EP3230663A1 - Méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion de transport de produits thermosensibles - Google Patents
Méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion de transport de produits thermosensiblesInfo
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- EP3230663A1 EP3230663A1 EP15808749.4A EP15808749A EP3230663A1 EP 3230663 A1 EP3230663 A1 EP 3230663A1 EP 15808749 A EP15808749 A EP 15808749A EP 3230663 A1 EP3230663 A1 EP 3230663A1
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Abstract
Méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion de transport de produits thermosensibles L'invention concerne une méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion (20) de transport de produits thermosensibles, camion mettant en oeuvre un procédé du type dit à injection indirecte où le liquide est envoyé dans un système d'échangeur thermique (3) situé à l'intérieur du camion, se caractérisant en ce que lors de la mise en route du système frigorifique du camion, par exemple au démarrage d'une tournée ou après un arrêt prolongé du système frigorifique pour une raison quelconque, on adopte un mode de descente rapide en température d'au moins une des dites chambres de la manière suivante : on détermine la grandeur AT = Tint - Tcons( Tint : la température interne à la chambre, et Tcons: une valeur de consigne pour cette température interne) et dès que AT est inférieur à une valeur de consigne haute ATcons-Hon ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture d'une vanne proportionnelle (10) située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, la valeur de consigne haute ATcons-Hétant inférieure ou égale à 20°C, et préférentiellement inférieure ou égale à 15°C.
Description
Méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion de transport de produits thermosensibles
La présente invention concerne le domaine du transport et de la distribution des produits thermosensibles, tels que les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, en camions frigorifiques.
Elle s'intéresse plus particulièrement à l'une des techniques utilisées dans ce type de camions, dite « injection indirecte » (technologie dite « CTI »), qui met en œuvre un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur dans l'enceinte interne où sont transportés les produits (on parle aussi de « chambre », de « boîte », de « caisse » isotherme...), échangeur dans lequel circule un fluide cryogénique tel l'azote liquide ou le CO2 liquide. Ce fluide cryogénique est acheminé depuis un réservoir cryogénique embarqué, le plus souvent sous le camion frigorifique, jusqu'à un ou plusieurs échangeurs thermiques situés à l'intérieur des chambres froides du camion, échangeurs munis de moyen de circulation d'air. Ces échangeurs permettent le refroidissement de l'air interne de la chambre stockant les produits, air environnant les échangeurs, à la température désirée.
La chaleur extraite de l'air permet, tout d'abord, une évaporation complète du fluide cryogénique circulant dans l'échangeur, puis une élévation de sa température jusqu'à une température proche de celle de l'enceinte. Le fluide cryogénique en sortie d'échangeur est alors rejeté à l'extérieur après avoir cédé un maximum d'énergie de refroidissement.
De façon bien connue de l'homme du métier, des solutions existent aujourd'hui pour contrôler la température de l'air interne à la caisse stockant les produits transportés,
On peut rappeler que le contrôle de procédé le plus souvent mis en œuvre pour de tels camions fonctionnant en injection indirecte est le suivant :
- Lors de la mise en route du système frigorifique du camion (par exemple au démarrage d'une tournée ou après un arrêt prolongé du système frigorifique pour une raison quelconque) ou encore après une ouverture
de porte, on adopte un mode de « descente rapide » en température (cette industrie nomme cette phase « pull-down ») ;
- Une fois une température de consigne atteinte dans la chambre de stockage des produits, on adopte un mode de contrôle/régulation qui permet de maintenir la température de la chambre de stockage des produits à la valeur de la consigne (phase de « maintien »).
Les modes de régulation existants sont basés principalement sur des algorithmes de commande de l'ouverture/fermeture des vannes d'alimentation en fluide cryogénique du ou des échangeurs, ou encore sur la prise en compte des écarts de température entre la température d'entrée et de sortie du fluide dans et de l'échangeur.
Mais par ailleurs, une des préoccupations constantes de l'homme du métier de ce domaine est de réduire la consommation de cryogène, par exemple d'azote liquide, de tels camions réfrigérés cryogéniquement.
Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle gestion de l'alimentation en cryogène d'un tel procédé d'injection indirecte, permettant notamment d'optimiser la quantité de cryogène (par exemple d'azote liquide) nécessaire à l'abaissement de la température de l'air interne aux chambres au niveau ou en deçà d'une consigne requise, et au maintien de ces conditions durant les différentes phases requises du transport.
Et comme on le verra plus en détail dans ce qui suit, la présente invention propose la mise en œuvre, en sortie de circuit (en aval du ou des échangeurs) d'une ou de vannes proportionnelles, et le pilotage de cette ou certaines de ces vannes proportionnelles de façon optimisée, pilotage qui, on le conçoit, a un impact direct sur la consommation de cryogène et sur le profil de température obtenu.
Ces vannes peuvent être pilotées à l'aide de leur taux d'ouverture, taux d'ouverture qui peut varier selon une plage allant de 0 à 100% (100% correspondant au taux maximum d'ouverture de la vanne). Et de façon remarquable, le pilotage recommandé ici selon l'invention propose, à certains
moments et dans certaines conditions réunies, de volontairement dégrader les conditions de température dans l'espace de stockage et donc de volontairement accepter de s'éloigner de la température de consigne initialement visée. On peut considérer alors que par rapport aux conditions de régulations traditionnellement pratiquées, telles qu'évoquées plus haut, l'invention met à la disposition de l'utilisateur/opérateur du camion un mode de régulation que l'on peut qualifier de mode « ECO », mode additionnel, et que l'opérateur ou le système peut mettre en oeuvre en remplacement du mode habituel (conforme à l'art antérieur) quand il le juge adéquat ou acceptable.
L'invention concerne alors une méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion de transport de produits thermosensible, du type où le camion est muni :
- d'au moins une chambre de stockage des produits,
- d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide,
- d'un système d'échangeur(s) thermique(s) interne à ladite au moins une chambre, dans lequel circule le fluide cryogénique,
- d'un système de circulation d'air, par exemple de type ventilateurs, apte à mettre en contact l'air interne à la chambre avec les parois froides du système d'échangeur thermique,
- de capteurs de température aptes à déterminer la température de l'atmosphère interne à ladite au moins une chambre (Tjnt) ;
- ainsi que d'une unité de gestion et de commande, apte à réguler la température interne Tjnt à une valeur de consigne Tcons en ordonnant une fermeture ou ouverture, ou le degré de telles ouverture/fermeture, d'une vanne proportionnelle située en aval du système d'échangeur d'une chambre considérée ;
se caractérisant en ce que quelle que soit la valeur de la grandeurAT = Tint - TCOns . ladite unité de gestion et de commande ordonne le maintien de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée à un taux inférieur à 80%.
Comme il apparaîtra clairement à l'homme du métier, dans la mesure où la puissance des échangeurs développée, et donc la consommation de cryogène, est généralement largement supérieure au besoin de l'application quand ils sont installés sur un camion de taille "moyenne", l'invention introduit une limitation volontaire de l'ouverture de la vanne proportionnelle en "mode standard", et ce quel que soit l'écart à la consigne. Ce mode de fonctionnement s'apparente donc à un mode de fonctionnement volontairement dégradé de l'échangeur avec notamment pour but de minimiser la consommation de cryogène, tout en maintenant des performances de froid que l'on peut qualifier de suffisantes.
Conformément à l'invention, ladite unité est bien entendu apte à s'affranchir de cette limitation/dégradation volontaire et donc à rétablir la pleine puissance de l'échangeur avec un taux d'ouverture supérieur à 80% et notamment se situant au voisinage de 100% comme il est traditionnellement pratiqué, quand l'opérateur le juge nécessaire pour des raisons variées et notamment d'environnement du camion.
