FR2696533A1 - Dispositifs de refroidissement, réfrigération ou de chauffage d'un liquide contenu dans un récipient et dispositif de régénération de celui-ci. - Google Patents

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Abstract

Dispositifs de refroidissement, réfrigération ou de chauffage d'un liquide contenu dans un récipient caractérisé en ce qu'il peut être conservé indéfiniment à la température ambiante avant son utilisation et constitué d'une pièce unique conformée comme un doigt destiné à être disposé dans ledit liquide à refroidir (40) à réfrigérer ou à chauffer et comportant, entre autres, deux matières, l'une liquide (23), l'autre solide (2) permettant l'évaporation du liquide interne (23) afin d'obtenir le refroidissement du liquide (40) dans lequel il est disposé. L'invention concerne également un dispositif de régénération dudit dispositif de refroidissement ou de chauffage ci-dessus décrit et une application particulière aux petits récipients.

Description

La pressente invention concerne un dispositif de refroidissement, de réfrigération ou de chauffage d'un liquide contenu dans un récipient de taille quelconque.
Il est connu de refroidir le contenu d'un liquide d'un récipient de petite taille, notamment celui destiné à la consommation courante, c'est à dire un verre de table, en y introduisant tout simplement un morceau de cube de glace ou, pour des récipients de plus grande taille une solution eutectique contenu dans un emballage et préalablement refroidie.
Cependant les moyens utilisés proviennent d'une zone froide, par exemple d'un réfrigérateur, puisqu'ils sont utilisés à l'état solide, c'est à dire qu'ils ont été portés à leur température de congélation pendant un temps suffisant pour être utilisés. 11 est par conséquent indispensable d'avoir un dispositif de refroidissement du type réfrigérateur près de son lieu de consommation.
On peut cependant palier à l'inconvénient de la présence d'un tel dispositif de refroidissement un utilisant un récipient ou une enceinte isolée thermiquement destiné au transport de produit réfrigérés; dans ce cas la durée possible d'utilisation du froid est fonction de la qualité de l'isolement d'un tel dispositif.
En outre, la glace présente l'inconvénient d'ajouter un certain volume dans le liquide destiné à etre refroidi.
Il est possible également de disposer d'un dispositif de refroidissement du type à compresseur entrainé par un moteur thermique, ou du type à absorption, chauffé par la combustion d'un hydrocarbure, il en est ainsi notamment pour les véhicules de transports constituant la chaîne du froid, mais dans ce cas il faut encore disposer d'énergie pour en assurer le fonctionnement
Ces dispositifs existants nécessitent toujours une source d'énergie soit un moyen de conservation à temps d'utilisation déterminé. De plus ce sont généralement des moyens disproportionnés avec le but: refroidir une petite quantité de liquide.
De la même façon, vouloir chauffer une petite quantité de liquide en absence de toute énergie est un problème qui se pose souvent. Pour pouvoir faire un feu, il faut soit avoir du carburant, soit trouver du bois ce qui n'est pas toujours compatible avec le lieu ou la situation dans lesquels on se trouve.
La présente invention a pour but de remédier à ces différents inconvénients notamment celui d'une conservation indéfinie de l'énergie, et une capacité d'agir quelque soit l'ambiance et la température ambiante. Sans perturber aucunement l'environnement par de la filmée et en ayant une quantité d'énergie par quantité transporté très importante, supérieure à celle de la glace hydrique.
Le dispositif de refroidissement ou réfrigération ou de chauffage selon l'invention est remarquable en ce qu' il peut être conservé indéfiniment à la température ambiante avant son utilisation
Préférentiellement le dispositif de refroidissement ou de réfrigération ou de chauffage est caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pièce unique conformée en un cylindre ou un doigt destiné à être disposé dans ledit liquide à refroidir ou à réfrigérer ou à chauffer, comportant , entre autres, deux matières, I'une liquide, l'autre solide, permettant l'évaporation du liquide interne ou le chauffage de la partie solide lors de l'adsorption du liquide par le solide. L'évaporation conduisant au refroidissement, I'adsorption provoquant le chauffage du solide.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ledit dispositif est préférentiellement disposé dans un récipient contenant le liquide dans une position verticale ou sensiblement verticale reposant sur une paroi et sur le fond dudit récipient.
De préférence la matière liquide est de l'eau et la matière solide de la zéolithe.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, ledit dispositif est constitué d'une pièce unique comportant deux chambres destinées à recevoir l'une de la zéolithe, rautre de l'eau, ces deux chambres étant séparées par une troisième chambre dite "zone tampon".
