Brevet FR2504661A1 — publié le 19821029

La présente invention concerne un dispositif de refroidissement utilisant un sel exothermique ainsi que son procédé de régénération. Il est reconnu que dans certains cas il est indispensable de posséder un moyen pratique d'obtention de froid ne mettant pas en oeuvre du courant électrique, de la glace ou du gaz carbonique comprimé ou sous forme de glace carbonique. De nombreuses solutions à ce problème ont été proposées, elles ont en commun d'utiliser le phénomène de dissolution dans liteau des sels exothermiques. La dissolution du ou des mélanges de sels choisis par l'importance de l'abaissement de température, prélève la chaleur à l'environnement, et par là, refroidit celui-ci. Les différents dispositifs revendiqués faisant usage de ces diverses compositions présentent un inconvénient commun, celui d'être limité à un seul usage. Dès la dispersion de froid du mélange refroidissant obtenue, la solution de sel doit etre évacuée et remplacée par une nouvelle charge de sel et d'eau. L'handicap n'étant pas la dépense pour l'obtention du froid mais le renouvellement de la source d'approvisionnement en sel (ou parfois en eau), les actuels dispositifs de production de froid chimique ne sont considérés que comme des moyens d'usage exceptionnels ou pour des champs d'application limités, par exemple la réalisation de la compresse froide obtenue par la mise en contact volontaire de sel exothermique et d'eau, chacun étant contenu dans deux poches séparées par une paroi frangible. Ces compresses soet classées dans les objets à usage unique pour application médicale ou para-médicale.Les tentatives d'utiliser le froid chimique pour la création de glacière ou de ré frigérateur n'ont jusqu'à présent abouti qu'à des solutions partielles ou imparfaites, les volumes refroidis étant réduits, et l'approvisionnemegt en composition de froid important et onéreux. L'objectif, pour un usage rationnel et économique du froid chimique, est de posséder un générateur de froid chimique régénérable après chaque usage en utilisant, pour obtenir la régénération, une source énergétique gratuite. La présente invention répond à cet objectif, elle consiste essentiellement en un dispositif portatif de froid chimique permettant, après une dissolution d'une substance exothermique dans un solvant - production d'une quantité déterminée de froid - de séparer et d'isoler de nouveau la substance du solvant. Une nouvelle dissolution génératrice de froid peut être envisagée et le cycle reproduit un nombre illimité de fois La séparation: dans ce cas,régénération - est obtenue par distillation sous vide partiel du solvant - l'apport de calories nécessaire à cette opération étant fourni par une source extérieure, particulièremnt l'énergie du soleil. Une des caractéristiques principale de l'invention se trouve dans le fait que le dispositif est constitué d'une enceinte unique maintenue en permanence sous vide partiel et dans laquelle s'effectueront les deux opérations fondamentales du cycle: la dissolution et la régénération du solvant. Bien que tous les corps à chaleur de dissolution négative et les solvants distillables sous pression réduite sans décomposition, peuvent être utilisés, il est préférentiellement recommandé de choisir la diamine de l'acide carbonique (NH2CO NH2) désignée sous le terme courant d'urée, et l'eau pour la réalisation d'un générateur portatif de froid régénérable. Pour faciliter la compréhension de cette invention, une forme de réalisation sera décrite ci-après, à titre d' exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: planche I fia.l est une vue en perspective cavalière du générateur dans sa position de stockage - période d'attente d'utilisation - montrant la face où se font les échanges de calories avec l'extérieur, planche I fiq.a est une vue en perspective cavalière du générateur dans sa position de stockage, montrant la face aménagée pour jouer le rôle de condenseur, planche I fia.3 est une coupe du générateur répondant aux caractéristiques générales de l'invention, planche II fia.4 est une coupe de générateur placé dans sa position de stockage, planche II fia.5 est une coupe du générateur placé dans sa position de production de froid, planche II fia.6 est une coupe du générateur placé dans sa position de régénération. L'ensemble des fig.4, 5 et 6 sont réunies par un cercle pointillé matérialisant le cycle: usage, régénération, stockage, etc... Le générateur, extérieurement parallélipipède à section triangulaire, présente deux panneaux différents: le pan neau.l. fig.l porte une zone -2-conçue pour capter un faisceau d'énergie rayonnante, et le panneau3 fig.2 à l'intérieur duquel se trouve en creux, la partie exter ne du condenseur . Une poignée unique permet les manutentions du générateur dans sa position de sécurité. La position de sécurité correspond à la fig.4 planche II. Les deux extrémités sont closes par deux panneaux pleins*6- fig.l. La surface d'appui du générateur.7. présente un décochement du coté du panneau.1 fig.1. Les trois faces latérales du générateur étant différentes, il est impossible d'effectuer une fausse manoeuvre, ainsi sont respectées les positions matérialisées par les fig. 4, 5 et 6 planche II - respectivement: position d'attente d'utilisation (désignéé également par position de sécurité), position de production de froid, et position de régénération. Entre la position d'attente d'utilisation et la position de régénération, la différence consiste dans l'orientation par rapport à l'énergie rayonnante de la source chaude. Lors de la régénération le panneau.1 doit être orienté vers la source de calories, ce qui entraine obligatoirement, pour le panneau-3-de se trouver dans une zone plus froide, et par ce fait, rendre actif le condenseur. Le générateur intérieurement est aménagé comme le montre la coupe fig.3. Deux loges-8- et.9. sont séparées par une cloison verticale.10., laissant un espace mettant en com munication les deux loges sur toute la longueur du parallélipipède. La loge,8 B pour paroi le panneau,2. , le fondo et une face de la cloison 10 . Ces différents éléments sont réalisés en matériau conducteur de la chaleur, notamment en alliage d'alumindum .Le décochement 7 permet d'éviter que le fond soit en contact avec une zone froide. La loge ~9.présente essentiellement sur la surface interne de la paroi.4 , une rangée d'ailettes creuses jouant le rôle de condenseur. Les parois de la loge sont, à 1' exception du condenseur, réalisées en matériau non conduc teur, cuve vitrifiée revetue extérieurement d'une mousse thermo-isolante - telle une mousse de polyuréthane. Cette disposition et ces choix de matériaux permettent de réaliser un dispositif rationnel de distillation, la loge c 8.