Brevet FR3046419A1 — publié le 20170707

Gel réfrigérant écologique La présente invention concerne un dispositif réfrigérant accumulateur d'énergie frigorifique. On sait que de tels dispositifs accumulateurs d'énergie frigorifique sont utilisés pour conserver pour une durée déterminée et à une température donnée des objets tels que les produits frais, médicaments, produits électroniques, échantillons biologiques, etc. Le maintien à température constante s'effectue en réunissant dans un emballage de préférence isotherme les produits à conserver et le ou les dispositifs accumulateurs d'énergie frigorifique dans lesquels on a placé une matière réfrigérante. On forme ainsi un colis dans lequel les produits thermosensibles sont conservés à une température contrôlée pendant une durée au moins égale à celle prévue pour le transport. De tels dispositifs peuvent aussi être utilisés pour le rafraîchissement du corps humain ou animal et le soulagement de douleurs. La matière réfrigérante utilisée pour le dispositif est soumise avant son utilisation à une transformation réversible telle qu'une solidification. C'est ensuite la transformation inverse de la matière réfrigérante qui va 20 absorber des calories et conserver ainsi une température très proche du point d'eutexie pendant toute la durée de la transformation. Selon un mode de réalisation connu, le dispositif accumulateur d'énergie frigorifique est une enveloppe souple en matière plastique dans laquelle est insérée une matière réfrigérante, en particulier un gel 25 eutectique. Il se présente également régulièrement sous forme de flacon plat. Parmi les dernières demandes de brevets déposées à ce sujet, la demande numéro 0853803 déposée par Lisotherme fait état d'un dispositif réfrigérant muni d'une enveloppe absorbant la condensation générée 30 Un inconvénient des dispositifs connus à ce jour, est que la matière réfrigérante est constituée la plupart du temps à partir d'un polymère de type polyacrylate de sodium qui présente l'inconvénient de générer des nuisances sur le plan écologique. Certes ce produit est connu et largement utilisé dans l'industrie et l'agriculture. Néanmoins sa décomposition n'est 35 pas évidente si le produit n'est pas soumis à un rayonnement solaire et se conséquences sur le long terme ne sont pas connues. 3046419 -2- L'idée qui est à la base de la présente invention est de supprimer toute conséquence nuisible sur l'environnement dans l'utilisation des réfrigérants. Suivant l'invention, la matière réfrigérante, est caractérisée en 5 ce que sa composition est celle d'une plante assez répandue un genre de mousse bryophyte : la sphaigne (genre : sphagnum ; famille : sphagnaceae ; ordre : sphagnales ; classe : Sphagnopsida ; sous-embranchement : Musci ; embranchement : Bryophyta) . Cette plante présente des avantages dans la réfrigération notamment par le fait qu'elle 10 est imputrescible, résistante, et que ses fibres absorbent une grande quantité d'eau. D'autres éléments minéraux sont ajoutés qui présentent des caractéristiques utiles pour absorber l'énergie : du charbon actif, de la silice avec une granulométrie comprise entre 70 et 200 microns, de l'argile 15 colloïdale (bentonite). Les proportions sont les suivantes : sur un gel de 1000 g, l'enveloppe destinée à contenir les produits pèse 14g, la sphaigne 85g, l'argile 20g, le charbon actif 5g, la silice 13g, l'eau 863g. Ces proportions peuvent être modifiées Ce procédé permet de restituer un froid constant positif proche de 0°C sur une durée supérieure à 16h à une température ambiante de 20°C. Des essais montrent également une tenue de 25h pour un kilo de gel à une température ambiante de 12°C, ce qui constitue une amélioration très nette des gels réfrigérant les plus performant de 32% ; Un autre avantage est que le dispositif en cas de percement ou une fois usagé peut être encore utile dans de nombreux domaines très divers. Par exemple : il peut servir d'amendement pour la culture du bonzaï, et de nombreuses plantations il peut être utilisé pour éliminer les odeurs des litières pour chat il peut être utilisée pour protéger du gel les plantes dans les jardins Dans la présente invention, l'enveloppe protégeant le gel réfrigérant écologique est de préférence formée par le complexage d'un film plastique. 35 De nombreuses variantes d'enveloppes existent. 