WO2003042610A1 - Echangeur thermique - Google Patents

Echangeur thermique Download PDF

Info

Publication number
WO2003042610A1
WO2003042610A1 PCT/FR2002/003772 FR0203772W WO03042610A1 WO 2003042610 A1 WO2003042610 A1 WO 2003042610A1 FR 0203772 W FR0203772 W FR 0203772W WO 03042610 A1 WO03042610 A1 WO 03042610A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cavity
heat exchanger
wall
cooling
drink
Prior art date
Application number
PCT/FR2002/003772
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Jeuch
Original Assignee
Thermagen S.A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermagen S.A. filed Critical Thermagen S.A.
Priority to EP02785582A priority Critical patent/EP1448938B1/fr
Priority to JP2003544400A priority patent/JP4065430B2/ja
Priority to US10/495,510 priority patent/US7240507B2/en
Priority to AU2002350872A priority patent/AU2002350872B2/en
Priority to DE60210496T priority patent/DE60210496T2/de
Priority to CA002466296A priority patent/CA2466296A1/fr
Publication of WO2003042610A1 publication Critical patent/WO2003042610A1/fr

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B17/00—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type
    • F25B17/08—Sorption machines, plants or systems, operating intermittently, e.g. absorption or adsorption type the absorbent or adsorbent being a solid, e.g. salt
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/006—Other cooling or freezing apparatus specially adapted for cooling receptacles, e.g. tanks
    • F25D31/007—Bottles or cans
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D2331/00—Details or arrangements of other cooling or freezing apparatus not provided for in other groups of this subclass
    • F25D2331/80—Type of cooled receptacles
    • F25D2331/805—Cans

