FR2817705A1 - Battery/CDROM severe environment heater casing having casing with thermal isolation and pocket having exothermal crystal mixture heating when shock wave mechanism activated. - Google Patents

Abstract

The severe environment casing has a protection casing (1) with thermal isolation (2) in which is placed a pocket (3) with an exothermal crystal mixture (4). When a shock wave (7) is set by a mechanism (6) , reheating elements (5) inside the unit are heated by the exothermal reaction keeping the electronics units warm.

Description

Translated fromFrench

La présente invention se rapporte à un dispositif permettant leThe present invention relates to a device allowing the

fonctionnement de matériels portatifs en environnement sévère.  operation of portable equipment in harsh environments.

Lorsque des matériels sont destinés à fonctionner dans des environnements sévères, tels que ceux auxquels sont soumis des matériels militaires, aéronautiques ou spatiaux, on réalise ces matériels selon des normes bien plus strictes que celles relatives à des matériels standard, matériels grand public ou "COTS", (c'est-à-dire "Commercial off the Shelf"), ce qui fait que ces matériels spéciaux sont bien plus onéreux que les matériels standard. La tendance actuelle est de réduire le coût de ces matériels spéciaux, en utilisant des matériels "COTS", sélectionnés et  When materials are intended to operate in severe environments, such as those to which military, aeronautical or space materials are subjected, these materials are produced according to standards much more stringent than those relating to standard materials, consumer materials or "COTS ", (ie" Commercial off the Shelf "), which makes these special materials much more expensive than standard materials. The current trend is to reduce the cost of these special materials, by using "COTS" materials, selected and

éventuellement adaptés à des normes plus strictes.  possibly adapted to more stringent standards.

Ces matériels destinés à fonctionner en environnements sévères doivent, en particulier, pouvoir fonctionner correctement à des températures négatives pouvant atteindre -40 C par exemple, ce qui est en particulier le cas des matériels militaires mais n'est pas le cas de beaucoup de matériels "COTS". Parmi ces matériels standard ne supportant pas de telles contraintes on citera les batteries d'alimentation électrique et les périphériques d'ordinateurs tels que les lecteurs de CD-ROM, DVD-ROM, les  These materials intended to function in harsh environments must, in particular, be able to function correctly at negative temperatures which can reach -40 C for example, which is in particular the case of military materials but is not the case of many materials " COTS ". Among these standard materials which do not support such constraints, mention will be made of power supply batteries and computer peripherals such as CD-ROM drives, DVD-ROM drives,

lecteurs de disquette, les lecteurs PCMCIA, les lecteurs de mémoire Flash.  floppy drives, PCMCIA drives, Flash memory drives.

Leur fonctionnement n'est en général garanti qu'au-dessus de 0 C, et leurs caractéristiques techniques publiées ne font pas état de leur comportement en dessous de 0 C. De plus, après un stockage de longue durée au froid, les médias lus par les lecteurs en question doivent être réchauffés avant d'être introduits dans ces lecteurs pour éviter des problèmes de condensation et divers dysfonctionnements. Les batteries utilisées dans les équipements devant fonctionner en ambiance sévère ont un fonctionnement très dégradé au froid  Their operation is generally guaranteed only above 0 C, and their published technical characteristics do not state their behavior below 0 C. In addition, after long-term cold storage, the media read by the readers in question must be reheated before being inserted into these readers to avoid condensation problems and various malfunctions. The batteries used in equipment that must operate in harsh environments have very degraded cold operation

: leur autonomie est très courte et leur charge quasi impossible.  : their autonomy is very short and their charge almost impossible.

Pour résoudre ces problèmes, on est amené à prévoir un dispositif de chauffage pour ces éléments sensibles au froid. Cependant, les dispositifs de chauffage électriques consomment beaucoup d'énergie, ce qui les rend inadaptés pour des appareils portatifs, pour lesquels l'autonomie est un critère très important. Les dispositifs de chauffage à combustible sont également inadaptés à cause des nombreux inconvénients des combustibles (dangereux, volumineux, difficiles à réguler,..). On connaît également des dispositifs de chauffage contenant un mélange de liquide et de sels cristallisables sous l'effet d'une onde de choc en produisant une réaction exothermique. Ces dispositifs, bien que ne nécessitant aucune source d'énergie pour produire de la chaleur, ne sont pas adaptés à un  To solve these problems, it is necessary to provide a heating device for these cold-sensitive elements. However, electric heaters consume a lot of energy, which makes them unsuitable for portable devices, for which autonomy is a very important criterion. Fuel heating devices are also unsuitable because of the many disadvantages of fuels (dangerous, bulky, difficult to regulate, etc.). Heating devices are also known which contain a mixture of liquid and salts which can be crystallized under the effect of a shock wave by producing an exothermic reaction. These devices, although requiring no energy source to produce heat, are not suitable for a

