FR3053104A1

FR3053104A1 - Procede et circuit de production de grand froid pour un dispositif refrigerant et dispositif equipe de ce circuit.

Info

Publication number: FR3053104A1
Application number: FR1656001A
Authority: FR
Inventors: Bertrand Marcheron; Franck Dreyfus
Original assignee: Innovae
Current assignee: Innovae
Priority date: 2016-06-28
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-12-29
Anticipated expiration: 2036-06-28
Also published as: FR3053104B1

Abstract

L'invention concerne un circuit de production de grand froid (1, 1') pour un dispositif réfrigérant (2). Ce circuit est remarquable en ce qu'il comprend une boucle réfrigérante (3) de circulation d'un fluide frigorigène qui comprend successivement un compresseur (31,), un condenseur (32), un détendeur (33), un évaporateur (34) ou plusieurs boucles agencées en cascade, en ce qu'il comprend au moins un réservoir (4) d'un fluide d'accumulation de froid et au moins un ventilateur (5), et en ce que ledit réservoir (4) est disposé par rapport à l'évaporateur (34) de l'unique ou de la dernière boucle réfrigérante (3), de façon qu'il existe un échange thermique entre le fluide frigorigène circulant dans celle-ci et le fluide d'accumulation de froid qui provoque la solidification de ce dernier, ledit ventilateur (5) étant disposé de façon à propulser l'air sur les parois extérieures dudit réservoir (4) et à le diriger à l'intérieur dudit dispositif réfrigérant (2).

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention se situe dans le domaine général de la production de grand froid à basse consommation d'énergie, et notamment dans le domaine de la cryothérapie.

Par "grand froid", on entend des températures inférieures à - 40° C (moins 40°C), de préférence inférieures à - 90°C (moins 90°C).

La cryothérapie consiste à faire subir un choc thermique au corps humain, par application d'une très basse température (entre -90°C et - 120°C), pendant une courte durée de l'ordre de quelques minutes.

Les bénéfices attendus sont multiples et cette thérapie permet notamment d'éliminer les toxines, de favoriser la cicatrisation des microlésions cellulaires ou la résorption d'hématomes, de traiter des zones inflammatoires, des problèmes dermatologiques ou des troubles du sommeil et de soulager des syndromes dépressifs. Cette thérapie permet donc de diminuer la prise de médicaments et s'adresse à tout type d'utilisateurs, notamment les sportifs.

La présente invention concerne plus précisément un circuit de production de grand froid pour un dispositif réfrigérant, une cabine de cryothérapie du corps complet ou un dispositif de cryothérapie localisée, équipés dudit circuit de production de grand froid et un procédé de production de grand froid à l'intérieur d'un dispositif réfrigérant utilisant ledit circuit.

ETAT DE L'ART

On connaît déjà d’après l’état de la technique, un dispositif de cryothérapie se présentant sous la forme d une cuve contenant de l'azote en évaporation dans laquelle on immerge l'utilisateur. La température au niveau de l'injection d'azote est de l'ordre de -140°C, de sorte que le corps de l'utilisateur se trouve à cette température, en revanche ses épaules sont à une température de l'ordre de 20°C et sa tête n'est bien évidemment pas immergée.

Cette exclusion de la tête ne permet pas de solliciter les capteurs sensoriels les plus réceptifs au choc thermique. De plus l'hypoxie liée à l'absence d'oxygène de l'utilisateur qui respire de l'azote conduit à son évanouissement immédiat.

Enfin, le recours à l'azote liquide qui est un consommable est un frein économique et logistique (nécessité de gérer des stocks d'azote liquide).

On connaît également dans l'état de la technique une cabine de cryothérapie qui permet d'accueillir un utilisateur dans une enceinte réfrigérée.

Le froid est produit à l'aide d'une ou de deux voire trois boucles de circuit de production de froid, chaque boucle comprenant une canalisation dans laquelle circule un fluide frigorigène, cette canalisation reliant successivement un compresseur, un condenseur (échangeur de chaleur), un détendeur et un évaporateur (échangeur de chaleur). Dans le cas d'un circuit à plusieurs boucles, l'évaporateur d'une boucle est couplé au condenseur de la boucle suivante auquel il transfère du froid par échange thermique. L'évaporateur de la dernière boucle réalise un échange thermique avec l'air contenu dans l'enceinte de la cabine de cryothérapie et refroidit celui-ci.

Cette cabine de cryothérapie nécessite une puissance électrique très élevée afin de produire, pendant toute la durée du soin, une forte quantité de froid instantané. Elle est donc fortement consommatrice d'énergie et coûteuse à utiliser.