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchanger for implementing the cooling of a liquid by an evaporation and adsorption method.
  • the principle of such a cooling method consists in evaporating a liquid under the effect of a vacuum maintained by pumping the vapors of said liquid.
  • the heat exchanger according to the invention is intended to be used in a container in the form of a refrigerating plunger or incorporated in a self-cooling beverage packaging.
  • the object of the present invention is thus to allow the consumption of a drink at an ideal temperature at any place and at any time.
  • US Pat. No. 4,928,495 an illustration of which is given in FIG. 1, describes a self-cooling packaging configuration 10 (presented as a can) comprising a heat exchanger 16 of flattened rectangular shape immersed in a beverage to be cooled and connected to an adso ⁇ tion device 22.
  • This patent describes a schematic diagram without specifying the means of producing such a device taking into account the economic constraints linked to an application to disposable packaging.
  • the exchanger 30 as described has several drawbacks. Indeed, the efficiency of the heat exchange between the evaporator and the beverage to be cooled, which conditions the rate of cooling of the beverage, depends mainly on the geometry of the exchanger. However, to obtain a satisfactory cooling efficiency, these patent applications propose to increase the size of the exchanger 30 to the maximum of what it is possible to insert into the can, namely a diameter of 50 mm for a height 100mm. The volume of the resulting exchanger is 80 ml for a volume of consumable drink of 300 ml, which represents more than 25%.
  • Another drawback of the device described in the above-mentioned international applications concerns the quantity of metal necessary to produce this exchanger 30, therefore its cost price.
  • the water to be evaporated contained in the exchanger for the implementation of the method of refrigeration by evaporation adso ⁇ tion must be kept under vacuum in the exchanger, and the pressure difference between the inside and the outside of the exchanger 30 imposes a significant thickness of metal constituting the walls of the exchanger.
  • another drawback, linked to the particular geometry of the exchanger 30 described in these international applications consists in the obligation to use a gel to fix the coolant in the exchanger in order to avoid entrainment of the liquid by its own vapors during operation of the device.
  • the objective of the present invention is to solve the drawbacks of the prior art.
  • the present invention provides a heat exchanger whose geometry and arrangement makes it possible to promote the cooling rate of a drink on the principle of the evaporation of a coolant at reduced pressure.
  • the geometry of the exchanger favors the establishment of large convection currents in the drink in order to ensure rapid cooling.
  • This geometry also makes it possible to ensure a maximum heat exchange surface with the drink for a minimum size of the exchanger.
  • Another objective of the invention is to generalize the principle of evaporative refrigeration under the effect of a vacuum to any device for refrigerating a liquid by the use of a heat exchanger according to the invention, for example used as a plunger in a container containing the drink to be cooled.
  • the invention relates to a heat exchanger for cooling a liquid comprising a cavity containing a coolant capable of evaporating under the effect of a vacuum maintained by pumping means, characterized in that the cavity comprises at least a first wall in contact with the liquid to be cooled, said first wall being of substantially conical shape such that its cross-sectional area decreases from the base to the top, and at least a second wall forming the base of said conical shape and integrating means for placing the exchanger cavity in communication with the pumping means.
  • the first wall of the cavity has a ribbed structure.
  • At least part of the ribs of the first wall have a zero width inside the cavity.
  • the first wall of the cavity has a section whose cross-sectional area is constant or the cross-sectional area of the first wall gradually decreases from the base to the top.
  • the conical cavity has a rounded or flattened top.
  • the volume of the cavity is less than 2/3 of the volume delimited by the surface of revolution enveloping said cavity.
  • the cavity contains the coolant and the vapors of said liquid at a pressure below atmospheric pressure.
  • the internal walls of the cavity are at least partially covered with a hydrophilic porous material.
  • the coolant is water and / or water containing an additive having a saturated vapor pressure higher than that of water.
  • the cavity contains a device for separating the liquid-gas state.
  • at least the first wall of the cavity is composed of a thermally conductive material.
  • the associated pumping means are chosen from the means consisting of an adsorbent material conditioned under vacuum, a mechanical vacuum pump, a cryogenic vacuum pump.
  • the invention also relates to a self-cooling drink packaging comprising a first cavity containing a consumer drink, a second cavity contiguous to the first and forming a heat exchanger containing a coolant and its vapor, a third cavity containing pumping means. by adsorption of said vapor and means of placing said second and third cavities in communication, characterized in that the second cavity is constituted by a heat exchanger according to the invention.
  • the top of the conical shape of the second cavity is oriented downward so as to create at least one convection current in the axis of the cone in the first cavity during the addition of the coolant vapor. .
  • the second cavity has a volume-to-surface ratio at least two times lower than the volume-to-surface ratio of the first cavity.
  • the first wall of the cavity of the heat exchanger is in contact with the drink contained in the first cavity. According to another embodiment, the first wall of the cavity of the heat exchanger is adjacent to a wall of the first cavity
  • the second wall of the exchanger cavity constitutes a wall of the third cavity and integrates the means of placing said second and third cavities in communication.
  • the invention also relates to a device for cooling a drink contained in a container comprising a plunger immersed in said drink to be cooled, characterized in that the plunger is constituted by a heat exchanger according to the invention.
  • the exchanger is connected to the pumping means by a tube or the exchanger is integral with the pumping means, the second wall of the cavity of the exchanger being integrated into said pumping means.
  • Figure 1 already described, is a diagram of a self-cooling beverage can according to a variant of the prior art
  • - Figure 2 already described is a diagram of a self-cooling beverage can according to another variant of the prior art
  • Figures 3a to 3c are schematic cross-sectional views of a heat exchanger according to several alternative embodiments of the invention.
  • Figures 4a to 4c are schematic top views in section according to several alternative embodiments of the exchangers according to the invention;
  • Figure 5 is a schematic sectional view of a particular embodiment of the heat exchanger according to the invention
  • Figure 6 is a schematic sectional view of a beverage package comprising a heat exchanger according to the invention
  • Figure 7 is a schematic sectional view of a refrigerant plunger comprising a heat exchanger according to the invention.
  • the heat exchanger according to the invention comprises a cavity 2 containing a coolant capable of evaporating under the effect of a vacuum maintained by pumping means.
  • the heat exchanger is intended to be immersed in a drink to be cooled.
  • the heat exchanger according to the invention has at least a first wall 21 in contact with the beverage to be cooled and at least a second wall 22 which integrates means of communication 30 with pumping means 31 .
  • the wall 21 of the cavity 2 in contact with the liquid to be cooled is of substantially conical shape such that its cross-sectional area decreases from the base to the top.
  • This particular geometry of the cavity 2 of the exchanger indeed favors the establishment of large convection currents in the drink in order to ensure rapid cooling. It is important that the overall shape of the cavity is conical, in particular that its cross-sectional area gradually decreases from the base to the top. However, a straight section, which does not modify the cross-sectional area of the exchanger, can possibly be made over part of the height of the exchanger without affecting its proper functioning.
  • the conical shapes covered by this definition can take several possible configurations. and concern both a pointed cone (3b) and a domed cylinder (3d).
  • Figures 4a to 4d are sectional views from above of the cavity 2 of the exchanger according to the invention and the embodiments illustrated in these figures can be indifferently combined with the embodiments illustrated in Figures 3a to 3d.
  • the wall 21 of the cavity 2 of the heat exchanger in contact with the beverage to be cooled may have a ribbed structure in order to increase the surface area of heat exchange between the exchanger and the drink.
  • FIG. 4c illustrates an embodiment in which the first wall 21 has no ribs.
  • the first wall 21 of the exchanger can be defined as being included between two surfaces of internal and external revolution (referenced i and e in FIGS. 3a to 3d) combined at the base of the cone, that is to say at the junction line with the second wall 22 of the exchanger integrating communication means 30 with pumping means.
  • These surfaces i and e can advantageously consist of an assembly of cones, cylinders, toroids, spheres or any other more complex surface, produced by stamping for example.
  • the apex 24 of the cone is also defined as being the point of the wall 21 furthest from the base 22 lying substantially on the axis of revolutions of the surfaces previously described.
  • the top 24 of the cone 21 of the exchanger according to the invention may have a rounded shape without affecting the efficiency of the heat exchange. This rounding is motivated by a concern to avoid any incident when the empty packaging containing this exchanger is crushed.
  • the exchanger according to the invention is oriented with the top of the cone down.
  • the smaller heat exchange surface than the known exchangers is largely compensated by an acceleration of the convection currents produced in the axis of revolution of the cone according to a so-called "inverted chimney” effect by which all the water streams cooled at contact of the exchanger wall flow towards the axis of the cone.
  • This column of cold liquid produced reinforces the pressure gradient and creates cold convection currents rising by an "inverted chimney” effect without being braked by the surface of the exchanger.
  • an exchange surface of the order of 100 cm makes it possible to achieve performances equivalent to known exchangers having an exchange surface of more than 300 cm 2 with a plane geometry. Due to its geometry, the exchanger according to the invention allows the establishment of a strong axial convection current rather than the formation of cells of non-axial secondary convection currents.
  • the rib cone structure makes it possible in particular to obtain a significant heat exchange surface in a limited space, specifically a limited height, which allows an advantageous application to closed beverage packages.
  • the height of the ribbed cone exchanger can be limited to less than half the height of the packaging containing the drink to be cooled.
  • Typical values of the geometry of an exchanger according to the invention may be the following, given without limitation but only by way of example of embodiment:
  • the exchanger cavity is made of a thermally conductive material, such as steel or aluminum for example.
  • the surface area of the exchanger according to the invention being reduced, the quantity of metal necessary for its manufacture is reduced, which also reduces its cost price.
  • this structure allows good resistance to the external pressure exerted on the exchanger cavity by the beverage to be cooled.
  • the thickness of metal constituting the cavity can therefore be reduced. In particular, a thickness of the order of 0.2 to 0.4 mm may be sufficient.
  • the coolant contained in the exchanger cavity can be water, or preferably water containing an additive, for example methanol, having a high saturation vapor pressure making it possible to trigger
  • the liquid only partially fills the cavity, for example half.
  • the exchanger cavity contains only the coolant as well as the vapors of said liquid, that is to say that the liquid has been degassed before being introduced into the cavity.
  • This degassing can be ensured, in particular, by boiling at atmospheric pressure followed by boiling by reducing pressure to a few millibars.
  • the coolant is then placed in the cavity of the heat exchanger under vacuum.
  • the partial pressure, in the exchanger, of gases other than the vapor of the coolant, before it is placed in communication with the pumping means is less than or equal to lmb.
  • the internal walls of the cavity 2 of the exchanger are covered, at least partially, with a hydrophilic porous material, such as cellulose, a fabric or a polymer for example.
  • a hydrophilic porous material such as cellulose, a fabric or a polymer for example.
  • This porous layer can be bonded, for example.
  • the heat exchange wall 21 is thus wetted on its internal surface, which promotes better evaporation and therefore better cooling on the exchange surface.
  • a spaced-mesh fabric is used in order to promote the evaporation of the coolant in contact with the metal of the exchanger while letting the vapor of said liquid escape through the porous layer. This removes the thermal resistance of the porous layer.
  • the cavity 2 of the exchanger can contain a liquid-gas separation device 50.
  • This embodiment is possible due to the particular geometry of the cavity 2 constituting the exchanger according to the invention. Indeed, a large volume is available at the base of the cone, precisely near the second wall 22 integrating the connection means 30 to the pumping means 31. It is thus possible to have, inside the exchanger itself a liquid-gas separation device 50 near the opening of said connection means 30. Such a device is described below and could not be easily implemented in an exchanger of geometry known from the prior art.
  • the state separation device 50 disposed in the exchanger according to the invention occupies a volume of less than 20 cm 3 .
  • Such a liquid-gas state separator 50 makes it possible to separate the vapor molecules from the pumped coolant from the drops of said liquid entrained by the vapor of said liquid.
  • the coolant evaporates under the effect of a vacuum initiated by a rupture of the vacuum and maintained by pumping the vapors of said liquid.
  • the pumping force can be such that drops of liquid can be entrained towards the pump 31 and thus adversely affect its proper functioning. It is therefore necessary to provide a liquid-gas state separator 50 which allows the vapors of the coolant to be pumped to pass and which returns the drops of liquid to the cavity 2 of the heat exchanger.
  • Such a state separator comprises a vapor deflector which consists of at least one wall forming a baffle 51 imposing one or more sudden changes of direction on the vapor flow.
  • the vapor molecules have a very low mean free path, of the order of a micrometer, which means that they can change direction very quickly.
  • the drops of liquid have a mass such that they are entrained by their inertia and thus separated from the gas flow. This mechanism advantageously allows a liquid-gas separation without significant slowing down of the vapor flow and therefore does not require the occupation of a large volume.
  • the state separator device also comprises, in addition, a drop collector 60 making it possible to conduct the drops of liquid separated from the gaseous flow of vapor down the cavity of the evaporator 2.
  • the collector 60 comprises a funnel and at the minus a drop flow tube. The funnel can advantageously contribute to forming the baffle 51 of the vapor deflector.
  • the vapor deflector 51 is advantageously arranged around the communication means 30 with the pumping means 31 and the funnel of the drop collector 60 defines a solid angle which includes said communication means 30 and the vapor deflector 51.
  • the drop flow tube of the collector 60 has a length greater than or equal to the pressure drop of the vapor in the baffle 51 in order to avoid the projection of drops through said flow tube.
  • This pressure drop is advantageously measured in height of the volume of water. If we consider, for example, a pressure drop of the vapor V of lmb (corresponding to 1cm of water column height) the tube will be at least 1cm long.
  • the state separator device further comprises a protection 55 of direct projections of drops which completes the vapor deflector 51.
  • This protection 55 is arranged opposite the communication means 30 in order to avoid pollution direct pumping means 31 in particular during the initiation of the adsorption reaction.
  • the pumping means 31 associated with the heat exchanger 2 according to the invention may consist of a mechanical vacuum pump, or cryogenic pumping means such as cold traps which condense the water vapors, or an air-vacuum cartridge containing reagents (desiccants) capable of triggering and maintaining the addition of the liquid.
  • the implementation of cooling is therefore initiated by an implementation communication 30 of the heat exchanger 2 according to the invention with pumping means 31.
  • it is the wall of the cavity forming the base 22 of the cone which comprises the means of communication 30 integrated into said wall 22.
  • the invention also relates to a beverage package 10 containing a heat exchanger according to the invention as previously described.
  • Such a self-cooling drink package 10 includes a first cavity 1 containing a consumer drink.
  • This first cavity 1 can have the shapes and dimensions of a standardized can.
  • the first conical wall 21 of the second cavity 2 is in contact with the drink contained in the first cavity 1.
  • the first conical wall 21 of the second cavity 2 is adjacent to a wall of the first cavity 1.
  • These walls are thus in intimate contact in order to ensure good heat transfer. They may nevertheless be made of different materials, for example the wall 21 of the cavity of the heat exchanger 2 is made of metal while the wall of the cavity 1 containing the drink is made of PET plastic (Poly Ethylene Terephthalate).
  • PET plastic Poly Ethylene Terephthalate
  • the second cavity 2 forming the heat exchanger has a volume-to-surface ratio at least two times lower than the volume-to-surface ratio of the first cavity 1 containing the beverage to be cooled.
  • the cooling of the drink contained in the first cavity 1 is obtained by the evaporation of the coolant contained in the second cavity 2 (the heat exchanger).
  • This evaporation is initiated by a depression caused in the cavity 2 of the exchanger by actuation of means for placing in communication 30 of the cavity forming the heat exchanger with pumping means 31, then this depression is maintained by pumping the vapors of said liquid.
  • the self-cooling drink packaging according to the invention comprises a third cavity 3 containing pumping means 31, in this case a reservoir of desiccants capable of adsorbing the vapors of the cooling liquid according to a known physical principle mentioned previously.
  • the conical wall 21 of the second cavity 2 forming the exchanger also constitutes a wall of the first cavity 1 containing the liquid to be cooled.
  • the wall forming the base 22 of the cone of the second cavity 2 forming the heat exchanger also constitutes a wall of the third cavity 3 containing the desiccants, this common wall 22 integrating the means of communication 30 of said second and third cavities.
  • the third cavity 3 may include actuation means 32 of the communication means 30 such as a rod triggering the opening of said communication means 30.
  • the heat exchanger according to the invention can be used in a device for cooling a drink contained in an open container as a cooling plunger.
  • the cooling plunger comprises a heat exchanger according to the invention with a substantially conical cavity 2 connected to pumping means 31 by means of communication connection 30 integrated into the wall 22 forming the base of the cavity 2.
  • the heat exchanger is then supplied alone with its integrated communication means 30 and must be connected to suitable pumping means 31, such as a mechanical or cryogenic vacuum pump or an air vacuum cartridge containing desiccants, by a tube which can be flexible or rigid, fixed or removable.
  • the cooling plunger comprises a heat exchanger according to the invention with a substantially conical cavity 2 secured to pumping means by the wall 22 forming the base of the cavity 2.
  • the exchanger thermal is then provided with integrated communication means 30 and suitable pumping means 31, such as an air vacuum cartridge containing desiccants.
  • the plunger thus constitutes a disposable or possibly reusable autonomous cooling device after regeneration.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

