WO2006032743A1 - Emballage auto-refrigerant - Google Patents

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Publication number
WO2006032743A1
WO2006032743A1 PCT/FR2005/002150 FR2005002150W WO2006032743A1 WO 2006032743 A1 WO2006032743 A1 WO 2006032743A1 FR 2005002150 W FR2005002150 W FR 2005002150W WO 2006032743 A1 WO2006032743 A1 WO 2006032743A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
container
cavity
adsorbent
self
cooling package
Prior art date
Application number
PCT/FR2005/002150
Other languages
English (en)
Inventor
Pierre Jeuch
Lionel Frantz
Fadi Khairallah
Original Assignee
Thermagen, Sa
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, Sa filed Critical Thermagen, Sa
Priority to EP05798474A priority Critical patent/EP1794515A1/fr
Priority to US11/575,185 priority patent/US20080047279A1/en
Publication of WO2006032743A1 publication Critical patent/WO2006032743A1/fr

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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
    • 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
    • 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
    • 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
    • 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
    • F25D2500/00—Problems to be solved
    • F25D2500/02—Geometry problems

Definitions

  • the present invention relates to a package for cooling its contents by a method of evaporation and adsorption.
  • the invention applies to the cooling of edible products such as beverages, ice creams, but also to inedible products such as pharmaceuticals or cosmetics.
  • the implementation of the method of cooling by evaporation and adsorption is known and has been the subject of much research in the prior art.
  • the principle of such a cooling method is to evaporate a liquid, said coolant, under the effect of a depression maintained by pumping the vapors of said liquid.
  • Pumping can be provided by an adsorbent, generally desiccants, adapted to fix the vapors of the coolant.
  • Numerous devices have been proposed, associating a heat exchanger containing a liquid to be evaporated with a reservoir containing an adsorbent, in particular for applications to self-cooling beverage packages.
  • WO 01/11297 discloses a self-cooling beverage package comprising a heat exchanger immersed in a beverage can assembled by a box skirt containing an adsorbent composed of desiccants in the form of granules.
  • the communication between the heat exchanger and the desiccant box is activated by a descrambler to allow the implementation of evaporative cooling adsorption of the vapors of the coolant contained in the exchanger.
  • This document describes the method of manufacturing such a self-refreshing beverage package and in particular the steps of assembling the various elements constituting the package.
  • the desiccant tank used in this document is a 0.16 mm thick triple-stamped container for accommodating heat traps in stamped fingers. The assembly (desiccant tank and heat traps) is then placed in a cylindrical box assembled to the drink box (a can).
  • the box containing the adsorbent is not optimized.
  • the desiccant tank is a part designed specifically for this package requiring a particular manufacturing operation stamping. The tank must then be assembled with the heat traps in the box.
  • the box containing the adsorbent requires a set of complex and expensive manufacturing steps.
  • the step of assembling the box containing the desiccants with the can containing heat exchanger T is particularly delicate because it is essential to maintain a high vacuum in the desiccant tank and the sealing of uncapping to ensure the efficiency of the adsorption evaporation reaction.
  • the need to maintain a high vacuum in the desiccant reservoir imposes significant constraints on the reservoir, particularly as to the choice of its shape and the thickness of its walls, to avoid a crushing of the reservoir under the effect of pressure outside atmospheric.
  • the present invention proposes to dispose the adsorbent in a container having a thin wall thickness to limit thermal conduction.
  • the invention thus proposes to use a container available in large quantities, inexpensive and simple form.
  • the present invention aims to use cans, such as conventional beverage cans, to contain the adsorbent.
  • Such containers are available in number on the market for a moderate price.
  • the invention more particularly relates to a self-cooling package comprising:
  • a first cavity containing a product to be refrigerated a product to be refrigerated
  • a second cavity forming a heat exchanger and containing a refrigerant liquid adapted to evaporate under the effect of a depression
  • a third cavity containing an adsorbent adapted to fix the vapors of the coolant
  • a container adapted to receive at least the third cavity, at least a portion of the walls of the container having a thickness less than 0.15 mm.
  • the self-cooling package according to the invention can comprise one or more of the following characteristics:
  • the walls of the container has a thickness of between 0.08 and 0.1 mm; the container has moldings;
  • the adsorbent is shaped as a rigid block so as to maintain the walls of the container;
  • the moldings are formed in a portion of side walls extending beyond the adsorbent block; the container further contains at least a portion of the second cavity;
  • the container further contains at least a part of the first cavity
  • the container is cylindrical; 23038PC
  • the container is constituted by a can or a portion of a can
  • the container is made of steel
  • the second cavity has a wall common with the third cavity, the edges of said common wall being fixed to the container;
  • the second cavity has a wall common with the first cavity, the edges of said common wall being fixed to the container;
  • the first cavity is remote from the adsorbent by an extension of the side walls of the container beyond the adsorbent;
  • the second cavity is removed from the adsorbent by an extension of the side walls of the container beyond the adsorbent.