3046419 -3- On peut également y adjoindre un revêtement constituant une couche absorbant l'humidité. Dans un mode de réalisation, le film plastique est formé successivement d'une couche de polyéthylène, de liant entre la couche de polyéthylène et une couche de polyamide, de la couche de 5 polyamide et de liant entre la couche de polyamide et le revêtement absorbant l'humidité. L'épaisseur du film plastique est de l'ordre de 90pm. Le complexe obtenu à partir du revêtement absorbant l'humidité et du film plastique est soudé en forme de sachet puis rempli de matière réfrigérante. Le revêtement absorbant l'humidité est de préférence un non-10 tissé, de préférence en voile croisé pour plus de résistance notamment aux chocs et aux chutes. Ce revêtement non-tissé est de préférence formé par des mélanges de fibres en polyester, viscose, acrylique, ou viscose pure, ou des composites viscose/polyester. La couche absorbant l'humidité peut être de différentes épaisseurs. 15 Pour une épaisseur variant entre 300 et 400pm, elle absorbe typiquement entre 15 et 20 g d'eau par sachet. Pour une épaisseur variant entre 400 et 500pm, elle absorbe typiquement entre 20 et 30 g ou plus d'eau par sachet. Typiquement, pour une épaisseur de 420 pm, la couche absorbant l'humidité absorbe entre 400 et 500 grammes d'eau par m2 de couche 20 absorbant l'humidité. L'épaisseur totale de l'enveloppe peut être au moins égale à 500 pm. Dans une autre variante le film sera métallisé et le gel sera inclus dans une 25 enveloppe étanche soudée composé d'un complexe qui pourra être constitué par exemple d'une couche de polyéthylène téréphtalate (PET), d'une couche de métal, par exemple 12 microns d'épaisseur et d'une couche intérieure destinée à assurer l'étanchéité, telle que le polyéthylène. De multiples autres configurations de films complexes peuvent être 30 utilisées en associaton ou pas avec du non-tissé, telles que l'OPA-PE, le PET-PE, l'OPP-PE, sans que cette liste soit limitative. D'autre variantes existent sous forme d'inclusion du gel dans des flacons rigides de PEHD, polyéthylène haute densité. Ces flacons peuvent renfermer 35 entre 200g et plusieurs kilogrammes de gel réfrigérant. Enfin, ce gel réfrigérant peut également être inclus dans les parois d'un récipient. 3046419 -4- L'enveloppe peut être utilisée pour la réalisation d'une poche réfrigérante destinée à être insérée dans un colis dont on souhaite maintenir la température constante. Le gel réfrigérant précédemment décrit 5 est au préalable congelé à des températures de -20 à -30°C pour reprendre des valeurs généralement proposées par les marques de congélateurs classiques. Mais la température peut descendre plus bas à -50°C, sans que cela altère les qualités du gel. Le gel congelé ainsi obtenu va ensuite restituer du froid qui 10 permettra de maintenir une ambiance thermique proche du point d'eutexie du dispositif, soit 0°C. Il fonctionnera essentiellement par convection en enveloppant les produits à maintenir au frais d'un air froid. Le dispositif de gel réfrigérant naturel peut avoir de toutes autres applications et être utilisé pour la réalisation d'une poche rafraîchissante 15 destinée à être appliquée sur le corps humain ou animal notamment à des fins paramédicales. On l'applique sur une zone du corps humain ou animal, par exemple pour soulager une inflammation, une migraine, une douleur musculaire, pour rafraîchir le corps pendant ou après des exercices sportifs, etc. 20 Ces usages ne sont nullement limitatifs. Voici à présent à travers les figures quelques exemples d'application. La figure 1 est une vue d'ensemble en perspective d'un dispositif selon 25 l'invention, avec arrachement ; Le dispositif 1 selon l'invention est constitué d'une matière réfrigérante dont le mélange a été présenté ci-dessus 2, en particulier un mélange naturel eutectique, et d'une enveloppe 3. L'enveloppe 3 recouvre entièrement la matière réfrigérante 2 et l'enferme de manière étanche avec par exemple 30 un système de soudure 4. Lors de l'utilisation, le dispositif 1 est soumis à une température suffisamment basse pour que la matière réfrigérante 2 subisse une transformation réversible, par exemple une solidification. Le dispositif est ensuite placé à proximité de produits à réfrigérer, en particulier à maintenir à une température inférieure à la température ambiante. En général, le ou les dispositif(s) et les produits sont logés dans un emballage garni d'une isolation thermique. La transformation inverse 3046419 -5- (ramollissement ou liquéfaction) de la matière réfrigérante 2 est endothermique et permet alors de maintenir le ou les dispositif(s) 1 et les produits à une température très proche du point d'eutexie pendant toute la durée de la transformation. 