Brevet FR2909753A1 — publié le 20080613

DISPOSITIF DE REFROIDISSEMENT AUTONOME La présente invention se rapporte à un dispositif de refroidissement autonome et à un emballage auto-réfrigérant comprenant un tel dispositif On entend par emballage auto- réfrigérant un emballage qui permet de refroidir son contenu juste avant son utilisation par un consommateur. Certains soins ou traitements, par exemple cosmétiques ou médicaux, nécessitent d'être appliqués à froid. Pour certains produits, leur efficacité est améliorée s'ils subissent un effet de trempe, c'est-à-dire un refroidissement rapide juste avant leur utilisation. Il existe ainsi des emballages auto-réfrigérant permettant de refroidir leur contenu juste avant l'utilisation. On peut se référer par exemple au produit cosmétique commercialisé sous le nom ice-source , dont on peut trouver le descriptif sur le site www.ice-source.com. Un tel pot de crème refroidit environ 20 ml de crème par effet de trempe ; il est recommandé de conserver au réfrigérateur le produit non utilisé après le refroidissement par effet de trempe. La demande de brevet EP-A-1 703 236 décrit des dispositifs distributeur de produit réfrigéré selon différentes variantes de mise en oeuvre. Notamment, la demande de brevet EP-A-1 703 236 décrit un mode de réalisation dans lequel une mini-dose de produit est refroidie puis expulsée pour utilisation par un consommateur. On entend par mini-dose, une dose de produit correspondant à une dose typique d'échantillon, soit environ 3 ml, par opposition au contenu d'un pot de crème tel que le produit ice-source précédemment cité qui refroidit environ 20 ml de crème. La méthode de refroidissement utilisée dans le pot ice-source est basée sur le principe de refroidissement par évaporation et adsorption consistant à évaporer un liquide sous l'effet d'une dépression entretenue par adsorption des vapeurs dudit liquide. On pourra se référer notamment aux demandes de brevet EP-A-1 164 341 et EP-A-1 448 938 qui décrivent un tel principe de refroidissement. Un échangeur thermique est formé par une paroi commune entre un évaporateur et un réceptacle du produit à refroidir. L'évaporateur contenant un liquide réfrigérant, par exemple de l'eau, est mis en communication avec des moyens de pompage, par exemple un réservoir de dessicants, ce qui provoque et entretient l'évaporation du liquide réfrigérant. S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 2 Cette évaporation permet de refroidir l'évaporateur et donc le produit en contact avec l'échangeur thermique. Le dispositif mini-dose décrit dans le document EP-A-1 703 236 présente un diamètre d'environ 25 mm pour une longueur de 100 mm, alors que le pot ice-source 5 présente un diamètre de 8 cm pour une hauteur de 5 cm. Le refroidissement du produit contenu dans le dispositif mini-dose du document EP-A-1 703 236 est également basé sur le principe de l'évaporation et adsorption ; il est activé par une tige poussoir actionnant un clapet anti-retour obturant une ouverture ménagée dans une paroi commune entre l'évaporateur et le réservoir de dessicants. L'ouverture du clapet provoque ainsi 10 l'évaporation du liquide réfrigérant contenu dans l'évaporateur dont la vapeur est pompée par les dessicants, cette évaporation provocant alors un refroidissement de l'évaporateur et donc du produit en contact avec l'échangeur thermique. Un tel mécanisme de mise en communication de l'évaporateur avec le réservoir de dessicants est décrit notamment dans la demande de brevet WO-A-2006/090038. 