environnement sévère du fait de leur fragilité.  harsh environment due to their fragility.

La présente invention a pour objet un dispositif permettant le fonctionnement en environnement sévère d'équipements, en particulier o10 d'équipements électroniques portatifs, comportant des éléments dont le fonctionnement est dégradé ou impossible lorsqu'ils sont soumis à des basses températures (nettement inférieures à 0 C), dispositif qui ne diminue pas l'autonomie des matériels ou équipements dont il assure le  The present invention relates to a device for operating in harsh environment equipment, in particular o10 portable electronic equipment, comprising elements whose operation is degraded or impossible when subjected to low temperatures (significantly lower than 0 C), a device which does not reduce the autonomy of the materials or equipment for which it provides

fonctionnement, qui soit simple, léger et peu onéreux à réaliser.  operation, which is simple, light and inexpensive to perform.

Le dispositif conforme à l'invention comporte un coffret de protection dont la surface intérieure est revêtue d'un isolant thermique, et dans lequel est disposée au moins une poche contenant un mélange à réaction de cristallisation exothermique avec son dispositif de déclenchement de réaction à onde de choc commandable depuis l'extérieur du coffret, les  The device according to the invention comprises a protective box, the inner surface of which is coated with a thermal insulator, and in which is disposed at least one pocket containing an exothermic crystallization reaction mixture with its wave reaction triggering device. shock controllable from outside the cabinet, the

éléments à réchauffer étant disposés à l'intérieur du coffret.  elements to be heated being placed inside the box.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la  The present invention will be better understood on reading the

description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non  detailed description of an embodiment, taken by way of example not

limitatif et illustré par le dessin annexé dont la figure unique est une vue en coupe simplifiée d'une exemple de réalisation d'un dispositif conforme à  limiting and illustrated by the appended drawing, the single figure of which is a simplified sectional view of an embodiment of a device according to

I'invention.The invention.

L'invention est décrite ci-dessous en référence au réchauffage d'une batterie d'alimentation électrique d'un appareil électronique portatif, et d'un compact disc, tel qu'un CD-ROM, mais il est bien entendu qu'elle n'est pas limitée au réchauffage (et/ou au maintien de la température normale de fonctionnement) de ces éléments, et qu'elle peut être mise en oeuvre pour d'autres types d'éléments et/ou d'appareils, qu'ils soient portatifs ou non, que ce soit pendant leur stockage, juste avant leur utilisation ou pendant leur utilisation, et même après leur utilisation. Ces éléments et appareils peuvent, par exemple, être des périphériques d'ordinateurs (lecteur de CD-ROM, de DVD-ROM, lecteur de disquettes, de mémoire "flash",...), des appareils portables complets (micro-ordinateurs, appareils de télécommunications  The invention is described below with reference to the heating of a power supply battery of a portable electronic device, and of a compact disc, such as a CD-ROM, but it is understood that it is not limited to reheating (and / or maintaining the normal operating temperature) of these elements, and that it can be implemented for other types of elements and / or apparatuses, than they are portable or not, whether during storage, just before use or during use, and even after use. These elements and devices can, for example, be computer peripherals (CD-ROM drive, DVD-ROM drive, floppy drive, "flash" memory, ...), complete portable devices (microcomputers , telecommunications devices

radio ou GSM, appareils de mesures, etc...).  radio or GSM, measuring devices, etc.).