L'invention concerne un échangeur thermique pour le refroidissement d'un liquide comprenant une cavité (2) contenant un liquide réfrigérant apte à s'évaporer sous l'effet d'une dépression entretenue par des moyens de pompage, caractérisé en ce que la cavité comporte au moins une première paroi (21) en contact avec le liquide à refroidir, ladite première paroi (21) étant de forme substantiellement conique telle que sa surface en coupe diminue de la base au sommet, et au moins une seconde paroi (22) formant la base de ladite forme conique et intégrant des moyens de mise en communication (30) de la cavité (2) de l'échangeur avec les moyens de pompage.

Description

ECHANGEUR THERMIQUE
La présente invention se rapporte à un échangeur thermique pour la mise en œuvre d'un refroidissement d'un liquide par une méthode d'évaporation et adsorption. Le principe d'une telle méthode de refroidissement consiste à évaporer un liquide sous l'effet d'une dépression entretenue par pompage des vapeurs dudit liquide.
L'échangeur thermique selon l'invention est destiné à être utilisé dans un récipient sous la forme d'un plongeur réfrigérant ou incorporé dans un emballage de boisson auto-réfrigérant. L'objet de la présente invention est ainsi de permettre la consommation d'une boisson à une température idéale en tout lieu et à toute heure.
La mise en œuvre de la méthode de refroidissement par evaporation et adsorption est connue et a fait l'objet de nombreuses recherches dans l'art antérieur. De nombreux dispositifs ont été proposés, associant un échangeur thermique contenant un liquide à évaporer à un réservoir contenant un adsorbant, en particulier pour des applications à des emballages de boisson auto-réfrigérants.
Ainsi, le brevet US 4928495, dont une illustration est donnée sur la figure 1, décrit une configuration d'emballage 10 (présenté comme une canette) auto réfrigérant comportant un échangeur thermique 16 de forme rectangulaire aplatie plongé dans une boisson à refroidir et connecté à un dispositif d'adsoφtion 22. Ce brevet décrit un schéma de principe sans préciser les moyens de réalisation d'un tel dispositif tenant compte des contraintes économiques liées à une application à des emballages jetables.
En outre, les demandes de brevets internationales WO 01/10738 et WO 01/11297 des mêmes inventeurs, dont une illustration est donnée sur la figure 2, décrivent également un emballage de boisson 10 auto réfrigérant comportant un échangeur 30 de forme de U cylindrique. Ces demandes de brevets précisent la géométrie de l'échangeur 30 ainsi que le procédé de fabrication et d'assemblage d'un tel dispositif compatible avec les contraintes industrielles de grandes cadences de fabrication des canettes de boisson.
Cependant, l'échangeur 30 tel qu'il est décrit présente plusieurs inconvénients. En effet, l'efficacité de l'échange thermique entre l'évaporateur et la boisson à refroidir, qui conditionne la vitesse de refroidissement de la boisson, dépend principalement de la géométrie de l'échangeur. Or, pour obtenir une efficacité de refroidissement satisfaisante, ces demandes de brevets proposent d'augmenter la dimension de l'échangeur 30 au maximum de ce qu'il est possible d'insérer dans la canette, à savoir un diamètre de 50mm pour une hauteur de 100mm. Le volume de l'échangeur résultant est de 80ml pour un volume de boisson consommable de 300ml, ce qui représente plus de 25%.
Un autre inconvénient du dispositif décrit dans les demandes internationales ci-dessus mentionnées concerne la quantité de métal nécessaire pour réaliser cet échangeur 30, donc son prix de revient. En particulier, l'eau à évaporer contenue dans l'échangeur pour la mise en œuvre de la méthode de réfrigération par evaporation adsoφtion doit être conservée sous vide dans l'échangeur, et la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur de l'échangeur 30 impose une épaisseur significative de métal constituant les parois de l'échangeur. En outre, un autre inconvénient, lié à la géométrie particulière de l'échangeur 30 décrit dans ces demandes internationales, consiste dans l'obligation d'utiliser un gel pour fixer le liquide réfrigérant dans l'échangeur afin d'éviter l'entraînement du liquide par ses propres vapeurs lors du fonctionnement du dispositif.
L'objectif de la présente invention est de résoudre les inconvénients de l'art antérieur.
A cet effet, la présente invention propose un échangeur thermique dont la géométrie et l'agencement permet de favoriser la vitesse de refroidissement d'une boisson sur le principe de l'evaporation d'un liquidé réfrigérant à pression réduite. Ainsi, la géométrie de l'échangeur privilégie l'établissement de courants de convection importants dans la boisson afin d'en assurer le refroidissement rapide. Cette géométrie permet en outre d'assurer une surface d'échange thermique maximale avec la boisson pour un encombrement de l'échangeur minimal. Un autre objectif de l'invention est de généraliser le principe de la réfrigération par evaporation sous l'effet d'une dépression à tout dispositif de réfrigération d'un liquide par l'usage d'un échangeur thermique selon l'invention, par exemple utilisé comme plongeur dans un récipient contenant la boisson à refroidir. Plus particulièrement, l'invention concerne un échangeur thermique pour le refroidissement d'un liquide comprenant une cavité contenant un liquide réfrigérant apte à s'évaporer sous l'effet d'une dépression entretenue par des moyens de pompage, caractérisé en ce que la cavité comporte au moins une première paroi en contact avec le liquide à refroidir, ladite première paroi étant de forme substantiellement conique telle que sa surface en coupe diminue de la base au sommet, et au moins une seconde paroi formant la base de ladite forme conique et intégrant des moyens de mise en communication de la cavité de l'échangeur avec les moyens de pompage.
Selon une caractéristique, la première paroi de la cavité présente une structure nervurée.
Selon une particularité, au moins une partie des nervures de la première paroi ont une largeur nulle à l'intérieur de la cavité.
Selon des particularités de réalisation, la première paroi de la cavité comporte une section dont la surface en coupe est constante ou la surface en coupe de la première paroi de diminue progressivement de la base au sommet.
Selon une autre particularité, la cavité conique présente un sommet arrondi ou aplati.
Selon une caractéristique, le volume de la cavité est inférieur à 2/3 du volume délimité par la surface de révolution enveloppant ladite cavité. Selon une caractéristique, la cavité contient le liquide réfrigérant et les vapeurs dudit liquide à une pression inférieure à la pression atmosphérique.
Selon une caractéristique avantageuse, les parois internes de la cavité sont au moins partiellement recouvertes d'un matériau poreux hydrophile. Selon une caractéristique, le liquide réfrigérant est de l'eau et/ou de l'eau contenant un additif ayant une pression de vapeur saturante plus élevée que celle de l'eau.
Selon un mode de réalisation, la cavité contient un dispositif séparateur d'état liquide-gaz. Selon une caractéristique, au moins la première paroi de la cavité est composée d'un matériau thermiquement conducteur.
Selon les modes de réalisation, les moyens de pompage associés sont choisis parmi les moyens constitués par un matériau adsorbant conditionné sous vide d'air, une pompe à vide mécanique, une pompe à vide cryogénique. L'invention concerne également un emballage de boisson auto-réfrigérant comprenant une première cavité contenant une boisson de consommation, une seconde cavité contiguë à la première et formant un échangeur thermique contenant un liquide réfrigérant et sa vapeur, une troisième cavité contenant des moyens de pompage par adsorption de ladite vapeur et des moyens de mise en communication desdites seconde et troisième cavités, caractérisé en ce que la seconde cavité est constituée par un échangeur thermique selon l'invention.
Selon une caractéristique, le sommet de la forme conique de la seconde cavité est orienté vers le bas de manière à créer au moins un courant de convection dans l'axe du cône dans la première cavité lors de l'adsoφtion de la vapeur du liquide réfrigérant.
Selon une caractéristique, la seconde cavité présente un rapport volume sur surface au moins deux fois plus faible que le rapport volume sur surface de la première cavité.
Selon un mode de réalisation, la première paroi de la cavité de l'échangeur thermique est en contact avec la boisson contenue dans la première cavité. Selon un autre mode de réalisation, la première paroi de la cavité de l'échangeur thermique est adjacente à une paroi de la première cavité
Selon une caractéristique, la seconde paroi de la cavité de l'échangeur constitue une paroi de la troisième cavité et intègre les moyens de mise en communication desdites seconde et troisième cavités.
L'invention concerne également un dispositif de refroidissement d'une boisson contenue dans un récipient comprenant un plongeur immergé dans ladite boisson à refroidir, caractérisé en ce que le plongeur est constitué par un échangeur thermique selon l'invention. Selon les modes de réalisation, l'échangeur est relié aux moyens de pompages par un tube ou l'échangeur est solidaire des moyens de pompage, la seconde paroi de la cavité de l'échangeur étant intégrée aux dits moyens de pompage.
Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui suit donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux figures dans lesquelles :
La figure 1, déjà décrite, est un schéma d'une canette de boisson auto-réfrigérante selon une variante de l'art antérieur ; - La figure 2, déjà décrite, est un schéma d'une canette de boisson auto-réfrigérante selon une autre variante de l'art antérieur ;
Les figure 3a à 3c sont des vues schématiques en coupe transversale d'un échangeur thermique selon plusieurs variantes de réalisation de l'invention ; - Les figures 4a à 4c sont des vues schématiques de dessus en coupe selon plusieurs variantes de réalisation des échangeurs selon l'invention ;
La figure 5 est une vue schématique en coupe d'une réalisation particulière de l'échangeur thermique selon l'invention ; La figure 6 est une vue schématique en coupe d'un emballage de boisson comprenant un échangeur thermique selon l'invention. La figure 7 est une vue schématique en coupe d'un plongeur réfrigérant comprenant un échangeur thermique selon l'invention.
L'échangeur thermique selon l'invention comprend une cavité 2 contenant un liquide réfrigérant apte à s'évaporer sous l'effet d'une dépression entretenue par des moyens de pompage. L'échangeur thermique est destiné à être immergé dans une boisson à refroidir. Ainsi, il est essentiel que l'échangeur thermique selon l'invention présente au moins une première paroi 21 en contact avec la boisson à refroidir et au moins une seconde paroi 22 qui intègre des moyens de mise en communication 30 avec des moyens de pompage 31.
Comme illustré sur les séries de figures 3 et selon une caractéristique essentielle de l'invention, la paroi 21 de la cavité 2 en contact avec le liquide à refroidir est de forme substantiellement conique telle que sa surface en coupe diminue de la base au sommet. Cette géométrie particulière de la cavité 2 de l'échangeur privilégie en effet l'établissement de courants de convection importants dans la boisson afin d'en assurer le refroidissement rapide. Il est important que la forme globale de la cavité soit conique, en particulier que sa surface en coupe diminue progressivement de la base au sommet. Néanmoins, une section droite, qui ne modifie pas la surface en coupe de l'échangeur peut éventuellement être réalisée sur une partie de la hauteur de l'échangeur sans nuire à son bon fonctionnement Les formes coniques couvertes par cette définition peuvent prendre plusieurs configurations possibles et concernent aussi bien un cône pointu (3b) qu'un cylindre en dôme (3d).
Les figures 4a à 4d sont des vues en coupe de dessus de la cavité 2 de l'échangeur selon l'invention et les modes de réalisations illustrés sur ces figures peuvent être indifféremment combinés avec les modes de réalisations illustrés sur les figures 3a à 3d. Comme illustré sur les séries de figures 4 et selon une caractéristique avantageuse de l'invention, la paroi 21 de la cavité 2 de l'échangeur thermique en contact avec la boisson à refroidir peut présenter une structure nervurée afin d'augmenter la surface d'échange thermique entre l'échangeur et la boisson. La figure 4c illustre un mode de réalisation dans lequel la première paroi 21 ne présente aucune nervure.
Selon un mode de réalisation particulier, illustré figure 4b, au moins une partie des nervures de la première paroi 21 ont une largeur nulle à l'intérieur de la cavité 2 de manière à créer des ailettes 23 sur la cavité 2. Ainsi, la première paroi 21 de l'échangeur peut être définie comme étant incluse entre deux surfaces de révolution interne et externe (référencée i et e sur les figures 3a à 3d) confondues à la base du cône, c'est à dire à la ligne de jonction avec la seconde paroi 22 de l'échangeur intégrant des moyens de mise en communication 30 avec des moyens de pompage. Ces surfaces i et e peuvent avantageusement être constituées d'un assemblage de cônes, cylindres, tores, sphères ou toute autre surface plus complexe, réalisé par emboutissage par exemple. On définit également le sommet 24 du cône comme étant le point de la paroi 21 le plus éloigné de la base 22 se situant sensiblement sur l'axe de révolutions des surfaces précédemment décrites. Le sommet 24 du cône 21 de l'échangeur selon l'invention peut présenter un arrondi sans nuire à l'efficacité de l'échange thermique. Cet arrondi est motivé par un souci d'éviter tout incident lorsque l'emballage vidé contenant cet échangeur est écrasé.
Les avantages procurés par une telle géométrie de l'échangeur thermique selon l'invention sont multiples. En fonctionnement, l'échangeur selon l'invention est orienté avec le sommet du cône vers le bas. La surface d'échange thermique plus faible que les échangeurs connus est largement compensée par une accélération des courants de convection produits dans l'axe de révolution du cône selon un effet dit de « cheminée inversée » par lequel tous les filets d'eau refroidis au contact de la paroi de l'échangeur s'écoulent vers l'axe du cône. Cette colonne de liquide froid produite renforce le gradient de pression et crée des courants de convection froids remontant par un effet de « cheminée inversée » sans être freinés par la surface de l'échangeur. Ainsi, une surface d'échange de l'ordre de 100cm permet d'atteindre des performances équivalentes à des échangeurs connus ayant une surface d'échange de plus de 300cm2 avec une géométrie plane. De par sa géométrie, l'échangeur selon l'invention permet l'établissement d'un fort courant de convection axial plutôt que la formation de cellules de courants de convexion secondaires non axiales.
La structure de cône nervure permet en particulier d'obtenir une surface d'échange thermique significative dans un encombrement limité, spécifiquement une hauteur limitée, ce qui permet une application avantageuse aux emballages de boisson fermés. Par exemple, la hauteur de l'échangeur en cône nervure peut être limitée à moins de la moitié de la hauteur de l'emballage contenant la boisson à refroidir. Des valeurs typiques de la géométrie d'un échangeur selon l'invention peuvent être les suivantes, données sans caractère limitatif mais seulement à titre d'exemple de réalisation :
Surface d'échange = 100 cm2
Volume interne = 40 cm 3 Encombrement = 60 cm3 (défini par la surface de révolution de l'enveloppe de l'échangeur)
Hauteur = 5 cm
La cavité de l'échangeur est composée d'un matériau thermiquement conducteur, tel que de l'acier ou de l'aluminium par exemple. La surface de l'échangeur selon l'invention étant réduite, la quantité de métal nécessaire à sa fabrication est réduite, ce qui réduit également son prix de revient.
De plus, cette structure permet une bonne résistance à la pression externe exercée sur la cavité de l'échangeur par la boisson à refroidir. L'épaisseur de métal constituant la cavité peut en conséquence être réduite. En particulier, une épaisseur de l'ordre de 0.2 à 0.4 mm peut être suffisante. Le liquide réfrigérant contenu dans la cavité de l'échangeur peut être de l'eau, ou préférentiellement de l'eau contenant un additif, par exemple du méthanol, ayant une pression de vapeur saturante élevée permettant de déclencher
Fébullition du liquide réfrigérant plus rapidement et de réduire les projections de gouttes qui peuvent être violentes au début du processus de pompage.
Selon une particularité avantageuse, le liquide ne remplit que partiellement la cavité, par exemple à moitié.
Selon une autre particularité de l'invention, la cavité de l'échangeur ne contient que le liquide réfrigérant ainsi que les vapeurs dudit liquide, c'est à dire que le liquide a préalablement été dégazé avant d'être introduit dans la cavité. Ce dégazage peut être assuré, en particulier, par une ébullition à pression atmosphérique suivie d'une ébullition par réduction de pression jusqu'à quelques millibars. Le liquide réfrigérant est ensuite placé dans la cavité de l'échangeur sous vide d'air. En d'autres termes, la pression partielle, dans l'échangeur, des gaz autres que la vapeur du liquide réfrigérant, avant sa mise en communication avec les moyens de pompage, est inférieure ou égale à lmb. Cette particularité permet d'assurer une bonne vitesse d' evaporation en évitant de limiter la réaction d' evaporation avec des gaz non adsorbables qui seraient contenus dans la cavité.
