EP1475587A1 - Conteneur cryogénique pour le stockage en phase gazeuse de produits et utilisation pour le stockage de produits biologiques - Google Patents

Conteneur cryogénique pour le stockage en phase gazeuse de produits et utilisation pour le stockage de produits biologiques Download PDF

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EP1475587A1
EP1475587A1 EP04300204A EP04300204A EP1475587A1 EP 1475587 A1 EP1475587 A1 EP 1475587A1 EP 04300204 A EP04300204 A EP 04300204A EP 04300204 A EP04300204 A EP 04300204A EP 1475587 A1 EP1475587 A1 EP 1475587A1
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receptacle
volume
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EP04300204A
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Inventor
Cornelis M. Klok
Antony Dallais
Jacques Llobet
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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    • 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
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • F25D3/105—Movable containers

Definitions

  • the present invention relates to cryogenic containers for gas phase storage of products, in particular biological, of the type comprising, in an envelope, an interior receptacle defining a volume interior accessible from the exterior by an access passage for the storage of products, and an intermediate receptacle enclosing the interior receptacle and defining with the latter an intermediate volume intended to receive a liquid cryogen.
  • Containers of this type avoid the risk of cross contamination of stored organic products encountered usually due to the immersion of these in a cryogen bath liquid according to prior techniques. However, the presence of cryogen liquid outside the internal storage volume and no longer in the latter no longer allows easy detection of the level of cryogen, in particular by immersed gauge extending into the interior volume.
  • the object of the present invention is to provide an arrangement of container allowing, in a simple and effective way, ergonomic and without additional costs significant, to accurately measure the level of cryogen in the chamber intermediate.
  • the arrangement according to the invention also makes it possible to produce such a level measurement also with an access passage to the interior volume of reduced diameter which greatly limits heat losses and greatly increase product storage autonomy.
  • the receptacles interior and intermediate are made of metal, are mounted in the envelope being electrically isolated from each other and are each connected by a line electrical to a device for measuring electrical capacity.
  • the openings are used for the passage of electric lines connected to the receptacle and advantageously the passage of a filling pipe connectable to a source of cryogen to fill the intermediate volume, and allow the escape of cryogenic vapors to the outside in the intermediate volume.
  • the present invention also relates to the use of such a container for gas phase storage of biological products.
  • the container cryogenic includes, as main components, an envelope external self-supporting 1 enclosing an intermediate receptacle 2 which encloses itself an interior receptacle 3 defining an interior storage volume 4 accessible by an upper access passage 12, as will be seen more in detail below.
  • the envelope 1 and the receptacles 2 and 3 are made of metal, typically stainless steel and / or aluminum.
  • the receptacles 2 and 3 define between them an intermediate volume 5 intended to receive a volume of liquid cryogen 6 keeping cold the contents of the interior volume 4.
  • the envelope 1 delimits, with the receptacle intermediate 2, an internal separation volume 7 advantageously provided super vacuum insulation. All of these elements have an axis of common symmetry.
  • the casing 1 and the receptacles 2 and 3 each have an upper end portion in the form of a neck 8, 9 and 10, respectively, of the same reduced diameter with respect to the internal diameter of the inner receptacle 4.
  • These collars 8-10 are fixed, by gluing, to a tube 11 in electrically and advantageously thermally insulating material, typically made of epoxy resin loaded with glass fibers, coaxial with necks 8, 9, 10.
  • the tube 11 thus forms a passage 12 for access to the interior volume 4 selectively closable by the foam core 12 of a shutter cover 13.
  • the tube 11 has a series of openings or through passages 15 angularly distributed in the annular zone between necks 9 and 10 of receptacles 2 and 3.
  • conducting wires 16,17 grouping in a line 18 have their ends fixed to studs connection 19 and 20 welded to the facing faces of the upper zones of the receptacles 3 and 2.
  • Line 18 passes through one of the openings 15 in the tube 11, runs along the latter in passage 12 to connect, outside the input passage, to a device 21 for measuring the electrical capacity between the two electrodes partially immersed in the volume of liquid cryogen 6 formed by the receptacles 2 and 3 themselves.
  • the device 21 provides signals 22 to an external liquid level display (not shown).
  • a filling tube 23 extends into the access passage 12 formed by the tube 11, passes through one of the openings 15 of the tube to open into the upper part of the volume intermediate 2, the outer end of the tube 23 being connected to a device 24 for connection and shutter capable of being put in communication with a source 25 of cryogen to fill or replenish the intermediate volume 5 with liquid cryogen 6.
  • the core 13 of the plug 14 has longitudinal grooves 26 and 27 to accommodate the power line 18 and pipeline 23.
  • receptacles 2 and 3 are electrically isolated from each other and with the envelope 1, the walls of the receptacles 2 and 3 thus constituting a capacitor whose capacity changes with the quantity of liquid cryogen 6 contained between them.
  • This capacity, and therefore the level of cryogen 6 in the volume 5 is continuously measured via conductors 16,17 and the transducer 21, without in any way interfering with the internal volume of storage 4 where products can be stored freely without worry to strike internal constructive elements.
  • the line 23 can, without require removal of the plug 14, be connected to a source 25 of cryogen to compensate for the evaporation of the latter, including the gas phase evaporated can escape freely through the openings 15 and the grooves 26-27 outwards, thus avoiding the risk of humid air entering by cryopumping in the interior volume 4.

