Brevet FR2999060A1 — publié le 20140613

HOUSSE DE TRANSPORT AVEC ABSORPTION D'ENERGIE PAR CHALEUR LATENTE ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'objet de l'invention concerne une housse destinée à protéger et 5 conserver à une température acceptable un dispositif électronique dont la température peut augmenter et son procédé de fabrication. Elle peut être utilisée dans le domaine du contrôle thermique des équipements électroniques au moyen d'une pochette composée de matériau à changement de phase et de tissus respirant ou élastiques, la pochette 10 venant s'insérer dans une housse dont les dimensions sont adaptées à l'équipement. Plusieurs facteurs accroissent la densité thermique des équipements électroniques. Ceci peut être l'enrichissement de leur 15 fonctionnalité (diffusion en continu ou en anglo-saxon streaming, vidéo,...), l'évolution des cycles émission/réception ou leur taux d'utilisation et la densification des composants pour un appareil présentant des dimensions de plus en plus petites. Le problème se pose, par exemple, dans le cas de postes radio 20 portatifs. Il existe aussi pour des téléphones portables de faible dimension tels que des « smartphones » ou des micro-ordinateurs portables. L'évacuation de la chaleur dissipée par les équipements précités vers l'ambiance extérieure est difficile car elle est très souvent limitée à la convection naturelle avec l'air et au rayonnement avec les parois 25 environnantes. Afin de ralentir l'élévation de température d'un matériel qui dissipe de la chaleur, une solution consiste à augmenter son inertie thermique. La solution la plus simple consiste à augmenter la masse de l'équipement. Cette solution n'est toutefois pas envisageable dans des applications où le poids 30 du matériel doit être le plus petit possible. La société Akasa distribue une sacoche pour le refroidissement sans alimentation d'un ordinateur portable. La demande de brevet US 2003/0124278 décrit une barrière thermique composée d'une première couche de protection et d'une deuxième couche de protection et d'une poudre de matériau à changement de phase permettant de réguler la température, le matériau étant disposé entre les deux couches. Dans la suite de la description, on utilise l'expression « tissu respirant» pour désigner un tissu perméable à l'air et imperméable aux liquides ou un tissu qui peut se dilater. De manière plus générale on définit l'expression « enveloppe respirant » pour désigner une enveloppe présentant ces propriétés. L'abréviation MCP est utilisée pour désigner des Matériaux à Changement de Phase. Un des objectifs de la présente invention est de fournir une housse de transport contenant des pochettes ou enveloppes par exemple en « tissu respirant)> contenant un matériau à changement de phase ou MCP permettant d'absorber une partie de l'énergie dissipée par l'équipement, une 20 housse dont le contenu est facilement interchangeable, une housse qui assure un bon contact thermique entre l'équipement à transporter et le MCP. L'invention concerne une housse pour protéger un dispositif électronique et éviter une augmentation de la température du dispositif caractérisée en ce qu'elle comporte une pochette composée d'une 25 enveloppe souple « respirant », un Matériau à Changement de Phase solide/liquide étant disposé au sein de ladite enveloppe. Le matériau MCP utilisé est, par exemple, un matériau présentant une chaleur latente variant de 150 à 300 kJ/kg et une température de fusion comprise dans l'intervalle 30°C à 70°C. 30 Le matériau MCP peut aussi être de la paraffine, ou encore constitué de sels hydratés ou d'huile végétale. L'enveloppe souple respirant est remplie, par exemple, de matériau MCP mélangé à du graphite expansé. Selon une variante de réalisation, l'enveloppe souple « respirant » est un tissu. L'enveloppe souple « respirant » présente, par exemple, un grammage de 100 à 250 g/m2 et une perméabilité à l'air de l'ordre de 0,5 1/m2/Sec. Le tissu formant l'enveloppe est choisi parmi la liste suivante : Polyamide, Polyester ou Cordura avec élastomère. La pochette est, par exemple, constituée d'une première face d'un premier tissu élastique imperméable aux liquides et perméable à l'air et d'un deuxième