5 La figure 2 La figure 2 représente l'évolution temporelle de la température du dispositif 1 et d'un dispositif selon l'état de la technique antérieure présenté dans le brevet publié sous le numéro 2932255. Les deux dispositifs 10 contenant une même quantité d'une matière réfrigérante de 1000 grammes ont tout d'abord été refroidis, puis on les laisse revenir à température ambiante supérieure à la température de liquéfaction de la matière réfrigérante. Les températures respectives des deux dispositifs sont mesurées à leurs surfaces durant toute la durée de l'expérience qui 15 s'effectue à une température ambiante extérieure de 20°C, depuis le début de la phase de refroidissement, jusqu'à ce que les températures des dispositifs aient quasiment atteint la température ambiante. La température est exprimée en degrés Celsius en ordonnée, et l'échelle de temps est graduée en heures en abscisse. La courbe en pointillé correspond au 20 dispositif 1 selon l'invention. La courbe 2 en trait continu correspond au dispositif selon l'état de la technique antérieure. On distingue quatre étapes principales : une étape de refroidissement de 15 minutes environ de refroidissement de l'enveloppe extérieure du dispositif en contact 25 avec un gaz - de l'air - à température de 20 °C - une étape de remontée au point d'eutexie d'une durée de 1 heure 45 mn environ ; une étape à température quasiment constante de 19 heures 20 mn pour le dispositif 1 et de 13h 50 mn pour le dispositif 30 de l'état de l'art antérieur, soit une différence de près de 40%. C'est la restitution de cette température constante qui est essentielle pour accompagner des emballages destinés à l'expédition de produits frais. Cette température dite constante est mesurée jusqu'à une remontée limite en général à 8°C du dispositif. 35 - une étape de remontée à partir de 8°C jusqu'à la température ambiante. 3046419 -6- Ces durées ne sont données qu'à titre indicatif et peuvent fortement varier en fonction du protocole de l'expérience (dimensions de l'enveloppe, masse et nature de la matière réfrigérante, conditions ambiantes, etc). 5 L'étape de refroidissement correspond à la phase de refroidissement de la matière réfrigérante des deux dispositifs jusqu'à une température inférieure au point de solidification de leur matière réfrigérante. L'étape de remontée au point d'eutexie correspond à l'arrêt du refroidissement des dispositifs. 10 L'étape à température quasiment constante correspond à l'étape de transformation inverse de la matière réfrigérante qui permet de maintenir les dispositifs à une température très proche du point d'eutexie. Le début de l'étape de remontée à température ambiante correspond à la fin de cette transformation inverse. 15 REVENDICATIONS1- Matière réfrigérante, en particulier gel eutectique, caractérisée en ce que sa composition intègre cinq ingrédients mélangés : sphaigne, eau, charbon actif, silice, argile. 2- Matière réfrigérante selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est incluse dans une enveloppe formée par le complexage d'un film plastique et d'un revêtement constituant une couche absorbant l'humidité. 3- Matière réfrigérante selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est incluse dans une enveloppe formée par le complexage d'un film métallisé 4- Matière réfrigérante selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est incluse dans une enveloppe formée par le complexage d'un film plastique (4) 5- Matière réfrigérante selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est incluse dans un flacon rigide formé par du polyéthylène haute densité. 6- Matière réfrigérante selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est incluse dans les paroi d'un dispositif réfrigérant. 7- Dispositif accumulateur d'énergie frigorifique destiné à être inséré dans un colis dont on souhaite maintenir la température, comprenant une enveloppe définie dans l'une des revendications 2 à 6 renfermant le mélange réfrigérant selon la revendication 1 8- Dispositif de rafraîchissement destiné à être appliquée sur le corps humain ou animal notamment à des fins paramédicales, comprenant une enveloppe définie dans l'une des revendications 2 à 6 renfermant la 30 substance eutectique selon la revendication 1