15 Le mécanisme de mise en communication décrit dans le document WO-A-2006/090038 n'est cependant pas optimisé pour des dispositifs de refroidissement miniaturisés. En effet, dans le document WO-A-2006/090038, le clapet anti-retour est positionné sur un siège de clapet lui permettant de résister à la pression exercée du côté opposé au réservoir de dessicants qui est sous vide d'air. En particulier, lors de la fabrication 20 du dispositif', avant assemblage du réservoir de dessicants avec l'évaporateur, le clapet et le siège de clapet doivent pouvoir tenir la pression atmosphérique. L'utilisation d'un clapet tel que décrit dans le document WO-A-2006/090038 nécessite de prévoir une paroi commune entre l'évaporateur et le réservoir de dessicants avec une ouverture conçue pour recevoir ce clapet. Un tel agencement s'avère délicat à 25 mettre en oeuvre dans un dispositif de refroidissement miniaturisé. Il existe donc un besoin pour un dispositif de refroidissement autonome et miniaturisé qui ait une conception simplifiée tout en permettant un déclanchement fiable et une bonne étanchéité au vide avant le déclanchement du dispositif. A cet effet, la présente invention propose un dispositif de refroidissement dans lequel 30 le clapet luimême constitue la paroi commune entre l'évaporateur et le réservoir de dessicants. L'ouverture du clapet, pour mettre l'évaporateur en communication avec le réservoir de dessicants et déclancher ainsi le refroidissement, est réalisée par basculement S:AMK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 3 du clapet. L'évaporateur et le réservoir de dessicants peuvent alors être fabriqués à partir d'un seul et même volume compartimenté par le clapet. La conception et la fabrication d'un emballage auto-réfrigérant miniaturisé sont ainsi simplifiées. 5 Plus particulièrement, l'invention concerne un dispositif de refroidissement autonome comprenant : - un évaporateur contenant un liquide réfrigérant et ses vapeurs ; - un réservoir contenant des moyens de pompage par adsorption des vapeurs du liquide réfrigérant ; 10 - un clapet formant une cloison étanche entre l'évaporateur et le réservoir de pompage; une tige adaptée à faire basculer le clapet pour mettre en communication l'évaporateur et le réservoir de pompage. Selon les modes de réalisation, le dispositif de refroidissement selon l'invention peut 15 comporter en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le clapet repose sur une butée ; la tige de basculement du clapet est mobile et la butée est fixe ou la tige de basculement du clapet est fixe et la butée est mobile ; la tige de basculement du clapet est située du côté de l'évaporateur ou du côté du 20 réservoir de pompage ; la butée est située du côté du réservoir de pompage ; l'évaporateur et le réservoir de pompage sont agencés dans un même tube compartimenté par le clapet au moins une extrémité du tube est fermée par un bouchon déformable ; 25 une déformation du bouchon déformable actionne la tige ou la butée ; le réservoir de pompage contient des dessicants ; le clapet comprend un joint torique. L'invention concerne aussi un emballage auto-réfrigérant comprenant un dispositif de refroidissement selon l'invention et une cavité adaptée à recevoir un produit à refroidir, 30 ledit produit à refroidir étant agencé autour de l'évaporateur du dispositif de refroidissement. Selon une caractéristique, l'emballage comprend en outre : S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 4 une enveloppe délimitant avec l'évaporateur la cavité recevant le produit à refroidir ; un orifice d'expulsion ménagé dans une paroi de l'enveloppe ; un piston adapté à s'insérer entre l'enveloppe et l'évaporateur pour expulser le 5 produit refroidi. Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures qui montrent : 10 figures la et lb, des schémas en coupes longitudinales d'un dispositif de refroidissement selon un premier mode de réalisation ; figure 2, un schéma illustrant l'actionnement du dispositif de la figure la ; figures 3a et 3b, des schémas en coupes longitudinales d'un dispositif de refroidissement selon un deuxième mode de réalisation ; 15 figure 3c, un schéma en coupe transversale du dispositif des figures 3a3b ; figure 4, un schéma illustrant l'actionnement du dispositif de la figure 3a ; figures 5a et 5b, des schémas en coupes longitudinales d'un dispositif de refroidissement selon un troisième mode de réalisation ; figure 6, un schéma illustrant l'actionnement du dispositif de la figure 5b ; 20 figure 7, un schéma d'un emballage auto-réfrigérant utilisant le dispositif de