EP2376855B1 - Procede de gestion de l'acces a un espace confine avec renouvellement d'atmosphere par ventilation/extraction forcee et utilisation de barrieres physiques a ouverture variable et controlee - Google Patents

Procede de gestion de l'acces a un espace confine avec renouvellement d'atmosphere par ventilation/extraction forcee et utilisation de barrieres physiques a ouverture variable et controlee Download PDF

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EP2376855B1 EP09795489A EP09795489A EP2376855B1 EP 2376855 B1 EP2376855 B1 EP 2376855B1 EP 09795489 A EP09795489 A EP 09795489A EP 09795489 A EP09795489 A EP 09795489A EP 2376855 B1 EP2376855 B1 EP 2376855B1
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closure
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confined space
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Carinne Kempen
Helmut Henrich
Franz Lürken
Serge Morel-Jean
Michael Thomas
Richard Soula
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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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
    • F25D29/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25D29/001—Arrangement or mounting of control or safety devices for cryogenic fluid systems
    • 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 the field of transport and distribution of thermosensitive products, it is particularly interested in the case of pharmaceuticals and food products.
  • cryogenic fluids there is now an alternative to mechanical cold for the refrigeration of closed enclosures (for example transport trucks and refrigeration of goods) constituted by the use of cryogenic fluids.
  • closed enclosures for example transport trucks and refrigeration of goods
  • cryogenic fluids two solutions have been evoked by this industrial field, using liquid nitrogen as a cryogenic fluid.
  • the first technology is to inject liquid nitrogen directly into the enclosure ("direct injection") and to realize its vaporization.
  • the main advantage of this first technology is the refrigeration performance of the system; indeed, the first warming up of the chamber takes a few minutes and the temperature drop after each door opening is almost instantaneous after direct injection of liquid nitrogen into the chamber.
  • the second technology uses a heat exchanger (for example a simple coil), in which circulates a cryogenic fluid, the enclosure is also provided with an air circulation system (fans) putting this air in contact with the cold walls of the exchanger, which thus allows the air to cool.
  • a heat exchanger for example a simple coil
  • fans air circulation system
  • the present invention is concerned with the case of direct injection, and wishes to propose a new approach to managing access to such a confined space and cooled by the direct injection of a refrigerant gas, by driving the renewal of the atmosphere to find an oxygen content allowing the entry of an operator in this space.
  • GB1600870A discloses a method of managing access to a confined space cooled by the direct injection of a cryogenic fluid according to the preamble of claim 1.
  • the present invention proposes a new method for managing access to such a confined space cooled by the direct injection of a cryogenic fluid according to claim 1.
  • the atmosphere of the confined space is renewed to make it breathable by an operator, in particular by means of a ventilation and / or extraction system. , preferentially implementing a flow control.
  • adjusting the ventilation or extraction delay as a function of the time elapsed since the last closing cycle of the door makes it possible in particular to adapt to the different logistical configurations encountered, and for example to adapt very effectively to the common cases where the unloading of a product transport truck at the point of arrival (for example a customer) will be done in stages, lots being unloaded and delivered in several times.
  • this management implements an impassable barrier forming an air intake in partial open state.
  • the physical barrier (“opening / closing system”) with variable (partial) opening here fulfills two functions, that of physical barrier prohibiting access when that is necessary, and that of air intake for the renewal of the atmosphere since the barrier is variable opening rate and controllable (for illustrative purposes the data acquisition and processing device may allow a partial opening of the door with an opening of 10cm for example, the air can circulate, but the entry of a person is made impossible, which of course is extremely safe).
  • the opening / closing system of the enclosure constituting the physical barrier, can be of very variable type: for example a lifting door (of the pull-down type), or a door with leaves, and the system may constitute the main insulating or non-insulated secondary door.
  • the system After each closing of the door, the system starts a timer TP. When this time has elapsed, the injection of the cryogenic fluid begins.

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  • Cold Air Circulating Systems And Constructional Details In Refrigerators (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Description

  • La présente invention concerne le domaine du transport et de la distribution de produits thermosensibles, elle s'intéresse en particulier au cas des produits pharmaceutiques et des produits alimentaires.
  • En effet, le respect de la chaîne du froid ainsi que la qualité sanitaire des produits alimentaires sont devenus des enjeux majeurs dans les circuits logistiques. Dans les pays développés et en développement, le respect de l'environnement et la réduction des nuisances sonores prennent de plus en plus d'importance.
