FR2862376A1 - Insulating plate for use in thermal battery with hold-over coil, has upper side coupled to infrared source to provoke thawing of ice, where plate floats at upper part of inner pocket containing liquid, to isolate water and air spaces - Google Patents
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Abstract
Description
2862376 -1-2862376 -1-
La présente invention concerne un perfectionnement des piles thermiques accumulatrices de froid que l'on dispose dans des emballages isothermes à température dirigée qui sont utilisés pour le transport des produits sensibles à la chaleur. The present invention relates to an improvement of cold accumulator thermal batteries that are available in temperature-controlled isothermal packages which are used for the transport of heat-sensitive products.
Dans leur exécution actuelle, les emballages isothermes sont équipés d'accumulateurs thermiques de froid réalisés communément sous la forme de pains de glace constitués d'une poche en matière plastique rigide ou souple composée d'une ou plusieurs parois, et qui sont remplies par le liquide à congeler. In their present execution, the isothermal packs are equipped with cold storage accumulators commonly made in the form of ice bars made of a rigid or flexible plastic bag composed of one or more walls, and which are filled by the liquid to freeze.
Ces accumulateurs de froid sont communément congelés en chambre froide à moins 20 C, alors qu'ils doivent présenter, lors de leur introduction dans l'emballage isotherme de transport, au moins une face à température positive, pour ne pas exposer le produit à protéger au contact de la face gelée, et éviter ainsi le choc thermique froid qui risque de détruire par le gel le contenu sensible, notamment lorsqu'il s'agit de vaccins. These accumulators of cold are commonly frozen in a cold room at minus 20 C, whereas they must have, at their introduction in the isothermal transport packaging, at least one face at a positive temperature, so as not to expose the product to be protected in contact with the frozen face, and thus avoid the cold thermal shock which may destroy the sensitive content by the gel, especially when it comes to vaccines.
De plus, on observe couramment que les parois du pain de glace sont le siège d'une condensation naturelle de l'humidité contenue dans l'air ambiant qui a pour effet désagréable de mouiller leurs parois extérieures. In addition, it is commonly observed that the walls of ice bread are the seat of a natural condensation of moisture contained in the ambient air which has the unpleasant effect of wetting their outer walls.
Pour pallier ces inconvénients, la pratique actuelle consiste à tempérer les 20 pains de glace au sortir de la chambre de congélation, en les plaçant un certain temps en chambre à température positive. To overcome these drawbacks, the current practice is to temper the ice buns out of the freezing chamber, placing them a certain time in a room at a positive temperature.
Le réchauffement de la couche extérieure du pain de glace se produit alors par l'effet de la convection naturelle qui agit sur la face exposée à l'air (la face supérieure en général). The warming of the outer layer of the ice cake then occurs by the effect of the natural convection which acts on the face exposed to the air (the upper face in general).
2862376 -2- Toutefois, cette pratique est longue (15 à 25 minutes) et mal maîtrisée, en effet: le temps nécessaire pour le réchauffage naturel n' est pas facile à déterminer ni aisément mesurable; de plus ce temps varie constamment et est très long en regard des exigences d'un processus continu d'emballage à la chaîne, ces aléas ne permettent pas actuellement de valider le processus de tempérage naturel, ce qui le rend incompatible avec les bonnes pratiques d'un laboratoire placé sous contrôle qualité pharmaceutique; - de plus, la face à dégeler (qui viendra au contact du produit à protéger) n'est pas identifiée, ce peut conduire à des erreurs fatales pour le produit; et l'humidité due à la condensation, qui apparaît sur les parois extérieures des pains de glace lors des opérations de tempérage naturel, nécessite souvent une opération d'essuyage manuelle. However, this practice is long (15 to 25 minutes) and poorly controlled, indeed: the time required for natural reheating is not easy to determine nor easily measurable; moreover this time varies constantly and is very long compared to the requirements of a continuous process of packaging at the chain, these hazards do not currently allow to validate the process of natural tempering, which makes it incompatible with the good practices of a laboratory placed under pharmaceutical quality control; - moreover, the face to thaw (which will come into contact with the product to be protected) is not identified, this can lead to fatal errors for the product; and condensation moisture, which appears on the outer walls of the ice buns during natural tempering operations, often requires manual wiping.