Selon un des modes préférés de mise en oeuvre de l'invention, lors de la mise en route du système frigorifique du camion, par exemple au démarrage d'une tournée ou après un arrêt prolongé du système frigorifique pour une raison quelconque, ou encore après une ouverture de porte, on adopte un mode de descente rapide en température d'au moins une desdites chambres de la manière suivante :
- on détermine la grandeur ΔΤ = Tjnt - TCOns ;
- et en ce que dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute ATcons-H on ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, la valeur de consigne haute ATCOns-H étant inférieure ou égale à 20°C, et préférentiellement inférieure ou égale à 15°C.
Selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention, dans le cas de produits surgelés, dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute
congélation ATCOns-H-cong on ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, ATCOns-H-cong étant supérieure ou égale à 10 °C , préférentiel lement supérieure ou égale à 15°C, par exemple égale à 15°C ± 5°C.
Selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, dans le cas de produits frais, dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute frais ATcons-H-frais on ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, ATcons-H-frais étant supérieure ou égale à 2 °C , préférentiellement supérieure ou égale à 5°C, par exemple égale à 5°C ± 3°C.
A titre illustratif pour mieux visualiser ce que propose l'invention, considérons le cas des produits congelés, pour lesquels la consigne demandée dans la chambre est généralement voisine de -20°C, on adopte une consigne haute congélation ATCOns-H-cong de 15°C ± 5°C, et donc typiquement dès une température interne voisine de -5°C (voire dès une température interne à la chambre voisine de 0°C) on accepte de diminuer le débit alimentant l'échangeur, sans attendre de se rapprocher davantage de -20°C (comme le fait l'art antérieur) et donc en acceptant la dégradation de température induite et notamment la dégradation de la cinétique de descente en température.
Toujours à titre illustratif pour mieux visualiser ce que propose l'invention, considérons le cas des produits frais, pour lesquels la consigne demandée dans la chambre est généralement voisine de 4°C, on adopte une consigne haute frais ATCOns-H-frais de 5°C ± 3°C, et donc typiquement dès 9°C (voire dès une température interne à la chambre voisine de 12°C) on accepte de diminuer le débit alimentant l'échangeur, sans attendre de se rapprocher davantage de 4°C (comme le fait l'art antérieur) et donc en acceptant la dégradation de température induite et notamment la dégradation de la cinétique de descente en température.
En pratique, on observe dans ce domaine des cinétiques de descente en température durant la phase de « pull down » de l'ordre de 0,6°C à 1 ,2°C/min. Selon la présente invention, cette cinétique peut être dégradée au profit de la consommation.
Comme on l'aura compris à la lecture de ce qui précède, le système applique donc, en deçà de la valeur de consigne haute ATCOns-H (qui est on l'a compris élevée par rapport aux limites entraînant une réaction selon les modes de régulations anciennement pratiqués) un taux d'ouverture réduit, par rapport à ce qu'il était auparavant (Tauxo, en général le taux d'ouverture était après un tel événement selon l'art antérieur à son maximum ou proche de son maximum, par exemple dans la gamme de 80-100%) et donc on peut exprimer le nouveau taux (réduit) de la façon suivante :
Ou encore
- Taux 1= a Tauxo
Pour illustrer ce qui précède, le tableau 1 ci-dessous donne un exemple de mise en œuvre de l'invention en fournissant le nouveau taux d'ouverture Taux 1 de la vanne en fonction de ΔΤ avec un coefficient a1 qui est un coefficient fixe =100/15 :
AT m Taux 1
15 100
14,5 96,7
14 933
13 S6,7
12 SO
11 73,3
10 66f7
S 60,0
S 533
? 46,7
6 40,0
S 33,3
4 26f7
3 20,0
2 133
1 6,7
0 0,0
Tableau 1
Selon un des modes de mise en œuvre de l'invention, l'unité prend en compte outre la grandeur ΔΤ = Tjnt - TCOns, une notion de durée de fonctionnement du système d'apport de froid entre la dernière ouverture des portes du camion et une nouvelle ouverture de ces portes. Pour cela, l'unité évalue par exemple le temps écoulé en position fermée, c'est-à-dire le temps écoulé entre la dernière ouverture des portes du camion et une nouvelle ouverture de ces portes, par exemple par l'utilisation d'un « timer » (chronomètre, minuterie). Plus cette durée est élevée, plus le taux d'ouverture de la vanne sera réduit après la relance du système.