Préférentiellement ladite "zone tampon" est un espace sphérique ou non délimité par un siège de forme sphérique ou non sur lequel peut s'appliquer un clapet libre ou pas de même forme que le siège pour réaliser une étanchéité nécessaire à la non communication des deux espaces, de l'autre coté de cette zone le clapet reposera sur une surface laissant un espace pour une circulation contrôlée de la vapeur.
Le siège opposé sera préférentiellement un espace sphérique ou non, dont la surface sera parcouru par des canaux assurant la communication entre les deux zones, de telle sorte que, quand le clapet est posé sur ce côté de la zone tampon, un passage soit possible pour la vapeur d'eau, et que cet écoulement gazeux est un débit déterminé. Ceci pour les deux cas ou la vapeur d'eau circule dans la zone tampon.
Une réalisation particulière du clapet consistera à le réaliser en tout ou partie dans un matériau magnétique, ce qui permettra de le mouvoir à l'aide d'un aimant ou d'un électroaimant.
Pour régénérer ledit dispositif de refroidissement, réfrigération ou chauffage, de l'invention ci-dessus décrit, l'invention prévoit un dispositif de régénération contenu dans un récipient constitué de deux compartiments séparés par un isolant et d'un orifice dans lequel est disposé ou sont disposés lesdits dispositifs de refroidissement ou chauffage.
Pour les dispositifs de refroidissement, préférentiellement le compartiment supérieur comporte des résistances chauffantes et un ventilateur et le compartiment inférieur comporte un ventilateur assurant une circulation d'air extérieur. Pour les dispositifs de chauffage, la position des moyens de chauffage et de refroidissement par ventilateur sera inversée. Tout autre moyen de chauffage, rayonnement infrarouge, concentration solaire, micro-onde, pourra etre employé sans sortir du cadre de la présente invention.
La présente invention prévoit une application directe de ce dispositif destiné à être disposé dans un petit récipient, tel que, verre, tasse, coupes, mais également dans des récipients de plus grande taille du type carafe, bouteille, destiné à refroidir ou à chauffer le contenu liquide, ou encore servir de source froide ou chaude dans un petit container de transport.
La présenter invention sera décrite plus en détails à raide des figures 1 à 6:
- la figure l représente le dispositif de refroidissement en phase de régénération,
- la figure 2 représente le dispositif de la figure I en phase de conservation,
- la figure 3 représente le dispositif de la figure 1 en phase d'utilisation,
- la figure 4 représente une vue schématique du dispositif de régénération pour les dispositifs de refroidissement,
- la figure 5 représente le dispositif de chauffage, variante de réalisation de l'invention en phase de conservation,
- la figure 6 représente le dispositif de chauffage en phase de régénération.
La présente invention sera d'abord décrite par le dispositif de refroidissement. Ce dispositif tel que représenté sur les figures, est destiné à refroidir la boisson contenue dans un verre de table quelconque.
II se présente sous la forme d'un doigt qui est un tube de verre (1) suffisamment léger pour ne pas entraîner le verre (20) dans une chute. Il est principalement constitué de deux chambres (21) et (22); la première (21) contient de la zéolithe (2) et la seconde de l'eau (23).
La zéolithe (2) sous forme de granule est maintenue dans la première chambre (21) de façon compacte par une toile de verre, de métal ou une plaque de métal perforé(3).
Ces deux chambres (21) et (22) sont séparées par une troisieme chambre dite "zone tampon" (24): elle permet, grâce à la bille (5) qu'elle contiens
I'évaporation de lteau (23) de la chambre (22) vers la chambre (21) lors de la régénération du dispositif. Cette zone tampon (24) est constituée par un siège (4), ouvert de forme sphérique, et un support (25) ouvert et de forme sphérique, perforé ou comportant des rainures raccordé à un bec de canne (6) débouchant dans la chambre (22). Le bec de canne (6), le siège rainuré (25) laissant passer d'une façon controlée la vapeur d'eau lors de la régénération ou de l'utilisation en refroidissement du dispositif.
Ledit siège (4) et ledit support (25)délimite un espace sphérique (26) (zone tampon) recevant ladite bille (5). Cette bille repose sur le siège rainuré (25) en phase d'utilisation ou de régénération et sur le siège (4) en phase de conservation.
Le bec de canne cité ci dessus, permet, lors du passage des étapes régénération conservation décrites plus loin, de maintenir un volume suffisant d'eau (23) dans la chambre (22) (Figure 2). La longueur sera telle que, en phase de conservation l'eau n'obstrue pas l'évent du dit bec de canne.