  • Il existe aujourd'hui une alternative au froid mécanique pour la réfrigération d'enceintes closes (par exemple de camions de transport et réfrigération de denrées) constituée par l'utilisation de fluides cryogéniques. Dans le cadre du transport primaire et secondaire en camions réfrigérés, deux solutions on été évoquées par ce domaine industriel, utilisant l'azote liquide comme fluide cryogénique.
  • La première technologie consiste à injecter de l'azote liquide' directement dans l'enceinte (« injection directe ») et d'y réaliser sa vaporisation. Le principal avantage de cette première technologie est la performance frigorifique du système ; en effet, la première mise en température de l'enceinte prend quelques minutes et la redescente en température après chaque ouverture de porte est quasi-instantanée après injection directe d'azote liquide dans l'enceinte. Cependant, il faut considérer les risques liés à l'injection directe d'azote liquide : anoxie, brûlures par le froid, d'où la proposition de mettre en place des systèmes de ventilation temporisée avant ouverture des portes et/ou de systèmes de détection d'une teneur minimum en oxygène en fonction de dispositions légales concernant la santé des personnes.
  • La littérature a proposé une alternative à l'azote liquide, par l'utilisation d'air liquide comme fluide cryogénique et de l'injecter directement dans l'enceinte close. Il semble néanmoins que le stockage d'un mélange cryogénique (ici azote liquide et oxygène liquide) est une opération délicate, en raison de l'enrichissement progressif du liquide en son constituant le plus lourd, à savoir l'oxygène.
  • La seconde technologie (dite « injection indirecte ») utilise un échangeur de chaleur (par exemple un simple serpentin), dans lequel circule un fluide cryogénique, l'enceinte étant par ailleurs munie d'un système de circulation d'air (ventilateurs) mettant en contact cet air avec les parois froides de l'échangeur, ce qui permet ainsi de refroidir l'air. Les problèmes liés à la sécurité des personnes sont ainsi éliminés mais en revanche la performance frigorifique a été questionnée (en particulier le re-conditionnement de l'enceinte après une ouverture de porte qui se ferait de façon beaucoup plus lente que dans le cas de l'injection directe).
  • La présente invention s'intéresse au cas de l'injection directe, et souhaite proposer une nouvelle approche de gestion de l'accès à un tel espace confiné et refroidi par l'injection directe d'un gaz frigorigène, en pilotant le renouvellement de l'atmosphère pour retrouver une teneur en oxygène autorisant l'entrée d'un opérateur dans cet espace.
  • Dans l'art antérieur, la résolution de ce problème technique et de sécurité a été traitée selon différentes approches parmi lesquelles on peut citer les approches suivantes:
    • On a cité plus haut l'alternative d'utiliser, en lieu et place de l'azote liquide, de l'air liquide comme fluide cryogénique pour l'injecter directement dans l'enceinte, mais on a également mentionné les difficultés que pose la maîtrise de l'air liquide.
    • L'ouverture complète de la porte d'accès sans ventilation et une recommandation (par exemple via un panneau lumineux) de ne pas entrer dans l'espace inerte avant un nombre donné de minutes. Cette solution a été appliquée mais présente l'inconvénient selon l'écart de température entre le gaz à l'intérieur de l'enceinte et l'atmosphère extérieure de n'utiliser que la différence de densité pour assurer le renouvellement de l'atmosphère, ce qui ne garantit pas en tout point, en présence de charges dans l'enceinte, d'obtenir le renouvellement recherché.
    • L'ouverture complète de la porte avec ventilation forcée et une recommandation (par exemple via un panneau lumineux) de ne pas entrer dans l'espace inerte avant un nombre donné de minutes. Cette solution permet, par une telle ventilation forcée, de renouveler l'atmosphère quelles que soient les densités relatives. Mais cette solution présente l'inconvénient, en l'absence de barrières physiques, de ne pas interdire l'entrée d'un opérateur dans l'enceinte (opérateur distrait) alors que l'indicateur lumineux est pourtant dans la position « entrée interdite ».
    • L'ouverture complète de la porte sans ventilation, mais avec un ou plusieurs analyseurs, ainsi qu'un automatisme gérant l'information de teneurs, et une recommandation (par exemple via un panneau lumineux) de ne pas entrer dans l'espace inerte avant que l'automatisme, sur réception d'une valeur d'oxygène résiduel de l'atmosphère acceptable, ne mette en place un signal lumineux d'autorisation d'entrée. Comme précédemment, l'absence de barrières physiques ne permet pas d'interdire l'entrée à un opérateur distrait ou aventureux. De plus, la mise en place de capteurs d'oxygène permet une mesure en différents points mais il pose plusieurs questions délicates, d'une part de la fiabilité de la mesure, d'autre part de la répartition dans l'enceinte notamment en fonction de la configuration de la charge dans l'enceinte et de la fiabilité de ces mesures dans des enceintes très froides (typiquement -20°C voire atteignant -60°C) et enfin de la nécessité fréquente d'effectuer des calibrations.
