, possibly being embedded in the body 21 of the filler material 20.
  • the heat sensor 30 is connected to the sheet 6 and adapted to interrupt the supply of heat. electrical energy when a threshold temperature is reached by the web 6 or one of the outer surfaces 21a, 21b of the body 21 of the filling material 20.
  • the user When the user wishes to use the hot-water bottle 1, he connects the electric cable 13 to the electrical connector 12 on the one hand and to the electrical socket 2 on the other hand.
  • the emitting surfaces 6a, 6b being in contact with the body 21 of the filling material 20, the heat propagates in the body 21 until reaching the outer surfaces 21a, 21b of the body 21 which then constitute heat diffusing surfaces .
  • the user can at any time disconnect the electrical cable 13 from the electrical outlet 2 and disconnect it from the electrical connector 12 to use the hot water bottle 1 independently and nomadically.
  • the hot water bottle 1 can then be moved in contact with the user.
  • the hot water bottle 1 may comprise a fastening system integrated in the casing 25 or in a cover in which the casing 25 enclosing the sheet 6 and the body 21 of the filling material 20 can be slid.
  • the body 21 of viscoelastic material also allows a cold use of the heating article, for example to be applied to a hematoma.
  • the body 21 can indeed be cooled without hardening.
  • the heating article, then disconnected from any source of power supply and, where appropriate, separated from the connection member, may be placed in a cooled space for example at a temperature below ⁇ ' ⁇ , in particular below at 0 ° C, especially below -10 ° C, such as a refrigerator or freezer compartment.
  • the heating article according to the invention described in connection with a boiler transportable by the user is, however, not limited to such an application and could be in any other suitable shapes and dimensions.
  • the heating element and the body of the filler material may be shaped and dimensioned in any suitable manner to obtain the desired heating time, heating temperature, diffusion temperature and diffusion time.
  • any other energy that electric power could be used to heat the heating element, the heating element, the connector and the connecting member being adapted accordingly.

Abstract

Article chauffant destiné à être placé au contact d'un utilisateur pour le réchauffer et procédé d'utilisation d'un tel article chauffant Article chauffant (1) adapté pour être porté par l'utilisateur et comprenant : - une enveloppe (25) souple délimitant un logement, - un matériau de remplissage (20) déformable disposé dans le logement, le matériau de remplissage (20) comprenant un corps (21) en matériau viscoélastique, le corps (21) du matériau de remplissage (20) étant constitué d'un gel, - un élément chauffant (5) noyé dans le corps (21) du matériau de remplissage (20), et - un système de connexion (12, 13) adapté pour connecter l'élément chauffant (5) à une source d'énergie (2), le système de connexion comprenant un connecteur (12) relié à l'élément chauffant (5) et monté sur l'enveloppe (25), et un organe de connexion (13) à la source d'énergie (2), le connecteur (12) et l'organe de connexion (13) étant adaptés pour être connectés l'un à l'autre de manière amovible. Figure 1

Description

Article chauffant destiné à être placé au contact d'un utilisateur pour le réchauffer et procédé d'utilisation d'un tel article chauffant
L'invention se rapporte à un article chauffant destiné à être placé au contact d'un utilisateur pour le réchauffer et à un procédé d'utilisation d'un tel article chauffant.
En particulier, l'invention se rapporte à un article chauffant adapté pour être porté par l'utilisateur et du type comprenant :
- une enveloppe souple délimitant un logement et adaptée pour transférer de la chaleur,
- un matériau de remplissage déformable disposé dans le logement, le matériau de remplissage comprenant un corps en matériau viscoélastique et étant adapté pour transférer de la chaleur,
- un élément chauffant noyé dans le corps du matériau de remplissage et adapté pour émettre de la chaleur lorsque ledit élément chauffant est connecté à une source d'énergie, et
- et un système de connexion adapté pour connecter l'élément chauffant à une source d'énergie.
Sans y être limité, l'invention s'applique à un article chauffant communément désigné sous le terme bouillotte et utilisé notamment pour lutter contre le froid ou pour soulager des douleurs au niveau d'une partie du corps de l'utilisateur. Les bouillottes peuvent être portées directement par l'utilisateur, y compris lors de ses déplacements, ou disposées sur une surface sur laquelle l'utilisateur souhaite s'assoir, s'allonger ou plus généralement reposer une partie de son corps.
