Brevet FR2181537A1 — publié le 19731207

L'invention concerne des appareils groupés servant d'unités portatives de transfert de chaleur. La description sera faite à propos d'une unité servant d'appareil refroidisseur, mais il est évident que l'invention n'est pas limitée à cet emploi. On a déjà proposé de nombreux appareils groupant des dispositifs chimiquement actifs comme unités portatives de transfert de chaleur. Cependant, ils n'ont qu'un succès relatif. Tout d'abord leur durée de vie a été très faible. D'autre part, une fois excités,la période de leur fonctionnement efficace ne convient pas au but recherché. L'invention a pour but de réaliser une unité chimique de transfert de chaleur portative dont le contenu ne se détériore pas ou ne devienne pas inactif,même après un long temps de magasinage. Les contenus d'un tel appareil sont d'une nature telle et disposés d'une manière telle que chaque constituant est absolument maintenu, mais l'appel opératoire tota est supérieur à la somme des parties individuelles si celles-ci étaient utilisées séparément. L'invention a pour objet une unit portative de transfert de chaleur à base d'activité chimique, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un conteneur protecteur, au moins deux matières incompatibles et une matière supplémentaire formant un écran amortisseur entre ces deux matières, lesquelles sont adaptées pour être rendues actives par l'application d'un agent sous l'action duquel ces matières incompatibles réagissent individuellement et mutuellement pour produire un effet de transmission de chaleur prolongé. L'unité de transfert de chaleur de l'invention est de fabrication économique, plus satisfaisante à l'emploi, adaptable à une grande variété d'applications,et n'est pas susceptible d'un fonctionnement défectueux lorsqu'elle est activée. L'unité de l'invention convient pour l'em- ploi en liaison avec la préservation ou la préparation de produits emballés indépendamment. Elle peut fonctionner indépendamment d'une source d'électricité ou de chaleur pour la production d'effets, soit de chauffage, soit de refroidissement. I1 suffit d'introduire dans l'appareil un produit quelconque emballé existant en rayon pour changer sa température en vue d'un but quelconque. L'invention est- décrite ci-après avec re'fe'rence au dessin annexé qui montre une vue en perspective schématique d'un appareil groupé constituant une unité conforme à l'invention destinée plus particulièrement à servir de dis positif de refroidissement. Elle constitue un nouveau procédé et appareil pour contenir des produits chimiques normalement incompatibles dans un conteneur unique, non compartimenté, de manière à s'opposer au risque de leur inter-action prématuré, d'une détérioration ou d'une diminution d'activite, même pendant une longue durée de stockage. La durée de conservation de l'unité en magasin est infinie et elle est capable d'être rendue ac tire par simple addition d'un agent directement disponible. Dans le dessin, les constituants du dispositif chimique sont montrés comme étant tous introduits dans le conteneur 10 sous forme de poudre sèche. Le conteneur lui-même peut avoir n'importe quelle forme et être constitué en n'importe quelle matière apte à transmettre la chaleur. Le premier constituant qui est introduit dans le conteneur est un mélange de nitrate d'ammonium sec (NH403) et de sulfamate d'ammonium (NH4S03NH2) formant une cou che de fond 11. La proportion des ingrédients en poids est de deux parties de nitrate d'ammonium pour une partie de sulfa mate d'ammonium. Ce mélange a déjà fait l'objet d'un brevet nO 3 191 392 aux ETATS-UNIS du 29 Juin 1965. Une couche 12 de chlorure d'ammonium NH 4C1 est introduite dans le conteneur 10 pour recouvrir la couche du mélange ci-dessus. Cette couche est en contact direct avec les produits chimiques formant la couche 11. Dans ce cas, la quantité de chlorure d'ammonium est égale à environ une demi-partie en poids rapportée à la quantité du mélange placé en-dessous. Pour compléter la charge sèche, une couche 13 composée d'urée (NH ) CO est superposée à la couche 12. 22 La quantité en poids de l'urée est égale à la quantité du mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. Ainsi, en poids, le conteneur 10 contient trois parties de couche 11, 1/2 partie de couche 12 et 3 parties de couche 13. En outre, l'ensemble constitue un paquetage de type sandwich dans lequel les ingrédients successifs ou couches sont disposés en contact libre et ouvert avec les ingrédients adjacents. Toutes les matières sont introduites dans ce cas sous forme sèche et essentiellement en poudre et les particules sont de préférence revêtues d'un produit de protection du commerce connu, ou de chaux, d'argile ou poudres analogues dont le but de déposer sur les constituants un revêtement absorbant de l'humidité, de sorte qu'il n'existe ni liquide libre ni humidité dans le conteneur. Lorsque le conteneur est rempli comme décrit, on applique un élément de fermeture pour réaliser une unité scellée. L'unité ainsi réalisée est une unité de transfert de chaleur portative extrêmement efficace particulièrement désignée