PRESENTATION DE L'INVENTION

Un objectif de l’invention est donc de pallier les inconvénients précités. L’invention a ainsi pour objectif de fournir un circuit de production de grand froid et un dispositif réfrigérant (dispositif de cryothérapie) qui ne requièrent pas de consommable, qui minimisent la consommation d’énergie pour la production de grand froid et qui permettent d'enchaîner les séances de traitement de différents utilisateurs, afin de rentabiliser l'équipement.

De façon avantageuse, il est également souhaitable que ce dispositif puisse être branché sur une installation électrique de type résidentielle (230 V monophasé, 16 ou 32 A) et soit de dimensions limitées pour pouvoir être implanté dans des locaux, tels qu'un cabinet de kinésithérapeute ou pouvoir être transporté sur une remorque.

Un autre objectif de l’invention est de proposer un dispositif de cryothérapie qui permette de refroidir au moins une partie du corps et de préférence le corps entier d'une personne, voire de deux ou plus. A cet effet, l'invention concerne un circuit de production de grand froid pour un dispositif réfrigérant.

Conformément à l’invention, ce circuit comprend une boucle réfrigérante qui comprend successivement un compresseur, un condenseur, un détendeur, un évaporateur, au travers desquels circule un fluide frigorigène, ou plusieurs boucles réfrigérantes dont chacune comprend successivement un compresseur (71, 81), un condenseur (72, 82), un détendeur (73, 83) et un évaporateur (74, 84) au travers desquels circule un fluide frigorigène, ces boucles réfrigérantes étant agencées en cascade de façon que l'évaporateur d'une boucle réalise un échange de chaleur avec le condenseur de la boucle suivante, en ce qu'il comprend au moins un réservoir d'un fluide d'accumulation de froid et au moins un ventilateur, en ce que ce fluide d'accumulation de froid passe de l'état liquide à l'état solide à une température supérieure à la température à laquelle le fluide frigorigène circulant dans l'unique boucle réfrigérante (3) ou dans la dernière boucle réfrigérante (8) s'il y en a plusieurs, s'évapore dans l'évaporateur (34, 84) et en ce que ledit réservoir est disposé par rapport à l'évaporateur de l'unique boucle réfrigérante ou de la dernière boucle réfrigérante, de façon qu'il existe un échange thermique entre le fluide frigorigène circulant dans celle-ci et le fluide d'accumulation de froid qui provoque le passage à l'état solide de ce dernier, ledit ventilateur étant disposé de façon à propulser l'air sur les parois extérieures dudit réservoir et à ce que l'air ainsi refroidi au contact des parois du réservoir soit dirigé à l'intérieur dudit dispositif réfrigérant.

Grâce à ces caractéristiques de l'invention, l'utilisation de la ou des boucle(s) réfrigérante(s) (et la consommation d'énergie électrique associée) est limitée à la transformation du fluide d'accumulation de froid de liquide en solide. Une fois celui-ci solidifié, seul le ou les ventilateur(s) est (sont) utilisé(s) et la vitesse de l'air déplacé abaisse la valeur de la température ressentie par l'utilisateur. C'est uniquement lorsque le fluide d'accumulation de froid s'est de nouveau au moins partiellement liquéfié que la ou les boucle(s) réfrigérante(s) sont de nouveau utilisées pour produire du froid. La consommation globale d'énergie est ainsi grandement minimisée. De plus, il est possible d'enchaîner plusieurs séances de traitement au froid d'utilisateurs différents, avant de devoir de nouveau utiliser les boucles réfrigérantes.

Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou en combinaison : - le réservoir de fluide d'accumulation de froid est un serpentin tubulaire en matériau thermiquement bon conducteur, fermé à ses deux extrémités ou refermé sur lui-même et de préférence muni d'ailettes en matériau thermiquement bon conducteur ; - l'évaporateur de l'unique boucle réfrigérante ou de la dernière boucle réfrigérante est un serpentin tubulaire en matériau thermiquement bon conducteur, disposé dans un plan parallèle à celui du serpentin du réservoir de fluide d'accumulation de froid et en ce que lesdites ailettes en matériau thermiquement bon conducteur sont communes aux deux serpentins ; - au moins l'une desdites boucles réfrigérantes comprend au moins l'un des éléments suivants choisi parmi un déshydrateur disposé en amont du détendeur, une bouteille anti-coup de liquide disposée en amont du compresseur, un désurchauffeur disposé entre le compresseur et le condenseur et un vase d'expansion ; - le circuit de production de grand froid comprend au moins deux réservoirs de fluide d'accumulation de froid, au moins un ventilateur associé à chaque réservoir et au moins une boucle réfrigérante ou plusieurs associée(s) à chaque réservoir et disposée(s) par rapport à celui-ci de façon qu'il existe un échange thermique entre le fluide frigon'gène circulant dans ladite boucle ou ladite dernière boucle réfrigérante et le fluide d'accumulation de froid, provoquant ainsi le passage à l'état solide de ce dernier ; - il comprend une unité centrale de commande du fonctionnement de la ou des boucle(s) réfrigérante(s) et du ou des ventilateurs, et éventuellement un écran d’affichage des paramètres de la production de grand froid ; - ledit dispositif réfrigérant est une cabine de cryothérapie permettant le traitement du corps entier d'au moins un utilisateur ; - ledit dispositif réfrigérant est un dispositif de cryothérapie partielle permettant de traiter une partie du corps d'un utilisateur. L'invention concerne également une cabine de cryothérapie comprenant une enceinte réfrigérée de réception d'au moins un utilisateur, délimitée par des parois isolées thermiquement. L'invention concerne également un dispositif de cryothérapie partielle comprenant un manchon de réception d'au moins une partie d'un membre d'un utilisateur. Conformément à l'invention, l'air froid diffusé à l'intérieur de ladite enceinte réfrigérée ou dudit manchon est produit avec un circuit de production de grand froid tel que précité. L'invention concerne enfin un procédé de production de grand froid à l'intérieur d'un dispositif réfrigérant, tel qu'une cabine de cryothérapie ou un manchon de cryothérapie. Conformément à l'invention, ce procédé utilise un circuit de production de grand froid tel que précité et il comprend au moins un cycle des étapes successives suivantes consistant à : -faire fonctionner la ou les boucle(s) réfrigérante(s) jusqu'à ce que le fluide d'accumulation de froid présent dans le réservoir se solidifie, -stopper le fonctionnement de la ou desdites boucle(s) réfrigérante(s), -faire fonctionner le ou les ventilateur(s) de façon à propulser de l'air sur les parois extérieures dudit réservoir et à diriger l'air ainsi refroidi à l'intérieur dudit dispositif réfrigérant.

PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, différents modes de réalisation possibles.

Sur ces dessins : la figure 1 est un schéma représentant un premier mode de réalisation d'un circuit de production de grand froid pour un dispositif réfrigérant, la figure 2 est une représentation schématique et en perspective d'un mode de réalisation possible d'un réservoir de fluide d'accumulation de froid et d'un évaporateur utilisés dans un circuit de production de grand froid conforme à l'invention, la figure 3 est un schéma représentant un second mode de réalisation d'un circuit de production de grand froid pour un dispositif réfrigérant, la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation d'une cabine de cryothérapie conforme à l'invention, la figure 5 est une vue en coupe transversale horizontale de la cabine de cryothérapie prise selon le plan de coupe P5 en figure 4, et la figure 6 est un graphique représentant la température T2 ressentie par l'utilisateur, pour une température T1 donnée du fluide d'accumulation de froid, en fonction de la vitesse de l'air propulsé par le ventilateur du circuit conforme à l'invention.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Un premier mode de réalisation d'un circuit de production de grand froid conforme à l'invention et correspondant à une variante simplifiée va maintenant être décrit en liaison avec la figure 1.

Sur cette figure, on peut voir un circuit de production de grand froid 1 pour un dispositif réfrigérant 2.

Ce dispositif réfrigérant 2 peut être utilisé dans tout type d'industrie, par exemple l'industrie alimentaire ou automobile. Toutefois, selon deux applications préférentielles, ce dispositif réfrigérant est une cabine de cryothérapie, qui permet de traiter la totalité du corps d'au moins un être humain, voire d'un animal, ou est un dispositif de traitement par cryothérapie d'une partie de ce corps.

Dans la variante représentée sur la figure 1, le circuit 1 de production de grand froid comprend une unique boucle réfrigérante 3. Cette boucle 3 comprend une canalisation 30 à l'intérieur de laquelle circule ledit fluide frigorigène, cette canalisation 30 reliant successivement un compresseur 31, un condenseur 32, un détendeur 33 et un évaporateur 34.

Le compresseur 31 comprime le fluide frigorigène qui se trouve à sa sortie à l'état de vapeur et le fait circuler à l'intérieur de la canalisation 30. La vapeur pénètre dans le condenseur 32, qui est de préférence un condenseur à air, c’est-à-dire muni d'un ventilateur 320. La vapeur de fluide frigorigène se refroidit et passe alors à l'état liquide. Le liquide réfrigérant traverse le détendeur et en ressort à plus basse pression, plus froid et partiellement vaporisé. Ce liquide partiellement vaporisé traverse ensuite l'évaporateur 34, capte des calories et en ressort sous forme de vapeur réchauffée avant de retourner dans le compresseur 31.

Le sens de circulation du fluide frigorigène est représenté par les flèches i.