  • the invention also covers the use of such a self-cooling package for a cosmetic product contained in the first cavity of the package and / or for a frozen product contained in the first cavity of the package.
  • FIG. 3 a diagram of a self-cooling package according to a third embodiment of the invention.
  • the self-cooling package comprises a first cavity containing a product to be refrigerated, a second cavity forming a heat exchanger and a third cavity containing an adsorbent.
  • the heat exchanger contains a coolant liquid adapted to evaporate under the effect of a vacuum and the adsorbent is adapted to fix the vapors of the coolant.
  • the package further comprises a container adapted to receive at least the third cavity, at least a portion of the walls of the container having a thickness less than 0.15 mm.
  • the packaging according to the invention uses a thin container, inexpensive and easy to manufacture, to arrange the adsorbent.
  • the manufacture of the packaging is thus simplified and its cost reduced.
  • the fineness of the wall of the adsorbent container also reduces the thermal bridge to the cooled product by limiting thermal leakage along the walls of the container.
  • the self-cooling package according to the invention comprises a first cavity 10 containing a consumer product to be cooled, such as a beverage, an ice cream or a cosmetic cream to be applied.
  • a consumer product to be cooled such as a beverage, an ice cream or a cosmetic cream to be applied.
  • the package also comprises a second cavity 20 forming a heat exchanger and containing a cooling liquid whose evaporation produces cooling.
  • the second cavity 20 contains the coolant and its vapors.
  • the pressure in the second cavity before the onset of the evaporation reaction is about 30 mbar at 23 ° C.
  • the first 10 and the second 20 cavities have a common wall 15 which constitutes a heat exchanger. The cold created in the second cavity 20 by the evaporation of the cooling liquid can be transmitted to the product contained in the first cavity 10 by this common wall 15.
  • the package also comprises a third cavity 30 containing pumping means for adsorbing the vapor of the refrigerant liquid from the second cavity 20.
  • the third cavity under vacuum, contains an adsorbent 31 placed in a container 40.
  • This container 40 thus receives at least the third cavity 30 of the package.
  • the container 40 has a bottom 42 and side walls 41.
  • the container 40 illustrated in the figures is cylindrical. At least a portion of the walls 41 of the container 40 has a thickness less than 0.15 mm. In particular, at least a portion of the walls of the container may have a thickness of between 0.08 and 0.1 mm.
  • a can or portion of a can, a conventional beverage can type can be used as a container 40.
  • the conventional cans may be steel or aluminum.
  • the side walls generally have a thickness of about 0.08 mm with a thickness of about 0.12 mm at the top and bottom.
  • the bottom of the can usually has a thickness of about 0.23 mm.
  • Such a conventional bobbin can not withstand a vacuum pushed inside without crashing under the effect of atmospheric pressure. Indeed, a bobbin has good mechanical strength only when it is subjected to an overpressure inside. Such overpressure is generally provided by the drink contained in the can, which can be crushed effortlessly by hand once the drink consumed.
  • the third cavity 30 is assembled and closed under vacuum, with a vacuum of less than 1 mbar and preferably less than 0.1 mbar.
  • the cooling reaction is initiated by a depression when the heat exchanger (the second cavity) is placed in communication with a zone of greater depression (the third cavity). This cooling reaction is then maintained by pumping the vapors of the coolant liquid through the adsorbent, from the second cavity 20 to the third cavity 30.
  • the adsorbent is shaped as a rigid block.
  • Such a block may be shaped with cells forming conduits for supplying the adsorbent with 23038PC
  • a zeolite powder may be mixed with a binder and water to form a thick slurry that can be shaped into a cell-provided block.
  • the shaping of the adsorbent block with its cells can be carried out by injection molding and pressing or by extrusion, for example.
  • the conformation of the rigid block adsorbent is described in applicant's patent application EP-A-I 297287.
  • the adsorbent thus shaped ensures the maintenance of the walls of the container at the external atmospheric pressure.
  • Such a conformation of the adsorbent does not remove any of its adsorption capacities, in particular thanks to the cells formed in the block, and makes it possible to maintain the walls of the container 40. Indeed, the force exerted by the pressure
  • the outer atmosphere on the walls of the container 40 is compensated by a reaction force provided by the adsorbent block on which the walls can bear.
  • moldings 43 are formed in the side walls 41 of the container 40.
  • the term "molding" means a structuring of the wall giving it an increased apparent thickness.
  • the structuring may consist of undulations, for example.
  • the moldings 43 make it possible to reinforce the vacuum strength of the side walls of the container 40 when the adsorbent disposed in the third cavity is not rigid, for example in the form of granules.
  • the cooling reaction is triggered by the communication of the second and third cavities.
  • the triggering means may comprise a non-return valve 44 closing an opening in a wall common to the second and third cavities. This valve 44 has the particularity of being able to open only towards the outside of the third cavity 30 by the action of a force exerted on the side of the third cavity 30.