tissu élastique ou non imperméable ou non aux liquides et perméable à l'air, les deux tissus étant liés par collage. L'invention concerne aussi un procédé pour fabriquer une housse pour protéger un dispositif électronique et éviter une augmentation de la température dudit dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de remplissage d'une pochette constituée partiellement ou totalement d'une enveloppe souple imperméable aux liquides et perméable à l'air, par un matériau à changement de phase solide/liquide et le positionnement de ladite pochette dans la housse. L'étape de remplissage consiste à positionner le MCP entre un premier tissu « respirant » et un deuxième tissu « respirant » ou non et à sceller les lisières des deux tissus afin de produire une pochette. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent : - Les figures lA et 1B, un exemple de housse dans laquelle vient s'insérer une pochette contenant un MCP selon l'invention, et une pochette selon l'invention, - La figure 2, une manière de fabriquer la pochette contenant le matériau à changement de phase MCP. La description qui suit est donnée pour une housse de transport 5 d'une radio portable. Sans sortir du cadre de l'invention, elle peut être utilisée pour maintenir à une température un téléphone portable, un micro-ordinateur portable. Les dimensions de la housse seront, dans ce cas, adaptées à l'objet dont la température en cours de fonctionnement est contrôlée, notamment afin d'assurer un bon contact thermique entre le matériau à 10 changement de phase MCP et l'objet. La figure 1A schématise une housse de transport destinée à protéger la radio. La housse de transport 1 est composée, par exemple, d'une pochette 2 ou enveloppe souple constituée, par exemple, d'un « tissu respirant ». Un Matériau à Changement de Phase liquide/solide MCP, 3, est 15 inséré dans la pochette (figure 1B) donc au sein du « tissu respirant » et « déformable » qui permet avantageusement de gérer le problème de variation de volume lors du changement d'état du MCP et d'assurer un bon contact thermique entre la radio et le MCP. La housse est destinée à entourer sur au moins une partie une radio 10 qui dissipe de l'énergie en 20 fonctionnement. La pochette 2 est par exemple composée d'une première paroi 2A d'un premier textile et d'une deuxième paroi 2B d'un deuxième textile dont les caractéristiques peuvent être identiques au premier textile. Le MCP liquide/solide présente la capacité à absorber et/ou à relâcher l'énergie thermique afin de réduire ou contrôler les flux de chaleur, 25 dans l'exemple entre la radio et un utilisateur. Le MCP utilisé va ralentir les échanges thermiques entre la radio et l'utilisateur en absorbant une partie de l'énergie dissipée par l'équipement électronique. Le MCP est contenu dans une pochette souple, interchangeable ou non, ce qui assure un bon contact thermique entre les parois de 30 l'équipement et le MCP contenue dans la pochette. Lorsque la température de la paroi de l'équipement atteint la température de fusion du MCP, le MCP passe de l'état solide à l'état liquide en gardant une température sensiblement constante. Ainsi, l'augmentation de la température de la paroi de l'équipement est ralentie. La chaleur latente d'un MCP étant très grande, typiquement 200 5 kJ/kg par rapport à la chaleur sensible moyenne d'un poste en aluminium, typiquement 700 J/kg°C, l'introduction d'une masse, même réduite de MCP, permet d'augmenter considérablement l'inertie thermique. Par exemple, pour un équipement dont la masse totale est de l'ordre de 500 g, l'énergie nécessaire pour augmenter de 10°C la totalité du poste est égale à l'énergie Io nécessaire à la fusion de 30 g de MCP. Lorsque le MCP est entièrement à l'état liquide, selon l'option choisie, pochette interchangeable ou non, il est possible de changer la pochette de MCP de la housse afin de maintenir la température du poste sensiblement constante pendant un temps supplémentaire. 15 Le MCP se solidifie lorsque le poste ne dissipe plus d'énergie thermique. La stabilité des MCP disponibles sur le marché offre comme avantage à ces matériaux de pouvoir être utilisés sur plusieurs dizaines de milliers de cycles fusion/solidification sans dégradation de leurs performances énergétiques. 