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Abstract

Les réceptacles intérieur (3) et intermédiaire (2), qui définissent entre eux un volume intermédiaire (5) destiné à recevoir un cryogène liquide (6), sont assemblés sur un tube formant col d'accès (11) en matériau isolant, les réceptacles étant ainsi électriquement isolés entre eux et formant un condensateur dont la capacité, modulable en fonction de la quantité du cryogène liquide (6) contenu dans le volume intermédiaire (5), est mesurée par un dispositif transducteur (21) relié électriquement (16,17) aux réceptacles (2,3). Le tube (11) comporte des ouvertures traversantes (15) par où passent les lignes électriques (16,17) et une conduite de remplissage (23) débouchant dans le volume intermédiaire (5). Application notamment au stockage de produits biologiques sans risques de contaminations croisés. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne les conteneurs cryogéniques pour le stockage en phase gazeuse de produits, notamment biologiques, du type comprenant, dans une enveloppe, un réceptacle intérieur définissant un volume intérieur accessible de l'extérieur par un passage d'accès pour l'entreposage de produits, et un réceptacle intermédiaire enclosant le réceptacle intérieur et définissant avec ce dernier un volume intermédiaire destiné à recevoir un cryogène liquide.
Un conteneur de ce type est décrit dans EP-A-1 087 193, au nom de la demanderesse. Les conteneurs de ce type permettent d'éviter les risques de contamination croisée de produits biologiques entreposés rencontrés habituellement du fait de l'immersion de ces derniers dans un bain de cryogène liquide selon les techniques antérieures. Par contre, la présence du cryogène liquide en dehors du volume intérieur d'entreposage et non plus dans ce dernier ne permet plus une détection aisée du niveau de cryogène, notamment par une jauge immergée s'étendant dans le volume intérieur.
La présente invention a pour objet de proposer un agencement de conteneur permettant, de façon simple et efficace, ergonomique et sans surcoûts significatifs, de mesurer avec précision le niveau du cryogène dans la chambre intermédiaire.
L'agencement selon l'invention permet en outre de réaliser une telle mesure de niveau également avec un passage d'accès au volume intérieur de diamètre réduit permettant de limiter grandement les pertes thermiques et d'augmenter grandement l'autonomie de stockage des produits.
Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, les réceptacles intérieur et intermédiaire sont réalisés en métal, sont montés dans l'enveloppe en étant électriquement isolés l'un de l'autre et sont chacun reliés par une ligne électrique à un dispositif de mesure de capacité électrique.
Selon d'autres caractéristiques plus particulières de l'invention :
  • le passage d'accès au volume intérieur, avantageusement de diamètre réduit par rapport à ce dernier, est formé par un tube en matériau isolant, les réceptacles intérieur et intermédiaire étant raccordés par leur extrémité supérieure respective à ce tube.
  • L'extrémité supérieure de chaque réceptacle est constituée par un col de diamètre réduit collé sur le tube, ce dernier présentant avantageusement au moins deux ouvertures traversantes dans la zone entre les cols des deux réceptacles.
Les ouvertures servent au passage de lignes électriques reliées au réceptacle et avantageusement au passage d'une canalisation de remplissage connectable à une source du cryogène pour remplir le volume intermédiaire, et permettent l'échappement vers l'extérieur des vapeurs de cryogène se formant dans le volume intermédiaire.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'un tel conteneur pour le stockage en phase gazeuse de produits biologiques.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels :
  • la figure 1 est une vue tronquée en coupe verticale d'un conteneur selon l'invention ; et
  • la figure 2 est une demi-coupe partielle de la zone de col du conteneur de la figure 1.
Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, le conteneur cryogénique comprend, comme éléments constitutifs principaux, une enveloppe externe auto-porteuse 1 enclosant un réceptacle intermédiaire 2 qui enclot lui-même un réceptacle intérieur 3 définissant un volume intérieur de stockage 4 accessible par un passage d'accès supérieur 12, comme on le verra plus en détail ci-après.
L'enveloppe 1 et les réceptacles 2 et 3 sont réalisés en métal, typiquement en acier inoxydable et/ou en aluminium.
Les réceptacles 2 et 3 définissent entre eux un volume intermédiaire 5 destiné à recevoir un volume de cryogène liquide 6 maintenant en froid le contenu du volume intérieur 4. L'enveloppe 1 délimite, avec le réceptacle intermédiaire 2, un volume interne de séparation 7 avantageusement pourvu d'une super isolation sous-vide. L'ensemble de ces éléments possèdent un axe de symétrie commun.
Comme on le voit bien sur la figure 2, l'enveloppe 1 et les réceptacles 2 et 3 comportent chacun une partie d'extrémité supérieure en forme de col 8, 9 et 10, respectivement, de même diamètre réduit par rapport au diamètre interne du réceptacle intérieur 4. Ces cols 8-10 sont fixés, par collage, sur un tube 11 en matériau électriquement et avantageusement thermiquement isolant, typiquement en résine époxy chargée en fibres de verre, coaxial aux cols 8,9,10. Le tube 11 forme ainsi un passage 12 d'accès au volume intérieur 4 sélectivement obturable par le noyau en mousse 12 d'un couvercle obturateur 13. Selon un aspect de l'invention, le tube 11 comporte une série d'ouvertures ou de passages traversants 15 angulairement répartis dans la zone annulaire entre les cols 9 et 10 des réceptacles 2 et 3.
En faisant de nouveau référence à la figure 1, des fils conducteurs 16,17 se regroupant dans une ligne 18 ont leurs extrémités fixées à des plots de connexion 19 et 20 soudés sur les faces en regard des zones supérieures des réceptacles 3 et 2. La ligne 18 passe par une des ouvertures 15 dans le tube 11, court le long de ce dernier dans le passage 12 pour se raccorder, à l'extérieur du passage d'entrée, à un dispositif 21 de mesure de la capacité électrique entre les deux électrodes partiellement immergées dans le volume de cryogène liquide 6 constituées par les réceptacles 2 et 3 eux-mêmes. Le dispositif 21 fourni des signaux 22 à un afficheur de niveau de liquide extérieur (non représenté).
Selon un autre aspect de l'invention, dans une zone angulairement décalée de la zone du tube 11 comportant la ligne 18, un tube de remplissage 23 s'étend dans le passage d'accès 12 formé par le tube 11, traverse une des ouvertures 15 du tube pour déboucher dans la partie supérieure du volume intermédiaire 2, l'extrémité extérieure du tube 23 étant reliée à un dispositif 24 de connexion et d'obturation susceptible d'être mis en communication avec une source 25 de cryogène pour remplir ou réalimenter le volume intermédiaire 5 en cryogène liquide 6.
Avantageusement, comme on le voit sur la figure 1, le noyau 13 du bouchon 14 comporte des rainures longitudinales 26 et 27 pour accommoder la ligne électrique 18 et la canalisation 23.
Comme on le comprendra de ce qui précède, avec l'agencement selon l'invention, les réceptacles 2 et 3 sont électriquement isolés entre eux et avec l'enveloppe 1, les parois des réceptacles 2 et 3 constituant ainsi un condensateur dont la capacité évolue avec la quantité de cryogène liquide 6 contenue entre eux. Cette capacité, et donc le niveau du cryogène 6 dans le volume 5 est mesurée en permanence via les conducteurs 16,17 et le transducteur 21, sans interférer aucunement avec le volume intérieur de stockage 4 où les produits peuvent être entreposés librement sans souci d'heurter des éléments constructifs internes. De la même façon, sans gêner aucunement l'accès au volume intérieur 4, la canalisation 23 peut, sans nécessiter un enlèvement du bouchon 14, être connectée à une source 25 de cryogène pour compenser l'évaporation de ce dernier, dont la phase gazeuse évaporée peut s'évacuer librement par les ouvertures 15 et les rainures 26-27 vers l'extérieur, évitant ainsi les risques d'entrées d'air humide par cryopompage dans le volume intérieur 4.
Quoique l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaítront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Claims (9)