Des bouillottes classiques, dans lesquelles l'enveloppe est remplie d'eau bouillante comme matériau de remplissage, sont utilisées depuis longtemps.
Toutefois, l'utilisation des bouillottes classiques présentant des risques importants de brûlure pour l'utilisateur, d'autres types de bouillotte ont été créées. Dans ces autres types de bouillotte, l'enveloppe est pré-remplie d'un matériau de remplissage adapté pour émettre lui-même de la chaleur.
En particulier, des bouillottes auto-chauffantes ont vu le jour. Dans ces bouillottes auto-chauffantes, une solution d'acétate de sodium tri hydraté est utilisée comme matériau de remplissage. Lors de la manipulation d'une pièce, généralement en métal, placée dans l'enveloppe, de la chaleur est émise par une réaction de cristallisation exothermique réversible de l'acétate de sodium tri hydraté. Pour pouvoir régénérer la solution d'acétate de sodium tri hydraté, la bouillotte est réchauffée, par exemple en la plongeant dans de l'eau bouillante, à une température supérieure à la température de fusion de l'acétate de sodium tri hydraté. Des bouillottes électriques ont également été développées. Dans ces bouillottes électriques, une solution électriquement conductrice, telle que de l'eau chargée en sel, est utilisée comme matériau de remplissage. Lorsque la bouillotte est alimentée en courant électrique, de la chaleur est émise par une agitation des ions contenus dans la solution. Pour offrir une résistance suffisante, ces bouillottes électriques comprennent une enveloppe étanche constituée d'une double paroi.
Toutefois, ni les bouillottes auto-chauffantes ni les bouillottes électriques connues ne permettent d'être réutilisées rapidement. En particulier, les bouillottes auto-chauffantes nécessitent un temps d'attente pour régénérer la solution d'acétate de sodium tri hydraté et les bouillottes électriques nécessitent un temps de chauffe pour obtenir une agitation suffisante correspondant à une température de diffusion en surface souhaitée. Par ailleurs, les réactions que les bouillottes auto-chauffantes et électriques connues mettent en œuvre impliquent un nombre de cycles déterminé limitant la durée de vie de ces bouillottes. En outre, les bouillottes électriques présentent une structure complexe à réaliser.
D'autres articles chauffants du type décrit ci-dessus sont connus notamment du document US 2003/0218003.
Ces articles chauffants n'offrent toutefois pas la possibilité d'être utilisés de manière autonome et nomade.
L'invention vise à pallier les problèmes évoqués ci-dessus.
A cet effet, selon un premier aspect, l'invention propose un article chauffant du type précité dans lequel le corps du matériau de remplissage est constitué d'un gel, et dans lequel le système de connexion comprend un connecteur relié à l'élément chauffant et monté sur l'enveloppe, et un organe de connexion à la source d'énergie, le connecteur et l'organe de connexion étant adaptés pour être connectés l'un à l'autre de manière amovible.
Ainsi, le matériau de remplissage en gel permet de stocker rapidement la chaleur émise par l'élément chauffant lorsque celui-ci est connecté à une source d'énergie, de manière à atteindre rapidement réchauffement souhaité de l'article chauffant, et de restituer longuement la chaleur, y compris lorsque l'élément chauffant est déconnecté de la source d'énergie. L'article chauffant peut ainsi être utilisé et réutilisé instantanément. Par ailleurs, le transfert de chaleur dans le corps du matériau de remplissage permet d'augmenter la durée de vie de l'article chauffant. En outre, l'utilisation d'un corps en matériau viscoélastique confère au matériau de remplissage une cohésion permettant la manipulation du matériau de remplissage et réduisant les contraintes, notamment en termes d'étanchéité, vis-à-vis de la réalisation de l'enveloppe. L'article chauffant présente ainsi une structure sécurisée simple à réaliser. Selon des dispositions particulières, l'invention permet à l'élément chauffant d'atteindre rapidement une température de chauffe adaptée pour que le matériau de remplissage puisse atteindre, dans un temps de chauffe relativement court (de l'ordre de quelques minutes, par exemple moins de quinze minutes, notamment moins de dix minutes, de préférence moins de cinq minutes, en particulier de l'ordre de trois minutes), une température de diffusion, supérieure à la température ambiante et inférieure à la température de chauffe, de manière à pouvoir mettre l'article chauffant en contact directement avec l'utilisateur pour le réchauffer. Le matériau de remplissage est ensuite adapté pour restituer la chaleur pendant un temps de diffusion relativement long (de l'ordre d'une ou plusieurs heures, par exemple plus d'une heure, notamment plus de deux heures, de préférence de l'ordre de trois heures ou plus), et en tout état de cause supérieur au temps de chauffe, notamment plus de 10 fois supérieur au temps de chauffe et par exemple plus de 20 fois supérieur au temps de chauffe. L'article chauffant selon l'invention permet ainsi de réaliser un échauffement mieux maîtrisé.
