Brevet FR2977012A1 — publié le 20121228

DISPOSITIF ISOTHERME POUR BOUTEILLE L'invention concerne un dispositif pour refroidir un liquide contenu dans un conditionnement muni d'un goulot. Plus particulièrement, l'invention est adaptée au refroidissement du contenu d'une bouteille de bière, de vin ou de spiritueux, d'un flacon de parfum ou d'un tube de produit cosmétique. Aux fins de la présente demande, un goulot sera défini comme un tube de section variable en aire, le long dudit tube. Aux fins de la présente demande, le terme « emboîter » signifie généralement envelopper exactement et notamment dans des conditions procurant un bon contact thermique entre les parties « emboîtées ». La détermination d'un profil emboîtable pour une surface d'un premier goulot de bouteille donné consiste à réaliser un profil complémentaire au goulot, dans lequel les parties décroissantes du premier goulot le long du premier goulot, sont comblées. Ainsi le remplacement d'un premier goulot par un second goulot de section non-décroissante le long de ce second goulot, et s'appuyant sur le premier goulot, permet d'obtenir un second goulot emboîtable dans le premier goulot et en appui sur le premier goulot dans ses zones strictement croissantes. Au sens de la présente demande, des surfaces emboîtables peuvent donc ne pas être en contact sur certaines zones pour des profils exceptionnels de goulot de bouteille pour tenir compte par exemple de la surépaisseur d'une bague de col de bouteille et des fils de plaque de muselet. Des surfaces emboîtées sont cependant généralement tenues pour être en contact intime l'une avec l'autre, au sens de la présente demande. Les bouteilles à goulot sont des bouteilles partageant des caractéristiques communes de forme, dont l'ensemble constitue le type « à goulot ». Une bouteille à goulot s'étend en hauteur, dans une position normale de repos de la bouteille, en équilibre stable, entre un fond et un orifice de goulot situé à un niveau vertical plus élevé que le fond. Entre les deux niveaux du fond et de l'orifice de goulot de la bouteille, il est possible de distinguer deux parties de la bouteille à goulot, une première partie ou fût, représentant la majorité du volume intérieur de la bouteille, et une deuxième partie ou goulot permettant de raccorder le fût à l'orifice de goulot de la bouteille pour permettre l'écoulement commode, hors de la bouteille, d'un liquide contenu dans la bouteille. Dans les bouteilles à goulot, le goulot est essentiellement une surface admettant un axe de symétrie et de section variable dans des plans perpendiculaires à cet axe. Ledit axe ou direction de la bouteille, est essentiellement vertical pour une bouteille en équilibre stable sur son fond, et sera utilisé, dans la présente demande, pour repérer les niveaux ou hauteurs sur la bouteille des différentes parties d'une bouteille de type à goulot, entre le niveau du fond et celui de l'orifice de goulot d'une telle bouteille. 2 Le goulot du type de bouteille à goulot peut alors être essentiellement défini comme une première partie d'une bouteille de type à goulot, admettant un premier axe de symétrie et de section variable orthogonalement à la direction de la bouteille et le fût du type « à goulot » comme une seconde partie d'une bouteille de ce type, de section couramment constante orthogonalement à cette même direction et admettant une second axe de symétrie , le premier axe de symétrie étant confondu avec le second axe de symétrie et nommé direction de la bouteille à goulot. Ce type de bouteille à goulot permet aussi de définir une hauteur d'épaule comme hauteur du point de raccordement entre le goulot et le fût et de définir une hauteur de remplissage comme hauteur à laquelle une bouteille est remplie, usuellement ou pour une contrainte légale. La hauteur de remplissage est naturellement intermédiaire entre la hauteur de l'orifice de goulot de la bouteille et la hauteur d'épaule de cette bouteille à goulot. Les considérations de la présente demande, s'appliquent, de façon équivalente à toute bouteille possédant un goulot admettant un axe de symétrie, qui présente une section perpendiculairement à cet axe qui est maximum à une hauteur d'épaule, qui est monotone non-croissant en section depuis la hauteur d'épaule jusqu'au niveau de l'orifice de son goulot, qui a un niveau de remplissage, intermédiaire entre la hauteur de l'orifice et de