Le fonctionnement du dispositif de refroidissement de l'invention et sa régénération va être décrite maintenant en détails.
Pour régénérer ledit dispositif de refroidissement de la présente invention, il est nécessaire de le disposer dans le dispositif de régénération représenté schématiquement à la figure 4. Cette enceinte (30) comporte deux compartiments (31) et (32) séparés par un isolant (10). Le doigt ou tube de verre (1) est introduit dans ladite enceinte (30) par un orifice (33). Quand le tube (1) est disposé dans l'orifice (33) de l'enceinte (30) la chambre (24) est en vis à vis avec l'isolant (10)faisant une étanchéité à la chaleur entre les chambres (30) et (31). Les chambres (21) et (22) sont respectivement en vis à vis avec les compartiments (31) et (30).
Le compartiment (31), dit compartiment supérieur, comporte des résistances de chauffage (7) suffisamment puissantes pour que la température de la zéolithe (2) disposée dans la chambre (21) du tube de verre (1) puisse atteindre les 300"C , le ventilateur (8) assurant un transfert plus rapide de la chaleur dégagée par les résistances (7) vers la zéolithe(2).
Le compartiment (30) dit compartiment inférieur, comporte uniquement un ventilateur (9) destiné à assurer le maintien à la plus basse température possible la partie inférieure du tube (1 )c'est à dire assurer la condensation de l'eau (23) dans la chambre (22) du tube (1). Eventuellement, une protection métallique (40) peut être rajoutée aux extrémités du tube (1) , cette protection (40) pouvant etre aussi un passage verre métal permettant une transmission plus rapide de la chaleur dans les deux sens.
Pour la même raison, la vitesse de transmission thermique, un passage verre métal peut assurer une transmission thermique entre la chambre (21) du tube (1) contenant la zéolithe (2), de part et d'autre de ce passage, l'homme de l'art donnera la forme la plus appropriée pour une bonne efficacité.
Dans le cadre de la phase de régénération du dispositif de chauffage ou de refroidissement la bille 5 repose naturellement ou de façon obligatoire sur le support permettant le libre passage de la vapeur d'eau.
Pour une bonne régénération du dispositif de refroidissement ou de chauffage, les résistances chauffantes (7) du dispositif de régénération sont mises en fonctionnement ainsi que le ventilateur (8) pour que la température de la zéolithe atteigne 250 à 3000 C.
La température une fois atteinte, le chauffage des résistances 7 est arrêté alors que simultanément à cet arrêt, I'ensemble est retourné d' un demi tour. Toute l'eau contenue dans la zéolithe est alors dans la chambre (22).Le dispositif de refroidissement se retrouve dans le dispositif de régénération dans la position montrée dans la figure 2. Le ventilateur (8) continue à fonctionner pour assurer le refroidissement de la zéolithe (2). La chambre (22) se trouve elle dans un courant d'air froid du fait de la continuité de l'action du ventilateur (9) du compartiment (32). La bille (5) repose sur son siège (4) et ferme donc toute communication entre les chambres (21) et (22).
En conséquence, la température de l'ensemble diminue. Une fois atteinte une température inférieure à 40 C le dispositif de refroidissement est alors utilisable, ou peut-être conservé verticalement dans cet état indéfiniment.
Dans le cas du dispositif de chauffage, I'étanchéité faite par la bille sépare de la même façon la chambre contenant l'eau de la chambre contenant la zéolithe, mais dans la position de conservation, la zéolithe se trouve en position haute et l'eau en position basse. De la même façon le dispositif de régénération, dans le cas des dispositifs de chauffage, est inversé. C'est à dire les moyens de chauffage se trouve en partie basse du dispositif de régénération.
En phase d'utilisation pour le dispositif de refroidissement, ledit tube (1) est à nouveau renversé dans la même position qu'en phase de régénération; la bille (5) repose alors sur le support (25)et laisse donc un passage possible â la vapeur d'eau à travers le bec de cane (6) et les rainures du support (25). Il est disposé dans le récipient (20), en reposant sur une des parois. Ainsi le liquide à refroidir (40) est en contact avec la chambre (22), contenant l'eau (23) du tube (1).
La zéolithe (2) étant sèche, la pression partielle de gaz incondensables étant suffisamment basse, inférieure à 10-t mm Hg, I'eau (23) s'évapore, aspirée par la zéolithe(2) qui à l'état sec maintien une pression partielle de vapeur d'eau inférieure à 10-1 mm Hg. Ceci entraîne le refroidissement de l'eau (23) et donc celui du liquide (40) par conduction à travers la paroi de la chambre (22).