pour des problèmes de refroidissement. La durée de magasinage possible de ce paquetage est pratiquement infinie, étant donné que les matières particulières mentionnées, une fois empaquetées de la manière décrite, ne sont pas sujettes à détérioration ou perte de qualité et sont par nature exemptes d'interaction lorsqu'elles sont sous la forme sèche prévue. Considérant plus en détail les constituants du paquetage décrit, l'urée est un produit connu de refroidissement, tout comme le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. Cependant, l'urée est incompatible, soit avec le nitrate, soit avec le sulfamate et, en cas de contact, le résultat est défavorable. Le résultat d'un contact direct à sec est une réaction immédiate bien que lente produisant un acide qui n'est ni un mélange congélateur, ni un réfrigérant. A la longue, il y a détérioration complète. Ainsi, bien que chacun par lui-même soit un moyen de refroidissement satisfaisant, ils n'ont pas pu être utilisés jusqu'à maintenant ensemble en raison des résultats de leur incompatibilité. La présente invention résout ce problème en réalisant un paquetage dans lequel les capacités de base des produits chimiques normalement incompatibles sont conservées, leur combinaison étant prévue pour produire un résultat final plus efficace d'une manière unique. Le paquetage de l'invention est complété par l'emploi d'une couche amortisseuse spéciale entre l'urée sèche et le mél-ange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. Cette couche amortisseuse,non seulement permet la longue conservation en magasin des constituants, mais lorsque le contenu est activé, elle controle et régularise le mélange des produits chimiques, de manière à permettre un résultat hautement efficace de composé produisant une basse température. Dans l'exemple représenté, le chlorure d'ammonium est utilisé comme amortisseur formant la couche intermédiaire 12. Le chlorure d'ammonium possède en soi une capacité de refroidissement lorsqu'il est convenablement activé. En outre, il est compatible à la fois avec l'urée et avec le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. Pour cette raison, au cours du magasinage des constituants du paquetage, la couche de chlorure d'ammonium assure qu'il n'existe aucune condition adverse à l'intérieur du conteneur 10 qui aurait pour conséquence une détérioration ou inter-action des constituants. On doit conserver en esprit que les constituants sont stockés à l'état "sec". Bien entendu1 rien n'est complètement libre d'humidité, et dans le dispositif prévu l'invention considère le fait.Non seulement les particules des constituants sont pourvues d'un revêtement absorbant de lthumidité, mais le chlorure d'ammonium par lui-même absorbe d'abord toute humidité dans le conteneur ou dans la matière au contact. I1 en résulte que la couche de chlorure d'aluminium 12 deviendra en magasinage assez épaisse et collante et formera une rondelle compacte entre l'urée au sommet et le mélange de produits chimiques dans le fond du conteneur. Cette rondelle et le chlorure d'ammonium produisent ainsi un milieu séparateur entre l'urée et les autres matières dans le conteneur. Cette séparation s'oppose à une réaction prématurée des produits et à la détérioration de l'unité qui la rendrait impropre à l'usage. Lorsque l'utilisateur désire activer l'unité de transfert de chaleur, il est seulement nécessaire de retirer le couvercle du conteneur1 d'introduire un produit liquide, de préférence de l'eau ordinaire, de refermer le conteneur, et en très peu de minutes l'unité commence à se congeler à mesure que le contenu devient un mélange réfrigérant. Tandis que la température la plus basse que l'unité atteint varie quelque peu, ce sera dans le domaine de 20C. Ce refroidissement se poursuivra pendant un temps appréciable, en raison de la présence de l'urée et du mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium, ainsi que du chlorure d'ammonium et de leur action progressive et ensuite combinée avec la présence d'eau. Lorsque l'eau est introduite, elle commence d'abord à dissoudre l'urée, ce qui initie l'action de refroidis sement,et elle passe alors vers le bas vers la rondelle en couche d'amortissement de chlorure d'ammonium qui est également dissoute, ce qui ajoute à l'effet de refroidissement. La rondelle active alors le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. Avec le liquide présent, et la conversion à ltétat liquide, l'urée et le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium deviennent compatibles et produisent une réaction complémentaire et une période de refroidissement prolongée. C'est seulement à l'état sec que les deux matières sont incompatibles et produisent une réaction indésirable si elles sont amenées en contact l'une avec l'autre. Ainsi, comme décrit, les matériaux secs normalement incompatibles sont uniquement séparés pour maintenir indéfiniment un état sec relativement inactif. C'est seulement après l'addition d'eau qu'ils forment une combinaison extrêmement efficace produisant une unité de transfert de chaleur hautement efficace capable d'une fonction de refroidissement