Selon une autre particularité avantageuse, les parois internes de la cavité 2 de l'échangeur sont recouvertes, au moins partiellement, d'un matériau poreux hydrophile, comme de la cellulose, un tissu ou un polymère par exemple. Cette couche poreuse peut être collée par exemple. La paroi 21 d'échange thermique est ainsi mouillée sur sa surface interne ce qui favorise une meilleure evaporation et donc un meilleur refroidissement sur la surface d'échange. Préférentiellement, un tissu à mailles espacées est utilisé afin de favoriser l'evaporation du liquide réfrigérant au contact du métal de l'échangeur tout en laissant échapper la vapeur dudit liquide à travers la couche poreuse. On supprime ainsi la résistance thermique de la couche poreuse. Selon un mode de mise en œuvre, illustré sur la figure 5, la cavité 2 de l'échangeur peut contenir un dispositif de séparation liquide-gaz 50. Ce mode de réalisation est possible de par la géométrie particulière de la cavité 2 constituant l'échangeur selon l'invention. En effet, un grand volume est disponible à la base du cône, précisément à proximité de la seconde paroi 22 intégrant les moyens de connexion 30 aux moyens de pompage 31. Il est ainsi possible de disposer, à l'intérieur même de l'échangeur un dispositif de séparation liquide-gaz 50 à proximité de l'ouverture desdits moyens de connexion 30. Un tel dispositif est décrit ci-après et ne pourrait être implémenté facilement dans un échangeur de géométrie connue de l'art antérieur. Le dispositif de séparation d'état 50 disposé dans l'échangeur selon l'invention occupe un volume inférieur à 20cm3.
Un tel séparateur d'état liquide-gaz 50 permet de séparer les molécules de vapeur du liquide réfrigérant pompé des gouttes dudit liquide entraînées par la vapeur dudit liquide. En effet, selon le principe physique de refroidissement mis en œuvre par evaporation, le liquide réfrigérant s'évapore sous l'effet d'une dépression initiée par une rupture du vide et entretenue par un pompage des vapeurs dudit liquide. Or, la force de pompage peut être telle que des gouttes de liquide peuvent être entraînées vers la pompe 31 et nuire ainsi à son bon fonctionnement. Il est donc nécessaire de prévoir un séparateur d'état liquide-gaz 50 qui laisse passer les vapeurs du liquide réfrigérant à pomper et qui renvoie les gouttes de liquide dans la cavité 2 de l'échangeur thermique.
Un tel séparateur d'état comporte un déflecteur de vapeur qui se compose d'au moins une paroi formant chicane 51 imposant un ou des changements de direction brusques au flux de vapeur. Les molécules de vapeur ont un libre parcours moyen très faible, de l'ordre du micromètre, ce qui signifie qu'elles peuvent changer de direction très rapidement. En revanche, les gouttes de liquide ont une masse telle qu'elles sont entraînées par leur inertie et séparées ainsi du flux gazeux. Ce mécanisme permet avantageusement une séparation liquide-gaz sans ralentissement important du flux de vapeur et ne nécessite donc pas l'occupation d'un volume important. Le dispositif séparateur d'état comporte également, en complément, un collecteur de gouttes 60 permettant de reconduire les gouttes de liquide séparées du flux gazeux de vapeur vers le bas de la cavité de l'évaporateur 2. Le collecteur 60 comporte un entonnoir et au moins un tube d'écoulement des gouttes. L'entonnoir peut avantageusement contribuer à former la chicane 51 du déflecteur de vapeur.
Selon un mode de réalisation avantageux, le déflecteur de vapeur 51 est avantageusement disposée autour des moyens de mise en communication 30 avec les moyens de pompage 31 et l'entonnoir du collecteur de gouttes 60 définit un angle solide qui inclut lesdits moyens de mise en communication 30 et le déflecteur de vapeur 51.
Préférentiellement, le tube d'écoulement des gouttes du collecteur 60 présente une longueur supérieure ou égale à la perte de charge de la vapeur dans la chicane 51 afin d'éviter la projection de gouttes à travers ledit tube d'écoulement. Cette perte de charge est avantageusement mesurée en hauteur de volume d'eau. Si on considère, par exemple, une perte de charge de la vapeur V de lmb (correspondant à 1cm de hauteur de colonne d'eau) le tube aura au moins 1cm de long.
Selon une particularité avantageuse, le dispositif séparateur d'état comprend en outre une protection 55 des projections directes de gouttes qui complète le déflecteur de vapeur 51. Cette protection 55 est disposée en regard des moyens de mise en communication 30 afin d'éviter une pollution directe des moyens de pompage 31 en particulier lors de l'initiation de la réaction d'adsoφtion. Selon les applications, les moyens de pompage 31 associés à l'échangeur thermique 2 selon l'invention peuvent être constitués d'une pompe à vide mécanique, ou de moyens de pompage cryogéniques tels que des pièges froids qui condensent les vapeurs d'eau, ou encore d'une cartouche sous vide d'air contenant des réactifs (des dessicants) aptes à déclencher et entretenir l'adsoφtion du liquide. La mise en œuvre du refroidissement est donc initiée par une mise en communication 30 de l'échangeur thermique 2 selon l'invention avec des moyens de pompage 31. Selon une particularité avantageuse de l'invention, c'est la paroi de la cavité formant la base 22 du cône qui comporte les moyens de mise en communication 30 intégrés dans ladite paroi 22.
Comme illustré sur la figure 6, l'invention se rapporte également à un emballage de boisson 10 contenant un échangeur thermique selon l'invention tel que précédemment décrit.
Un tel emballage 10 de boisson auto-réfrigérant comprend une première cavité 1 contenant une boisson de consommation. Cette première cavité 1 peut présenter les formes et dimensions d'une canette standardisée. Une seconde cavité
2 est contiguë à la première cavité et constitue un échangeur thermique selon les formes et particularités déjà décrites de l'invention.
Selon un mode de réalisation avantageux, la première paroi 21, conique, de la seconde cavité 2 est en contact avec la boisson contenue dans la première cavité 1.
Selon un autre mode de réalisation, la première paroi 21, conique, de la seconde cavité 2 est adjacente à une paroi de la première cavité 1. Ces parois sont ainsi en contact intime afin d'assurer un bon transfert thermique. Elles peuvent néanmoins être constituées de matériaux différents, par exemple la paroi 21 de la cavité de l'échangeur thermique 2 est en métal alors que la paroi de la cavité 1 contenant la boisson est en plastique PET (Poly Ethylène Téréphtalate). Bien que ce mode de réalisation soit moins avantageux pour ce qui est de l'efficacité de l'échange thermique entre l'échangeur 2 et la boisson, il permet par exemple de bien maîtriser un environnement stérile de la cavité 1 contenant la boisson, par exemple pour une application à des produits lactés.
Avantageusement, la seconde cavité 2 formant l'échangeur thermique présente un rapport volume sur surface au moins deux fois plus faible que le rapport volume sur surface de la première cavité 1 contenant la boisson à refroidir. Le refroidissement de la boisson contenue dans la première cavité 1 (la canette) est obtenu par l'evaporation du liquide réfrigérant contenu dans la seconde cavité 2 (l'échangeur thermique). Cette evaporation est initiée par une dépression provoquée dans la cavité 2 de l'échangeur par actionnement de moyens de mise en communication 30 de la cavité formant l'échangeur thermique avec des moyens de pompage 31, puis cette dépression est entretenue par un pompage des vapeurs dudit liquide.
A cet effet, l'emballage de boisson auto-réfrigérant selon l'invention comporte une troisième cavité 3 contenant des moyens de pompage 31, en l'occurrence un réservoir de dessicants aptes à adsorber les vapeurs du liquide réfrigérant selon un principe physique connu mentionné précédemment.
Selon un mode de réalisation préférentiel, la paroi conique 21 de la seconde cavité 2 formant l'échangeur constitue également une paroi de la première cavité 1 contenant le liquide à refroidir. De même, la paroi formant la base 22 du cône de la seconde cavité 2 formant l'échangeur thermique constitue également une paroi de la troisième cavité 3 contenant les dessicants, cette paroi 22 commune intégrant les moyens de mise en communication 30 desdites seconde et troisième cavités. Avantageusement, la troisième cavité 3 peut comporter des moyens d' actionnement 32 des moyens de mise en communication 30 tel qu'une tige déclenchant l'ouverture desdits moyens de mise en communication 30.
Selon une autre application, l'échangeur thermique selon l'invention peut être utilisé dans un dispositif de refroidissement d'une boisson contenue dans un récipient ouvert en tant que plongeur refroidissant. Dans une première variante de réalisation, dont une illustration peut être donnée par la figure 5, le plongeur refroidissant comporte un échangeur thermique selon l'invention avec une cavité 2 substantiellement conique reliée à des moyens de pompage 31 par des moyens de mise en communication 30 intégrés dans la paroi 22 formant la base de la cavité 2. L'échangeur thermique est alors fourni seul avec ses moyens de mise en communication 30 intégrés et doit être relié à des moyens de pompage 31 adaptés, tels qu'une pompe à vide mécanique ou cryogénique ou une cartouche sous vide d'air contenant des dessicants, par un tube pouvant être souple ou rigide, fixe ou amovible.
Dans une deuxième variante de réalisation, illustrée sur la figure 7, le plongeur refroidissant comporte un échangeur thermique selon l'invention avec une cavité 2 substantiellement conique solidaire de moyens de pompage par la paroi 22 formant la base de la cavité 2. L'échangeur thermique est alors fourni avec des moyens de mise en communication 30 intégrés et des moyens de pompage 31 adaptés, tels qu'une cartouche sous vide d'air contenant des dessicants. Le plongeur constitue ainsi un dispositif de refroidissement autonome jetable ou éventuellement réutilisable après régénération.