Selon ce mode de mise en œuvre, le système appliquera donc, en deçà de la valeur de consigne haute ATCOns-H un taux d'ouverture réduit (Taux 1 ), par rapport à ce qu'il était auparavant (Tauxo) s'exprimant de la façon suivante :
- Taux 1 = βι αχ ΔΤ
Ou encore
- Taux 1= β a Tauxo
le facteur β1 (ou β) dépendant du temps écoulé tel qu'évoqué ci-dessus.
Pour illustrer ce qui précède, le tableau 2 ci-dessous donne un exemple de mise en œuvre de l'invention en fournissant les valeurs du coefficient β1 adoptées en fonction du temps écoulé (« timer » = TE) avec :
β1 = (1-(TE * 1/3)/100)
«wf( l E} β1
5 1
10 0.97
15 0,95
20 0,93
25 0,92
30 0,90
35 0,88
40 0,87
45 0,85
50 0,83
55 0,82
60 0,80
65 0,80
70 0,80 Tableau 2
On a adopté ici des conditions où l'on décide de restreindre le « timer » (TE) sur une plage de 10 à 60 minutes : en d'autres termes si TE>60 minutes β1 reste inchangé et égal à ce qu'il était à 60 minutes.
On ne développera pas ici longuement la question de « remise à zéro » du « timer », question par ailleurs familière pour l'homme du métier des contrôles de procédés (remise à zéro par exemple automatiquement effectuée en phase d'arrêt prolongé du camion).
Selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, l'unité prend en compte outre la grandeur ΔΤ = Tint - TCOns, une notion de nombre
d'ouvertures de portes intervenues durant une période donnée (par exemple depuis la fin de la période précédente de « pull down » (descente rapide)). Selon ce mode de mise en œuvre, le système appliquera donc, en deçà de la valeur de consigne haute ATCOns-H un taux d'ouverture réduit (Taux 1 ), par rapport à ce qu'il était auparavant (Tauxo) s'exprimant de la façon suivante :
- Taux 1 = γ1 ¾ ΔΤ
Ou encore
- Taux 1= y a Tauxo
Ou bien, s'il prend en compte les deux aspects de temps écoulés entre deux ouvertures de portes et de nombres d'ouvertures intervenues sur une période donnée :
ou
- Taux 1 = γ β a Tauxo
On ne développera pas ici longuement le fait que l'homme du métier est par ailleurs familier des systèmes qui lui permettent de détecter une ouverture de portes sur de tels camions :
- par exemple par un contacteur de porte (qui permet d'émettre un signal et d'aller ainsi incrémenter un compteur de nombre d'ouvertures) ;
- le système peut aussi comptabiliser le nombre d'ouvertures de porte en mesurant la remontée en température intérieure dans la caisse puis la descente en température de celle-ci lors de sa fermeture. Et l'identification d'un arrêt prolongé peut être effectuée par la différence de température entre la température intérieure de la caisse et la température extérieure ; si cette différence avoisine par exemple 5 °C on peut considérer que l'on est dans le cas d'un arrêt prolongé et à partir de ce constat ordonner la remise à zéro du compteur. Pour illustrer ce mode de réalisation, on donne dans ce qui suit un exemple de mise en œuvre effectuée dans les conditions suivantes :
- on prend en compte un compteur d'ouverture de portes qui peut varier de 1 à 12 (au-delà de 12 ouvertures de portes la variable restera bloquée sur 12).
- on limite la fermeture de la vanne de 2% par ouverture de porte, ce que l'on illustre par le tableau 3 ci-dessous qui fournit les valeurs correspondantes du coefficient γ1 (γ1 = 1 -(Compteur * 0,02), si Compteur>12 alors γ1 reste à la valeur adoptée pour le compteur égal à 12).