  • the non-return valve 44 can be actuated by a push rod 45 transmitting a displacement of at least a portion of the bottom 44 of the container 40, the bottom being opposite the wall 25 comprising the communication means.
  • Such triggering means are described in patent application WO 03/073019 of the applicant.
  • Such triggering means are easily actuated because the third cavity 30 is under vacuum.
  • a low pressure exerted on the bottom 42 of the container 40 can therefore easily cause inward deformation, particularly if the bottom is structured convex dome.
  • the amount of heat driven by a material depends on its thermal conductivity and section.
  • a container made of steel rather than aluminum will preferably be chosen, the steel having a thermal conductivity four to five times lower than that of aluminum.
  • the side walls 41 of the container 40 may extend beyond the adsorbent block 31.
  • the container 40 may then contain, in addition to the third cavity 30, at least a portion of the second cavity And also at least a portion of the first cavity 10.
  • a container 40 with sidewalls having a thickness of less than 0.15 mm makes it possible to limit heat transfer from the third cavity 30 to the first 10 and second cavities by the lateral walls 41.
  • the packaging according to the invention has assembly facilities. Several assembly methods will be described by way of example.
  • the container 40 contains a large part of the first cavity 10 and all of the second 20 and third 30 cavities.
  • the cavities 10, 20, 30 of the package constitute compartments of a single box 40, for example a can portion, of the standard beverage can type.
  • a separating lid 25 between the second and third cavities is introduced into the container 40 and fixed by gluing or stirring on the inner walls of the container 40.
  • a bowl 15 serving as a receptacle for the product to be cooled constitutes the common wall of the first 10 and second 20 cavities.
  • This bowl 15, forming the heat exchanger is introduced into the container and crimped onto the edge of the side walls 41 of the container 40, after the coolant has been introduced into the second cavity 20.
  • the bowl 15 could as well be fixed by bonding or soldering to the walls 41 of the container 40.
  • the bowl 15 may contain, for example, a cosmetic cream to be cooled before application. It cooperates with a cover 5 which can be clipped for example.
  • the first cavity 10 containing the product to be cooled can be moved away from the adsorbent block so as to reduce the thermal bridge between the adsorbent and the cooled product.
  • the second cavity 20 forming the heat exchanger can be moved away from the adsorbent block 31.
  • the adsorbent 31 heats up and it is preferable to avoid any flow. heat goes back to the heat exchanger and the cooled product.
  • the thermal leakage along the side walls 41 of the container to the heat exchanger generates additional cooling by additional evaporation which causes additional adsorption. When the amount of adsorbent used is limited, this additional adsorption becomes difficult to manage.
  • a removal of the first and second cavities adsorbent block 31 is ensured by an extension of the side walls 41 of the container 40 beyond the adsorbent block.
  • the side walls 41 of the container 40 may extend along the third 23038PC
  • Moldings 43 are then formed in the portion of side walls 41 extending beyond the adsorbent block 31. Moldings may also be formed on other portions of the container 40. The moldings in particular allow a vacuum resistance improved on the container portion receiving the second and third cavity past the adsorbent block.
  • the container 40 contains a small portion of the first cavity 10 and all of the second 20 and third 30 cavities.
  • the package is then constituted by the container 40, for example a portion of a can, and another box 50 assembled by gluing or brazing on the end of the walls of the container 40.
  • the box 50 serves as a receptacle for the product to be cooled, for example an ice cream. It cooperates with a cover 55 which can be screwed for example.
  • the first cavity 10 is also remote from the adsorbent block 31 to reduce the thermal bridge. This thermal bridge limitation is important when it is desired to refrigerate the product of the first cavity below 0 ° C while using a limited amount of adsorbent.
  • the container 40 contains all of the first 10, second 20 and third 30 cavities.
  • the cavities 10, 20, 30 of the package then constitute compartments of a single box 40, for example a can of conventional drink can.
  • a separating cover 25 between the second 20 and third 30 cavities is introduced into the container 40 and fixed by gluing or stirring on the inner walls of the container 40.
  • the common wall 15 of the first 10 and second 20 cavities, forming the heat exchanger is also introduced into the container 40 and fixed by gluing or brazing, after the coolant has been introduced.
  • the heat exchanger 15 has a conical shape, possibly with ribs, to promote the heat exchange by convection in the first cavity 10 when it contains a drink to cool.
  • the first cavity 10 containing the beverage to be cooled is not removed from the adsorbent block 31.
  • the amount of adsorbent 31 used being five to eight more important in this embodiment, the additional adsorption generated by the thermal leakage along the walls 41 of the container 40 can be ensured by leakage 23038PC
  • the adsorbent block 31 can then fill almost completely the third cavity 30. The moldings are then not necessary.
  • a simplified self-cooling package can be manufactured.
  • the present invention is not limited to the embodiments described by way of example; thus, the assembly of the cavities constituting the package can be adapted to the envisaged applications, in particular, the shapes and dimensions can vary, as well as the arrangement of the cavities in the container.