Claims

REVENDICATIONS
1. Echangeur thermique pour le refroidissement d'un liquide comprenant une cavité (2) contenant un liquide réfrigérant apte à s'évaporer sous l'effet d'une dépression entretenue par des moyens de pompage (31), caractérisé en ce que la cavité (2) comporte au moins une première paroi (21) en contact avec le liquide à refroidir, ladite première paroi (21) étant de forme substantiellement conique telle que sa surface en coupe diminue de la base au sommet, et au moins une seconde paroi (22) formant la base de ladite forme conique et intégrant des moyens de mise en communication (30) de la cavité (2) de l'échangeur avec les moyens de pompage (31).
2. Echangeur thermique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première paroi (21) de la cavité (2) présente une structure nervurée.
3. Echangeur thermique selon la revendication 2, caractérisé en ce que au moins une partie des nervures de la première paroi ont une largeur nulle à l'intérieur de la cavité.
4. Echangeur thermique selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la première paroi (21) de la cavité (2) comporte une section dont la surface en coupe est constante.
5. Echangeur thermique selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que la surface en coupe de la première paroi (21) de la cavité conique (2) diminue progressivement de la base (22) au sommet (24).
6. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité conique (2) présente un sommet (24) arrondi ou aplati.
7. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le volume de la cavité (2) est inférieur à 2/3 du volume délimité par la surface de révolution enveloppant ladite cavité.
8. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (2) contient le liquide réfrigérant et les vapeurs dudit liquide à une pression inférieure à la pression atmosphérique.
9. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les parois internes de la cavité (2) sont au moins partiellement recouvertes d'un matériau poreux hydrophile.
10. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liquide réfrigérant est de l'eau et/ou de l'eau contenant un additif ayant une pression de vapeur saturante plus élevée que celle de l'eau.
11. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cavité (2) contient un dispositif séparateur d'état liquide- gaz (50).
12. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins la première paroi (21) de la cavité (2) est composée d'un matériau thermiquement conducteur.
13. Echangeur thermique selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que les moyens de pompage (31) associés sont choisis parmi les moyens constitués par un matériau adsorbant conditionné sous vide d'air, une pompe à vide mécanique, une pompe à vide cryogénique.
14. Emballage de boisson auto-réfrigérant (10) comprenant une première cavité (1) contenant une boisson de consommation, une seconde cavité (2) contiguë à la première (1) et formant un échangeur thermique contenant un liquide réfrigérant et sa vapeur, une troisième cavité (3) contenant des moyens de pompage (31) par adsoφtion de ladite vapeur et des moyens de mise en communication (30) desdites seconde et troisième cavités (2, 3), caractérisé en ce que la seconde cavité (2) est constituée par un échangeur thermique selon les revendications 1 à 12.
15. Emballage de boisson auto-réfrigérant selon la revendication 14, caractérisé en ce que le sommet de la forme conique de la seconde cavité (2) est orienté vers le bas de manière à créer au moins un courant de convection dans l'axe du cône dans la première cavité (1) lors de l'adsoφtion de la vapeur du liquide réfrigérant.
16. Emballage de boisson auto-réfrigérant selon l'une des revendications 14 à 15, caractérisé en ce que la seconde cavité (2) présente un rapport volume sur surface au moins deux fois plus faible que le rapport volume sur surface de la première cavité (1).
17. Emballage de boisson auto-réfrigérant selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que la première paroi (21) de la cavité (2) de l'échangeur thermique est en contact avec la boisson contenue dans la première cavité (1).
18. Emballage de boisson auto-réfrigérant selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce que la première paroi (21) de la cavité (2) de l'échangeur thermique est adjacente à une paroi de la première cavité (1).
19. Emballage de boisson auto-réfrigérant selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la seconde paroi (22) de la cavité (2) de l'échangeur constitue une paroi de la troisième cavité (3) et intègre les moyens de mise en communication (31) desdites seconde et troisième cavités (2, 3).
20. Dispositif de refroidissement d'une boisson contenue dans un récipient comprenant un plongeur immergé dans ladite boisson à refroidir, caractérisé en ce que le plongeur est constitué par un échangeur thermique selon les revendications 1 à 13.
21. Dispositif de refroidissement d'une boisson selon la revendication 20, caractérisé en ce que l'échangeur est relié aux moyens de pompages par un tube.
22. Dispositif de refroidissement d'une boisson selon la revendication
20, caractérisé en ce que l'échangeur est solidaire des moyens de pompage, la seconde paroi de la cavité de l'échangeur étant intégrée aux dits moyens de pompage.
PCT/FR2002/003772 2001-11-16 2002-11-04 Echangeur thermique WO2003042610A1 (fr)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02785582A EP1448938B1 (fr) 2001-11-16 2002-11-04 Echangeur thermique
JP2003544400A JP4065430B2 (ja) 2001-11-16 2002-11-04 熱交換器
US10/495,510 US7240507B2 (en) 2001-11-16 2002-11-04 Heat exchanger
AU2002350872A AU2002350872B2 (en) 2001-11-16 2002-11-04 Heat exchanger
DE60210496T DE60210496T2 (de) 2001-11-16 2002-11-04 Wärmeaustauscher
CA002466296A CA2466296A1 (fr) 2001-11-16 2002-11-04 Echangeur thermique