étant l'alambic et la loge.9~ la colonne de condensation prolongé d'un récipient de stockage du condensat. La fig4 analogue à la fig.3 montre le contenu du générateur en attente d'utilisation. Les deux loges sont occu- pées: la loge 8 par les cristaux d'urée, et la loge.9. par le volume d'eau nécessaire à la solubilisation totale de l'urée. L'enceinte étant totalement close dès sa réalisation un vide partiel, choisi pour permettre l'évaporation rapide du solvant retenu (l'eau dans le cas de l'exemple), est réalisé et conservé du fait de l'absence de toute relation avec l'extérieur. Avant tout usage le générateur contient dans la loge.8. la quantité d'urée correspondant aux caractéristiques de production de froid du générateur, et dans la loge-9- le volume d'eau juste nécessaire pour solubiliser l'urée et obtenir une solution saturée. La fig.4 montre comment se trouvent l'urée et l'eau en attente d'usage. C'est dans cet état que le générateur chargé doit être conservé stocké. La position est déterminée par la présence de la poignée de préemption 5. vers le haut. Le générateur ne doit jamais être stocké sur un des petits côtés, mais toujours posé sur un plan horizontal. Lorsqu'il a été décidé d'obtenir le froid stocké dans le générateur, on dispose la face,l,du générateur contre la surface devant être réfrigérée - pour cela on bascule le parallélipipède à section triangulaire de façon que l'on puisse voir simultanément le condensateur et la semelle avec son décochement. Le mélange eau/urée déclanche immédiatement un abaissement de température que la paroi transfère à l'extérieur du générateur. Lorsque le transfert du froid est terminé, le générateur est replacé dans la position d'attente, en effectuant une seule opération pour passer de la position de la fig.5 à la position de la fig.6. Pour cela on bascule lentement le dispositifde Façon que le condenseur passe de gauche à droite. La totalité du liquide doit rester dans la loge - 9-. Pour éviter toute erreur, il peut être placé entre les deux loges un dispositif anti-retour interdisant le passage inopiné de la solution saturée d'urée dans la lo ge-9-. La régénération s'effectue en orientant le panneau - 1 - vets la source chaude. Dans le cas particulier et préférentiel, où la source chaude est le soleil d'été, il est impérieux de le placer dans l'axe de rayonnement afin que la face du condenseur se trouve dans une zone d'ombre; la partie extérieure du condenseur enduite d'une peinture noir. mat rayonnera suivant la loi de Stéphan., de telle façon qu'il se produira un abaissement local de la température suffisant pour provoquer la condensation de la vapeur d'eau dans la loge,9, . La fin de la régénération est observée par le constat de changement de couleur du contenu de la loge.8. au travers d'un viseur optique.12 inclus dans la paroi du panneau~1. et de la face,o, Selon l'invention, on utilise un corps stable, exothermique: l'urée dont la solubilité élevée - 1190 grammes par litre d'eau distillée à 200C - permet d'obtenir une absorption de 3,47 kilocalories par gramme-mole. Mélangé à l'urée, il est introduit 0,1 pour mille d'un colorant faiblement teinté en milieu anhydre et fortement teinté en milieu hydraté - cas du chlorure de cobalt. Dans la pratique, pour conserver au générateur de froid le caractère de dispositif portatif, l'ensemble: réci- pient et contenu - urée et eau, ne dépasse pas 2500 grammes, avec un pouvoir d'absorption de calories de l'ordre de 62,8 kilocalories. Bien entendu l'invention n'est pas limitée à exemple de réalisation décrite ci-dessus. On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisations sans pour cela sortir du cadre de l'invention. Il est entendu également que l'emploi de ces dispositifs portatifs producteurs de froid régénérable par simple exposition à une source de chaleur pourra devenir la source de froid dans toutes les applications actuelles du froid conservateur des aliments. REVENDICATIONS 1) Dispositif portatif de refroidissement chimique caracté risé en ce que la dissolution exothermique d'une substan ce peutêire renouvellée autant de fois que durera le dis positif; la dissolution et l'isolement du solvant de dis solution s'effectuant dans une enceinte close, dans la quelle est fait initialement un vide partiel, composée de deux loges, l'une servant à la dissolution et à l'éva poration du solvant, l'autre à la condensation et au sto ckage du solvant. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la substance exothermique choisie est l'urée, et le sol vant l'eau, dans les rapports pondéraux optima de disso lution de 1190 grammes d'urée pour 1000 grammes d'eau. 3) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le vide créé dans l'enceinte se situe entre 10 et 100 mil limètres de mercure.4) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la loge réservée à la dissolution et à l'évaporation du solvant est composée de matériau bon conducteur de la chaleur. 5) Dispositif selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que la loge présente un panneau apte à capter l'é nergie radiante d'une source de chaleur, notamment la chaleur solaire. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la loge réservée à la condensation et au stockage du sol vant est réalisée en matériau isolant thermique à l'excep tion du condenseur. 7) Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en ce que le condenseur réalisé en matériau conducteur de de la chaleur est un panneau extérieurement noir, abais sant la température intérieurement suivant le principe du corps noir radiant. 8) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ensemble est portatif, son poids ne dépassant pas 5000 grammes.