20 Les matériaux MCP sont par exemple choisis en fonction de leur température de fusion qui est comprise dans l'intervalle [35°C, 45°C] ou encore dans l'intervalle [60°C, 70°C] ou n'importe quel autre intervalle. Selon un mode de réalisation, il est aussi possible d'utiliser des MCP encapsulés pour lesquels la variation de volume macroscopique est 25 nulle. L'enveloppe de la capsule ne se déforme pas et le produit reste sous forme de poudre après fusion du MCP contenu dans la capsule. Typiquement, la chaleur latente d'un MCP pur est de l'ordre de 200 kJ/kg, alors que ce même MCP inclus dans des capsules de Si02 hydrophile de 250 mm de diamètre entraîne une chaleur latente de 100 kJ/kg. 30 Selon une autre méthode de réalisation, il est aussi possible d'utiliser du MCP mélangé à du graphite expansé qui se présente alors sous la forme de plaquette rigide. Le MCP occupe la porosité de ces plaquettes et à l'état liquide, reste au sein du graphite grâce aux forces de capillarité. Ce mélange permet d'obtenir un MCP ayant une conductivité thermique plus élevée ce qui facilite les transferts thermiques donc la fusion du MCP. Le couple tissu ou matériau respirant/MCP est choisi de façon à trouver la meilleure efficacité thermique pour un moindre coût de mise en oeuvre. Dans le cas d'une housse avec pochette intégrée, le tissu extérieur de la housse (côté qui n'est pas en contact avec le matériel) est, par exemple, en Cordura enduit PU, présentant une bonne résistance à l'abrasion et aux déchirures, alors que l'autre face de la pochette contenant le MCP (coté en contact avec le matériel) peut être en polyamide ou polyester avec film PU ou enduit PU. Ces matériaux sont perméables à l'air mais imperméables aux liquides. Le recouvrement de PU de chaque tissu (extérieur et intérieur) permet le contre-collage, et de fait une fabrication aisée d'une pochette résistante au sein de la housse. Dans le cas d'une housse avec pochette interchangeable, le tissu utilisé pour concevoir la pochette est par exemple en polyamide ou polyester recouvert d'un film PU ou enduit PU, tissu respirant perméable à l'air mais imperméable au liquide, permettant de gérer la variation de volume du MCP pendant la fusion/solidification et de fabriquer à moindre coût ces pochettes. Le procédé de fabrication permet de limiter le volume d'air emprisonnée dans la pochette. Le volume d'air résiduel, néfaste au échange de chaleur entre le matériel et le MCP, peut être évacué par application d'une pression mécanique sur la pochette puisqu'une face au moins de la pochette est en tissu perméable à l'air ou plus simplement en plaçant les pochettes dans une enceinte à vide. La masse du MCP intégré dans la pochette est optimisée en fonction du type de MCP et de l'effet d'inertie thermique recherchée. La température de fusion du MCP est optimisée, par exemple, en 30 fonction des conditions climatiques. Quelques exemples de tissus pouvant être utilisés sont donnés ci-dessous. Par exemple, on utilise du Polyamide, du Polyester ou du Cordura avec élastomère, pour le collage par fusion (par résistance ou ultrason). Ces 5 tissus sont enduits de polyuréthane PU ou recouvert d'un film imper-respirant PU. Leurs caractéristiques sont les suivantes : Grammage : 100 à 250 g/m2 Perméabilité à l'air de l'ordre de 0,51/m2/Sec. Pour les matériaux à changement de phase MCP, il est possible io d'utiliser des paraffines, des sels hydratés ou encore des huiles végétales. Ils présentent une chaleur latente variant de 150 à 300 kJ/kg et une température de fusion comprise dans l'intervalle 30°C à 70°C. La figure 2 illustre un schéma possible pour la fabrication de la pochette destinée à être intégrée ou insérée dans la housse et 15 éventuellement facilement interchangeable. Le principe de fabrication consiste par exemple à injecter le MCP qui se présente sous une forme liquide entre deux couches de tissus. Le MCP est contenu dans un réservoir 20 équipé d'un conduit 21 et d'une buse 22 permettant un transfert d'une quantité donnée de MCP 20 entre les deux tissus en position verticale préalablement scellés sur trois cotés, selon l'un des procédés décrit ci-après. Un premier tissu 23 est entouré