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0114854A FR2832495B1 (fr) 2001-11-16 2001-11-16 Echangeur thermique
FR01/14854 2001-11-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2003042610A1 true WO2003042610A1 (fr) 2003-05-22

Family

ID=8869479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2002/003772 WO2003042610A1 (fr) 2001-11-16 2002-11-04 Echangeur thermique

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7240507B2 (fr)
EP (1) EP1448938B1 (fr)
JP (1) JP4065430B2 (fr)
CN (1) CN100467977C (fr)
AT (1) ATE322657T1 (fr)
AU (1) AU2002350872B2 (fr)
CA (1) CA2466296A1 (fr)
DE (1) DE60210496T2 (fr)
FR (1) FR2832495B1 (fr)
RU (1) RU2299382C2 (fr)
WO (1) WO2003042610A1 (fr)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2875587A1 (fr) * 2004-09-20 2006-03-24 Thermagen Sa Emballage auto-refrigerant

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004014504D1 (de) * 2004-10-18 2008-07-31 Thermagen Selbstkühlende Flasche
AT501614B1 (de) * 2005-07-08 2006-10-15 Peter Dipl Ing Lang Wärmetauscher und temperierbehälter mit wärmetauscher
EP1956950B1 (fr) * 2005-11-14 2009-09-23 Heat Wave Technologies LLC Conteneur auto-chauffant ameliore
US8556108B2 (en) * 2007-09-26 2013-10-15 Heat Wave Technologies, Llc Self-heating systems and methods for rapidly heating a comestible substance
US8578926B2 (en) * 2009-03-09 2013-11-12 Heat Wave Technologies, Llc Self-heating systems and methods for rapidly heating a comestible substance
US8360048B2 (en) 2009-03-09 2013-01-29 Heat Wave Technologies, Llc Self-heating systems and methods for rapidly heating a comestible substance
US9879897B2 (en) 2010-12-02 2018-01-30 Frosty Cold, Llc Cooling agent for cold packs and food and beverage containers
US9039924B2 (en) 2010-12-02 2015-05-26 Frosty Cold, Llc Cooling agent for cold packs and food and beverage containers
US10155698B2 (en) 2010-12-02 2018-12-18 Frosty Cold, Llc Cooling agent for cold packs and food and beverage containers
US11105556B2 (en) 2013-03-29 2021-08-31 Tokitae, LLC Temperature-controlled portable cooling units
US9170053B2 (en) 2013-03-29 2015-10-27 Tokitae Llc Temperature-controlled portable cooling units
US10941971B2 (en) 2013-03-29 2021-03-09 Tokitae Llc Temperature-controlled portable cooling units
US9657982B2 (en) 2013-03-29 2017-05-23 Tokitae Llc Temperature-controlled medicinal storage devices
CN106133464A (zh) * 2014-01-31 2016-11-16 可口可乐公司 用于真空冷却饮料的系统和方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR322802A (fr) * 1902-07-07 1903-02-13 Theodore Paul Appareil portatif réfrigérant
FR528092A (fr) * 1917-03-23 1921-11-05 Anton Von Codelli Appareil refroidisseur portatif
FR2011939A1 (fr) * 1968-06-14 1970-03-13 Lincoln Hall Research Cy
US4688395A (en) * 1985-10-03 1987-08-25 Superior Marketing Research Corp. Self-contained cooling device for food containers
EP0261673A2 (fr) * 1986-09-24 1988-03-30 Shinagawa Fuel Co., Ltd. Méthode de refroidissement
US5054544A (en) * 1989-01-20 1991-10-08 Zeo-Tech (Zeolith-Technologie Gmbh) Sorption container for solid sorption medium
WO1999037958A1 (fr) * 1998-01-24 1999-07-29 The University Of Nottingham Dispositif de transfert de chaleur
US5946930A (en) * 1997-03-26 1999-09-07 Anthony; Michael M. Self-cooling beverage and food container using fullerene nanotubes
US6103280A (en) * 1997-09-20 2000-08-15 Bass Public Limited Company Self-cooling containers of beverage and foodstuffs
WO2000077462A1 (fr) * 1999-06-11 2000-12-21 Schieder Hans B Soupape reagissant a la pression pour dispositif refrigerant autonome

Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1857887A (en) 1929-01-22 1932-05-10 Stein Frantisek Water separator
CH182955A (de) 1935-06-03 1936-03-15 Till F G Verfahren und Einrichtung zum Ausscheiden von Ölnebel oder andern nebelartig suspendierten Stoffen aus einem gasförmigen Medium.
US3726106A (en) 1970-01-07 1973-04-10 W Jaeger Self-refrigerating and heating food containers and method for same
US3970068A (en) 1973-05-29 1976-07-20 Shotaro Sato Heat exchange package for food
US4126016A (en) 1977-07-27 1978-11-21 Leonard Greiner Vacuum interconnect for heating and cooling unit
US4319464A (en) 1980-07-25 1982-03-16 Dodd N Ray Refrigerated container
SU1135919A1 (ru) 1983-06-23 1985-01-23 Ленинградский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт Холодильной Промышленности Криогенный вакуумный насос
SU1291183A1 (ru) 1985-04-01 1987-02-23 Предприятие П/Я Р-6956 Сепарационный аппарат
US4669273A (en) 1986-05-07 1987-06-02 Liquid Co2 Engineering Inc. Self-cooling beverage container
US4736599A (en) 1986-12-12 1988-04-12 Israel Siegel Self cooling and self heating disposable beverage cans
US4784678A (en) 1987-04-06 1988-11-15 The Coca-Cola Company Self-cooling container
SU1643897A1 (ru) 1989-02-22 1991-04-23 Челябинский Электролитный Цинковый Завод Им.С.М.Кирова Вакуумный испаритель дл охлаждени цинкового электролита
US4928495A (en) 1989-06-22 1990-05-29 Israel Siegel Self cooling and self heating container
US5018368A (en) 1989-10-12 1991-05-28 International Thermal Packaging, Inc. Multi-staged desiccant refrigeration device
DE4003107A1 (de) 1990-02-02 1991-08-08 Zeolith Tech Eiserzeuger nach dem sorptionsprinzip
US5265036A (en) * 1991-02-25 1993-11-23 United Technologies Corporation Turbine pyrometer system for correction of combustor fireball interference
US5273182A (en) 1991-10-09 1993-12-28 Laybourne Sidney C Coaster
DE4138114A1 (de) 1991-11-19 1993-05-27 Zeolith Tech Kuehlvorrichtung und kuehlverfahren zur kuehlung eines mediums innerhalb eines gefaesses
US5214933A (en) 1992-01-29 1993-06-01 Envirochill International Ltd. Self-cooling fluid container
US5201183A (en) 1992-04-29 1993-04-13 Ramos John F Cooling device for beverage cans
FR2696533A1 (fr) 1992-10-06 1994-04-08 Blaizat Claude Dispositifs de refroidissement, réfrigération ou de chauffage d'un liquide contenu dans un récipient et dispositif de régénération de celui-ci.
US5331817A (en) 1993-05-28 1994-07-26 The Joseph Company Portable self-cooling and self-heating device for food and beverage containers
US5447039A (en) 1994-03-29 1995-09-05 Allison; Robert S. Beverage can cooling system
DE19504081A1 (de) 1995-02-08 1996-08-14 Zeolith Tech Kühlvorrichtung
GB9513606D0 (en) 1995-07-04 1995-09-06 Boc Group Plc Apparatus for chilling fluids
US5865036A (en) 1995-09-27 1999-02-02 Anthony; Michael Self-cooling beverage and food container and manufacturing method
AU4190796A (en) 1995-12-08 1997-07-03 Ho Kyun Kim Beverage container with an enclosed cooling system
US5765385A (en) 1996-05-29 1998-06-16 Childs; Michael A. Self-cooling beverage container
FR2762076A1 (fr) 1997-04-14 1998-10-16 Georges Maury Plongeur frigorigene destine a refroidir les boissons en canettes
US5943875A (en) 1997-12-08 1999-08-31 Envirochill International, Ltd. Self-cooling fluid container with nested refrigerant and fluid chambers
GB9801436D0 (en) 1998-01-24 1998-03-18 Bass Plc Improvements in & relating to cooling containers of beverages
US5845499A (en) 1998-04-20 1998-12-08 Montesanto; Michael Beverage chilling and insulating device
US6089519A (en) 1998-05-22 2000-07-18 Laybourne; Sidney C. Liquid control and storage system
US6065300A (en) 1999-02-08 2000-05-23 Anthony; Michael M. Self-cooling container with internal beverage vessel having a vessel wall with reversible wall bulges
MXPA02001200A (es) 1999-08-04 2002-08-12 Crown Cork & Seal Tech Corp Lata de autoenfriamiento.
WO2001010738A1 (fr) 1999-08-04 2001-02-15 Crown Cork & Seal Technologies Corporation Canette a refroidissement integre
US6338252B1 (en) 2000-03-13 2002-01-15 Smartcup International Heat transfer container
FR2810021B1 (fr) 2000-06-13 2004-05-21 Thermagen Emballage de boisson auto-refrigerant
FR2810015B1 (fr) 2000-06-13 2004-05-28 Thermagen Procede de fabrication d'un emballage de boisson auto-refrigerant et equipement de mise en oeuvre dudit procede

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR322802A (fr) * 1902-07-07 1903-02-13 Theodore Paul Appareil portatif réfrigérant
FR528092A (fr) * 1917-03-23 1921-11-05 Anton Von Codelli Appareil refroidisseur portatif
FR2011939A1 (fr) * 1968-06-14 1970-03-13 Lincoln Hall Research Cy
US4688395A (en) * 1985-10-03 1987-08-25 Superior Marketing Research Corp. Self-contained cooling device for food containers
EP0261673A2 (fr) * 1986-09-24 1988-03-30 Shinagawa Fuel Co., Ltd. Méthode de refroidissement
US5054544A (en) * 1989-01-20 1991-10-08 Zeo-Tech (Zeolith-Technologie Gmbh) Sorption container for solid sorption medium
US5946930A (en) * 1997-03-26 1999-09-07 Anthony; Michael M. Self-cooling beverage and food container using fullerene nanotubes
US6103280A (en) * 1997-09-20 2000-08-15 Bass Public Limited Company Self-cooling containers of beverage and foodstuffs
WO1999037958A1 (fr) * 1998-01-24 1999-07-29 The University Of Nottingham Dispositif de transfert de chaleur
WO2000077462A1 (fr) * 1999-06-11 2000-12-21 Schieder Hans B Soupape reagissant a la pression pour dispositif refrigerant autonome

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2875587A1 (fr) * 2004-09-20 2006-03-24 Thermagen Sa Emballage auto-refrigerant
WO2006032743A1 (fr) * 2004-09-20 2006-03-30 Thermagen, Sa Emballage auto-refrigerant

Also Published As

Publication number Publication date
DE60210496D1 (de) 2006-05-18
US7240507B2 (en) 2007-07-10
RU2299382C2 (ru) 2007-05-20
DE60210496T2 (de) 2006-11-23
RU2004118069A (ru) 2005-05-10
EP1448938B1 (fr) 2006-04-05
CA2466296A1 (fr) 2003-05-22
CN1615419A (zh) 2005-05-11
AU2002350872B2 (en) 2007-10-04
FR2832495B1 (fr) 2004-02-20
JP2005509830A (ja) 2005-04-14
US20050039485A1 (en) 2005-02-24
ATE322657T1 (de) 2006-04-15
JP4065430B2 (ja) 2008-03-26
FR2832495A1 (fr) 2003-05-23
CN100467977C (zh) 2009-03-11
EP1448938A1 (fr) 2004-08-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1448938B1 (fr) Echangeur thermique
EP1164341B1 (fr) Emballage de boisson autoréfrigérant
CA2159901C (fr) Reacteur chimique, machine frigorifique et conteneur ainsi equipes, et cartouche de reactif s'y rapportant
EP1481204B1 (fr) Emballage auto-refrigerant et dispositif d'enclenchement associe
EP1290387B1 (fr) Procede de fabrication d'un emballage de boisson autorefrigerant et equipement de mise en oeuvre dudit procede
EP0429375B1 (fr) Dispositif d'échange thermique avec film ruisselant
EP1160501A1 (fr) Procédé de fabrication d'un réservoir pour fluide cryogénique et réservoir ainsi obtenu
WO2006042934A1 (fr) Bouteille auto-refrigerante
FR2832325A1 (fr) Dispositif separateur d'etat liquide-gaz
JP2007531669A (ja) 自冷式包装用作動装置
EP0022391A1 (fr) Dispositif cryostatique destiné à supporter des accélérations
WO2002039035A1 (fr) Dispositif de refrigeration par adsorption
WO2001077594A1 (fr) Dispositif de refroidissement
WO2006032743A1 (fr) Emballage auto-refrigerant
FR2780955A1 (fr) Dispositif perfectionne de bouchage de recipients contenant un liquide sous pression
FR2811412A1 (fr) Dispositif de refrigeration par adsorption
BE478087A (fr)
EP3045837A1 (fr) Caloduc comprenant un fluide caloporteur et un gaz absorbable ou adsorbable, et un materiau poreux
BE475833A (fr)
BE462314A (fr)
WO2008074944A2 (fr) Dispositif de refroidissement autonome
BE722312A (fr)

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ OM PH PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002350872

Country of ref document: AU

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 01208/DELNP/2004

Country of ref document: IN

Ref document number: 1208/DELNP/2004

Country of ref document: IN

Ref document number: 2466296

Country of ref document: CA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2002785582

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200403693

Country of ref document: ZA

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2003544400

Country of ref document: JP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 20028272129

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10495510

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2002785582

Country of ref document: EP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2002785582

Country of ref document: EP