Le circuit de production de grand froid 1 conforme à l'invention comprend également un réservoir 4 d'un fluide d'accumulation de froid.

Un exemple de réalisation de ce réservoir 4 est représenté sur la figure 2.

Comme on peut le voir, ce réservoir se présente sous la forme d'un serpentin tubulaire 40, obturé à ses deux extrémités 41 ou se refermant sur lui-même, de sorte que le fluide qui s'y trouve n'y circule pas.

De façon avantageuse, le tube du serpentin 40 peut également être muni d'ailettes 42 qui favorisent les échanges thermiques, ces ailettes pouvant par exemple s'étendre radialement autour du tube ou se présenter, comme représenté sur la figure 2, sous forme d'une pluralité de lames parallèles.

Ce tube 40 est réalisé dans un matériau bon conducteur thermique, par exemple un métal, de préférence du cuivre. Il en est de même pour les ailettes (lames) 42.

Les ailettes 42 sont suffisamment écartées les unes des autres pour ménager entre elles et les différentes portions du tube 40, des espaces vides 43.

Ce réservoir 4 est disposé à proximité de l'évaporateur 34 de la boucle réfrigérante 3, de sorte qu'il existe un échange thermique entre ces deux éléments.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 2, le tube 340 de l'évaporateur 34 est également un serpentin, disposé dans un plan parallèle à celui du serpentin 40. En outre, ce serpentin d'évaporateur 340 traverse les ailettes (lames) 42 parallèles. Les ailettes 42 ménagent entre elles et les différentes portions du tube 340 de l’évaporateur 34, des espaces vides 35. L'échange thermique entre le fluide frigorigène et le fluide d'accumulation de froid se fait par conduction thermique au travers desdites ailettes 42. D'autres dispositions du réservoir 4 et de l'évaporateur 34 sont également envisageables. Les deux serpentins peuvent par exemple être coaxiaux et les ailettes peuvent présenter d’autres formes.

Le fluide frigorigène circulant dans l'évaporateur 34 capte les calories du fluide d'accumulation de froid et refroidit celui-ci. Ce fluide d'accumulation de froid est un fluide qui a la capacité de changer de phase et de passer de l'état liquide à l'état solide lors du fonctionnement de la boucle 3, le changement de phase qui consiste à passer de l’état liquide à l’état solide doit se faire à une température supérieure à la température à laquelle le fluide frigorigène circulant dans la boucle 3 s'évapore dans l'évaporateur 34.

De préférence, le fluide d’accumulation de froid présente un point de fusion, inférieur ou égal à -40°C, ou de préférence encore inférieur ou égal à -90°C.

De préférence, le fluide d'accumulation de froid est choisi parmi le butanol, le limonène, l'éthanol dilué avec de l'eau à au moins 56% en volume et le R236fa, c’est à dire du 1,1,1,3,3,3-Hexafluoropropane.

Le circuit de production de grand froid 1 comprend également au moins un ventilateur 5, (de préférence plusieurs), disposé en regard du réservoir 4.

Le dispositif réfrigérant 2 présente des parois 21 thermiquement isolées qui délimitent une enceinte 20. L'évaporateur 34, le réservoir 4 et les pales des ventilateurs 5 se trouvent à l'intérieur de l'enceinte 20.

Dans l'exemple représenté sur la figure 1, le dispositif réfrigérant 2 est une cabine de cryothérapie. Dans ce cas, et pour des raisons de sécurité, l'enceinte 20 est partagée en deux parties 201, 202, à l'aide d'une grille 22. L'évaporateur 34, le réservoir 4 et les pales des ventilateurs 5 se trouvent dans la partie 201 et l'utilisateur dans la partie 202.

De façon avantageuse, les moteurs 51 des ventilateurs, sources de production de chaleur, sont disposés à l'extérieur de l'enceinte 20, et seuls les arbres 52 reliant les pales aux moteurs 51 sont disposés au travers des parois 21. L'air, présent dans l'enceinte 20 se refroidit au contact des parois du tube 40 du réservoir 4 et il est propulsé à une certaine vitesse par les ventilateurs 5, au travers des espaces vides 43, 35 et au travers de la grille 22 jusqu'à atteindre l'espace 202 où se trouve l'utilisateur. La vitesse de l'air ainsi propulsé augmente encore l'impression de froid ressentie par l'utilisateur.

Le fonctionnement de l'ensemble de l'installation est assuré par une unité centrale 6, telle qu'un ordinateur. Plus précisément, cette unité pilote le fonctionnement du compresseur 31 et du condenseur 32, ainsi que celui des moteurs 51 des ventilateurs 5. L'unité centrale 6 est équipée d'une interface de commande 61 qui permet à l'opérateur de fixer un certain nombre de paramètres, notamment la température, la durée du traitement et la vitesse de rotation des ventilateurs 5, en fonction de données propres à l'utilisateur, telles que sa taille, son poids, son sexe ou son âge par exemple.