Le dispositif de l'invention utilise un dispositif de chauffage déjà  The device of the invention uses a heating device already

utilisé pour des appareils de type grand public (chauffe-biberons, chauffe-  used for consumer type devices (baby bottle warmers,

plats, appareils de massage...). Ce dispositif de chauffage se présente sous forme d'une poche étanche en matière plastique souple contenant un mélange d'eau et de sels ayant des propriétés exothermiques. Le mélange est sous forme liquide à température ambiante normale, et il passe à l'état solide pour une certaine température négative qui est fonction de la o10 composition chimique du mélange. Lorsque la température à laquelle est soumis ce mélange est supérieure à cette valeur de solidification, il suffit de créer une onde de choc dans le mélange pour déclencher une réaction en chaîne provoquant la création de cristaux avec tout le mélange. L'onde de choc joue le rôle d'agent catalyseur pour la réaction de solidification qui est exothermique. La chaleur ainsi dégagée se manifeste pendant 30 mn à 2 heures ou même plus, en fonction de la composition du mélange et des déperditions de chaleur. Cette chaleur dégagée peut atteindre une température de + 50 C. Une fois que la solidification du mélange est complètement terminée, il faut le chauffer à une température d'environ + 100 C pour le réactiver, c'est-à-dire pour le liquéfier et pouvoir provoquer une nouvelle réaction exothermique. L'intérêt de ce dispositif de chauffage "passif" est qu'il libère de l'énergie de chauffage sans consommation d'énergie, donc sans diminuer du tout l'autonomie des appareils qu'il est chargé de réchauffer dans le dispositif de l'invention. La seule phase pendant laquelle ce dispositif de chauffage consomme de l'énergie est celle de sa recharge, pour liquéfier le mélange solidifié. Cependant, cette phase sera réalisée préalablement à la mission pendant laquelle le dispositif de chauffage doit être utilisé, dans un lieu (laboratoire, dépôt, atelier, usine,..) o des sources d'énergie non limitées en autonomie sont disponibles. Bien entendu, si la mission en question peut durer plus de deux heures environ, on prévoit plusieurs dispositifs de chauffage que l'on utilisera successivement. Lorsque l'on a réchauffé dans le dispositif de l'invention les éléments à réchauffer, leur maintien à la température recherchée (qui n'est pas nécessairement leur température normale de fonctionnement pour une température ambiante d'environ 20 ,mais qui est, de préférence simplement supérieure à 0 C) est généralement assuré par leur propre autoéchauffement et/ou l'auto-échauffement des équipements dont ils font partie ou dans lesquels ils sont insérés. Toutefois, si cet auto-échauffement est insuffisant, le dispositif de l'invention peut assurer un chauffage d'appoint pour ces éléments. Bien entendu, dans ce dernier cas, si certains éléments ne peuvent fonctionner que s'ils sont insérés dans leurs équipements, les dimensions du coffret sont prévues pour pouvoir y loger ces équipements recevant les éléments à réchauffer (par exemple un lecteur de CD-ROM, qui est alors relié à son microordinateur par un câble approprié, ou bien une batterie d'alimentation de poste GSM, qui est alors relié à ce poste par un câble approprié). Ainsi, en cas de besoin, les équipements dont certains éléments doivent être réchauffés lorsque la température ambiante est fortement négative, peuvent être légèrement modifiés et reliés par câble (ou toute autre liaison appropriée) à ces éléments ou à un sous-ensemble de ces  dishes, massage devices ...). This heating device is in the form of a sealed pocket made of flexible plastic material containing a mixture of water and salts having exothermic properties. The mixture is in liquid form at normal room temperature, and it passes into the solid state for a certain negative temperature which is a function of the chemical composition of the mixture. When the temperature to which this mixture is subjected is higher than this solidification value, it suffices to create a shock wave in the mixture to trigger a chain reaction causing the creation of crystals with all the mixture. The shock wave acts as a catalyst for the solidification reaction which is exothermic. The heat thus released manifests itself for 30 min to 2 hours or even more, depending on the composition of the mixture and the heat losses. This heat released can reach a temperature of + 50 C. Once the solidification of the mixture is completely complete, it must be heated to a temperature of approximately + 100 C to reactivate it, that is to say to liquefy it. and be able to cause a new exothermic reaction. The advantage of this "passive" heating device is that it releases heating energy without energy consumption, therefore without at all reducing the autonomy of the appliances that it is responsible for heating in the heating device. 'invention. The only phase during which this heating device consumes energy is that of its recharging, to liquefy the solidified mixture. However, this phase will be carried out prior to the mission during which the heating device must be used, in a place (laboratory, depot, workshop, factory, etc.) where energy sources not limited in autonomy are available. Of course, if the mission in question can last more than two hours approximately, several heating devices are provided which will be used successively. When the elements to be heated have been heated in the device of the invention, keeping them at the desired temperature (which is not necessarily their normal operating temperature for an ambient temperature of around 20, but which is, preferably simply greater than 0 C) is generally ensured by their own self-heating and / or the self-heating of the equipment of which they are part or in which they are inserted. However, if this self-heating is insufficient, the device of the invention can provide additional heating for these elements. Of course, in the latter case, if certain elements can only function if they are inserted in their equipment, the dimensions of the box are provided to be able to accommodate these equipment receiving the elements to be heated (for example a CD-ROM drive , which is then connected to its microcomputer by an appropriate cable, or else a GSM station power supply battery, which is then connected to this station by an appropriate cable). Thus, if necessary, the equipment, certain elements of which must be reheated when the ambient temperature is strongly negative, can be slightly modified and connected by cable (or any other suitable connection) to these elements or to a subset of these.