prolongée à laquelle contribue le chlorure d'ammonium. Une attention particulière est dirigée sur le fait évident que,tandis que l'urée et le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium sont ici mentionnés comme des matières réfrigérantes normalement incompatibles de préférence en combinaison, on peut leur substituer d'autres produits chimiques équivalents ayant des propriétés physiques et des caractéristiques fonctionnelles équivalentes. Les proportions en poids peuvent varier dans une certaine mesure avec des résultats satisfaisants. Des produits chimiques équivalents peuvent être substitués au chlorure d'ammonium compatible. Le seul critère est que les matieres aient les capacités décrites avec le résultat spécifié.Bien entendu, on peut utiliser davantage de couches pour former le paquetage de l'invention pourvu qutune matière d'amortissement soit insérée entre les matières incompatibles juxtaposées et que la matière d'amortissement soit compatible avec les matières incompatibles dans la forme sous laquelle elles sont disposées dans le paquetage. Bien que l'invention ait été particulièrement décrite en se référant à la réalisation d'une unité réfrigérante, l'invention n'est pas limitée à cette réalisation. En utilisant le même concept, des produits chimiques appropriés, normalement incompatibles, introduits sous forme séparée dans le conteneur avec une couche d'amortissement entre eux, peuvent être de nature à produire tout aussi bien une réaction exothermique qu'une réaction endothermique, lorsqu'vils sont combinés de manière appropriée avec de l'eau ou une autre matière convenant pour l'activation. Par exemple, pour produire une réaction exothermique, il serait désirable que la couche 11 d'abord introduite dans le conteneur 10 comprenne une matière exothermique de la nature d'un mélange d'oxyde de calcium, de carbonate de sodium et de chlorure d'aluminium, tous sous forme de particules sèches.On lui superpose une couche 12 d'une matière amortisseuse convenable et compatible absorbante de l'humidité, telle que du chlorure d'ammonium, comme décrit dans le premier cas. La couche 13 pourrait être alors du chlorure de calcium ou un matériau exothermique équivalent sous forme de poudre sèche ou analogue, incompatible avec le mélange de la couche il sous sa forme sèche. De cette manière, on peut réaliser une charge exothermique ayant des produits chimiques initialement séparés qui sont normalement incompatibles sous la forme dans laquelle ils sont introduits dans le conteneur 10. La clé de l'efficacité de l'unité de transfert de chaleur ainsi produite réside dans l'utilisation de la matière d'amortissement, qui non seulement absorbe l'humidité qui pourrait exister dans le conteneur 10, mais qui s'oppose à la réaction eta l'interaction des matières incompatibles avant l'introduction d'un agent d'activation tel que de l'eau. I1 est évident que, une fois que le conteneur est scellé dans son état sec, on possède une unité de transfert ayant une longue vie de conservation . L'unité peut être emportée en toute sécurité vers un lieu d'emploi sans risque de détérioration. Au lieu d'emploi, on peut alors introduire un agent liquéfiant activant tel que de l'eau, de sorte qu'il se produit une réaction progressive des matières incompatibles et une réaction cumulative entre elles à mesure qu'elles deviennent compatibles sous leur forme liquide. Le procédé de l'invention décrit ici peut être appliqué d'autre manière. En utilisant à nouveau les deux matières normalement incompatibles telles que l'urée d'une part et le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium d'autre part, en même temps qu'une matière d'amortissement compatible telle que le chlorure d'ammonium, on peut réaliser un autre type d'unité de refroidissement comme décrit ci-après. La totalité des matières est introduite tout d'abord dans un conteneur sous une forme granulée ou en poudre "sèche". Bien que les matières soient sèches, comme mentionné précédemment, une humidité inhérente est toujours présente.Les trois consistants sont introduits dans leur réceptacle sans prendre soin de maintenir une séparation initiale absolue entre l'urée et le mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. I1 en résulte qu'une lente réaction acide d'humidité se développe la où il existe un contact initial entre les produits chimiques incompatibles. Après un intervalle de temps relativement court, les matières incompatibles tendent à se prendre en masse avec le chlorure d'ammonium compatible. A ce moment, ce mélange de poudre pris en gâteau est battu jusqu' au point où le chlorure d'ammonium (ou autre produit chimique compatible d'amortissement équivalent utilisé) a pris une forme analogue à de la poussière et adhère aux particules d'urée en poudre pour les recouvrir. Cela se produit parce que l'urée a la possibilité de devenir légèrement humide pour l'action initiale légèrement humide de contact entre les produits chimiques incompatibles. De cette manière se créeeune barrière en forme de couche de matières d'amortissement qui s'interpose entre les particules d'urée et les particules de nitrate et de