Brevet FR2742852A1 — publié le 19970627

EQUIPEMENT DE REFRIGERATION PORTABLE ET ERGONOMIQUE A BASE DE DIOXYDE DE CARBONE SOLIDE II est de plus en plus nécessaire de refroidir les sujets dans les pays chauds ou lorsqu'ils sont soumis à des activités métaboliques élevées. Le cas s'aggrave et devient même dangereux lorsque le sujet doit être revêtu et protégé par un vêtement hermétique aux agents agressifs. L'invention proposée permet de fournir au sujet une quantité de froid nécessaire à son confort ou sa survie. Depuis longtemps les hommes ont cherché à se refroidir. Par exemple, l'utilisation de la glace remonte à plusieurs millénaires. Comme tout système portable, il est nécessaire, pour être utile, que le système de réfrigération portable soit simple, léger, peu encombrant et peu onéreux. Le brevet FR-26 19 315 du 17/02/1981 qui a pour titre Vêtement du genre combinaison de protection pour milieux contaminés concerne un vêtement maintenu sous légère pression par un gaz, par exemple du C02, contenu dans un récipient sous pression. II ne permet pas de refroidir le sujet de façon efficace. Le brevet EP- 03 48 835 A2 du 3/01/1993 qui a pour titre ( La présence d'un fluide caloporteur différent et d'un échangeur induit des pertes de rendement global et des masses et coûts supplémentaires prohibitifs. Le brevet WO 91 04 722 A1 du 18/04/1991 qui a pour titre Le brevet EP 0570301 A1 du 18/11/1993 qui a pour titre Dispositif cryogénique portable concerne un dispositif pour le traitement cryogénique du corps. Ce dispositif permet de détruire par le froid des cellules vivantes, et ne permet pas de refroidir un être humain qui a trop chaud. Le brevet EP 04 90 347 du 17/06/1992 qui a pour titre Vêtement de refroidissement du type veste ou analogue concerne un dispositif du type gilet espacé de la peau du porteur et comprenant une ventilation d'air permettant de refroidir le sujet. Ce système ne permet pas de refroidir le sujet lorsque l'air est chaud et humide. Le brevet FR 27 06 740 du 30/12/1994 qui a pour titre Matériau composite pour la fabrication de vêtements réfrigérants et vêtements produits concerne un matériau composite réfrigérant dont le fonctionnement est basé sur une réaction ou absorption endothermique renversable entre un solide actif et un gaz. Ce système est peu performant et très lourd. Le brevet FR 26 21 459 du 14/04/1989 qui a pour titre Dispositif de réfrigération pour vêtement thermiquement isolants comprend une source de frigories emballée et munie de systèmes élastiques d'ouverture. Ce système ne permet pas un refroidissement du corps homogène et pilotable. La société DRAGER a proposé un système de refroidissement à base de pain de dioxyde de carbone comportant un fluide caloriporteur (de l huile siliconée) mue par une pompe les faisant passer successivement dans le vêtement et dans un échangeur placé près du pain de dioxyde de carbone solide. Cette solution est très mauvaise car elle conduit à une masse totale de système et un coût prohibitif. La société INTERTECHNIQUE a proposé une solution utilisant de l'air liquide placé dans un réservoir et refroidissant le sujet à travers un échangeur. Cette solution conduit à un système très lourd, dangereux et très coûteux. L ensemble des solutions proposées dans le passé ne permet pas de réaliser un système simple, léger, économique, sûr et pilotable tel que celui proposé par la présente invention. La présente invention vise à fournir un système permettant de refroidir un individu pour une masse transportée et un coût minimal. L'invention utilise pour cela la constatation que l'énergie calorifique due à la variation d'enthalpie entre l'état solide du dioxyde de carbone et l'état gazeux à 20iC est environ égale à 627 kJ/kg (alors que cette variation d'enthalpie est égale à 330 kJ/kg pour l'eau). Il est donc désirable d'utiliser le dioxyde de carbone solide comme source de froid. II n'est pas possible d'utiliser le gaz produit par sublimation du pain de dioxyde de carbone pour refroidir le