autour d'un premier rouleau 24 permettant de le dérouler et un deuxième tissu 25 passe autour d'un deuxième rouleau 26. Après scellement des trois arêtes du tissu, la buse 22 vient s'insérer dans la pochette ouverte 25 ainsi constitué. Après introduction de la quantité désirée de MCP, une rotation des deux rouleaux permet de dégager la dernière arrête pour sceller les deux tissus et obtenir une pochette fermée qui peut être découpée des rouleaux de tissus restant (contre-collage). Le scellement des parois du premier et du deuxième tissu est par exemple réalisé par la fusion du film PU 30 ou de l'enduit PU par un chauffage à ultrason (guide selon la géométrie 23A et 25A) ou par des mâchoires (géométrie 23A et 25A) chauffées par effet joule, ou encore en déposant une couche de colle sur les lisières 23A, 25A ou périphéries des deux tissus. Les deux lisières en vis-à-vis étant ainsi scellées. L'introduction d'une masse réduite de matériaux à changement de 5 phase solide/liquide dans une housse de transport d'un équipement permet notamment d'augmenter l'inertie thermique et ainsi de réduire l'impact de pics de charge thermique. Un tel agencement permet notamment d'utiliser efficacement la chaleur latente de fusion d'un MCP en plus de la chaleur sensible de l'équipement. L'agencement permet si besoin de changer les 10 pochettes de MCP afin de prolonger la durée de l'effet recherché. Le type de housse selon l'invention permet de créer un effet d'hystérésis thermique permettant de passer des crêtes de puissance émise, de retarder les sensations de paroi chaude d'équipement au contact de l'utilisateur ou encore de prolonger la durée de fonctionnement d'un 15 équipement avant que celui-ci n'atteigne une température trop élevée qui peut être fatale à la tenue des composants électroniques. REVENDICATIONS1 - Housse pour protéger un dispositif électronique et éviter une augmentation de la température du dispositif caractérisée en ce qu'elle comporte une pochette composée d'une enveloppe souple « respirant », un Matériau à Changement de Phase solide/liquide (3) étant disposé au sein de ladite enveloppe (2). 2 - Housse selon la revendication 1 caractérisée en ce que le matériau MCP est un matériau présentant une chaleur latente variant de 150 à 300 kJ/kg et une température de fusion comprise dans l'intervalle 30°C à 70°C. 3 - Housse selon la revendication 2 caractérisée en ce que le matériau MCP 15 est de la paraffine. 4 - Housse selon la revendication 2 caractérisée en ce que le matériau MCP est constitué de sels hydratés ou d'huile végétale. 20 5 - Housse selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'enveloppe souple respirant est remplie de matériau MCP mélangé à du graphite expansé. 6 - Housse selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'enveloppe souple « respirant » est un tissu. 25 7 - Housse selon l'une des revendications 1 ou 6 caractérisée en ce que l'enveloppe souple « respirant » présente un grammage de 100 à 250 g/m2 et une perméabilité à l'air de l'ordre de 0,51/m2/Sec. 30 8 - Housse selon la revendication 6 caractérisée en ce que le tissu est choisi parmi la liste suivante : Polyamide, Polyester ou Cordura avec élastomère. 9 - Housse selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite pochette est constituée d'une première face d'un premier tissu élastique imperméable aux liquides et perméable à l'air et d'un deuxième tissu élastique ou non imperméable ou non aux liquides et perméable à l'air, les deux tissus étant liés par collage. - Procédé pour fabriquer une housse pour protéger un dispositif électronique et éviter une augmentation de la température dudit dispositif caractérisé en ce qu'il comporte au moins une étape de remplissage d'une io pochette constituée partiellement ou totalement d'un enveloppe souple imperméable aux liquides et perméable à l'air, par un matériau à changement de phase solide/liquide et le positionnement de ladite pochette dans la housse. 11 - Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que l'étape de remplissage consiste à positionner le MCP entre un premier tissu « respirant » et un deuxième tissu « respirant » ou non et à sceller les lisières des deux tissus afin de produire une pochette.20