DE2923244A1

DE2923244A1 - Elektrisch beheizbare matratze

Info

Publication number: DE2923244A1
Application number: DE19792923244
Authority: DE
Inventors: Allen J Balboni
Original assignee: Bel Air Industries SA
Current assignee: Bel Air Industries SA
Priority date: 1978-07-18
Filing date: 1979-06-08
Publication date: 1980-01-31
Also published as: US4162393A; JPS5517092A; SE7904924L; CA1097716A; GB2051528A; ES482552A1; FR2431270A1

Description

Grails Patentanwalt Am Burgerpark 8 D 3300 Braunschweig Germany

Bel Air Industries, Inc.
131 Wayland Avenue
Providence, R.I. 02906
U.S.A.

Patentanwalt Dipl-lng. Harro Gralfs

Am Bürgerpark 8

D 3300 Braunschweig, Germany

Telefon 0531-74798

Cable patmarks braunschweig

G/Wi - B 882 7. Juni 1979

Elektrisch beheizbare Matratze

Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare Matratze mit einer Grundschicht aus einem flexiblen und kompressible-· Material und einer oben liegenden Polsterschicht, die im wesentlichen die gleiche Länge und Breite hat wie die Grundschicht und ein den Benutzer tragendes Element bildet, sowie mit einem elektrischen Widerstandsheizelement zwischen der Grundschicht und der oberen Polsterschicht, das sich im wesentlichen über die volle Länge und Breite der beiden Schichten erstreckt.

Bei einer bekannten beheizbaren Matratze (US-PS 2 606 996) ist ein einziges durchgehendes Heizelement vorgesehen, das unterhalb einer gesteppten oberen Polsterschicht liegt.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrisch beheizbare Matratze der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der es möglich ist. Wärme gezielt dorthin zu leiten, wo sie gewünscht wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Heizelement eine Mehrzahl getrennter Heizzonen aufweist, die sich über die Länge aneinander anschließen, daß die obere Polsterschicht aus einem Schaummaterial mit Zellstruktur besteht, das unbelastet als Isolator wirkt, der den Wärmedurchgang durch die Schicht hindurch klein hält, daß die Zellstruktur des Schaummaterials dieser Schicht weiter so ausgebildet ist, daß sie unter der Belastung durch einen Benutzer soweit kompressibel ist, daß ein Wärmedurchgang stattfindet, durch den die Temperatur der Bereiche der oberen Deckschicht ansteigt, auf denen der Benutzer aufliegt, daß das Heizelement wenigstens eine Schicht aus einem flexiblen Material aufweist, an der elektrisch isolierte Widerstandsheizdrähte befestigt sind, die den Heizbereich bilden und an ein nach außen geführtes Kabel angeschlossen sind, daß das Heizelement zwischen der oberen Polsterschicht aus Schaumstoff und der Grundschicht in einer Höhe angeordnet ist, die der oberen Oberfläche der Matratze näher liegt als dem Boden der Matratze, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen das flächenförmige Heizelement zwischen der Grundschicht und der oberen Polsterschicht in einer vorbestimmten Lage gehaltert ist, und daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der Stromfluß durch die Widerstandsdrähte in den einzelnen Heizbereichen steuerbar ist.

Der besondere Vorteil einer erfindungsgemäßen Matratze besteht einmal darin, daß willkürlich jeweils gewünschte Bereiche individuell einschaltbar und in ihrer Heizleistung einstellbar sind, und daß darüber hinaus Wärme in den beheizten Bereichen

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gezielt dort abgegeben wird, wo der Benutzer liegt, und zwar hierbei unabhängig von seiner jeweiligen Lage auf der Matratze.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Doppelbettmatratze in einer Ausführung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Matratze nach Fig. 1, teilweise im Schnitt.

Fig. 3 zeigt einen Teilschnitt längs der Linie 3~3 in Fig. 3.

Fig. k zeigt schematisch das bei der Matratze verwendete Heizelement.