l'épaule et pour lequel, la différence entre ses sections à la hauteur de remplissage et à la hauteur de l'épaule n'est pas nulle . Dans l'art antérieur, les bouteilles en particulier champenoises sont traditionnellement refroidies dans des seaux remplis de glace dans lesquels le fût de la bouteille est plongé, le goulot de la bouteille émergeant afin de permettre la préhension de la bouteille sur une surface sèche et non glissante. Toutefois, le requérant de la présente demande a observé que ces seaux refroidissent mal les bouteilles qui émergent de tels seaux à glace. Le pouvoir frigorifique des seaux est donc très mal utilisé et dispersé inutilement. Il n'est cependant pas possible d'immerger la bouteille champenoise dans une eau glacée sans provoquer des désagréments notables pour l'utilisateur d'une telle bouteille qui attrape une telle bouteille à la main, comme la sensation de froid et la possibilité de laisser échapper la bouteille rendue glissante par une pellicule d'eau restée à sa surface. De surcroît, l'immersion a pour effet également de mouiller l'étiquette du producteur, voire de la décoller. La conception d'un dispositif de refroidissement palliant l'inconvénient cité du seau à glace et permettant une conduction thermique améliorée et une uniformité de température dans la bouteille est donc un problème difficile pour l'art antérieur. L'ancienneté du seau à glace et son adoption universelle et ancienne, semblent aussi, dans l'art antérieur, confirmer la difficulté de ce problème. Dans ce contexte, l'invention est un dispositif de refroidissement d'un liquide contenu dans une bouteille, comprenant une bouteille et un récipient, ladite bouteille contenant un liquide, ledit récipient contenant un gel refroidissant, ledit récipient comprenant un creux, dans lequel ledit creux est emboîté sur ladite bouteille sur une zone s'étendant sur la bouteille entre un premier plan et un second plan, le premier plan étant le plan du niveau du liquide dans la bouteille et le second plan étant essentiellement le plan parallèle au premier plan qui maximise l'aire de la section de la bouteille par ledit plan parallèle au premier plan et qui est le plus proche du niveau du liquide dans la bouteille, pour mettre en contact thermique le gel refroidissant et le liquide. Dans des variantes de l'invention : - le gel refroidissant est un gel eutectique, - ladite bouteille est une bouteille est d'un type choisi parmi les bouteilles à goulot comme les types champenois, bordelais bourguignon, flûte d'alsace, gaillacois, provençal, clavelin, les canettes en verre et aluminium à col et goulot pour bières et soda, - ladite bouteille est disposée en équilibre stable, - ladite bouteille est un flacon de parfum disposé en équilibre stable, - ladite bouteille est un flacon ou une bouteille à goulot à usage pharmaceutique - ladite bouteille est un tube de produit cosmétique comprenant une première et une seconde extrémité, le tube étant fermé par un bouchon à sa première extrémité et le tube étant pincé à la seconde extrémité , ledit tube reposant verticalement sur le bouchon, en équilibre stable, - le récipient est composé d'une matière choisie parmi : un métal, un verre, un verre de cristal, un latex, un polymère , un polyéthylène haute densité ou téréphtalate, une peau ou cuir de type outre, - le récipient comprend un moyen de stabilisation mécanique du récipient emboité sur la bouteille, - le récipient contient un poids de gel refroidissant supérieur ou égal à la moitié du poids du liquide dans la bouteille. L'invention concerne aussi un procédé d'obtention du dispositif ci-dessus, comprenant les étapes de former un creux dans un récipient contenant un gel refroidissant, selon une forme emboîtable sur une zone d'une bouteille qui est comprise entre le niveau de liquide dans cette bouteille et le niveau de la section maximum de la bouteille par un plan parallèle au niveau de liquide, et emboîter le creux sur la zone de la bouteille pour refroidir le liquide dans la bouteille. 