équipements recevant ou comportant ces éléments.  equipment receiving or comprising these elements.

On a représenté sur la figure unique du dessin un exemple de réalisation au dispositif de l'invention. Ce dispositif comporte un coffret de protection 1 dont la surface intérieure est revêtue d'une couche 2 d'isolant thermique. On fixe à l'intérieur de ce coffret un réservoir souple 3 contenant un mélange 4 du type précité à réaction de solidification exothermique. Le réservoir 3 est déposé dans le coffret 1 de façon à y laisser le maximum possible de place disponible pour les éléments à réchauffer. Dans l'exemple représenté sur le dessin, le réservoir 3 a une forme de poche tapissant la face intérieure de quatre parois consécutives du coffret 2 (c'est-à-dire toutes les parois sauf les deux constituants la face avant et la face arrière du coffret), la paroi constituant la face avant du coffre étant amovible ou basculante afin de permettre l'introduction des éléments 5 à réchauffer dans  Is shown in the single figure of the drawing an embodiment of the device of the invention. This device comprises a protective box 1, the inner surface of which is coated with a layer 2 of thermal insulation. Is fixed inside this box a flexible tank 3 containing a mixture 4 of the above type with exothermic solidification reaction. The tank 3 is placed in the box 1 so as to leave there the maximum possible space available for the elements to be heated. In the example shown in the drawing, the reservoir 3 has a pocket shape lining the inner face of four consecutive walls of the cabinet 2 (that is to say all the walls except the two components, the front face and the rear face of the box), the wall constituting the front face of the box being removable or tiltable in order to allow the introduction of the elements 5 to be heated in

le coffret. Dans l'exemple représenté sur le dessin, ces éléments sont un CD-  the safe. In the example shown in the drawing, these elements are a CD-

ROM et une batterie, mais il est bien entendu que de nombreux autres éléments, tels que ceux cités ci-dessus peuvent être réchauffés par le dispositif de l'invention. Le réservoir 3 est muni d'un dispositif 6 de déclenchement à onde de choc dont la manette de commande 7 traverse de façon étanche une paroi du coffret, et est donc manipulable de l'extérieur. Ce dispositif 6 est généralement une coupelle métallique que l'on fait fléchir en son centre pour produire un claquement. Toutefois d'autres dispositifs  ROM and a battery, but it is understood that many other elements, such as those mentioned above can be heated by the device of the invention. The reservoir 3 is provided with a shock wave triggering device 6, the control handle 7 of which passes tightly through a wall of the cabinet, and can therefore be handled from the outside. This device 6 is generally a metal cup which is bent in its center to produce a snap. However other devices

analogues peuvent être utilisés.analogs can be used.

Selon une variante de l'invention, on dispose à l'intérieur du coffret 1 deux ou plusieurs réservoirs distincts à mélange exothermique, afin d'augmenter la durée de chauffage du dispositif de l'invention. Ainsi, lorsque la chaleur produite par le premier réservoir mis en oeuvre commence à diminuer, on met en oeuvre le réservoir suivant, et ainsi de suite s'il y a plusieurs tels réservoirs. Bien entendu, chaque réservoir est muni de son  According to a variant of the invention, there are inside the box 1 two or more separate tanks with exothermic mixture, in order to increase the heating time of the device of the invention. Thus, when the heat produced by the first tank used begins to decrease, the next tank is used, and so on if there are several such tanks. Of course, each tank is provided with its

propre dispositif de déclenchement.  own release device.