sulfamate d'ammonium. Le mélange soigné des constituants mentionnés ainsi produit a été constaté pour produire effectivement, à l'introduction dans le conteneur 10 et après scellement, une unité de transfert de chaleur unique qui ne se détériore pas ensuite jusqu'à ce que le sceau de fermeture soit brisé. En outre, si l'on introduit dans cette unité un agent humidifiant tel que l'eau, il se produit une réaction et une interaction des produits chimiques avec des avantages comparables à ceux décrits à propos du premier exemple de réalisation. Ce dernier mode de réalisation de l'invention se rapporte à des produits chimiques particulièrement endothermiques qui sont normalement incompatibles sous leur forme sèche. Bien entendu, comme il a été dit précédemment, l'invention n'est pas limitée aux produits utilisés. De même, en choisissant des produits exothermiques, on peut réaliser une unité de transfert de chaleur pour des réactions de chauffage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté. On pourra au besoin recourir à dtautres modes et à d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention REVENDICATIONS 10) Unité portative de transfert de chaleur à base d'activité chimique, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans un conteneur protecteur, au moins deux matières incompatibles et une matière supplémentaire formant un écran amortisseur entre ces deux matières, lesquelles sont adaptées pour être rendues actives par l'application d'un agent sous l'action duquel ces matières incompatibles réagissent individuellement et mutuellement pour produire un effet de transmission de chaleur prolongé. 20) Unité conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le conteneur est en une matière transmettant la chaleur. 3 ) Unité suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les matières se présentent sous une -forme physique commune. 4 ) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les matières sont plaçées dans le conteneur à l'état sec. 50) Unité suivant la revendication 2, caractérisée en ce qu' au moins une partie de la matière supplémentaire de séparation possède la propriété physique d'absorber l'humidité libre existant à l'intérieur du conteneur. 60) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la matière d'amortissement constitue une masse qui est compatible avec les matières incompatibles lorsqu'elles sont immédiatement séparées, les matières étant pourvues de moyens pour l'absorption de l'humidité libre contenue dans le conteneur de manière à maintenir les composants contenus dans un état relativement sec sans liquide libre. 70) Unité suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les matières incompatibles sont en forme de particules granulées ou de poudre. 80) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la matière supplémentaire forme une rondelle intermédiaire entre les matières incompatibles. 90) Unité suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la matière supplémentaire est une matière absorbante de l'humidité introduite dans le conteneur sous forme sèche. 100) Unité suivant la revendication 1,caractérisée en ce que le conteneur comprend un compartiment unique pour recevoir toutes les matières. 110) Unité suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les matières sont empilées dans le compartiment unique en charges successives à l'état relativement sec. 120) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les matières sont mélangées intimement et la matière supplémentaire forme une barrière analogue à une dispersion de poudre s'opposant à une réaction prématurée entre les matières incompatibles. 130) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'agent activant pour les matières est un fluide. 140) Unité suivant la revendication 13, caractérisée en ce que l'agent activant comprend un liquide. 150) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des matières incompatibles est une matière qui, sous l'application d'un liquide, produit une réaction endothermique, qui, à l'état sec, est incompatible avec les autres, et qui, en contact avec un liquide, produit une réaction progressivement croissante et endothermique. 160) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des matières incompatibles est une matière qui, sous l'application d'un liquide,produit une réaction exothermique , qui, à l'état sec, est incompatible avec les autres, et qui,lors d'un contact à l'état liquide, produira une réaction progressivement croissante et exothermique. 170) Unité suivant la revendication 15, caractérisée en ce que les matières incompatibles compiennent l'urée et un mélange de nitrate et de sulfamate d'ammonium. 180) Unité suivant la revendicatidn 17, caractérisée en ce que la matière supplémentaire amortisseuse est du chlorure d'ammonium. 190) Unité suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'au moins une partie des matières est introduite et disposée sous sa forme sèche et l'agent activant est une matière pour liquéfier les composants du conteneur, après quoi les matières incompatibles deviennent compatibles et actives pour produire un transfert de chaleur.