4 L'invention concerne aussi une utilisation du dispositif ci-dessus avec un ensemble de bouteilles pour refroidir simultanément ledit ensemble. Un avantage de l'invention est d'utiliser une source froide au-dessus d'un élément à refroidir ou à maintenir au froid, contenant un liquide à refroidir lui aussi ou à maintenir au froid, et d'avoir un contact thermique entre la source froide et l'élément à refroidir ou à maintenir au froid, ce qui assure une conduction thermique maximale propre à provoquer une convection dans le liquide contenu dans l'élément, dans le cas d'un refroidissement, par la source froide, assurant un refroidissement rapide du liquide. L'aspect de convection étant moins important pour des liquides qui sont des fluides visqueux ou pâteux, il est attendu une moindre efficacité de l'invention pour ces produits par rapport à l'application de l'invention à des liquides. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description ci-dessous et en référence à la figure 1 pour les numéros entre parenthèses dans le texte de la présente demande. La figure 1 représente en coupe selon un plan passant par l'axe d'une bouteille, la bouteille étant munie sur son goulot entre le niveau de remplissage du liquide, la bouteille étant supposée non entamée, et le niveau de son épaule, d'une cuve comprenant des parois concentriques et cylindriques verticales entre lesquelles est introduit du gel jusqu'à une plaque servant de couvercle à la cuve en partie haute des parois et jusqu'à une paroi suivant une zone du goulot s'étendant sur la surface du goulot entre les niveaux intersections des deux parois cylindriques avec la surface de la bouteille, en partie basse de la cuve. Dans un premier mode de réalisation, l'invention est décrite pour son adaptation à une bouteille de type champenois. En effet, les systèmes de refroidissement constitués par les seaux à glace qui servent dans l'art antérieur à refroidir le contenu des bouteilles champenoises ou de type champenois, sont insuffisants en ce sens qu'ils ne refroidissent que très imparfaitement les bouteilles du fait de leur émergence de tels seaux, aux fins de permettre la préhension de la bouteille sans nécessiter de l'utilisateur de s'immerger la main dans une eau glacée. Comme le niveau de remplissage des bouteilles est au dessus du niveau de leur épaule et qu'en général le niveau de cette épaule est conservé au-dessus de la surface de l'eau, dans le seau à glace, l'utilisateur prenant la bouteille au niveau de l'épaule de celle-ci, il en résulte que le refroidissement d'une bouteille est imparfait pas seulement pour sa partie émergée d'un seau à glace. La cause de cette imperfection peut résider dans un effet thermodynamique qui s'applique au transfert de chaleur par conduction et qui favorise la conduction du refroidissement selon les directions verticales descendantes. Pour obtenir l'effet de l'invention, il faut d'une part mettre en contact un gel refroidissant avec le liquide via la bouteille, c'est-à-dire qu'il faut mettre en contact le gel refroidissant avec la bouteille, en dessous d'un premier niveau qui est le niveau du liquide dans la bouteille, jusqu'à un second niveau qui est le niveau d'un plan, pour lequel, la section de la surface de la 5 bouteille par ce plan, est d'aire maximum. Au-delà, la surface de section de la surface par un plan parallèle au niveau de liquide étant moindre, on est certain de perdre de la capacité réfrigérante qui « tombe » alors dans de l'air situé plus bas. Toutefois, il y aura avantage à descendre le deuxième niveau d'un centimètre environ pour limiter les pertes thermiques qui sont importantes lorsque l'on s'arrête exactement à la section d'aire maximum pour le second niveau , et pour augmenter l'accroche du récipient sur la bouteille. De même, il y aura avantage à élargir la cuve de gel au-delà d'un centimètre de la section la plus large de la bouteille afin de créer un flux laminaire d'air descendant sur les parois et isolant. L'invention est donc, au sens de la présente demande, un récipient chapeautant la bouteille et s'emboîtant sur une zone particulière de la bouteille. Cette zone s'étend en projection sur le fond d'une bouteille, entre un premier niveau constitué par le plan du liquide, supposé horizontal, dans la bouteille, supposée verticale, et entre le deuxième niveau donnant une section maximale parallèlement au niveau de liquide. Pour une forme champenoise de bouteille à fût vertical, cette section maximale est obtenue à toute hauteur sur le fût. Il est donc possible de sélectionner la hauteur la plus élevée sur le fût qui est celle du raccordement avec le goulot et qui est la plus proche du niveau de liquide. La forme de la surface du creux du récipient réfrigérant est donc déterminable par un