En outre, le corps en matériau viscoélastique est à mémoire de forme. Il présente donc une forme déterminée en l'absence de contrainte extérieure et il est adapté pour se déformer sous l'effet d'une contrainte extérieure appliquée par un organe extérieur en se conformant à l'organe extérieur, et pour revenir à la forme déterminée lorsque la contrainte extérieure est relâchée. L'article chauffant offre ainsi un confort amélioré pour l'utilisateur et peut aisément être adapté à différentes applications en conformant l'enveloppe, le corps et l'élément chauffant de manière appropriée.
Les dispositions concernant le système de connexion associées à la réalisation du corps du matériau de remplissage en gel viscoélastique permettent de réaliser un article chauffant autonome, nomade et sécurisé, l'article chauffant pouvant être déconnecté de la source d'énergie lors de son utilisation.
L'élément chauffant peut être déformable. Ces dispositions permettent de réaliser un élément chauffant capable de se conformer à la partie du corps de l'utilisateur avec laquelle l'article chauffant est en contact.
Dans un mode de réalisation, l'élément chauffant peut être électriquement conducteur et résistif, le système de connexion étant adapté pour connecter l'élément chauffant à une source d'alimentation électrique comme source d'énergie. L'échauffement de l'élément chauffant par effet joule combiné à l'utilisation d'un corps en matériau viscoélastique permet d'améliorer la rapidité et la maîtrise de réchauffement de l'article chauffant.
En particulier, l'élément chauffant peut comprendre une nappe souple pourvue d'au moins une piste en matériau électriquement conducteur et résistif. L'élément chauffant peut présenter au moins une surface émettrice de chaleur en contact avec le corps du matériau de remplissage, le corps du matériau de remplissage étant conformé pour présenter au moins une surface diffusante à distance de l'élément chauffant et en contact avec l'enveloppe.
La surface diffusante du corps du matériau de remplissage peut s'étendre en correspondance avec la surface émettrice de l'élément chauffant. Ces dispositions permettent d'uniformiser la diffusion de chaleur par toute la surface de diffusion du corps du matériau de remplissage.
L'élément chauffant peut présenter deux surfaces émettrices opposées, le corps du matériau de remplissage présentant deux surfaces diffusantes opposées.
Le corps du matériau de remplissage peut présenter un plan de symétrie médian, l'élément chauffant s'étendant selon le plan de symétrie médian. Ces dispositions permettent d'obtenir une diffusion uniforme de la chaleur de part et d'autre du plan de symétrie médian. En particulier, l'élément chauffant peut être disposé, à plat, dans le plan de symétrie médian ou présenter des portions, et notamment des ondulations, s'étendant à équidistance de part et d'autre, éventuellement de manière alternée, du plan de symétrie médian.
Le corps du matériau de remplissage peut, par exemple, être constitué d'un gel polyuréthane, c'est-à-dire un gel contenant du polyuréthane et notamment un gel contenant essentiellement du polyuréthane.
Le système de connexion peut comprendre en outre un capteur de chaleur relié à l'élément chauffant et adapté pour déconnecter l'élément chauffant de la source d'énergie lorsqu'une température seuil est atteinte.
L'article chauffant peut notamment comprendre un système de fixation à une partie du corps de l'utilisateur, intégré à l'enveloppe ou séparé de l'enveloppe.
Selon un deuxième aspect, l'invention propose un procédé d'utilisation d'un article chauffant tel que défini précédemment par un utilisateur, le procédé d'utilisation prévoyant de :
- connecter l'élément chauffant à une source d'énergie pendant un temps de chauffe,
- déconnecter l'élément chauffant de la source d'énergie,
- porter l'article chauffant au contact de l'utilisateur de manière à réchauffer l'utilisateur pendant un temps de diffusion supérieur au temps de chauffe.