En outre, de façon avantageuse, l'unité centrale 6 est connectée à des capteurs de température disposés par exemple dans le dispositif 2 ou dans la boucle réfrigérante 3 et/ou à des capteurs de pression disposés dans la boucle réfrigérante, desquels elle reçoit des informations. Ces capteurs ne sont pas représentés sur les figures.

Un dispositif d'affichage 62, tel qu'un écran ou des diodes lumineuses, peut également être disposé à l'intérieur de l'enceinte 20, pour permettre à l'utilisateur de lire les informations concernant par exemple la température de traitement ou la durée restante de celui-ci. Le dispositif 62 est connecté à l'unité centrale 6.

Les liaisons entre les différents éléments de l'installation et l'unité centrale 6 sont des liaisons filaires ou non, par exemple Wi-Fi ou Bluetooth, dont certaines sont représentées en pointillés sur la figure 1.

Une variante de réalisation du circuit de production de grand froid va maintenant être décrite en liaison avec la figure 3. Ce circuit de production de grand froid diffère de celui de la figure 1 par la présence de deux boucles réfrigérantes, référencées respectivement 7 et 8, et qui remplacent l'unique boucle 3 du premier mode de réalisation. Ce circuit est alors référencé 1 ’.

Les autres éléments, à savoir le réservoir 4, les ventilateurs 5, l'unité centrale 6 de pilotage et les différents éléments qui y sont connectés sont identiques et ne seront pas décrits de nouveau en détail.

Sur la figure 3 et afin de les différencier plus aisément, la première boucle 7 a été représentée en traits fins et la deuxième boucle 8 en traits plus épais.

De façon similaire à ce qui a été décrit pour la première boucle réfrigérante 3, la première boucle 7 comprend une canalisation 70, à l'intérieur de laquelle circule un premier fluide frigorigène et sur laquelle sont montés successivement un compresseur 71, un condenseur 72, un détendeur 73 et un évaporateur 74.

De façon similaire, la deuxième boucle 8 comprend une canalisation 80, à l'intérieur de laquelle circule un second fluide frigorigène et sur laquelle sont montés successivement un compresseur 81, un condenseur 82, un détendeur 83 et un évaporateur 84. L’évaporateur 84 peut présenter la même forme que l’évaporateur 34 représenté sur la figure 2.

Les deux boucles sont montées en cascade de sorte que l'évaporateur 74 de la première boucle constitue une partie d'un échangeur de chaleur, tandis que le condenseur 82 de la seconde boucle constitue une autre partie de cet échangeur et que l'échange thermique s'effectue entre cet évaporateur 74 et ce condenseur 82.

De préférence, cet échangeur 74,82 est un échangeur à plaques.

Au niveau de cet échangeur 74, 82, les calories fournies par le second fluide frigorigène via le condenseur 82 sont captées par le premier fluide frigorigène dans l'évaporateur 74 et le second fluide frigorigène ainsi refroidi est envoyé vers l'évaporateur 84 où il pourra capter les calories du fluide d'accumulation de froid présent dans le réservoir 4.

De préférence, le premier fluide frigorigène est choisi de façon à condenser dans le condenseur 72 à une température comprise entre 20° C et 40°C, de préférence égal à 30°C et à s'évaporer dans l'évaporateur 74 à une température comprise entre -50°C et -20°C, de préférence égale à -30°C. A titre d'exemple illustratif, on peut citer comme premier fluide frigorigène, le R404a ou le R442a.

Le R404a est un mélange à 52% en volume de R143a (1,1,1-trifluométhane), à 44% en volume de R125 (pentafluoroéthane) et à 4% en volume de R134a (1,1,1,2-tétrafluoroéthane).

Le R442a est un mélange à 31% en volume de_R-32(difluoromethane), à 31% en volume de R125(Pentafluoroéthane), à 30% en volume de R134a(1,1,1,2-tétrafluoroéthane), à 3% en volume de 152a(1,1-difluoroéthane) et de 5% en volume de R227ea (1,1,1,2,3,3,3-heptafluoropropane).

De préférence, le second fluide frigorigène est choisi de façon à condenser dans le condenseur 82 à une température comprise entre -50° C et -20°C, de préférence égale à -30°C et à s'évaporer dans l'évaporateur 84 à une température comprise entre -110°C et -90°C, de préférence égale à -100°C. A titre d'exemple illustratif, on peut citer comme second fluide frigorigène, le R508b ou le R23.

Le R508b est un mélange à 46% en volume de R23 (Trifluorométhane) et à 64% en volume de R116(Hexafluoroéthane).