Un homme de métier peut raisonnablement penser à activer le réchauffement du pain de glace en utilisant un appareil de chauffage. Toutefois, on observe dans ce cas que le dégel concerne l'ensemble du pain de glace, ce qui lui fait perdre une part importante de se capacité thermique froide utile. Nous sommes donc en présence d'un inconvénient supplémentaire. One skilled in the art can reasonably think of activating the warming of ice bread using a heater. However, it is observed in this case that the thaw concerns the entire ice bun, which makes it lose a significant part of its useful cold heat capacity. We are therefore faced with an additional disadvantage.
Dans la présente invention, nous présentons un usage particulier de notre Pile Thermique à usage de bloc accumulateur de froid et de protection contre le choc thermique froid (représentée Figure 1), dont la réalisation a fait l'objet d'une description dans notre précédence demande de Brevet Français N 03 06955, et dont les perfectionnements que nous y avons apporté vont permettre de pallier tous ces inconvénients. In the present invention, we present a particular use of our Thermal Battery for use of cold storage block and protection against cold thermal shock (shown in Figure 1), the realization of which has been described in our precedence French Patent Application No. 03 06955, and the improvements that we have made will overcome all these drawbacks.
2862376 -3- L'invention est caractérisée par l'introduction d'une plaque isolante: placée dans le liquide de la poche intérieure du bloc froid, qui flotte à la partie supérieure de ce liquide, du fait du choix approprié la densité de la mousse constitutive de cette plaque, qui présente au moins une, et dans notre cas deux faces réfléchissantes, et qui accessoirement, rigidifie la poche après son dégel lorsqu' elle est introduite dans une poche souple placée en position verticale dans l'emballage isotherme. The invention is characterized by the introduction of an insulating plate: placed in the liquid of the inner pocket of the cold block, which floats in the upper part of this liquid, because of the appropriate choice the density of the constitutive foam of this plate, which has at least one, and in our case two reflective faces, and which incidentally, stiffens the bag after thawing when it is introduced into a flexible bag placed upright in the isothermal packaging.
Selon une première caractéristique, ce système de plaque isolante (1) étant associé à un appareil de chauffage à rayonnement infrarouge, (de façon à s'affranchir au maximum de toute convection d'air chaud parasite), permet d'obtenir un tempérage plus rapide et parfaitement reproductible de nos piles thermiques à usage de bloc accumulateurs de froid par la succession des actions suivantes: - le rayonnement infrarouge provenant de la source (typiquement: une lampe infrarouge de 250 Watts avec son réflecteur, disposée à 30 centimètres d'un pain de glace de 1150 grammes), est focalisé sur la face supérieure (2) de la poche de glace à tempérer, la face inférieure à moins 20 C étant placée au contact des autres piles thermiques ou d'une surface isolante, pour lui conserver tout son pouvoir de réfrigération, la densité de la plaque en mousse isolante (1) a été choisie pour flotter dans le liquide à congeler, en emprisonnant dans la partie supérieure de la poche une quantité de liquide déterminée et la bulle d'air d'expansion au gel introduite intentionnellement lors de la soudure de la poche. According to a first characteristic, this insulating plate system (1) being associated with an infrared heating appliance, (so as to overcome as much as possible of any convection of stray hot air), makes it possible to obtain a higher temperature. fast and perfectly reproducible of our thermal batteries for use of cold accumulator block by the succession of the following actions: - the infrared radiation coming from the source (typically: a lamp of infrared of 250 Watts with its reflector, disposed at 30 centimeters of a ice bread of 1150 grams), is focused on the upper face (2) of the ice pack to be tempered, the lower face at minus 20 C being placed in contact with the other heat piles or an insulating surface, to keep it all its cooling capacity, the density of the insulating foam plate (1) was chosen to float in the liquid to freeze, trapping in the upper part of the pocket determined amount of liquid and the expansion air bubble to the gel intentionally introduced during the welding of the pocket.