homme du métier. La projection de la bouteille vide, sur le fond, selon la direction de la bouteille dessine deux cercles concentriques en vue de dessus : un premier cercle de diamètre égal à celui de l'orifice de goulot de la bouteille et un second cercle de diamètre égal au diamètre du fût de la bouteille. Pour la bouteille pleine, le niveau de liquide d'une bouteille non entamée, se projette sur un troisième cercle dont le diamètre est égal à la section du niveau de liquide au niveau de remplissage, qui est aussi la surface de liquide dans la bouteille, aux corrections près de l'épaisseur de la bouteille, qui est de quelques millimètres. L'invention est alors réalisée dans le cas de ce premier mode de l'invention appliquée à une bouteille champenoise, par un récipient s'étendant en projection sur le fond entre le troisième cercle et le second cercle et suivant le goulot de la bouteille en section dans un plan contenant la direction de la bouteille. Par exemple, il est alors possible de prolonger vers le haut de la bouteille, la trace du récipient sur la bouteille par les parois d'un troisième cylindre de 6 révolution autour de l'axe de la bouteille et de base égale au périmètre du troisième cercle et par les parois d'un second cylindre de révolution autour de l'axe de la bouteille et de base égale au périmètre du second cercle. Il est ensuite possible d'arrêter ces cylindres à une même hauteur d'arrêt du fond de la bouteille, pour obtenir une cuve, permettant la réalisation d'un récipient selon l'invention, adapté à une bouteille champenoise. En effet, il suffit ensuite de remplir la cuve de gel refroidissant à ras bord et de fermer cette cuve par un couvercle soudé à la paroi ou collé à celle-ci par un moyen de fixation adapté à la nature du matériau de la paroi et du couvercle pour obtenir un récipient selon l'invention, apte au refroidissement par conduction thermique du contenu d'une bouteille sur le goulot de laquelle le récipient ci-dessus est emboîté. Optionnellement, pour limiter la hauteur d'arrêt, il est possible d'utiliser un couvercle rempli de gel et servant de pont au-dessus du goulot de la bouteille à refroidir. Pour une paroi en métal, on choisira un métal soudable il pourra être choisi un couvercle du même métal afin d'assurer la possibilité d'une soudure. Ce métal pourra être un métal précieux comme de l'argent, si un objet de prestige en orfèvrerie est recherché. Un matériau bon conducteur thermique est souhaitable au contact de la bouteille, les autres parois pouvant être de préférence isolantes pour limiter les pertes thermiques horizontales au mieux. Le résultat du refroidissement d'une bouteille, sur le goulot de laquelle est emboîté le récipient, est obtenu car la cuve est remplie de gel refroidissant entre les parois concentriques du troisième cylindre et du second cylindre et le gel atteint ainsi en remplissant cet espace, la trace du récipient sur le goulot de la bouteille, avec laquelle il rentre en contact thermique, essentiellement sans laisser d'intervalle d'air. De même, lorsque le creux du récipient est emboîté sur le goulot d'une bouteille, de préférence de façon centrée par rapport à l'axe de la bouteille, la paroi du creux du récipient selon l'invention rentre en contact thermique avec la surface de la bouteille essentiellement sans intervalle d'air. Comme la surface du liquide, à refroidir et la paroi de la bouteille sont directement en contact, il en résulte une conduction thermique directe, essentiellement sans intervalle d'air entre le gel refroidissant et le liquide de la bouteille via le récipient selon l'invention. La transmission du pouvoir réfrigérant du gel contenu dans le récipient selon l'invention est alors maximum verticalement et il en résulte une plus grande conservation à température contrôlée par le gel, du liquide contenu dans une bouteille et couverte pour une partie de son goulot par le récipient selon l'invention. II est donc possible de réaliser, avec l'invention, un dispositif de refroidissement d'une bouteille champenoise en ne refroidissant qu'une zone de son goulot située, en projection sur son fond, entre le périmètre de la surface de son liquide au niveau de remplissage et le périmètre de son fût. Ce résultat peut se dégrader si une lame d'air, mauvaise conductrice de la chaleur, est intercalée entre le gel refroidissant ou réfrigérant, et le liquide, ou encore