Enfin on notera que le premier et le second fluides frigorigènes sont choisis de façon que la température à laquelle le premier fluide frigorigène s’évapore dans l’évaporateur 74 de la première boucle réfrigérante 7 soit inférieure à la température à laquelle le second fluide frigorigène se condense dans le condenseur 82 de la seconde boucle 8.

On notera également qu'il serait possible d'utiliser plus de deux boucles de refroidissement montées en cascade. Le but est d'abaisser progressivement la température des différents fluides frigorigènes qui se trouvent à l'intérieur de ces boucles, de façon que le fluide frigorigène circulant dans l'évaporateur de la dernière boucle soit le plus froid possible et transfère ce grand froid au fluide à changement de phases se trouvant dans le réservoir 4.

De façon avantageuse, il est possible de disposer sur au moins l’une des boucles réfrigérantes, par exemple les boucles 7, 8, en aval de l'évaporateur 74, respectivement 84, et en amont du compresseur 71, respectivement 81, une bouteille anti-coup de liquide 75, respectivement 85.

Une telle bouteille anticoup de liquide a pour but de protéger le compresseur d'une éventuelle migration de liquide à l'intérieur de celui-ci. Cette bouteille assure également la revaporisation du liquide quelle piège.

De façon avantageuse également, il est possible de prévoir sur au moins l'une des boucles réfrigérantes, par exemple l’une des deux boucles 7, 8, un déshydrateur 76, respectivement 86, disposé en aval du condenseur 72, respectivement 82, et en amont du détendeur 73, respectivement 83.

Son rôle est de piéger les impuretés éventuellement présentes à ces endroits dans la boucle réfrigérante.

Il est également possible de prévoir sur au moins l'une des deux boucles, par exemple ici la boucle 8, un désurchauffeur 87 dont le rôle est de réduire et de maintenir constante la température du fluide frigon'gène à l'état de vapeur surchauffée.

Enfin, de façon avantageuse, il est également possible de prévoir sur au moins l'une des deux boucles 7, 8, par exemple ici sur la deuxième boucle 8, un vase d'expansion 88, qui permet d'absorber les variations de volume du fluide frigon'gène circulant dans ladite boucle.

Bien que cela n'ait pas été représenté sur la figure 3 à des fins de simplification, les différents éléments constitutifs des deux boucles 7 et 8 peuvent être pilotés par l'unité centrale 6.

Une variante de réalisation de la cabine de cryothérapie 2 va maintenant être décrite plus en détail en faisant référence aux figures 4 et 5.

La cabine de cryothérapie 2 présente la forme générale d'un parallélépipède dont les dimensions permettent son installation aisée chez un kinésithérapeute par exemple, voire même son transport sur une remorque. L'enceinte 20 et notamment sa partie 202 présente des dimensions intérieures suffisantes pour permettre d'y recevoir une, voire deux personnes ou plus debout. L'enceinte 20 est fermée par une porte d'accès 23.

De façon avantageuse, il est également possible de prévoir un sas 24 en amont de l'enceinte 20, ce sas étant lui-même équipé d'une porte 25.

De façon avantageuse, les portes 23 et 25 sont vitrées de façon à permettre à un opérateur de surveiller depuis l'extérieur, l'utilisateur qui se trouve à l'intérieur de la cabine de cryothérapie.

Le sas 24 est alimenté en froid par un circuit de production de froid indépendant de celui de l'invention. La température qui règne à l'intérieur de ce sas est voisine par exemple de -25°C. L'enceinte 20 comme le sas 24 peuvent être munis d'un éclairage.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 5, l'enceinte 20 est munie de deux réservoirs 4, disposés face à face de part et d’autre de la partie 202 de l'enceinte 20. Les ventilateurs 5 sont répartis sur toute la hauteur de l'enceinte 20. Ils peuvent par exemple être disposés en quinconce, comme cela est visible sur la figure 4 où l'on peut observer les moteurs 51. Il est également possible d’avoir plus de deux réservoirs 4 et plus de deux circuits de production de froid 1 ou 1’.

Chaque réservoir 4 est avantageusement alimenté en froid par un circuit de production de froid 1, 1’. Toutefois, un même circuit pourrait alimenter plusieurs réservoirs 4 répartis dans l’enceinte 20.

Enfin, selon une autre variante de réalisation non représentée sur les figures, le dispositif réfrigérant 2 peut être un dispositif de cryothérapie partielle d'une partie d'un membre de l'utilisateur. Dans ce cas, le circuit de production de grand froid 1,1’ est le même que ceux précédemment décrits, mais l'air soufflé au travers du réservoir 4 est dirigé à l'intérieur d'un manchon qui permet d'envelopper l'un des membres, par exemple un bras ou une jambe ou le tronc d'un utilisateur, au lieu d'être dirigé vers l'enceinte fermée 20.