- L'ensemble est congelé à moins 20 C lors du passage en chambre froide, et cette disposition particulière de la plaque isolante permet de créer une petite masse de glace, qui concerne un tiers à un cinquième de la face supérieure de la poche; - Lors de l'opération de tempérage rapide qui suit, cette couche superficielle de glace va fondre très rapidement (typiquement 3 à 4 minutes), sous l'action du rayonnement infrarouge. Le dégel est favorisé par le faible volume de cette lame de glace et la pénétration optimum du rayonnement dans la lame d'eau qui se forme alors à la partie supérieure de la poche, au dessus de la plaque isolante (1); 2862376 -4- pendant ce temps, la couche de glace qui se trouve à la partie inférieure de la poche est protégée sous la plaque isolante (1) et conserve ainsi sa température initiale de moins 20 C grâce à la protection thermique de la plaque de mousse isolante et au pouvoir du film réfléchissant disposé sur ses deux faces; Lors de l'introduction du pain de glace ainsi tempéré dans l'emballage de transport isotherme, la face qui présente la lame d'eau à température positive, et qui est identifiée par un marquage, peut être placée sans dommage au contact avec le produit à transporter (typiquement: entre +2 C et + 8 C). - The whole is frozen at minus 20 C during the cold room, and this particular arrangement of the insulating plate allows to create a small mass of ice, which concerns a third to a fifth of the upper face of the pocket; - During the rapid tempering operation that follows, this superficial layer of ice will melt very quickly (typically 3 to 4 minutes), under the action of infrared radiation. The thaw is favored by the small volume of this ice sheet and the optimum penetration of the radiation in the water layer which then forms at the top of the pocket, above the insulating plate (1); During this time, the ice layer at the bottom of the bag is protected under the insulating plate (1) and thus retains its initial temperature of minus 20 C thanks to the thermal protection of the plate. insulating foam and the power of the reflective film disposed on both sides; During the introduction of the ice cake and tempered in the insulated transport packaging, the face which has the water slide at positive temperature, and which is identified by a marking, can be placed without damage in contact with the product to be transported (typically: between +2 C and +8 C).
La lame d'eau à température positive ainsi obtenue sur une seule face de la pile thermique va donc protéger le produit sensible au gel par le mécanisme suivant: o Sous l'effet de la diffusion du froid provenant de la couche de glace sous-jacente, la lame d'eau va regeler, les lois universelles de la physique nous enseignent que cette action va imposer un palier de transformation de zéro degré à température constante (dans le cas d'emploi d'eau pure) pendant toute la durée de la solidification du liquide contenu dans cette lame, durée qui sera proportionnelle à la chaleur latente de solidification (qui est une constante physique) et au volume du liquide délimité par l'espace de flottaison; o Grâce aux caractéristiques spécifiques que nous avons données à notre plaque isolante cette protection contre le choc thermique du 25 gel va être parfaitement maîtrisée par: ^ La maîtrise du volume de la lame de liquide, grâce au choix de la densité de la plaque de mousse, qui permet de positionner sa hauteur de flottaison dans la poche de liquide avant congélation, et d'isoler ainsi la quantité de liquide au- dessus d'elle, juste nécessaire pour apporter la protection contre le choc thermique froid; 2862376 -5- Ainsi, la maîtrise du choix de la résistance thermique des matériaux constitutifs de la plaque isolante (association de films réfléchissants et de mousse isolante), ainsi que l'épaisseur de ces différents composants, permettent de faire coexister les deux phases de glace et d'eau et de contrôler la vitesse des échanges thermiques entre ces deux phases. The positive-temperature waterblast thus obtained on one side of the thermal stack will therefore protect the frost-sensitive product by the following mechanism: o Under the effect of the diffusion of cold from the underlying layer of ice , the blade of water is going to freeze, the universal laws of physics teach us that this action will impose a stage of transformation of zero degrees at constant temperature (in the case of use of pure water) during all the duration of the solidification of the liquid contained in this blade, which duration will be proportional to the latent heat of solidification (which is a physical constant) and to the volume of the liquid delimited by the flotation space; o Thanks to the specific characteristics that we have given to our insulating plate this protection against the thermal shock of the gel will be perfectly controlled by: ^ Control of the volume of the liquid blade, thanks to the choice of the density of the foam plate which makes it possible to position its floatation height in the liquid bag before freezing, and thus isolate the quantity of liquid above it, just necessary to provide protection against cold thermal shock; Thus, the control of the choice of the thermal resistance of the materials constituting the insulating plate (combination of reflective films and insulating foam), as well as the thickness of these different components, make it possible to coexist the two phases of ice and water and control the speed of heat exchange between these two phases.
Selon une deuxième caractéristique, la face tempérée est identifiée par un marquage permanent réalisé sur la partie supérieure dite face de de protection de la pile thermique, ce marquage étant visible grâce à la transparence du liquide et des deux films souples de matière synthétique constitutifs des parois des poches. According to a second characteristic, the tempered face is identified by a permanent marking made on the upper part called the protective face of the thermal stack, this marking being visible thanks to the transparency of the liquid and the two flexible films of synthetic material constituting the walls. pockets.