  • the illustrated examples show the adsorbent shaped rigid block, but it is understood that the package according to the invention can use an adsorbent in the form of granules for example.

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Abstract

Un emballage auto-réfrigérant comprend une première cavité (10) contenant un produit à réfrigérer, une deuxième cavité (20) formant un échangeur thermique et une troisième cavité (30) sous vide d'air contenant un adsorbant (31) adapté à fixer les vapeurs du liquide réfrigérant. L'emballage comprend en outre un conteneur (40) adapté à recevoir au moins la troisième cavité, au moins une partie des parois du conteneur présentant une épaisseur inférieure à 0.15 mm. L'emballage utilise un conteneur de faible épaisseur, peu coûteux et facile à fabriquer, pour disposer l'adsorbant. La fabrication de l'emballage est ainsi simplifiée et son coût réduit. La finesse de la paroi du conteneur d'adsorbant permet aussi de limiter les fuites thermiques vers le produit refroidi.

Description

23038PC
1 EMBALLAGE AUTO-REFRIGERANT
La présente invention se rapporte à un emballage permettant de refroidir son contenu par une méthode d'évaporation et adsorption. L'invention s'applique au refroidissement de produits comestibles tels que les boissons, les crèmes glacées, mais aussi à des produits non comestibles tels que les produits pharmaceutiques ou cosmétiques.
La mise en œuvre de la méthode de refroidissement par évaporation et adsorption est connue et a fait l'objet de nombreuses recherches dans l'art antérieur. Le principe d'une telle méthode de refroidissement consiste à évaporer un liquide, dit liquide réfrigérant, sous l'effet d'une dépression entretenue par pompage des vapeurs dudit liquide. Le pompage peut être assuré par un adsorbant, généralement des dessicants, adapté à fixer les vapeurs du liquide réfrigérant. De nombreux dispositifs ont été proposés, associant un échangeur thermique contenant un liquide à évaporer avec un réservoir contenant un adsorbant, en particulier pour des applications à des emballages de boisson auto-réfrigérant. Le document WO 01/11297 décrit un emballage de boisson auto-réfrigérant comprenant un échangeur thermique plongé dans une canette de boisson assemblée par une jupe à une boîte contenant un adsorbant composé de dessicants sous forme de granules. La mise en communication entre Féchangeur thermique et la boîte de dessicants est activée par un désoperculateur pour permettre la mise en œuvre du refroidissement par évaporation adsorption des vapeurs du liquide réfrigérant contenu dans l' échangeur.
Ce document décrit le procédé de fabrication d'un tel emballage de boisson auto- réfîïgérant et en particulier les étapes d'assemblage des différents éléments constituant l'emballage. Le réservoir de dessicants utilisé dans ce document est un conteneur d'une épaisseur de 0.16 mm triple emboutit pour permettre de loger des pièges à chaleur dans les doigts formés par emboutissage. L'ensemble (réservoir de dessicants et pièges à chaleur) est alors placé dans une boîte de format cylindrique assemblée à la boîte boisson (une canette).
Un tel emballage présente certains inconvénients. En particulier, la boîte contenant l'adsorbant n'est pas optimisée. En effet, le réservoir de dessicants est une pièce conçue spécifiquement pour cet emballage nécessitant une opération de fabrication particulière d'emboutissage. Le réservoir doit ensuite être assemblé avec les pièges à chaleur dans la boîte. Ainsi, la boîte contenant l'adsorbant nécessite un ensemble d'étapes de fabrication complexes et coûteuses.
En outre, l'étape d'assemblage de la boîte contenant les dessicants avec la canette contenant T échangeur thermique est particulièrement délicate car il est indispensable de maintenir un vide poussé dans le réservoir de dessicants et au niveau du scellement de désoperculage afin de garantir l'efficacité de la réaction d'évaporation adsorption. 23038PC
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La nécessité de maintenir un vide poussé dans le réservoir de dessicants impose des contraintes importantes sur le réservoir, en particulier quant au choix de sa forme et de l'épaisseur de ses parois, pour éviter un écrasement du réservoir sous l'effet de la pression atmosphérique extérieure. De plus, il est nécessaire de bien gérer les flux de chaleur entre le produit refroidi et l'adsorbant qui s'échauffe lors de la réaction de refroidissement. En particulier, il est nécessaire de limiter au maximum la conduction de la chaleur dégagée par l'adsorbant vers le produit refroidi.
Il existe donc un besoin pour un emballage auto-réfrigérant simplifié, en particulier pour une boîte d'adsorbant simplifiée, avec un pont thermique réduit entre l'adsorbant et le produit refroidi.
A cet effet, la présente invention propose de disposer l'adsorbant dans un conteneur présentant une épaisseur de paroi fine pour limiter la conduction thermique. L'invention propose ainsi d'utiliser un conteneur disponible en grande quantité, peu onéreux et de forme simple. En particulier, la présente invention vise à utiliser des canettes, du type canettes de boisson classiques, pour contenir l'adsorbant. De tels conteneurs sont disponibles en nombre sur le marché pour un prix modéré.