Le fonctionnement du dispositif est le suivant.

Le circuit de production de grand froid 1,1' conforme à l'invention est mis en marche de façon à produire du froid et jusqu'à ce que le fluide à changement de phases se trouvant dans le réservoir 4 se solidifie.

Ensuite, le circuit 1,1' est stoppé et les ventilateurs 5 sont mis en marche, de sorte qu'ils produisent un flux d'air qui se refroidit en passant au contact des tubes 40, voire des ailettes 42 du réservoir 4. Il est possible d'agir sur la vitesse de rotation des ventilateurs 5, de sorte que ceux-ci peuvent créer un flux d'air circulant à des vitesses variables, de préférence inférieures à 20 km/h.

Le diagramme de la figure 6 montre que, pour une température T1 donnée du fluide d’accumulation de froid, par exemple -83°C, la température T2 ressentie par l'utilisateur peut être de -100°C pour un flux d’air à 5 km/h et de -115°C pour un flux d'air à 20 km/h.

Chaque traitement de cryothérapie durant en général au maximum trois minutes, on comprend aisément que, compte tenu de l'inertie de réchauffement du fluide d’accumulation de froid, il est ainsi possible de faire passer plusieurs utilisateurs à suivre dans la cabine de cryothérapie 2, avant que le fluide du réservoir 4 ne se soit réchauffé et donc liquéfié, et qu'il soit de nouveau nécessaire de remettre en fonctionnement les boucles 3, 7 et 8 de production de grand froid. On économise ainsi beaucoup d'énergie puisque la production de grand froid n'est pas continue.

De façon avantageuse, une sonde est placée à l'intérieur ou à proximité du réservoir 4 de fluide d'accumulation de froid et cette sonde envoie des informations à l'unité centrale 6. En fonction de paramètres, tels que par exemple la température du fluide dans le réservoir 4 ou son état de liquéfaction ou de solidification, l'unité 6 va réguler le fonctionnement du ou des ventilateur (s) 5 pour faire varier leur vitesse de rotation. Si le fluide du réservoir 4 commence à se liquéfier par exemple, le ventilateur 5 pourra être entraîné à plus grande vitesse.

Lorsque l'unité 6 détecte via la sonde que le fluide du réservoir 4 est par exemple plus chaud ou plus liquide qu'une valeur seuil, alors on redémarre le cycle de production de froid avec la ou les boucles réfrigérantes 3, 7, 8 jusqu'à solidification du fluide présent dans le réservoir 4.