  • On sait notamment que les mouvements du camion et les chocs éventuels des charges sont des éléments qui peuvent provoquer des dysfonctionnements fréquents.
    • L'ouverture complète de la porte sans ventilation, mais avec un ou plusieurs analyseurs, et une formalisation de l'interdiction d'accès (par exemple un câble tendu à mi-hauteur), ainsi qu'un automatisme gérant l'information de teneurs, et une recommandation (par exemple via un panneau lumineux) de ne pas entrer dans l'espace inerte avant que l'automatisme, sur réception d'une valeur d'oxygène résiduel de l'atmosphère acceptable, ne mette en place un signal lumineux d'autorisation d'entrée.
  • Ici encore l'emploi de capteurs d'oxygène pose des problèmes techniques et le câble ne peut-être considéré comme une barrière physique fiable.
  • GB1600870A dévoile un procédé de gestion de l'accès à un espace confiné refroidi par l'injection directe d'un fluid cryogénique selon le préambule de la revendication 1.
  • Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention propose une nouvelle méthode de gestion de l'accès à un tel espace confiné refroidi par l'injection directe d'un fluide cryogénique selon la revendication 1.
  • Et selon une des mises en oeuvre préférée de la présente invention :
    • le système de fermeture de l'espace confiné, apte à empêcher l'accès à cet espace confiné, possède un degré d'ouverture/fermeture qui est variable et contrôlable,
    • et le dispositif d'acquisition et de traitement des données est apte également à fixer et contrôler le degré d'ouverture/fermeture dudit système de fermeture.
  • Comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, durant le « temps d'attente prédéfini », l'atmosphère de l'espace confiné est renouvelée pour la rendre respirable par un opérateur, notamment grâce à un système de ventilation et/ou extraction, préférentiellement mettant en oeuvre un contrôle de débit.
  • C'est donc le mérite de la présente invention d'avoir proposé un nouveau système de gestion de l'accès, n'utilisant pas de contrôle analytique de l'atmosphère interne à l'espace confiné, utilisant une ventilation et/ou extraction forcée ainsi qu'une temporisation associée prédéfinie, prenant en compte de façon très originale le temps écoulé (TE) en position fermée, c'est-à-dire le temps écoulé depuis le dernier cycle de fermeture du système de fermeture.
  • Comme on l'expliquera plus en détails ci-dessous grâce à des illustrations pratiques, le fait d'ajuster la temporisation de ventilation ou d'extraction en fonction du temps écoulé depuis le dernier cycle de fermeture de la porte permet notamment de s'adapter aux différentes configurations logistiques rencontrées, et par exemple de s'adapter de façon très efficace aux cas courants où le déchargement d'un camion de transport de produits, au point d'arrivée (par exemple un client) va se faire par étapes, les lots étant déchargés et livrés en plusieurs fois.
  • Comme on l'a dit ci-dessus, préférentiellement, cette gestion met en oeuvre une barrière infranchissable formant une prise d'air en état d'ouverture partielle.
  • En d'autres termes, selon un mode préféré de l'invention, la barrière physique (« système d'ouverture/fermeture ») à ouverture variable (partielle) remplie ici deux fonctions, celle de barrière physique interdisant l'accès quand cela est nécessaire, et celle de prise d'air pour le renouvellement de l'atmosphère puisque la barrière est à taux d'ouverture variable et contrôlable (à titre illustratif le dispositif d'acquisition et de traitement des données peut autoriser une ouverture partielle de la porte avec une ouverture de 10cm par exemple, l'air peut ainsi circuler, mais l'entrée d'une personne est rendue impossible, ce qui bien sûr est extrêmement sécuritaire).