Selon une troisième caractéristique,la présence de la lame d'eau qui s'est liquéfiée en surface peut être aisément vérifiée par le contrôle visuel de son changement d'état, Enfin, selon une quatrième caractéristique, la protection contre la condensation de l'humidité de l'air que l'on observe communément sur les surfaces extérieures des pains de glace est apportée par la combinaison d'une double poche (Figure 1), dont l'intervalle est rempli d'air, et qui de ce fait oppose une résistance thermique qui empêche l'apparition du point de rosée à la surface de la poche extérieure. According to a third characteristic, the presence of the water slide which has liquefied on the surface can easily be verified by the visual control of its change of state. Finally, according to a fourth characteristic, the protection against condensation of the The air humidity that is commonly observed on the outer surfaces of ice buns is brought by the combination of a double pocket (Figure 1), the gap is filled with air, and therefore opposes a thermal resistance that prevents the appearance of the dew point on the surface of the outer pocket.
Le système, selon l'invention est destiné particulièrement à être utilisé pour confectionner des piles thermiques à liquide congelé, à usage d'accumulateurs de froid, utilisés pour garnir des emballages isothermes à température dirigée à usage unique, pour le transport de produits sensibles à la température, devant être conservés hors gel et au froid, (typiquement: +2 C et +8 C) au cours de leur transport. The system according to the invention is particularly intended to be used for making frozen liquid thermal batteries, used for cold storage accumulators, used for filling disposable temperature-controlled isothermal packages for the transport of products sensitive to cold storage. the temperature, to be preserved frost and cold, (typically: +2 C and +8 C) during their transport.
2862376 -6- Les dessins annexés illustrent l'invention: La Figure 1 représente le dispositif de l'invention permettant l'accélération de la stabilisation et le tempérage rapide d'une pile thermique congelée, lorsqu'elle est placée sous une source infrarouge. The accompanying drawings illustrate the invention: Figure 1 shows the device of the invention for accelerating the stabilization and rapid tempering of a frozen thermal battery, when placed under an infrared source.
La pile thermique, vue en coupe, étant constituée de deux poches souples emboîtées contenant une plaque isolante: - une poche intérieure (5) contenant la plaque isolante(l) flottant dans le liquide à congeler et présentant une bulle d'air d'expansion au gel, - cette plaque isolante (1) étant munie d'un marquage permanent indiquant sa face supérieure, qui est dirigée vers le haut lors de la congélation, - le tout étant disposé dans une poche souple extérieure (6), - les deux poches présentant respectivement des dimensions ajustées à la largeur de la plaque et à l'emboîtement de l'ensemble avec une lame d'air intermédiaire (4). The thermal stack, seen in section, consisting of two nested flexible bags containing an insulating plate: - an inner bag (5) containing the insulating plate (1) floating in the liquid to be frozen and having an expansion air bubble gel, - this insulating plate (1) being provided with a permanent marking indicating its upper face, which is directed upwards during freezing, - the whole being arranged in an outer flexible bag (6), - both pockets respectively having dimensions adjusted to the width of the plate and the interlocking of the assembly with an intermediate air gap (4).
Selon le mode de réalisation illustré, les matériaux caractéristiques pour l'exécution des poches (4) et (5) sont des matériaux souples thermo soudables mono ou multicouches, permettant de confectionner par soudure des poches économiques et étanches avec un minimum de matière première, de façon à faciliter le recyclage ultérieur des composants de l'emballage à usage unique. According to the illustrated embodiment, the characteristic materials for the execution of the pockets (4) and (5) are single or multi-layer thermo-weldable flexible materials, making it possible to weld economic and tight pockets with a minimum of raw material, in order to facilitate the subsequent recycling of the components of the single-use packaging.
La Figure 2 représente un enregistrement des températures, réalisé pendant 72H00 avec la pile thermique décrite dans l'invention. Figure 2 shows a temperature record, made during 72H00 with the thermal cell described in the invention.
La trace repérée A représente la température obtenue au contact de la face inférieure maintenue en phase glacée et la trace repérée P représente la température obtenue au contact de la face supérieure maintenue constamment positive après un tempérage de 3 minutes. The trace marked A represents the temperature obtained in contact with the lower face maintained in the ice phase and the marked trace P represents the temperature obtained in contact with the upper face kept constantly positive after a tempering of 3 minutes.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 13 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 14 |
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| TQ | Partial transmission of property |
Owner name: REINE LEROY, FR Effective date: 20170420 Owner name: NICOLAS CHOLET, FR Effective date: 20170420 Owner name: DAVID CHOLET, FR Effective date: 20170420 |
|
| TP | Transmission of property |
Owner name: VALANTUR F.G, FR Effective date: 20170602 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 15 |