Fig. 5 zeigt in isometrischer Ansicht ein Steuergerät für die Einstellung der Temperatur in den einzelnen Heizbereichen,

Fig. 6 zeigt schematisch eine Einbettmatratze mit einem Heizelement und dazugehörigem Steuergerät.

Fig. 7 zeigt die Schaltung des Steuergerätes nach Fig. 5.

Die in Fig. 1 dargestellte Doppelbettmatratze 10 weist zwei flächenförmige Heizelemente 12 auf, die jeweils mit drei unterschiedlichen Heizzonen versehen sind.

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Ein Heizelement für eine erfindungsgemäß ausgebildete Matratze ist schematisch in Pig. 4 dargestellt. Die einzelnen Heizdrähte sind mäanderbandförmig angeordnet, wobei über die Länge der Matratze, d.h. vom Fußende zum Kopfende, drei aneinander anschließende Heizzonen 14, 20 und 24 vorgesehen sind. Die Heizzone oder der Heizbereich 14 weist einen Widerstandsdraht auf, der zwischen die Leitung 16 und die allen Heizkreisen gemeinsame Leitung 18 geschaltet ist. Der zweite, mittlere Heizbereich ist mit seinem Widerstandsdraht zwischen die Leitung und die gemeinsame Leitung 18 geschaltet. Im dritten Abschnitt 24 liegt der Widerstandsdraht zwischen der Leitung 26 und der gemeinsamen Leitung 18. Der erste Abschnitt 14 hat eine Leistungsaufnahme von 30 W, während die beiden übrigen Abschnitte eine Leistungsaufnahme von 60 W aufweisen.

In dem 30-Wafet-Abschnitt 14 ist ein Heizdraht mit einem Durchmesser von 0,18 mm vorgesehen. Der Heizdraht besteht aus 60 % Ni, 16,2 % Cr und 23,8 % Fe, einem Material, das als "Alloy C" von der Jelliss Manufacturing Company vertrieben wird. Der Widerstandsheizdraht ist schraubenförmig gewickelt zu einer Wendel mit zehn Wicklungen auf 25 mm und einem Wendeldurchmesser von 0,85 mm, um eine große Flexibilität zu erzielen. Der Durchschnittswiderstand ist etwa 160 0hm pro Meter. Eine hinreichende Längsstabilität wird ohne Beeinträchtigung der Flexibilität erreicht durch einen Glasfaserstrang mit 0,625 mm Durchmesser, der koaxial innerhalb der Wendel angeordnet ist. In dem Heizelement sind die einzelnen quer liegenden Stränge 42,5 cm lang mit einem Abstand der einzelnen Heizstränge von etwa 12,5 mm. Die Querverbindungen an den Längsseiten liegen etwa 12,5 mm von den Längskanten des Heizelementes entfernt.

In den Abschnitten mit 60-Watt-Leistung ist der Widerstandsdraht in ähnlicher Weise gewendelt mit einer Steigung von 2,5 mm, wobei der Widerstandsdraht wiederum au.' einem Glas-

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faserstrang von 0,625 nun gewickelt ist. Die einzelnen Querstränge sind wiederum 42,5 cm lang. Ihr Abstand beträgt jedoch nur 9j5 mm. Es wird ein Widerstandsdraht mit 0,2 mm Durchmesser verwendet. Die Zusammensetzung ist 22 % Ni, 78 % Cu, ein Material, das von der Jelliss Manufacturing Company als "Alloy 180" vertrieben wird. Der Widerstand des Heizwendeis beträgt etwa 8 Ohm pro Meter. Der Durchmesser der Heizwendel ist 0,95 mm.