L'invention concerne plus particulièrement un emballage auto-réfrigérant comprenant :
- une première cavité contenant un produit à réfrigérer ; - une deuxième cavité formant un échangeur thermique et contenant un liquide réfrigérant adapté à s'évaporer sous l'effet d'une dépression ;
- une troisième cavité contenant un adsorbant adapté à fixer les vapeurs du liquide réfrigérant ;
- un conteneur adapté à recevoir au moins la troisième cavité, au moins une partie des parois du conteneur présentant une épaisseur inférieure à 0.15 mm.
Selon les modes de réalisation, l'emballage auto-réfrigérant selon l'invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- au moins une partie des parois du conteneur présente une épaisseur comprise entre 0.08 et 0.1 mm ; - le conteneur présente des moulurages ;
- l'adsorbant est conformé en bloc rigide de manière à assurer un maintien des parois du conteneur ;
- les moulurages sont formés dans une portion de parois latérales s'étendant au-delà du bloc d'adsorbant ; - le conteneur contient en outre au moins une partie de la deuxième cavité ;
- le conteneur contient en outre au moins une partie de la première cavité ;
- le conteneur est cylindrique ; 23038PC
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- le conteneur est une constitué d'une canette ou d'une portion de canette ;
- le conteneur est en acier ;
- la seconde cavité présente une paroi commune avec la troisième cavité, les bords de ladite paroi commune étant fixés au conteneur ; - la seconde cavité présente une paroi commune avec la première cavité, les bords de ladite paroi commune étant fixés au conteneur ;
- la première cavité est éloignée de l'adsorbant par une prolongation des parois latérales du conteneur au-delà de l'adsorbant ;
- la seconde cavité est éloignée de l'adsorbant par une prolongation des parois latérales du conteneur au-delà de l'adsorbant.
L'invention couvre aussi l'utilisation tel d'un emballage auto-réfrigérant pour un produit cosmétique contenu dans la première cavité de l'emballage et/ou pour un produit glacé contenu dans la première cavité de l'emballage.
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 qui représentent :
- figure 1, un schéma d'un emballage auto-réfrigérante selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- figure 2, un schéma d'un emballage auto-réfrigérante selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- figure 3, un schéma d'un emballage auto-réfrigérante selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
L'emballage auto-réfrigérant selon l'invention comprend une première cavité contenant un produit à réfrigérer, une deuxième cavité formant un échangeur thermique et une troisième cavité contenant un adsorbant. L 'échangeur thermique contient un liquide réfrigérant adapté à s'évaporer sous l'effet d'une dépression et l'adsorbant est adapté à fixer les vapeurs du liquide réfrigérant. L'emballage comprend en outre un conteneur adapté à recevoir au moins la troisième cavité, au moins une partie des parois du conteneur présentant une épaisseur inférieure à 0.15 mm.
L'emballage selon l'invention utilise un conteneur de faible épaisseur, peu coûteux et facile à fabriquer, pour disposer l'adsorbant. La fabrication de l'emballage est ainsi simplifiée et son coût réduit.
La finesse de la paroi du conteneur d' adsorbant permet aussi de réduire le pont thermique vers le produit refroidi en limitant les fuites thermiques le long des parois du conteneur.
L'emballage va être décrit plus précisément en référence aux figures. 23038PC
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L'emballage auto-réfrigerant selon l'invention comporte une première cavité 10 contenant un produit de consommation à refroidir, telle qu'une boisson, une crème glacée ou une crème cosmétique à appliquer.
L'emballage comprend aussi une deuxième cavité 20 formant un échangeur thermique et contenant un liquide réfrigérant dont l'évaporation produit le refroidissement. La deuxième cavité 20 contient le liquide réfrigérant et ses vapeurs. La pression dans la deuxième cavité avant le déclenchement de la réaction d'évaporation est d'environ 30 mbar à 23 °C. La première 10 et la seconde 20 cavités ont une paroi commune 15 qui constitue un échangeur de chaleur. Le froid créé dans la deuxième cavité 20 par l'évaporation du liquide réfrigérant peut être transmis au produit contenu dans la première cavité 10 par cette paroi commune 15.
L'emballage comprend aussi une troisième cavité 30 contenant des moyens de pompage par adsorption de la vapeur du liquide réfrigérant de la deuxième cavité 20. La troisième cavité, sous vide d'air, contient un adsorbant 31 placé dans un conteneur 40. Ce conteneur 40 reçoit donc au moins la troisième cavité 30 de l'emballage. Le conteneur 40 présente un fond 42 et des parois latérales 41. Le conteneur 40 illustré sur les figures est de forme cylindrique. Au moins une partie des parois 41 du conteneur 40 présente une épaisseur inférieure à 0.15 mm. En particulier, au moins une partie des parois du conteneur peut présenter une épaisseur comprise entre 0.08 et 0.1 mm. Par exemple, une cannette ou portion de canette, de type canette de boisson classique, peut être utilisée comme conteneur 40.