si le contact thermique est réduit par un excentrement du creux du récipient et de la bouteille. Ainsi, il pourra être utilisé un moyen de centrage du creux de la paroi du récipient de l'invention par rapport à l'axe de la bouteille. Le moyen de l'invention constitué par le récipient pourra aussi être réservé aux bouteilles non entamées pour en recueillir potentiellement tous les effets, la hauteur de remplissage étant alors maximum. De même, on pourra sans sortir de l'enseignement de la présente invention ajouter un moyen d'isolation thermique pour éviter les pertes de chaleur par convection de l'air autour de la bouteille, en insérant la bouteille surmontée du récipient de l'invention dans un emballage, par exemple en forme de cylindre transparent, imperméable à l'air et faiblement conducteur thermiquement . De même, pour réduire le réchauffement par rayonnement, on pourra rendre le cylindre opaque aux rayonnements autres que visibles. Un cylindre totalement opaque à la lumière et réalisant un cloche recouvrant la bouteille munie du récipient de l'invention sans permettre de circulation d'air entre l'intérieur de la cloche et l'extérieur de cette cloche, pourra du point de vue de la conservation du pouvoir réfrigérant de l'invention constituer un emballage optimal. L'invention rajoutant de la hauteur à la bouteille peut en augmenter l'instabilité, il pourra donc être disposé sous le fond d'une bouteille munie du récipient selon l'invention, un support stabilisant cette bouteille. Dans le cas d'un emballage cylindrique de la bouteille, comme décrit ci-dessus, ce support pourra être constitué d'une plaque circulaire de stabilisation, centrée sur l'axe du cylindre, solidaire du périmètre du cylindre d'emballage de la bouteille, située au niveau du fond de la bouteille lorsque la bouteille est engagée dans l'emballage et passant sous la bouteille. Notamment, un support de bouteille réalisant pratiquement l'invention pourra être constitué d'un premier cylindre s'étendant du fond de la bouteille à l'épaule de la bouteille, autour du fût de cette bouteille et d'un second cylindre contenant le récipient de l'invention, le premier et le second cylindre étant de même périmètre et s'emboîtant l'un dans l'autre par une rainure en creux sur le périmètre de l'un et une rainure en bosse sur le périmètre de l'autre, les rainures s'engageant l'une dans l'autre lorsque les axes des cylindres sont alignés et les cylindres superposés. Avantageusement, le premier cylindre est muni d'une plaque de stabilisation. Cette association d'un premier cylindre muni d' une plaque de stabilisation, dans lequel est engagé le fût de la bouteille et d'un second cylindre contenant le récipient refroidissant de l'invention, dans lequel est engagé le goulot de la bouteille, de façon centrée par des rainures de raccordement du premier et du second cylindre, constitue un mode préféré pour l'invention. Ce mode de l'invention est généralisable à toute bouteille munie d'un goulot ou d'un orifice pour laquelle le niveau de liquide dans la bouteille se projette sur le fond de la bouteille en 2977012 s laissant une surface la plus importante possible, en projection sur le fond , entre cette surface projetée du niveau de liquide et le périmètre du fût, en projection sur le fond. De ce point de vue, une bouteille bordelaise ou encore une bouteille bourguignonne est adaptée à la réalisation de l'invention avec une efficacité comparable à celle obtenue pour une 5 bouteille champenoise. Au final, une très grande variété de bouteilles à goulot, flacons, canettes, tubes est adaptée L'invention serait toutefois peu efficace pour une canette constituée d'un cylindre plat sur chacune de ses extrémités' l'épaule de ladite canette étant inexistante dans ce type de bouteille et de l'air existant dans la canette. Par ailleurs, il est possible en juxtaposant plusieurs récipients selon l'invention, de l'appliquer à 10 plusieurs bouteilles d'axes parallèles, notamment dans une caisse, simultanément, avec un effet supplémentaire en efficacité de refroidissement des bouteilles pour les faces des bouteilles en regard, par rapport aux faces des bouteilles en regard avec une atmosphère extérieure. Il est donc possible avec un gel eutectique remplissant un récipient selon l'invention d'obtenir, 15 pour le mode préféré pour l'invention, l'équivalent d'un seau à glace fonctionnant à l'envers, c'est-à-dire