  • L'association de ces éléments permet donc :
    • d'interdire physiquement par la bonne gestion de la barrière physique, préférentiellement à ouverture variable et contrôlée (par exemple une porte à rouleaux) l'accès à l'enceinte préalablement refroidie par un gaz frigorigène, avant le retour, en tout point, d'une atmosphère ne présentant aucun danger pour la personne qui doit pénétrer dans cette enceinte ;
    • d'adapter, à toutes les situations et configurations logistiques et climatiques rencontrées lors des opérations de chargement/déchargement des enceintes, la gestion de l'atmosphère et son impact sur l'espace environnant (quai de déchargement à sas,...) ;
    • d'adapter la gestion de l'atmosphère aux conditions climatiques et ainsi d'avoir la meilleure efficacité possible de renouvellement de l'atmosphère ;
    • d'utiliser comme demande d'ouverture ou de fermeture de la porte des signaux ou accessoires standards du camion (action sur le hayon élévateur ou bouton poussoir ou autres) favorisant l'acceptabilité du procédé par les opérateurs ainsi que :
    • d'augmenter ou de préserver la productivité (gain de temps),
    • de limiter la consommation du fluide frigorigène,
    • d'améliorer le contrôle de la température dans l'enceinte.
    • Le fait d'ajuster la temporisation de ventilation ou d'extraction en fonction du temps écoulé depuis le dernier cycle de fermeture de la porte permet de s'adapter aux différentes configurations logistiques rencontrées, d'ajuster en toute sécurité la durée de renouvellement de l'atmosphère, de limiter la consommation de fluide frigorifique ;
    • de ne s'appuyer sur aucun contrôle analytique de l'atmosphère ;
    • d'obtenir une atmosphère homogène dans l'espace confiné.
  • Comme on l'aura compris, le système d'ouverture/fermeture de l'enceinte, constituant la barrière physique peut être de type très variable : par exemple porte relevante (du type volet déroulant), ou encore porte à vantaux, et le système peut constituer la porte principale isolante, ou secondaire non isolée.
  • Selon l'invention, après chaque fermeture de la porte, le système lance une temporisation TP. Quand cette temporisation s'est écoulée, l'injection du fluide cryogénique commence.
  • Quand une ouverture de porte est demandée par un opérateur, le système évalue le temps écoulé TE, et :
    • si l'ouverture de la porte est demandée par l'opérateur avant l'achèvement de cette temporisation (donc ici TE ≤ TP), l'atmosphère est encore respirable puisque durant la temporisation aucune injection de gaz n'était intervenue, l'atmosphère ne présente alors aucun risque pour l'opérateur et l'ouverture peut être autorisée immédiatement par le système,
    • si l'ouverture de la porte est demandée par l'opérateur postérieurement à l'achèvement de cette temporisation (donc ici TE>TP), le système avait autorisé l'injection de fluide cryogénique, et l'enceinte se trouve donc lors d'une telle requête dans un état refroidi ou partiellement refroidi et l'atmosphère intérieure présente un abaissement de la teneur résiduelle en oxygène lié au temps d'injection écoulé.
  • Les cas de TE>TP et TE ≤ TP peuvent par exemple être illustrés plus en détails par la situation suivante où le déchargement d'un camion de transport de denrées au point d'arrivée (par exemple un client) va se faire par étapes, les lots étant déchargés et livrés en plusieurs fois :
    • i) le chauffeur arrive chez un client et veut ouvrir la porte. La porte était fermée depuis environ 30 minutes (TE=30min supérieur à TP par exemple égal à 2 min), l'ouverture de la porte ne peut alors lui être autorisée par le système de contrôle qu'après un temps d'attente prédéfini (en fonction des caractéristiques du camion, du temps TE qui s'est écoulé depuis le dernier cycle de fermeture de la porte etc....).
  • A partir de la demande d'ouverture par le chauffeur le système de contrôle ordonne :
    • la fermeture des vannes d'injection du fluide frigorigène dans l'enceinte (par exemple l'azote) ;
    • l'ouverture partielle de la porte (par exemple contrôlée par un vérin pneumatique et un contrôleur de position associé ainsi qu'un contrôleur du taux ouverture/fermeture de la porte) ;
    • le lancement du renouvellement de l'atmosphère dans l'enceinte (mise en service du ou des ventilateur(s)/extracteur(s), le choix automatique par le système de contrôle d'utilisation de ventilateurs et/ou extracteurs dépend notamment de la température intérieure et de la température extérieure, selon que le rapport des températures est supérieur à 1 ou inférieur à 1, le système de contrôle pour la gestion de l'atmosphère établira le fonctionnement en mode extraction ou mode ventilation ;
    • le lancement d'un temps d'attente prédéfini (temps de renouvellement de l'atmosphère de l'enceinte), temps d'attente qui tiendra compte en particulier du temps TE qui s'est écoulé depuis le dernier cycle de fermeture de la porte (pendant ce temps d'attente, la ventilation/extraction est en marche et son débit est contrôlé).