refroidissement selon l'invention. Le dispositif de refroidissement autonome selon l'invention comprend un évaporateur contenant un liquide réfrigérant et ses vapeurs, par exemple de l'eau avec 25 éventuellement des additifs, et un réservoir contenant des moyens de pompage par adsorption, par exemple des dessicants tels que des zéolithes ; ces moyens de pompage sont adaptés à adsorber les vapeurs du liquide réfrigérant lorsque l'évaporateur et le réservoir de pompage sont mis en communication. Selon l'invention, un clapet forme une cloison étanche entre l'évaporateur et le réservoir de pompage ; une tige est adaptée à faire basculer 30 le clapet pour mettre en communication l'évaporateur et le réservoir de pompage. L'invention va être décrite de manière détaillée en référence à trois modes de réalisation présentés à titre d'exemple. S:Uv1K\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 5 Les figures la-lb et 2 illustrent un premier mode de réalisation. Les figures 1 a-lb montrent un tube 7 fermé à une extrémité par un bouchon plat 1 et à l'autre extrémité par un bouchon déformable 11. Un clapet 5 est positionné dans le tube 7 avec un joint torique 6 comprimé placé entre le clapet 5 et les parois internes du tube 7. Le 5 clapet 5 constitue ainsi une paroi étanche au vide et à l'eau qui compartimente le tube 7 et délimite ainsi un évaporateur 20 d'un réservoir de pompage 30. Le clapet 5 peut être constitué par exemple par un disque métallique ou plastique ayant une gorge de joint sur sa périphérie avec un joint torique placé clans cette gorge. Le joint de clapet peut aussi être moulé directement sur le disque, métallique ou plastique. 10 Le réservoir de pompage 30 contient des dessicants 9, par exemple des zéolithes 13X sous forme de bloc, de poudre ou de granules. L'évaporateur 20 contient un liquide réfrigérant ainsi que les vapeurs dudit liquide. Par exemple, l'évaporateur 20 contient de l'eau ayant été préalablement dégazée avec éventuellement un additif tel que du NaCl. Les parois de l'évaporateur peuvent être couvertes d'une couche 3 de matériau poreux 15 hydrophile pour accentuer le refroidissement au niveau des parois qui serviront d'échangeur thermique avec le produit à refroidir (figure 7). Les figures la-lb montrent aussi une tige 4 située en appui sur un bord du clapet 5 et une butée 8 sur laquelle repose le clapet 5 avant déclanchement du dispositif. Selon ce premier mode de réalisation, la tige 4 est fixe et la butée 8 est mobile. La tige 4 est placée 20 dans l'évaporateur 20 et la butée mobile 8 est placée dans le réservoir de dessicants 30. La butée 8 peut être réalisée par un fil de fer plat plié en forme de U. Cette butée 8 est située du côté du réservoir de dessicants 30 et maintient le clapet 5 en place lorsqu'une pression est exercée sur la face opposée au réservoir. En effet, selon un mode de fabrication possible du dispositif, le réservoir de dessicants est mis sous vide d'air puis le clapet 5 est 25 positionné pour fermer le réservoir ; le dispositif est ensuite remis en pression atmosphérique. Le clapet 5 reste alors en équilibre sur la butée 8 et supporte la pression extérieure au réservoir de dessicants. On introduit ensuite la couche poreuse 3, la tige 4 et le liquide réfrigérant dans la cavité de l'évaporateur 20 avant de refermer cette cavité sous vide d'air. 30 Si l'ensemble de la fabrication du dispositif selon l'invention se faisait sous vide, la butée 8 pourrait être supprimée ; le clapet 5 serait alors maintenu en place par la compression de son joint d'étanchéité 6 contre les parois interne du tube 7. Une butée 8 S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 6 pourrait aussi être placée du côté de l'évaporateur 20 si on fermait d'abord la cavité évaporateur et ensuite le réservoir de pompage. Si la butée mobile 8 devait être placée du côté de l'évaporateur 20, la tige fixe 4 devrait alors être située du côté du réservoir de dessicants 30. 