Bei der Herstellung des Heizelementes, wie es vorstehend beschrieben ist, werden die vier Kupferleitungen l6, 18, 22 und 26 mit Silberlot mit den Widerstandsheizdrähten der Abschnitte 14, 20 und 24 verbunden. Mit einem Anschlußkabel aus Silikon-Gummi an einem Ende werden die Widerstandsdrähte der drei Heizbereiche dann zwischen zwei Schichten von glasfaserverstärktem, unvulkanisiertem Silikon-Gummi eingelegt. Die Schichten haben dabei eine Dicke von 0,25 mm und sie enthalten eine 0,125 mm dicke, sehr offen gewebte Schicht aus einem Glasfasergewebe (A.S.T.M. Style l62G). Der Gummi erstreckt sich dabei durch die Gewebeöffnungen des Gewebes. Dieser Sandwich wird dann in einer üblichen Presse bei etwa 150° C und einem Druck von 6,3 kg/cm eine Minute lang vorvulkanisiert, wobei Zusatzgummi um die gelöteten Verbindungen herum vorgesehen wird, um diese zu schützen und zu isolieren* Dieser Sandwich bzw. diese Schichtung wird zwischen zwei weitere Materialschichten gelegt, die sich jeweils über die Ränder des ursprünglichen Sandwich hinauserstrecken, und zwar auf allen Seiten etwa 6 mm» Diese weiteren außen liegenden Materialschichten bestehen gleichfalls aus glasfaserverstärktem, unvulkanisiertem Silikon-Gummi. Die Dicke beträgt dabei etwa 0,6 mm und das dicht gewebte Glasfasergewebe (A.S.T.M. Style I62), das in den Gummischichten vorgesehen ist, ist 0,45 mm dick. Diese Gesamtschichtung wird dann in der Presse etwa 10 Minuten lang ausvulkanisiert bei gleicher Temperatur und gleichem Druck wie oben angegeben.

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Das in der angegebenen Weise hergestellte verstärkte laminierte Heizelement hat eine große Haltbarkeit und Flexibilität sowie eine hohe Elastizität, durch die sichergestellt ist, daß das Heizelement nach der Benutzung jeweils seine Ursprungsform wieder annimmt. Es treten also keine oder nur geringe Dauerverformungen während der Benutzung auf.

Die einzelnen Heizabschnitte der einzelnen Heizelemente werden jeweils durch Knöpfe 27, 28, 30 (Fig. 5) gesteuert, die jeweils Dimmer 32, 3¹J, 36 (Fig. 7) mit einer Leistung von 200 W steuern. Diese Dimmer sind ähnlich normalen Lampendimmern, ausgenommen, daß sie, sobald sie bei geschlossenen Schaltern 38, 40 und 42 gedreht werden, einen Stromfluß zulassen, der groß genug ist für eine merkbare Heizung. Solche Dimmer werden von der Leviton Manufacturing Company Inc. unter Katalog-Nr. 6204-4 vertrieben. Wenn die Dimmer betätigt und die Schalter 38, 40 und 42 geschlossen sind, leuchten Kontrollampen 44, 46 und 48 auf. Die Steuergehäuse 50 bestehen aus einem hochschlagfesten Polystyrol. Zugentlastungselemente aus Polyvinylbutyrat halten die elektrischen Leitungen am Gehäuse.

Das zwei- oder dreiadrige Netzkabel 52 und das vieradrige elektrische Verbindungskabel 54 sind Kabel mit einem Mantel aus einem nicht wandernden thermoplastxschen Polyvinylchlorid. Das Verbindungskabel 54 ist an eine vierpolige Steckerverbindung angeschlossen, über die die Verbindung zu dem vierpoligen Kabel 56 mit Silikon-Gummimantel hergestellt wird.

Die Schaltung ist in Fig. 7 dargestellt. Die drei Leitungen 16, 22 und 26 sind hier zwischen den Dimmern 32, 34 und 36 sowie den zugehörigen Heizabschnitten 14, 20, 24 dargestellt. Die gemeinsame Leitung 18 vervollständigt die Schaltung.