Les canettes classiques peuvent être en acier ou en aluminium. Les parois latérales présentent généralement une épaisseur d'environ 0.08 mm avec une épaisseur d'environ 0.12 mm en partie haute et basse. Le fond de la canette présente généralement une épaisseur d'environ 0,23 mm. Une telle canette classique ne peut cependant pas supporter un vide poussé à l'intérieur sans s'écraser sous l'effet de la pression atmosphérique. En effet, une canette ne présente une bonne tenue mécanique que lorsqu'elle est soumise à une surpression à l'intérieur. Une telle surpression est généralement apportée par la boisson contenue dans la canette, celle-ci pouvant être écrasée sans effort à la main une fois la boisson consommée.
Or, pour garantir une bonne efficacité de pompage par l'adsorbant, il est nécessaire que la troisième cavité 30 soit assemblée et fermée sous vide, avec un vide inférieur à 1 mbar et préférentiellement inférieur à 0.1 mbar. En effet, la réaction de refroidissement est initiée par une dépression lorsque l' échangeur thermique (la deuxième cavité) est mis en communication avec une zone de plus forte dépression (la troisième cavité). Cette réaction de refroidissement est ensuite entretenue par pompage des vapeurs du liquide réfrigérant par l'adsorbant, depuis la deuxième cavité 20 vers la troisième cavité 30.
Selon un mode de réalisation, l'adsorbant est conformé en bloc rigide. Un tel bloc peut être conformé avec des alvéoles constituant des conduites pour alimenter l'adsorbant en 23038PC
5 vapeur du liquide réfrigérant. Par exemple, une poudre de zéolithe peut être mélangée avec un liant et de l'eau pour former une pâte épaisse qu'il est possible de mettre en forme de bloc muni d'alvéoles. La mise en forme du bloc d'adsorbant avec ses alvéoles peut être effectuée par moulage injection et pressage ou par extrusion par exemple. La conformation de l'adsorbant en bloc rigide est décrite dans la demande de brevet EP-A-I 297287 du demandeur. L'adsorbant ainsi conformé assure le maintien des parois du conteneur à la pression atmosphérique extérieure. Une telle conformation de l'adsorbant ne lui enlève rien de ses capacités d'adsorption, en particulier grâce aux alvéoles formées dans le bloc, et permet d'assurer un maintien des parois du conteneur 40. En effet, la force exercée par la pression atmosphérique extérieure sur les parois du conteneur 40 est compensée par une force de réaction fournie par le bloc d'adsorbant sur lequel les parois peuvent venir en appui.
Selon un autre mode de réalisation, des moulurages 43 sont formés dans les parois latérales 41 du conteneur 40. On entend par moulurages une structuration de la paroi lui donnant une épaisseur apparente augmentée. La structuration peut consister en des ondulations par exemple. Les moulurages 43 permettent de renforcer la tenue au vide des parois latérales du conteneur 40 lorsque l'adsorbant disposé dans la troisième cavité n'est pas rigide, par exemple sous forme de granules.
Des moyens de déclenchement de la réaction de refroidissement sont prévus. La réaction de refroidissement est déclenchée par la mise en communication des deuxième 20 et troisième 30 cavités. Les moyens de déclenchement peuvent comprendre un clapet anti-retour 44 obturant une ouverture dans une paroi commune 25 aux deuxième et troisième cavités. Ce clapet 44 a la particularité de ne pouvoir s'ouvrir que vers l'extérieur de la troisième cavité 30 par action d'une force exercée du côté de la troisième cavité 30. Le clapet anti-retour 44 peut être actionné par une tige poussoir 45 transmettant un déplacement d'au moins une portion du fond 44 du conteneur 40, ce fond étant opposé à la paroi 25 comportant les moyens de mise en communication. De tels moyens de déclenchement sont décrits dans la demande de brevet WO 03/073019 du demandeur.
De tels moyens de déclenchement sont facilement actionnables du fait que la troisième cavité 30 est sous vide d'air. Une pression faible exercée sur le fond 42 du conteneur 40 peut donc facilement entraîner une déformation vers l'intérieur, en particulier si le fond est structuré en dôme convexe.
Ainsi, on peut utiliser un conteneur simple, peu coûteux et disponible en grande quantité, pour réaliser au moins une partie de l'emballage auto-réfrigérant selon l'invention. Outre la réduction de coût, l'utilisation d'un conteneur présentant une faible épaisseur, telle qu'une canette ou portion de canette classique, permet de limiter les fuites thermiques de l'adsorbant vers le produit refroidi. 23038PC
6
En effet, la quantité de chaleur conduite par un matériau dépend de sa conductibilité thermique et de sa section. On choisira de préférence un conteneur en acier plutôt qu'en aluminium, l'acier ayant une conductibilité thermique quatre à cinq fois inférieure à celle de l'aluminium. Selon un mode de réalisation, les parois latérales 41 du conteneur 40 peuvent s'étendre au-delà du bloc d'adsorbant 31. Le conteneur 40 peut alors contenir, en plus de la troisième cavité 30, au moins une partie de la deuxième cavité 20 et aussi au moins une partie de la première cavité 10.