  1. Conteneur cryogénique pour le stockage en phase gazeuse de produits, comprenant, dans une enveloppe (1), un réceptacle intérieur (3) définissant un volume intérieur (4) accessible de l'extérieur par un passage d'accès (12) pour l'entreposage de produits, et un réceptacle intermédiaire (2) enclosant le réceptacle intérieur et définissant avec ce dernier un volume intermédiaire (5) destiné à recevoir un cryogène liquide (6), caractérisé en ce que les réceptacles intérieur (3) et intermédiaire (2) sont réalisés en métal, sont montés dans l'enveloppe en étant électriquement isolés l'un de l'autre, et sont chacun reliés par une ligne électrique (16,17) à un dispositif (21) de mesure de capacité électrique.
  2. Conteneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage d'accès (12) au volume intérieur (4) est formé par un tube (11) en matériau isolant, les réceptacles intérieur (3) et intermédiaire (2) étant raccordés par leurs extrémités supérieures respectives (10; 9) à ce tube.
  3. Conteneur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure de chaque réceptacle est constituée par un col de diamètre réduit (10;9) collé sur le tube (11).
  4. Conteneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que le tube (11) présente au moins deux ouvertures traversantes (15) dans la zone située entre les cols (10;9) des deux réceptacles (3;2).
  5. Conteneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque ligne électrique (16;17) de connexion au réceptacle associé (2;3) s'étend dans le volume intérieur (5) et passe par une desdites ouvertures (15) formées dans le tube (11).
  6. Conteneur selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte une canalisation de remplissage (23), connectable à une source de cryogène extérieur (25), passant dans le tube (11) puis, au travers d'une desdites ouvertures (15), dans le volume intermédiaire (5).
  7. Conteneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage d'accès (12) est sélectivement obturable par un bouchon (13,14) en matériau thermiquement isolant.
  8. Conteneur selon les revendications 5, 6 et 7, caractérisé en ce que le bouchon (13,14) comporte des rainures (26,27) pour le passage des lignes électriques 18 et de la canalisation (23).
  9. Utilisation d'un conteneur selon l'une des revendications précédentes pour le stockage de produits biologiques.
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