D'autres objets et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, la description étant faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique d'un article chauffant selon un mode de réalisation de l'invention, l'article chauffant comprenant un élément chauffant noyé dans un corps d'un matériau de remplissage disposé dans une enveloppe,
- la figure 2 est une représentation schématique en coupe selon la ligne référencée ll-ll sur la figure 1 de l'article chauffant de la figure 1 ,
- la figure 3 est une représentation schématique en coupe selon la ligne référencée lll-lll sur la figure 1 de l'article chauffant de la figure 1 ,
- la figure 4 est une représentation schématique en coupe selon la ligne référencée lll-lll sur la figure 1 d'une variante de l'article chauffant de la figure 1 ,
- la figure 5 est un graphe illustrant l'évolution au cours du temps de la température de surface d'un gel polyuréthane constituant le corps du matériau de remplissage après échauffement du gel polyuréthane à trois températures cibles différentes.
Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou analogues.
Les figures 1 à 3 représentent un article chauffant selon un mode de réalisation de l'invention.
Dans le mode de réalisation représenté, l'article chauffant est une bouillotte 1 se présentant sous la forme d'une poche chauffante destinée à être placée au contact d'un utilisateur pour le réchauffer. En fonction de l'utilisation qui en est faite, la bouillotte 1 peut être portée directement par l'utilisateur lors de ses déplacements ou bien être posée sur un lit, un siège ou toute autre surface recevant une partie du corps de l'utilisateur.
Afin de réaliser de manière simplifiée un transfert uniforme de chaleur, la bouillotte 1 est avantageusement globalement aplatie. Elle présente alors une longueur et une largeur très supérieure à une épaisseur.
La bouillotte 1 comprend un élément chauffant 5 adapté pour émettre de la chaleur lorsqu'il est connecté à une source d'énergie, et un matériau de remplissage 20 adapté pour stocker et restituer la chaleur émise par l'élément chauffant 5. En particulier, l'élément chauffant 5 présente une inertie thermique faible lui permettant d'atteindre rapidement une température de chauffe élevée. Le matériau de remplissage 20 présente, quant à lui, une inertie thermique élevée de telle manière qu'une fois que l'élément chauffant 5 a été chauffé pendant un temps de chauffe relativement court, le matériau de remplissage 20 atteint une température de diffusion, supérieure à la température ambiante mais inférieure à la température de chauffe (en particulier pour éviter de brûler l'utilisateur), et restitue la chaleur pendant un temps de diffusion relativement long. Par exemple, le temps de chauffe peut être de l'ordre de quelques minutes, en particulier moins de quinze minutes, notamment moins de dix minutes, de préférence moins de cinq minutes, en particulier de l'ordre de trois minutes. Le temps de diffusion peut être de l'ordre d'une ou plusieurs heures, par exemple plus d'une heure, notamment plus de deux heures, de préférence de l'ordre de trois heures ou plus.
Dans le mode de réalisation représenté, l'élément chauffant 5 fonctionne à l'énergie électrique. Il est électriquement conducteur et résistif de manière à s'échauffer lorsqu'il est connecté à une source d'alimentation électrique, tel qu'un réseau électrique à 220V, une batterie à 12V ou toute autre source d'alimentation électrique allant de 1 ,6 V à 380 V.
Dans le mode de réalisation représenté, l'élément chauffant 5 est déformable et comprend une nappe 6, plate, souple et pourvue d'une piste 7 en matériau électriquement conducteur et résistif, tel que du carbone. Plus précisément, la nappe 6 de forme rectangulaire est composée d'un laminé comprenant une feuille résistive disposée entre deux feuilles en matériau polymère, tel que du polyimide. La piste 7 peut, par exemple, être gravée sur une partie essentielle de la feuille résistive en formant un serpentin s'étendant entre deux extrémités 8, 9 de la piste 7. Le serpentin est constitué de tronçons longitudinaux 10, parallèles aux grands côtés de la nappe 6, et de tronçons transversaux 1 1 s'étendant perpendiculairement entre les tronçons longitudinaux 10, par exemple au niveau de leurs extrémités. En variante, la piste 7 pourrait être constituée de tout autre agencement de tronçons définissant un réseau de tronçon recouvrant une partie essentielle de la feuille résistive. Les feuilles sont assemblées les unes aux autres, par exemple, au moyen d'un adhésif approprié tel que du FEP. La nappe 6 présente ainsi deux surfaces émettrices de chaleur opposées, dont la température s'élève lorsque la nappe 6 est connectée à la source d'alimentation électrique.