Ainsi, grâce au dispositif de l'invention, on peut faire fonctionner  Thus, thanks to the device of the invention, it is possible to operate

divers équipements électroniques à une température ambiante très basse (-  various electronic equipment at a very low ambient temperature (-

C ou même moins) sans diminuer l'autonomie de ces équipements et ce, dans un environnement sévère (présence de sable, de poussières, de contaminants chimiques, d'objets contondants, rayonnements infrarouges et ultraviolets...), grâce au fait que le boîtier du dispositif de chauffage a un coffret qui peut facilement être étanchéifié et résistant aux chocs, rayonnements et polluants divers. Bien entendu, dans ce cas, les équipements portatifs eux-mêmes sont prévus pour être au moins aussi résistants que le coffret du dispositif de chauffage. Ce dispositif de chauffage comporte la quantité nécessaire de mélange à réaction exothermique (éventuellement réparti en plusieurs poches indépendantes mises en oeuvre les unes après les autres), pour assurer un chauffage suffisant même pour des missions relativement longues (plusieurs heures)    C or even less) without reducing the autonomy of this equipment in a harsh environment (presence of sand, dust, chemical contaminants, blunt objects, infrared and ultraviolet radiation ...), thanks to the fact that the heater housing has a cabinet that can easily be sealed and resistant to shock, radiation and various pollutants. Of course, in this case, the portable equipment itself is designed to be at least as resistant as the cabinet of the heating device. This heating device includes the necessary quantity of mixture with exothermic reaction (possibly divided into several independent pockets implemented one after the other), to ensure sufficient heating even for relatively long missions (several hours)

en ambiance très froide avec des équipements portatifs.  in a very cold atmosphere with portable equipment.

Claims (4)

Translated fromFrench

REVENDICATIONS 1 - Dispositif permettant le fonctionnement de matériels portatifs en environnement sévère, caractérisé en ce qu'il comporte un coffret de protection (1) dont la surface intérieure est revêtue d'un isolant thermique (2) et dans lequel est disposée au moins une poche (3) contenant un mélange (4) à réaction de cristallisation exothermique avec son dispositif (6) de déclenchement de réaction à onde de choc commandable (7) depuis l'extérieur du coffret, les éléments à réchauffer (5) étant disposés à l'intérieur  1 - Device for the operation of portable equipment in harsh environment, characterized in that it comprises a protective box (1) whose inner surface is coated with a thermal insulator (2) and in which is arranged at least one pocket (3) containing a mixture (4) with exothermic crystallization reaction with its device (6) for triggering a shock wave reaction controllable (7) from outside the cabinet, the elements to be heated (5) being arranged at the insidedu coffret.of the box. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le coffret est étanchéifité et/ou en matériau résistant aux chocs et/ou en matériau résistant aux contaminants chimiques et/ou en matériau résistant  2 - Device according to claim 1, characterized in that the box is sealed and / or impact resistant material and / or material resistant to chemical contaminants and / or resistant materialaux rayonnements IR et UV.IR and UV radiation. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments à réchauffer sont reliés aux matériels avec lesquels ils  3 - Device according to claim 1 or 2, characterized in that the elements to be heated are connected to the materials with which they coopèrent et sont réchauffés pendant leur fonctionnement commun.  cooperate and are heated during their joint operation. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les  4 - Device according to claim 3, characterized in that the éléments à réchauffer sont disposés dans le coffret avec des sous-  elements to be reheated are arranged in the cabinet with sub- ensembles des matériels portatifs, sous-ensembles qui permettent le  sets of portable equipment, sub-sets which allow thefonctionnement de ces éléments.functioning of these elements. - Dispositif l'une des revendications précédentes, caractérisé en  - Device one of the preceding claims, characterized in ce qu'il comporte plusieurs poches indépendantes, contenant chacune un  that it has several independent pockets, each containing a mélange, et mises en oeuvre à tour de rôle.  mixing, and implemented in turn.