sujet directement, car le gaz produit n'est pas assez caloriporteur pour acheminer les frigories produites par changement de phase vers la peau du sujet. Il est, d'autre part, très difficile de faire circuler un fluide caloriporteur qui acheminerait les frigories depuis le pain de dioxyde de carbone jusqu'au sujet, car il faut nécessairement placer une pompe pour acheminer ce fluide caloriporteur ce qui augmente la masse et génère des pertes énergétiques inacceptables. D'autre part, ce fluide caloriporteur doit rester liquide et très fluide à des températures très basses (-50iC environ), ce qui n'est pas le cas pour l'eau par exemple. Un but de l'invention est de réaliser un équipement de refroidissement portable, léger, sûr, ergonomique, pilotable et économique. Ces buts sont atteints par le procédé, selon l'invention comprenant au moins un vêtement de refroidissement et au moins un réservoir, qui est essentiellement caractérisé en ce qu'il consiste en: - un réservoir thermiquement isolant; - le dit réservoir est étanche et pouvant résister à des pressions absolues supérieures à un Bar; - le dit réservoir comprend une partie facilement ouvrable et fermable; - au moins un pain de dioxyde de carbone à l'état solide et placé à l'intérieur du dit réservoir; - le dit vêtement comporte (M) tubes fins indépendants, avec (M) supérieur ou égal à deux, ces dits tubes étant appelés t1, t2, t3, .. tM;; - le dit réservoir comporte (M) tubes indépendants appelés T1,T2,T3,...TM, ces dits tubes ayant une bonne conduction thermique et étant placés entre le pain de dioxyde de carbone et les parois externes du réservoir - chacun des tubes t1, t2, t3,...tM du vêtement comportent deux orifices appelés respectivement G1A et Gî B, G2A et G2B, .. GMA et GMB ; chacun des tubes du réservoir T1,T2,...TM comportent deux orifices à chaque bout appelés respectivement R1A et Rî B, R2A et R2B,... RMA et RMB, chaque extrémité de chaque tube du vêtement et du réservoir étant connectée de la façon suivante: a) R1A est placé à l'intérieur du réservoir; b) RI B est connecté avec G1A, Gî B avec R2A, G2A avec R2B G2B avec R3A et ainsi de suite, GNA étant connecté avec RNB et GNB étant connecté avec R(N+1)A, GMB étant connecté avec RMB qui est elle mieux placée dans l'atmosphère ou connectée à un régulateur de pression RP; ; II est avantageux de piloter le régulateur de pression RP afin de réguler au grès du porteur la pression et le débit régnant dans le vêtement pour modifier la puissance frigorifique fournie au porteur. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée d'un mode de réalisation illustrée sur les dessins annexés qui représentent respectivement: - figure 1 : présente un sujet portant un système de refroidissement comprenant un vêtement et un réservoir étanche. Dans cet exemple, le nombre de tubes indépendants (M) du gilet est ici égal à 5. - figure 2 : présente un schéma expliquant les connexions entre les tubes du vêtement et ceux du réservoir. - figure 3 : présente un éclaté d'un exemple de réservoir où le nombre de tube (M) est ici égal à 5. La description détaillée qui suit, d'un mode préférentiel de réalisation, se réfère aux figures 1, 2 et 3. Comme le montre la figure 1, un sujet 1 porte un vêtement 2 comprenant plusieurs tubes souples indépendants t1, t2, t3, t4 et t5. Un réservoir 3 thermiquement isolant comporte un couvercle 4 permettant d'obturer de façon étanche, par un joint par exemple, le réservoir 3 après avoir introduit un pain de dioxyde de carbone 5 à l'intérieur du réservoir 3. Un régulateur ajustable manuellement 6 permet de réguler la pression dans les tubes et le débit de gaz s'échappant à l'extérieur. Chaque tube du gilet comporte deux extrémités appelées: - G1A et Gî B pour les extrémités du 1 er tube tî - G2A et G2B pour les extrémités du 2ème tube t2; - G3A et G3B pour les extrémités du 3ème tube t3; - G4A et G4B pour les extrémités du 4ème tube t4; - G5A et G5B pour les extrémités du 5ème tube t5; Comme le montre la figure 3, le réservoir 