5 La mise en oeuvre du refroidissement selon ce premier mode de réalisation fonctionne comme suit. La butée mobile 8 en forme de U est positionnée avec les branches du U servant de points d'appui au clapet 5 et avec la base du U épousant le bouchon déformable 1l du tube 7. Le bouchon déformable 11 est enfoncé (figure 2), par le doigt d'un utilisateur par exemple, et les branches du U poussent le clapet 5. La tige 4 étant fixe et en 10 appui sur un bord du clapet 5, ce dernier bascule par pivot sur la tige fixe 4 sous la poussée de la butée mobile 8 (figure 2). Le basculement du clapet crée un passage entre l'évaporateur et le réservoir de pompage et provoque l'adsorption des vapeurs dudit liquide ; les parois de l'évaporateur sont ainsi refroidies par l'évaporation du liquide réfrigérant à pression réduite. 15 Les figures 3a-3c et 4 illustrent un deuxième mode de réalisation. Les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. Notamment, les figures 3a-3b montrent le clapet 5 séparant l'évaporateur 20 du réservoir de pompage 30. Selon ce deuxième mode de réalisation, la tige 4 est mobile et une butée 14 fixe est prévue dans le réservoir de dessicants 30. La figures 3b montre la butée fixe 14 ; elle peut 20 être réalisée par des taquets soudés à l'intérieur du tube 7 ou des bossages pratiqués dans la paroi du tube (figure 3c). La butée fixe pourrait également être du type décrit en référence aux figures la-lb sans déplacement, soit un fil de fer plat plié en forme de U avec la base du U plaquée contre le bouchon non déformable du tube 7. La mise en oeuvre du refroidissement selon ce deuxième mode de réalisation 25 fonctionne comme suit. La tige mobile 4 est positionnée dans l'évaporateur 20 ; elle présente une forme de cane avec une branche longue prenant appui sur un bord du clapet 5, une branche courte sans appui et un arrondi épousant le bouchon déformable 11 du tube 7. Le bouchon déformable 11 est enfoncé (figure 4) et la tige 4 est poussée vers le clapet 5 ; la branche longue de la tige 4 pousse alors le bord du clapet 5 qui bascule par pivot sur ses 30 butées fixes 14 (figure 4). Le basculement du clapet crée un passage entre l'évaporateur et le réservoir de pompage, provoquant la réaction de refroidissement par évaporation et adsorption. S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 7 Les figures 5a-5b et 6 illustrent un troisième mode de réalisation. Les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. Notamment, les figures 5a-5b montrent le clapet 5 séparant l'évaporateur 20 du réservoir de pompage 30. Selon ce troisième mode de réalisation, la tige 4 est mobile et la butée 14 est fixe. La 5 butée 14 peut être une rainure circulaire pratiquée dans la paroi du tube 7 ou des taquets ou bossages comme décrits plus haut. La mise en oeuvre du refroidissement selon ce troisième mode de réalisation fonctionne comme suit. La tige mobile 4 est positionnée dans le réservoir de pompage 30 ; elle présente la même forme que décrite en référence au deuxième mode de réalisation. Le 10 bouchon déformable 11 du tube 7 est alors situé du côté du réservoir de pompage 30 afin d'actionner la tige mobile 4. Le bouchon déformable 11 est enfoncé (figure 6) et la tige 4 est poussée vers le clapet 5 ; la branche longue de la tige 4 pousse alors le bord du clapet 5 qui bascule par pivot sur ses butées fixes 14 (figure 6). Le basculement du clapet crée un passage entre l'évaporateur et le réservoir de pompage, provoquant la réaction de 15 refroidissement par évaporation et adsorption. Le dispositif de refroidissement selon l'invention est destiné à être utilisé pour un emballage auto-réfrigérant miniaturisé, de type mini-dose tel que décrit plus haut. La figure 7 illustre un agencement possible d'un tel emballage auto-réfrigérant. Le tube 7, contenant le dispositif de refroidissement avec le clapet 5 formant une cloison 20 étanche entre l'évaporateur 20 et le réservoir de pompage 30, est placé au centre de l'emballage. L'extrémité du tube 7 contenant l'évaporateur 20 est manchonné dans une enveloppe 16 et l'espace entre la paroi de l'évaporateur et l'enveloppe délimite une cavité recevant le produit à refroidir 