Claims

REVENDICATIONS

1. Circuit de production de grand froid (1, 1’) pour un dispositif réfrigérant (2), caractérisé en ce qu'il comprend une boucle réfrigérante (3) qui comprend successivement un compresseur (31), un condenseur (32), un détendeur (33), un évaporateur (34), au travers desquels circule un fluide frigorigène, ou plusieurs boucles réfrigérantes (7,8) dont chacune comprend successivement un compresseur (71, 81), un condenseur (72, 82), un détendeur (73, 83) et un évaporateur (74, 84) au travers desquels circule un fluide frigorigène, ces boucles réfrigérantes étant agencées en cascade de façon que l'évaporateur (74) d'une boucle (7) réalise un échange de chaleur avec le condenseur (82) de la boucle suivante (8), en ce qu'il comprend au moins un réservoir (4) d'un fluide d'accumulation de froid et au moins un ventilateur (5), en ce que ce fluide d'accumulation de froid passe de l'état liquide à l'état solide à une température supérieure à la température à laquelle le fluide frigorigène circulant dans l'unique boucle réfrigérante (3) ou dans la dernière boucle réfrigérante (8) s'il y en a plusieurs, s'évapore dans l'évaporateur (34, 84) et en ce que ledit réservoir (4) est disposé par rapport à l'évaporateur (34, 84) de l'unique boucle réfrigérante (3) ou de la dernière boucle réfrigérante (8), de façon qu'il existe un échange thermique entre le fluide frigorigène circulant dans celle-ci et le fluide d'accumulation de froid qui provoque le passage à l'état solide de ce dernier, ledit ventilateur (5) étant disposé de façon à propulser l'air sur les parois extérieures dudit réservoir (4) et à ce que l'air ainsi refroidi au contact des parois du réservoir (4) soit dirigé à l'intérieur dudit dispositif réfrigérant (2).
2. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le réservoir (4) de fluide d'accumulation de froid est un serpentin tubulaire (40) en matériau thermiquement bon conducteur, fermé à ses deux extrémités (41) ou refermé sur lui-même et de préférence muni d'ailettes (42) en matériau thermiquement bon conducteur.
3. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'évaporateur (34, 84) de l'unique boucle réfrigérante (3) ou de la dernière boucle réfrigérante (8) est un serpentin tubulaire (340) en matériau thermiquement bon conducteur, disposé dans un plan parallèle à celui du serpentin (40) du réservoir (4) de fluide d'accumulation de froid et en ce que lesdites ailettes (42) en matériau thermiquement bon conducteur sont communes aux deux serpentins.
4. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le point de fusion du fluide d'accumulation de froid est inférieur ou égal à -40° C, de préférence inférieur ou égal à -90°C.
5. Circuit de production de grand froid selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit fluide d'accumulation de froid est choisi parmi le butanol, le limonène, l'éthanol dilué avec de l'eau à au moins 56 % en volume et le R236fa.
6. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux boucles réfrigérantes montées en cascade, en ce que le fluide frigorigène circulant dans la première boucle (7), dit "premier fluide frigorigène ", est choisi de façon à condenser dans le condenseur (72) à une température comprise entre 20° C et 40°C, de préférence égale à 30°C et à s'évaporer dans l'évaporateur (74) à une température comprise entre -50°C et -20°C, de préférence égale à -30°C et en ce que le fluide frigorigène circulant dans la seconde boucle réfrigérante (8), dit "second fluide frigorigène ", est choisi de façon à condenser dans le condenseur (82) à une température comprise entre -50° C et -20° C, de préférence égale à -30°C et à s'évaporer dans l'évaporateur (84) à une température comprise entre -110°C et -90° C, de préférence égale à -100°C.
7. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon la revendication 6, caractérisé en ce que le premier fluide frigorigène est choisi parmi le R404a et le R442a et/ou en ce que le second fluide frigorigène est choisi parmi le R508b et le R23.
8. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins l'une desdites boucles réfrigérantes (3, 7, 8) comprend au moins l'un des éléments suivants choisi parmi un déshydrateur (76, 86) disposé en amont du détendeur, une bouteille anti-coup de liquide (75, 85) disposée en amont du compresseur, un désurchauffeur (87) disposé entre le compresseur et le condenseur et un vase d'expansion (88).
9. Circuit de production de grand froid selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux réservoirs (4) de fluide d'accumulation de froid, au moins un ventilateur (5) associé à chaque réservoir (4) et au moins une boucle réfrigérante (3) ou plusieurs (7, 8) associée(s) à chaque réservoir (4) et disposée(s) par rapport à celui-ci de façon qu'il existe un échange thermique entre le fluide frigorigène circulant dans ladite boucle (3) ou ladite dernière boucle réfrigérante (8) et le fluide d'accumulation de froid, provoquant ainsi le passage à l'état solide de ce dernier.
10. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une unité centrale (6) de commande du fonctionnement de la ou des boucle(s) réfrigérante(s)(3, 7, 8) et du ou des ventilateurs (5), et éventuellement un écran d'affichage (62) des paramètres de la production de grand froid.
11. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit dispositif réfrigérant (2) est une cabine de cryothérapie permettant le traitement du corps entier d'au moins un utilisateur.
12. Circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que ledit dispositif réfrigérant (2) est un dispositif de cryothérapie partielle permettant de traiter une partie du corps d'un utilisateur.
13. Cabine de cryothérapie (2) comprenant une enceinte réfrigérée (20, 202) de réception d'au moins un utilisateur, délimitée par des parois (21) isolées thermiquement, caractérisé en ce que l'air froid diffusé à l'intérieur de ladite enceinte réfrigérée (20, 202) est produit avec un circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une quelconque des revendications 1 à 11.
14. Dispositif de cryothérapie partielle comprenant un manchon de réception d'au moins une partie d'un membre d'un utilisateur, caractérisé en ce que l'air froid diffusé à l'intérieur dudit manchon est produit avec un circuit de production de grand froid (1, 1’) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 ou 12.
15. Procédé de production de grand froid (1, 1’) à l'intérieur d'un dispositif réfrigérant (2), tel qu'une cabine de cryothérapie ou un manchon de cryothérapie, caractérisé en ce qu'il utilise un circuit de production de grand froid selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 et en ce qu'il comprend au moins un cycle des étapes successives suivantes consistant à : -faire fonctionner la ou les boucle(s) réfn'gérante(s) (3, 7, 8) jusqu'à ce que le fluide d'accumulation de froid présent dans le réservoir (4) se solidifie, -stopper le fonctionnement de la ou desdites boucle(s) réfrigérante(s)(3, 7, 8), -faire fonctionner le ou les ventilateur(s) (5) de façon à propulser de l'air sur les parois extérieures dudit réservoir (4) et à diriger l'air ainsi refroidi à l'intérieur dudit dispositif réfrigérant (2).