L'utilisation d'un conteneur 40 avec des parois latérales d'une épaisseur inférieure à 0,15 mm permet de limiter un transfert de chaleur de la troisième cavité 30 vers les première 10 et deuxième 20 cavités par les parois 41 latérales.
Par ailleurs, l'emballage selon l'invention présente des facilités d'assemblage. Plusieurs modes d'assemblage vont être décrits à titre d'exemple.
Selon un premier mode de réalisation, illustré sur la figure 1, le conteneur 40 contient une grande partie de la première cavité 10 et la totalité des deuxième 20 et troisième 30 cavités. Les cavités 10, 20, 30 de l'emballage constituent des compartiments d'une unique boîte 40, par exemple une portion de canette, de type canette de boisson classique. Un couvercle de séparation 25 entre les deuxième 20 et troisième 30 cavités est introduit dans le conteneur 40 et fixé par collage ou brassage sur les parois intérieures du conteneur 40. Une cuvette 15 servant de réceptacle pour le produit à refroidir constitue la paroi commune des première 10 et deuxième 20 cavités. Cette cuvette 15, formant l'échangeur thermique, est introduite dans le conteneur et fixée par sertissage sur le bord des parois latérales 41 du conteneur 40, après que le liquide réfrigérant ait été introduit dans la deuxième cavité 20. La cuvette 15 pourrait aussi bien être fixée par collage ou brasage aux parois 41 du conteneur 40.
La cuvette 15 peut contenir par exemple une crème cosmétique à refroidir avant application. Elle coopère avec un couvercle 5 qui peut être clippé par exemple.
La première cavité 10 contenant le produit à refroidir peut être éloignée du bloc d'adsorbant de manière à réduire le pont thermique entre l'adsorbant et le produit refroidi. De même, la seconde cavité 20 formant l'échangeur thermique peut être éloignée du bloc d'adsorbant 31. En effet, lors de la réaction de refroidissement, l'adsorbant 31 s'échauffe et il est préférable d'éviter qu'un flux de chaleur remonte vers l'échangeur thermique et le produit refroidi. La fuite thermique le long des parois latérales 41 du conteneur jusqu'à l'échangeur thermique génère un refroidissement supplémentaire par une évaporation supplémentaire qui provoque une adsorption supplémentaire. Lorsque la quantité d'adsorbant utilisé est limitée, cette adsorption supplémentaire devient délicate à gérer. Un éloignement des première et seconde cavités du bloc d'adsorbant 31 est donc assuré par une prolongation des parois latérales 41 du conteneur 40 au-delà du bloc d'adsorbant. En particulier, les parois latérales 41 du conteneur 40 peuvent se prolonger le long de la troisième 23038PC
7 cavité 30 au-delà du bloc d'adsorbant 31. Les fuites thermiques le long des parois 41 du conteneur 40 peuvent alors être dégagées au maximum vers l'atmosphère extérieure avant d'atteindre les première et deuxième cavités.
Des moulurages 43 sont alors formés dans la portion de parois latérales 41 s 'étendant au-delà du bloc d'adsorbant 31. Des moulurages peuvent aussi être formés sur d'autres portions du conteneur 40. Les moulurages permettent en particulier une tenue au vide améliorée sur la portion de conteneur recevant les deuxième et troisièmes cavité au-delà du bloc d'adsorbant.
Selon un deuxième mode de réalisation, illustré sur la figure 2, le conteneur 40 contient une petite partie de la première cavité 10 et la totalité des deuxième 20 et troisième 30 cavités. L'emballage est alors constitué par le conteneur 40, par exemple une portion de canette, et une autre boîte 50 assemblée par collage ou brasage sur l'extrémité des parois du conteneur 40. La boîte 50 sert de réceptacle pour le produit à refroidir, par exemple une crème glacée. Elle coopère avec un couvercle 55 qui peut être vissé par exemple. La première cavité 10 est également éloignée du bloc d'adsorbant 31 pour réduire le pont thermique. Cette limitation du pont thermique est important lorsque l'on souhaite réfrigérer le produit de la première cavité en dessous de 0°C tout en utilisant une quantité limitée d'adsorbant. Il faut alors bien gérer les flux de chaleur remontant vers l'échangeur thermique et le produit refroidi. L'éloignement de la première cavité du bloc d'adsorbant est là aussi assuré par une prolongation des parois latérales 41 du conteneur 40 au-delà du bloc d'adsorbant le long de la troisième cavité 30. Des moulurages 43 sont alors formés dans la portion de parois latérales 41 s 'étendant au-delà du bloc d'adsorbant 31.