17. Cette cavité peut contenir environ 1 ml à 8 ml de produit à refroidir. L'enveloppe 16 présente un orifice d'expulsion 15 du produit afin qu'un 25 consommateur puisse le recueillir après refroidissement. L'autre extrémité du tube 7 est agencé dans un piston 19 qui pénètre dans la cavité délimitée par l'enveloppe 16 et l'évaporateur 20 pour expulser le produit refroidi. Un joint 18 est prévu à l'extrémité du piston 19 s'insérant dans la cavité contenant le produit 17. Un emballage auto-réfrigérant compact, efficace et de conception simple a ainsi pu 30 être réalisé. S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 8 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple. Ainsi, les différents modes de basculement du clapet peuvent être combinés indifféremment avec les différentes positions du bouchon déformable ; notamment, bien que non illustré, la tige peut être fixe et la butée mobile avec un bouchon 5 délbrmable situé du côté de l'évaporateur. En outre, bien que non illustré, la butée peut être supprimée. De même, la forme et l'agencement des éléments de l'emballage peuvent varier, en particulier la forme et l'emplacement du réservoir de produit par rapport au dispositif de refroidissement. 10 S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc REVENDICATIONS 1. Dispositif de refroidissement autonome comprenant : - un évaporateur (20) contenant un liquide réfrigérant et ses vapeurs ; - un réservoir (30) contenant des moyens de pompage par adsorption des vapeurs du liquide réfrigérant ; - un clapet (5) formant une cloison étanche entre l'évaporateur et le réservoir de pompage; - une tige (4) adaptée à faire basculer le clapet (5) pour mettre en communication l'évaporateur (20) et le réservoir de pompage (30). 2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, dans lequel le clapet (5) repose sur une butée (8,14). 3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, dans lequel la tige (4) de basculement du clapet (5) est mobile et la butée (14) est fixe. 4. Dispositif de refroidissement selon la revendication 2, dans lequel la tige (4) de basculement du clapet (5) est fixe et la butée (8) est mobile. 5. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel la tige (4) de basculement du clapet (5) est située du côté de l'évaporateur (20). 6. Dispositif de refroidissement selon rune des revendications 1 à 4, dans lequel la tige (4) de basculement du clapet (5) est située du côté du réservoir de pompage (30). 7. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 2 à 6, dans lequel la butée (8, 14) est située du côté du réservoir de pompage (30). 8. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel l'évaporateur (20) et le réservoir de pompage (30) sont agencés dans un même tube (7) compartimenté par le clapet. 9. Dispositif de refroidissement selon la revendication 8, dans lequel au moins une extrémité du tube (7) est fermée par un bouchon déformable (11). 10. Dispositif de refroidissement selon les revendications 2 et 9, dans lequel une déformation du bouchon déformable (11) actionne la tige (4) ou la butée (8). S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc 2909753 10 11. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le réservoir de pompage contient des dessicants (9). 12. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 11, dans lequel le clapet (5) comprend un joint torique (6). 5 13. Emballage auto-réfrigérant comprenant : - un dispositif de refroidissement selon l'une des revendication 1 à 12 ; - une cavité adaptée à recevoir un produit (17) à refroidir, ledit produit à refroidir étant agencé autour de l'évaporateur (20) du dispositif de refroidissement. 14. Emballage selon la revendication 13, comprenant en outre : 10 - une enveloppe (16) délimitant avec l'évaporateur (20) la cavité recevant le produit à refroidir (17) ; - un orifice d'expulsion (15) ménagé dans une paroi de l'enveloppe (16) ; - un piston (19) adapté à s'insérer entre l'enveloppe (16) et l'évaporateur (20) pour expulser le produit refroidi. 15 S:\MK\THERMO23-clapet minidose.doc