    • A l'issue de cette phase d'attente, à titre d'exemple, le système de contrôle ordonne l'allumage d'un l'indicateur lumineux vert indiquant l'autorisation d'accès à l'enceinte i.e. indiquant à l'opérateur qu'il peut procéder à l'ouverture complète de la porte: action sur le bouton de commande de l'ouverture.
    • j) sur le hayon élévateur, le chauffeur ne peut mettre que quatre chariots alors qu'il doit en livrer huit, il ferme la porte pendant qu'il range les quatre premiers chariots sur le hayon, et procède à leur livraison.
    • k) après 1 minute il revient pour ouvrir la porte, et ici puisque TE=1min < 2 min =TP il se trouve dans le cas où le fluide cryogénique n'a pas encore été re-injecté dans l'enceinte, et donc l'ouverture de la porte est immédiatement autorisée par le système, lui permettant de décharger les quatre chariots manquants avant de refermer la porte.

Claims (3)

  1. Procédé de gestion de l'accès à un espace confiné refroidi par l'injection directe d'un fluide cryogénique utilisant au moins un système de fermeture de l'espace confiné, apte à empêcher l'accés à cet espace confiné, et un dispositif d'acquisition et de traitement des données, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre les mesures suivantes :
    - le dit dispositif d'acquisition et de traitement des données :
    a) contrôle le caractère ouvert ou fermé dudit système de fermeture ;
    b) fait respecter, après chaque fermeture dudit système de fermeture, une temporisation (TP) à l'issue de laquelle l'injection de fluide cryogénique dans l'espace est redémarrée ; un c) et sur demande d'un utilisateur, met en place un cycle d'ouverture dudit système de fermeture dans lequel:
    i) le dispositif évalue le temps écoulé (TE) en position fermée, c'est-à-dire le temps écoulé depuis le dernier cycle de fermeture du système de fermeture et compare TE à la dite temporisation TP ;
    j) si TE ≤ TP l'ouverture dudit système de fermeture est immédiatement autorisée par le dispositif, tandis que si TE > TP l'ouverture dudit système de fermeture est autorisée par le dispositif après un temps d'attente prédéfini.
  2. Procédé de gestion selon la revendication 1, dans lequel le dit système de fermeture de l'espace confiné apte à empêcher l'accès à cet espace confiné, possède un degré d'ouverture/fermeture qui est variable et contrôlable, et selon lequel on met en oeuvre les mesures suivantes :
    - ledit dispositif d'acquisition et de traitement des données :
    a) contrôle le caractère ouvert ou fermé dudit système de fermeture ;
    b) fixe et contrôle le degré d'ouverture/fermeture dudit système de fermeture ;
    c) fait respecter, après chaque fermeture dudit système de fermeture, une temporisation (TP) à l'issue de laquelle l'injection de fluide cryogénique dans l'espace est redémarrée ;
    d) et sur demande d'un utilisateur, met en place un cycle d'ouverture dudit système de fermeture dans lequel :
    i) le dispositif évalue le temps écoulé (TE) en position fermée, c'est-à-dire le temps écoulé depuis le dernier cycle de fermeture du système de fermeture et compare TE à la dite temporisation TP ;
    j) si TE ≤ TP l'ouverture dudit système de fermeture est immédiatement autorisée par le dispositif, tandis que si TE > TP l'ouverture dudit système de fermeture est autorisée par le dispositif après un temps d'attente prédéfini.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que sur demande de l'utilisateur, le dispositif d'acquisition et de traitement des données met en place le cycle suivant :
    - la fermeture des vannes d'injection du fluide frigorifique dans l'enceinte ;
    - l'ouverture partielle dudit système de fermeture ;
    - le lancement du renouvellement de l'atmosphère dans l'enceinte par la mise en service de ventilateur(s) et/ou extracteur(s) durant ledit temps d'attente prédéfini ;
    - à l'issue dudit temps d'attente prédéfini, l'émission à destination de l'utilisateur d'une information, par exemple de type visuel ou auditif, marquant l'autorisation d'accès à l'enceinte.
EP09795489A 2008-12-09 2009-11-23 Procede de gestion de l'acces a un espace confine avec renouvellement d'atmosphere par ventilation/extraction forcee et utilisation de barrieres physiques a ouverture variable et controlee Not-in-force EP2376855B1 (fr)

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