Selon un troisième mode de réalisation, illustré sur la figure 3, le conteneur 40 contient la totalité des première 10, deuxième 20 et troisième 30 cavités. Les cavités 10, 20, 30 de l'emballage constituent alors des compartiments d'une unique boîte 40, par exemple une canette de type canette de boisson classique. Un couvercle de séparation 25 entre les deuxième 20 et troisième 30 cavités est introduit dans le conteneur 40 et fixé par collage ou brassage sur les parois intérieures du conteneur 40. La paroi commune 15 des première 10 et deuxième 20 cavités, formant l'échangeur thermique, est également introduite dans le conteneur 40 et fixée par collage ou brasage, après que le liquide réfrigérant ait été introduit. L'échangeur thermique 15 présente une forme conique, éventuellement avec des nervures, afin de favoriser l'échange de chaleur par convexion dans la première cavité 10 lorsque celle- ci contient une boisson à refroidir.
Selon ce mode de réalisation, la première cavité 10 contenant la boisson à refroidir, n'est pas éloignée du bloc d'adsorbant 31. En effet, la quantité d'adsorbant 31 utilisé étant cinq à huit plus importante dans ce mode de réalisation, l'adsorption supplémentaire générée par la fuite thermique le long des parois 41 du conteneur 40 peut être assurée grâce à une fuite 23038PC
8 thermique plus importante vers l'atmosphère extérieure. Une telle gestion des flux thermiques est décrit dans la demande WO 03/059779 du demandeur. De plus, le transfert de chaleur du bloc d'adsorbant vers la première cavité reste limité par la finesse de la paroi du conteneur.
Le bloc d'adsorbant 31 peut alors remplir presque complètement la troisième cavité 30. Les moulurages ne sont alors pas nécessaires.
Selon l'invention, un emballage auto-réfrigérant simplifié peut être fabriqué. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits à titre d'exemple; ainsi, l'assemblage des cavités constituant l'emballage peuvent être adaptées aux applications envisagées, en particulier, les formes et dimensions peuvent varier, ainsi que l'agencement des cavités dans le conteneur. Les exemples illustrés montrent l'adsorbant conformé en bloc rigide, mais il est entendu que l'emballage selon l'invention peut utiliser un adsorbant sous forme de granules par exemple. De même, on a mentionné l'utilisation d'une canette ou portion de canette comme conteneur 40, mais tout conteneur présentant des parois d'épaisseur inférieure à 0.15 mm peut être utilisé dans le cadre de l'invention.

Claims

23038PC9 REVENDICATIONS
1. Emballage auto-réfrigérant comprenant :
- une première cavité (10) contenant un produit à réfrigérer ; - une deuxième cavité (20) formant un échangeur thermique et contenant un liquide réfrigérant adapté à s'évaporer sous l'effet d'une dépression ;
- une troisième cavité (30) contenant un adsorbant (31) adapté à fixer les vapeurs du liquide réfrigérant ;
- un conteneur (40) adapté à recevoir au moins la troisième cavité (30), au moins une partie des parois (41) du conteneur (40) présentant une épaisseur inférieure à 0.15 mm.
2. Emballage auto-réfrigérant selon la revendication 1, caractérisé en ce que au moins une partie des parois (41) du conteneur présente une épaisseur comprise entre 0.08 et 0.1 mm.
3. Emballage auto-réfrigérant selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le conteneur (40) présente des moulurages (43).
4. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'adsorbant (31) est conformé en bloc rigide de manière à assurer un maintien des parois (41) du conteneur.
5. Emballage auto-réfrigérant selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moulurages (43) sont formés dans une portion de parois latérales (41) s'étendant au-delà du bloc d' adsorbant (31).
6. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le conteneur (40) contient en outre au moins une partie de la deuxième cavité (20).
7. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le conteneur (40) contient en outre au moins une partie de la première cavité (10).
8. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur (40) est cylindrique. 23038PC
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9. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur (40) est une constitué d'une canette ou d'une portion de canette.
10. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le conteneur (40) est en acier.
11. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde cavité (20) présente une paroi commune (25) avec la troisième cavité (30), les bords de ladite paroi commune (25) étant fixés au conteneur (40).
12. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde cavité (20) présente une paroi commune (15) avec la première cavité (10), les bords de ladite paroi commune (15) étant fixés au conteneur (40).
13. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la première cavité (10) est éloignée de l'adsorbant (31) par une prolongation des parois latérales (41) du conteneur (40) au-delà de l'adsorbant (31).
14. Emballage auto-réfrigérant selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que la seconde cavité (20) est éloignée de l'adsorbant (31) par une prolongation des parois latérales (41) du conteneur (40) au-delà de l'adsorbant (31).
15. Utilisation d'un emballage auto-réfrigérant selon la revendication 13 ou 14 pour un produit cosmétique contenu dans la première cavité de l'emballage.
16. Utilisation d'un emballage auto-réfrigérant selon la revendication 13 ou 14 pour un produit glacé contenu dans la première cavité de l'emballage.
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