Pour permettre la connexion de la nappe 6 à la source d'alimentation électrique et, par exemple, à une prise électrique 2 du réseau électrique dans le mode de réalisation représenté, la bouillotte 1 comprend également un système de connexion composé d'un connecteur électrique 12 relié aux deux extrémités 8, 9 de la piste 7 de la nappe 6, et d'un organe de connexion électrique, tel qu'un câble électrique 13. A l'opposé de l'extrémité 14 destinée à être connectée à la prise électrique 2, le câble électrique 13 comprend un embout de connexion 15 permettant de connecter de manière amovible le câble électrique 13 au connecteur électrique 12. Le connecteur électrique 12 et l'embout de connexion 15 sont, par exemple, des éléments mâle et femelle pouvant être couplés mécaniquement et électriquement de manière réversible.
Le matériau de remplissage 20 comprend un corps 21 en matériau viscoélastique, à mémoire de forme. Le corps 21 peut ainsi être mis en forme et garder sa forme en l'absence de contrainte extérieure. Le corps 21 peut se déformer sous l'effet d'une pression exercée, par exemple, par une partie du corps de l'utilisateur en se conformant à cette partie du corps, et revenir à sa forme initiale lorsque la pression est libérée. Le corps 21 est constitué d'un gel, en particulier d'un gel polyuréthane, tel que le gel polyuréthane produit par la société Seremi sous le nom Polygel. Dans le mode de réalisation représenté, le corps 21 est conformé en une couche globalement parallélépipédique avec un bord extérieur arrondi. Le corps 21 du matériau de remplissage présente alors un plan de symétrie médian P entre deux surfaces extérieures 21 a, 21 b opposées. Le corps 21 est dimensionné de telle manière que les deux surfaces extérieures 21 a, 21 a opposées présentent chacune un contour correspondant sensiblement au contour de la nappe 6.
Le corps 21 en matériau viscoélastique est, par ailleurs, adapté pour transférer de la chaleur.
En particulier, à titre d'exemple non-limitatif, 500 g de gel polyuréthane Polygel contenus dans un pot cylindrique de 100 mm de diamètre et de 70 mm de hauteur ont été disposés sur une grille centrée dans une étuve ventilée ASTRAL 60 cm x 60 cm x 65 cm. Au cours d'un essai 1 , le gel polyuréthane a été chauffé de telle manière que sa température à cœur (mesurée sensiblement au centre, i.e. selon l'axe du pot, et à une hauteur de 35 mm par rapport au fond du pot) soit portée à une température cible de 65 °C. Au cours d'un essai 2, le gel polyuréthane a été chauffé de telle manière que sa température à cœur soit portée à une température cible de 85 'Ό. Au cours d'un essai 3, le gel polyuréthane a été chauffé de telle manière que sa température à cœur soit portée à une température cible de 95°C. Au cours de chacun des essais, une fois la température cible atteinte, le chauffage du gel polyuréthane a été arrêté, le pot a été laissé à une température ambiante de 21 ,4 <Ό et la température à cœur a été relevée toutes les heures pendant six heures à l'aide d'un thermocouple digital. Les résultats des relevés pour chacun des essais sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
Figure imgf000009_0001
Tableau L'évolution au cours du temps de la température de la surface du gel polyuréthane, pour chacun des essais, est illustrée sur la figure 5. Comme il ressort des essais menés, le corps 21 en gel polyuréthane présente une inertie thermique lui permettant d'emmagasiner de la chaleur et de la restituer progressivement au cours du temps.
La nappe 6 est alors noyée dans le corps 21 du matériau de remplissage 20. En particulier, sur les figures 2 et 3, la nappe 6 est disposée, à plat, de manière à s'étendre dans le plan de symétrie médian P du corps 21 du matériau de remplissage 20. Le corps 21 entoure alors complètement la nappe 6 en en recouvrant les surfaces émettrices 6a, 6b. Les surfaces extérieures 21 a, 21 b du corps 21 , disposées chacune à équidistance de l'une des surfaces émettrices 6a, 6b de la nappe 6, s'étendent alors en correspondance avec les surfaces émettrices 6a, 6b de la nappe 6, c'est-à-dire que les projections orthogonales des surfaces émettrices 6a, 6b de la nappe 6 et des surfaces extérieures 21 a, 21 b, diffusantes comme il apparaîtra de la suite de la description, du corps 21 se superposent sensiblement, au moins sur une partie essentielle. En variante, tout autre agencement de la nappe 6 et, plus généralement, de l'élément chauffant 5 selon le plan de symétrie médian P pourrait être prévu. Par exemple, dans la variante représentée sur la figure 4, l'article chauffant 1 ' a une nappe 6' analogue à la nappe décrite précédemment noyée dans le corps 21 en étant ondulée autour du plan de symétrie médian P. La nappe 6' présente ainsi des portions ou ondulations s'étendant à équidistance, en alternance, de part et d'autre du plan de symétrie médian P de manière à d'obtenir une diffusion plus immédiate de la chaleur en certaines localisations tout en assurant une répartition uniforme de la chaleur. Les ondulations s'étendant dans le sens transversal de la nappe 6' pourraient également s'étendre dans le sens longitudinal.