refroidissant principalement le goulot d'une bouteille et la maintenant à température contrôlée avec un minimum de gel refroidissant. II est ainsi possible avec un gel réfrigérant de type eutectique du commerce, de refroidir une bouteille plongée dans une atmosphère à une température de 20°C, elle-même à cette 20 température, pendant 4h à une température de 15°C avec une masse de gel égale à la moitié du poids du liquide dans la bouteille et à une température de 10°C pendant la même durée, avec une masse de gel égale au poids du liquide dans la bouteille, ladite masse de gel étant contenue dans un récipient selon l'invention emboîté sur le goulot de ladite bouteille pendant ladite durée. Le maintien en température en partant d'une bouteille préalablement refroidie 25 est encore plus aisé et prolongé. Le premier mode exposé pour l'invention est susceptible d'un grand nombre de variantes pour chaque type de bouteille et d'encombrement ainsi que de température souhaitée donc de masse de gel à introduire dans le récipient de l'invention. Toutefois, l'enseignement de l'invention tel que décrit permet à un homme du métier de déterminer sans difficulté 30 particulière la forme du récipient selon l'invention et les quantités de gel à utiliser pour chaque cas pratique. Sur la figure 1, un exemple de réalisation du premier mode de l'invention est représenté. Une bouteille (1) contenant un liquide (2) s'élevant dans la bouteille jusqu'à un niveau de remplissage, est représentée en coupe. La surface du liquide à ce niveau de remplissage est 35 supposée horizontale, la perpendiculaire à cette surface de liquide donnant la direction verticale. La dimension de la bouteille est celle d'une bouteille de champagne standard de 75 cl, aux fins de fixer l'échelle, ou à défaut, une trentaine de cm pour la hauteur et une dizaine de cm pour le diamètre du fût. La direction de la bouteille, joignant le centre de son orifice de goulot perpendiculairement à son fond est essentiellement verticale. Le récipient selon l'invention s'étend alors pour le creux de sa paroi, en une cuve, selon une première surface (3) suivant le galbe du goulot de la bouteille, selon une seconde surface (4) essentiellement cylindrique de diamètre essentiellement légèrement supérieur au diamètre du fût et essentiellement parallèle au fût, et selon une troisième surface (5) essentiellement cylindrique, concentrique à la seconde surface et de diamètre essentiellement égal au diamètre de la surface du liquide dans la bouteille, au niveau de remplissage, et ce récipient s'étend le long d'un couvercle (6) fermant la cuve et formant un récipient dont le creux des parois est constitué par la première surface, la seconde surface et la troisième surface. Le récipient selon l'invention est rempli de gel eutectique refroidissant(7) à l'intérieur de son creux ou cuve. L'invention est susceptible d'application industrielle dans le domaine de la réfrigération des bouteilles contenant des liquides comme les vins et les spiritueux. Il est entendu que ladite description peut être aisément transposée à des bouteilles de forme différente de la bouteille champenoise, posées normalement sur leurs fonds en équilibre stable, à un flacon de parfum dont l'orifice est plus haut que le fond et en équilibre stable, ainsi qu'à un tube de crème cosmétique, reposant à l'envers sur un bouchon vissé à son goulot et dont la partie haute est pincée en une ligne de soudure. Au niveau de la jonction du bouchon et du corps ou tube, il existe en effet, une section maximale du tube qui permet d'appliquer le critère de l'invention en supposant que le niveau de liquide est au niveau du pincement du tube et que le niveau de liquide est perpendiculaire aux parois du pincement du tube ou horizontal. II est donc possible d'appliquer l'invention a de nombreux cas pratiques. Notamment, des moyens de stabilisation du récipient réfrigérant comme des pieds adaptés au récipient emboîté sur une bouteille ou un support quelconque peuvent avoir à être rajoutés sans sortir du cadre de l'invention. Il est aussi possible de dupliquer un élément de l'invention et de l'appliquer simultanément à un pack de bouteilles ou un ensemble de bouteilles. Un effet de protection des faces des bouteilles en regard, vis-à-vis de la conduction et d'autres pertes peuvent être obtenues par cette association d'éléments identiques de l'invention.