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Pig. 3 zeigt schematisch im Schnitt den bevorzugten Aufbau der Matratze. Oberhalb der Sprungfedern 58 ist eine Juteschicht 60 angeordnet aus 6 ounce Jute, darüber liegt eine 2,5 ounce Coirtex-Schicht 62 und eine Schicht aus Baumwollwatte mit einer Dichte von 6 pound per batt. Abgedeckt wird diese Schichtung durch eine 9,4 mm dicke Schicht 66 aus feuerhemmendem Polyurethan mit einer Dichte von 1,8. Darüber liegt eine 25 mm dicke Schicht 68 aus feuerhemmendem Polyurethanschaum mit einer Dichte von 2,4. Darüber liegt ein Abdeckgewebe 70 mit 60 % Polyester und 40 % Baumwolle. Zwischen den beiden Schaumstoffschichten 66 und 68 sind die Heizelemente 12, wobei Clips durch Löcher an den vier Ecken der einzelnen Heizelemente hindurchgeführt sind, um die Heizelemente und die Schichten 60, 62, 64 und 66 als Einheit zusammenzuhalten. Die Verdickung, die durch die Einführung des Anschlußkabels 56 entsteht, wird nach unten zum Boden der Matratze hin gerichtet gelegt.

Die dicke obere Schaumschicht hat den Vorteil, so gut zu isolieren, daß, auch wenn ihre Oberfläche verglichen mit einer dem menschlichen Körper angenehmen Wärme heiß sein sollte, im Betriebszustand während nicht direkter enger Berührung durch den menschlichen Körper ein solch geringer Wärmestrom stattfindet, daß die Hitze bis auf angenehme Wärme abfällt, so daß die Hitze durch Berührung nicht tatsächlich wahrnehmbar ist. Wenn der Körper auf der Matratze liegt, drückt er den Schaum zusammen und verringert die Isoliereigenschaften im wesentlichen proportional zum Körpergewicht. Damit wird der Wärmedurchgang individuell an genau den Punkten erhöht, wo er nützlich oder erwünscht ist, während die Isolierung an den Punkten erhalten bleibt, an denen ein Wärmedurchgang unerwünscht oder nutzlos ist.

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Claims

Ansprüche

ί 1.JElektrisch beheizbare Matratze mit einer Grundschicht aus einem flexiblen und kompressiblen Material und einer oben liegenden Polsterschicht, die im wesentlichen die gleiche Länge und Breite hat wie die Grundschicht und ein den Benutzer tragendes Element bildet, sowie mit einem elektrischen Widerstandsheizelement zwischen der Grundschicht und der oberen Polsterschicht, das sich im wesentlichen über die volle Länge und Breite der beiden Schichten erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (12) eine Mehrzahl getrennter Heizzonen (14,20,24) aufweist, die sich über die Länge aneinander anschließen, daß die obere Polsterschicht (68) aus einem Schaummaterial mit Zellstruktur besteht, das unbelastet als Isolator wirkt, der den Wärmedurchgang durch die Schicht hindurch klein hält, daß die Zellstruktur des Schaummaterials dieser Schicht weiter so ausgebildet ist, daß sie unter der Belastung durch einen Benutzer soweit kompressibel ist, daß ein Wärmedurchgang stattfindet, durch den die Temperatur der Bereiche der oberen Deckschicht ansteigt, auf denen der Benutzer aufliegt, daß das Heizelement wenigstens eine Schicht aus einem flexiblen Material aufweist, an der elektrisch isolierte Widerstandsheizdrähte befestigt sind, die den Heizbereich bilden und an ein nach außen geführtes Kabel angeschlossen sind, daß das Heizelement zwischen der oberen Polsterschicht aus Schaumstoff und der Grundschicht in einer Höhe angeordnet ist, die der oberen Oberfläche der Matratze näher liegt als dem Boden der Matratze, daß Mittel vorgesehen sind, mit denen das flächenförmige Heizelement zwischen der Grundschicht und der oberen Polsterschicht in einer vorbestimmten Lage gehaltert ist, und daß Mittel vorgesehen sind, mit denen der Stromfluß durch die Widerstandsdrähte in den einzelnen Heizbereichen steuerbar ist.

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2. Elektrisch beheizbare Matratze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht (66) aus einem Schaummaterial besteht.
3. Elektrisch beheizbare Matratze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei Heizzonen in dem Heizelement vorgesehen sind.

²J. Elektrisch beheizbare Matratze nach Anspruch 1, 2 oder j5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus flexiblem Material, an der die Widerstandsdrähte befestigt sind, aus einem gummierten Material besteht.

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