En phase d'utilisation pour le dispositif de chauffage, figure 5, phase de stockage, figure 6 phase de régénération ou d'utilisation, il y a inversion, c'est à dire le bec de cane (6C) est placé du côte du support (4C) siège étanche de la bille (5C). Lors de la régénération, la vapeur d'eau se condense dans la chambre (22C); pendant la phase de stockage, la zéolithe (2C) dans la chambre (21C) se retrouve en position haute. En position d'utilisation, la chambre (21C) est plongée dans le liquide ou le produit à chauffer, les pressions étant du même ordre de grandeur que dans le cas des applications de refroidissement, I'eau (23C) contenue dans la chambre (22C) s'évapore, I'adsorption par la zéolithe de la vapeur d'eau est une réaction exothermique, donc, la chambre (21C) s'échauffe et transmet la chaleur au produit ou liquide se trouvant autour.
Ces exemples de réalisation de l'invention ci-dessus décrit n'est ni exhaustif ni limitatif à d'autres modes de réalisation possibles de l'invention.
Entre autre, soit du coté de la chambre (21) ou (21C) et/ou du côté de la chambre (22) ou (22C) il est possible d'intégrer à l'aide de soudure verre métal et/ou céramique métal des moyens métalliques intérieurs et/ou extérieurs traversant la paroi des chambres, permettant d'accélérer les échanges thermiques.
Autre variante, la bille comporte une partie métallique sensible à l'aimantation. Elle est mise en mouvement à j'aide d'un électroaimant qui peut assurer soit le maintien en position fermé soit l'ouverture. De plus, si cet électroaimant est rendu solidaire du moteur décrit dans le FR 89 15952, il est possible de réguler la température du côté utilisation dans les deux cas d'utilisation.
Autre variante, le doigt peut-être maintenu par une potence pouvant lui faire effectuer un demi tour, et c'est alors le récipient contenant le produit à refroidir ou à réchauffer qui est alors approché de la chambre utilisée pour que le produit échange la chaleur avec l'extrémité du doigt. n est alors possible quand la température désirée dans le produit est atteinte de faire un demi tour au doigt et arrêter ainsi son fonctionnement.

Claims (9)

REVENDICATIONS *t *A*A*}\*t
1/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage d'un liquide contenu dans un récipient pouvant être conservé indéfiniment à la température ambiante avant son utilisation caractérisé en ce que le dispositif présente une réserve d'énergie de chauffage et de refroidissement se conservant sans modification quand la communication entre les chambres (21) et (22) est close.
2/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon la revendication I caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pièce unique conformée en un doigt destiné à être disposé dans ledit liquide à refroidir (40), à réfrigérer ou à chauffer et comportant, entre autres, deux matières, I'une liquide (23), I'autre solide (2), permettant l'évaporation du liquide interne (23) afin d'obtenir le refroidissement ou le chauffage du liquide (40) si la chambre (22) est dans le liquide (40), ou le chauffage si la chambre (21c) contenant le solide est plongé dans le même liquide
3/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le doigt est maintenu verticalement par un système quelconque pouvant lui permettre d'effectuer un demi tour dans un sens ou dans l'autre permettant ainsi la mise en fonctionnement du doigt en fonction de la demande de l'utilisateur
4/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon la revendication 2 caractérisé en ce que la matière liquide est de l'eau.
5/ Dispositif de refroidissement réfrigération ou de chauffage selon la revendication 2 caractérisé en ce que la matière solide est une zéolithe.
6/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est constitué d'une pièce unique comportant deux chambres (21, 23) destiné à recevoir l'une la zéolithe (2), l'autre l'eau (23), ces deux chambres (21,23) étant séparées par une troisième chambre (26) dite "zone tampon".
7/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon la revendication 6 caractérisé en ce que la dite "zone tampon" (26) est un espace sphérique ou non délimité par deux siège (4) et (25) ouvert, de forme sphérique ou non recevant une bille sphérique ou non adapté aux sièges assurant quand elle repose sur le siège (4) I'étanchéité, et laissant le passage de vapeur d'eau dans le cas de mise en utilisation ou dans le cas de régénération.
8/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon la revendication 7 caractérisé en ce que ledit support (25) est perforé ou comporte des rainures de façon à laisser passer la vapeur d'eau d'une façon déterminé lors de la phase d'utilisation dans le cadre du refroidissement.
9/ Dispositif de refroidissement, réfrigération ou de chauffage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que, la bille sphérique ou non placée dans la zone tampon peut être totalement ou comporter un noyau magnétique et peut ainsi être déplacée dans une quelconque position par un électroaimant ou un aimant permanent extérieur au dispositif.
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