Le corps 21 réalisé en gel polyuréthane est viscoélastique et électriquement isolant. La combinaison d'un tel corps 21 avec un élément chauffant, électriquement conducteur et résistif, tel que la nappe 6, permet de réaliser un article chauffant efficace, notamment en termes de rapidité d'échauffement et de durée de diffusion de chaleur, et sécurisé vis-à-vis des risques électriques et des risques de brûlure. En variante, tout autre matériau viscoélastique et électriquement isolant pourrait être combiné à un élément chauffant, électriquement conducteur et résistif.
L'ensemble constitué de la nappe 6 et du corps 21 du matériau de remplissage 20 est disposé dans une enveloppe souple 25. En particulier, l'enveloppe 25 est constituée de deux couches 26, 27 de matériau approprié pour transférer de la chaleur, tel qu'un matériau polymère, et notamment du polyuréthane. Les couches 26, 27, provenant d'une même feuille repliée ou de deux feuilles séparées, sont superposées et assemblées de manière à former un logement remplit par le corps 21 du matériau de remplissage 20 de sorte que les surfaces extérieures 21 a, 21 b du corps 21 soit en contact respectivement avec les couches 26, 27 de l'enveloppe 25. Le connecteur électrique 12 est, par ailleurs, monté sur l'enveloppe 25.
Un capteur de chaleur 30 peut également être disposé dans l'enveloppe 25, le cas échéant en étant noyé dans le corps 21 du matériau de remplissage 20. Le capteur de chaleur 30 est relié à la nappe 6 et adapté pour interrompre l'alimentation en énergie électrique de la lorsqu'une température seuil est atteinte par la nappe 6 ou l'une des surfaces extérieures 21 a, 21 b du corps 21 du matériau de remplissage 20.
Lorsque l'utilisateur souhaite utiliser la bouillotte 1 , il connecte le câble électrique 13 au connecteur électrique 12 d'une part et à la prise électrique 2 d'autre part. La piste 7 en matériau conducteur résistif de la nappe 6, présentant une faible inertie thermique, s'élève rapidement en température et la nappe 6 émet de la chaleur par ses surfaces émettrices 6a, 6b. Les surfaces émettrices 6a, 6b étant en contact avec le corps 21 du matériau de remplissage 20, la chaleur se propage dans le corps 21 jusqu'à atteindre les surfaces extérieures 21 a, 21 b du corps 21 qui constituent alors des surfaces diffusantes de chaleur. L'utilisateur peut à tout moment débrancher le câble électrique 13 de la prise électrique 2 et le déconnecter du connecteur électrique 12 pour utiliser la bouillotte 1 de manière autonome et nomade.
La bouillotte 1 peut alors être déplacée au contact de l'utilisateur. A cette fin, la bouillotte 1 peut comprendre un système de fixation intégré à l'enveloppe 25 ou à une housse dans laquelle l'enveloppe 25 enfermant la nappe 6 et le corps 21 du matériau de remplissage 20 peut être glissée.
Le corps 21 en matériau viscoélastique permet également une utilisation à froid de l'article chauffant, par exemple pour être appliqué sur un hématome. Le corps 21 peut, en effet, être refroidi sans durcir. L'article chauffant, alors déconnecté de toute source d'alimentation en énergie et, le cas échéant, séparé de l'organe de connexion, peut être placé dans un espace refroidi par exemple à une température inférieure à δ'Ό, en particulier inférieure à 0°C, notamment inférieure à -10°C, tel qu'un compartiment de réfrigérateur ou de congélateur.