3 comporte cinq tubes T1, T2, T3, T4 et T5. Ces cinq tubes sont indépendants, bons conducteurs de la chaleur et placés de la façon suivante: - le premier tube T1 a deux extrémités R1A et Rî B. L'extrémité RîA est placée à l'intérieur du réservoir 3, I'extrémité R1 B est connectée avec l'extrémité G1A du vêtement. - le deuxième tube T2 a deux extrémités R2A et R2B; - le troisième tube T3 a deux extrémités R3A et R3B; - le quatrième tube T4 a deux extrémités R4A et R4B; - le cinquième tube T5 a deux extrémités R5A et R5B . Ces tubes T1, T2, T3, T4 et T5 sont ici placés en forme de serpentin pour laisser entrer le pain de dioxyde de carbone au début de la mission. Un couvercle 4 permet de fermer de façon étanche le réservoir 3. II peut être avantageux de localiser les connexions entre le réservoir et le vêtement au niveau du couvercle 4. Les tubes du vêtement et ceux du réservoir sont reliés de la façon suivante - R1 B avec G1A ; -R2AavecGîB; - R?B avec G2A; - R3A avec G2B - R3B avec G3A; -R4AavecG3B; - R4B avec G4A ; - R5A avec G4B; - R5B avec G5A. L extrémité G5B du tube T5 est reliée avec un régulateur de pression/débit pouvant être commandé manuellement ou à distance par un opérateur. Les gaz passant à travers ce régulateur/détendeur s'échappent dans l atmosphère. Le dioxyde de carbone en se sublimant s'échappe par l'orifice R1A qui est la seule possibilité de sortie, se réchauffe dans le tube t1 qui se refroidit ensuite dans le tube T2 et apporte les calories nécessaires pour permettre la sublimation d'une autre quantité de dioxyde de carbone, et ainsi de suite. En finale, le régulateur/détendeur 6 permet de piloter le débit de gaz et donc la quantité de frigories apportées au sujet. Le nombre de tubesT et t peut être calculé pour optimiser le fonctionnement de l'ensemble au niveau système, et pour pallier au fait que le dioxyde de carbone gazeux est très peu caloriporteur. On a donc ainsi un système simple, efficace, léger, sûr et peu coûteux, ne nécessitant ni échangeur, ni pompe, ni fluide caloriporteur liquide ou gazeux. Les applications de cette invention sont nombreuses. Cette invention trouve des applications tout à fait intéressantes dans le refroidissement de corps vivants ou non vivants où il est important d'optimiser les performances tout en réduisant les coûts de fabrication et d'utilisation. REVENDICATIONS 1* Equipement de refroidissement comprenant au moins un vêtement de refroidissement et au moins un réservoir caractérisé en ce que: - le dit réservoir est thermiquement isolant; - le dit réservoir est étanche et pouvant résister à des pressions absolues supérieures à un Bar; - le dit réservoir comprend une partie facilement ouvrable et fermable; - au moins un pain de dioxyde de carbone à l'état solide et placé à l'intérieur du dit réservoir;; - le dit vêtement comporte (M) tubes fins indépendants, avec (M) supérieur ou égal à 2, ces dits tubes étant appelés t1, t2, t3, ... tM - le dit réservoir comporte (M) tubes indépendants appelés T1,T2,T3,...TM, ces dits tubes ayant une bonne conduction thermique et étant placés entre le pain de dioxyde de carbone et les parois externes du réservoir - chacun des tubes t1, t2, t3,...tM du vêtement comportent deux orifices appelés respectivement G1A et Gî B, G2A et G2B, ...GMA et GMB ; chacun des tubes du réservoir T1,T2,...TM comportent deux orifices à chaque bout appelés respectivement R1A et Ri B, R2A et R2B,...RMA et RMB, chaque extrémité de chaque tube du vêtement et du réservoir étant connectée de la façon suivante: a) R1A est placé à l'intérieur du réservoir; b) Rî B est connecté avec G1A, Gî B avec R2A, G2A avec R2B, G2B avec R3A et ainsi de suite, GNA étant connecté avec RNB et GNB étant connecté avec R(N+1)A, GMB étant connecté avec RMB qui est elle-même placée dans l'atmosphère ou connectée à un régulateur de pression RP; 2' Equipement de refroidissement suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le régulateur RP est un régulateur de pression/débit pilotable par l'opérateur.