L'article chauffant selon l'invention décrit en relation avec une bouillotte transportable par l'utilisateur n'est, toutefois, pas limité à une telle application et pourrait se présenter sous toutes autres formes et dimensions appropriées. En fonction de l'application souhaitée, l'élément chauffant et le corps du matériau de remplissage peuvent être conformés et dimensionnés de toute manière appropriée pour obtenir le temps de chauffe, la température de chauffe, la température de diffusion et le temps de diffusion souhaités. En outre, en fonction de l'application souhaitée, toute autre énergie qu'une énergie électrique pourrait être utilisée pour chauffer l'élément chauffant, l'élément chauffant, le connecteur et l'organe de connexion étant adaptés en conséquence.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Article chauffant (1 ) destiné à être placé au contact d'un utilisateur pour le réchauffer, l'article chauffant (1 ) étant adapté pour être porté par l'utilisateur et comprenant :
- une enveloppe (25) souple délimitant un logement et adaptée pour transférer de la chaleur,
- un matériau de remplissage (20) déformable disposé dans le logement, le matériau de remplissage (20) comprenant un corps (21 ) en matériau viscoélastique et étant adapté pour transférer de la chaleur,
- un élément chauffant (5) noyé dans le corps (21 ) du matériau de remplissage (20) et adapté pour émettre de la chaleur lorsque ledit élément chauffant (5) est connecté à une source d'énergie (2), et
- un système de connexion (12, 13) adapté pour connecter l'élément chauffant (5) à une source d'énergie (2),
l'article chauffant (1 ) étant caractérisé en ce que le corps (21 ) du matériau de remplissage (20) est constitué d'un gel,
et en ce que le système de connexion comprend un connecteur (12) relié à l'élément chauffant (5) et monté sur l'enveloppe (25), et un organe de connexion (13) à la source d'énergie (2), le connecteur (12) et l'organe de connexion (13) étant adaptés pour être connectés l'un à l'autre de manière amovible.
2. Article chauffant (1 ) selon la revendication 1 , dans lequel l'élément chauffant (5) est déformable.
3. Article chauffant (1 ) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément chauffant (5) est électriquement conducteur et résistif, le système de connexion (12, 13) étant adapté pour connecter l'élément chauffant (5) à une source d'alimentation électrique (2) comme source d'énergie.
4. Article chauffant (1 ) selon la revendication 3, dans lequel l'élément chauffant (5) comprend une nappe (6) souple pourvue d'au moins une piste (7) en matériau électriquement conducteur et résistif.
5. Article chauffant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément chauffant (5) présente au moins une surface émettrice (6a, 6b) de chaleur en contact avec le corps (21 ) du matériau de remplissage (20), le corps (21 ) du matériau de remplissage (20) étant conformé pour présenter au moins une surface diffusante (21 a, 21 b) à distance de l'élément chauffant (5) et en contact avec l'enveloppe (25).
6. Article chauffant (1 ) selon la revendication 5, dans lequel la surface diffusante (21 a, 21 b) du corps (21 ) du matériau de remplissage (20) s'étend en correspondance avec la surface émettrice (6a, 6b) de l'élément chauffant (5).
7. Article chauffant (1 ) selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'élément chauffant (5) présente deux surfaces émettrices (6a, 6b) opposées, le corps (21 ) du matériau de remplissage (20) présentant deux surfaces diffusantes (21 a, 21 b) opposées.
8. Article chauffant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le corps (21 ) du matériau de remplissage (20) présente un plan de symétrie médian (P), l'élément chauffant (5) s'étendant selon le plan de symétrie médian (P).
9. Article chauffant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le corps (21 ) du matériau de remplissage (20) est constitué d'un gel polyuréthane.
10. Article chauffant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le système de connexion comprend en outre un capteur de chaleur (30) relié à l'élément chauffant (5) et adapté pour déconnecter l'élément chauffant (5) de la source d'énergie (2) lorsqu'une température seuil est atteinte.
1 1 . Procédé d'utilisation d'un article chauffant (1 ) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 par un utilisateur, le procédé d'utilisation prévoyant de :
- connecter l'élément chauffant (5) à une source d'énergie (2) pendant un temps de chauffe,
- déconnecter l'élément chauffant (5) de la source d'énergie (2),
- porter l'article chauffant (1 ) au contact de l'utilisateur de manière à réchauffer l'utilisateur pendant un temps de diffusion supérieur au temps de chauffe.
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