Tableau 3
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description suivante, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés pour lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique partielle d'une installation CTI conforme à la pratique actuelle (art antérieur).
la figure 2 est une représentation schématique de la caisse interne à un camion de transport selon l'art antérieur, comportant ici deux chambres de stockage de produits, et permettant notamment de mieux visualiser le fonctionnement des échangeurs et la position des sondes de température T1 .
la figure 3 est une représentation schématique partielle d'une installation CTI conforme à la présente invention.
la figure 4 montre les courbes de température (différence de température ΔΤ = Tjnt - Tcons) et de consommation au cours du temps pour
deux modes de régulation différents, basées sur deux taux maximum d'ouverture de la vanne proportionnelle (Tmaxl < Tmax2).
la figure 5 présente le taux d'ouverture de la vanne - en % du taux maximum d'ouverture - en fonction du ΔΤ (différence de température entre la température intérieure et la température de consigne), ceci pour deux valeurs différentes du taux maximum.
La figure 1 ci-après annexée, est une représentation schématique partielle d'une installation d'injection indirecte conforme à la pratique actuelle (art antérieur).
La régulation de la quantité de cryogène, par exemple d'azote liquide, alimentant un tel procédé CTI (chambre 20 interne au camion, équipée d'échangeurs 3) se fait aujourd'hui à l'aide d'au moins deux vannes tout ou rien (TOR) 1 et 6, une en entrée et une en sortie, le procédé comprend alors au moins les éléments suivants, vus dans l'ordre suivant : un réservoir d'azote liquide (non représenté sur la figure 1 ), une vanne TOR 1 en entrée, normalement fermée, qui autorise l'alimentation en cryogène, par exemple en azote, du circuit ;
un moyen de répartition de l'azote liquide (par exemple de type clarinette, « 2 » sur la figure),
des échangeurs thermiques 3 internes au camion,
une clarinette 4 de collecte de l'azote gazeux sortant des échangeurs,
un capteur de pression 5,
une vanne TOR 6 en sortie, normalement ouverte,
une canalisation de diamètre donné qui relie ces éléments.
Dans la chambre 20 on trouve de plus :
- des systèmes de ventilation (non représentés sur la figure pour des raisons de clarté mais on les visualisera mieux dans le cadre de la figure 2 annexée) positionnés au niveau des échangeurs dont les débits sont régulés, permettant d'intensifier les échanges thermiques entre l'air ambiant de la
chambre et les échangeurs (en aspirant l'air au travers des échangeurs et en le forçant à être en contact avec les échangeurs) et d'homogénéiser la température de l'air interne à la chambre.
Une sonde de température (T1 ) gère l'ouverture et la fermeture de la vanne d'entrée TOR 1 ; elle est située par exemple en entrée du parcours de l'air dans les échangeurs et mesure la température de l'air de la chambre avant son refroidissement au sein des échangeurs.
Pour chaque chambre supplémentaire, on ajoute un nouveau circuit d'alimentation comprenant par exemple une vanne TOR en entrée normalement fermée, des échangeurs thermiques, une vanne TOR de sortie normalement ouverte etc.... (un exemple de situation à deux chambres et de position des sondes de température est illustré grâce à la figure 2 annexée).
La réfrigération dans le mode TOR antérieur se déroule typiquement en deux phases :
1 - Au démarrage ou après une ouverture de porte, on adopte un mode de descente rapide en température.
2- Une fois la température de consigne atteinte (sonde T1 dans la chambre), on adopte un mode de contrôle/régulation qui permet de maintenir la température de la chambre à la valeur de la consigne.
Le fonctionnement du procédé CTI en ce mode TOR est typiquement le suivant : lorsque la température T1 mesurée est supérieure à la température de consigne la vanne d'entrée 1 s'ouvre (la vanne de sortie 6 étant par défaut déjà ouverte) permettant ainsi l'alimentation des échangeurs en cryogène. L'azote liquide se transformant en gaz libère des frigories qui sont absorbées par l'air en contact avec ces échangeurs. Les ventilateurs récupèrent cet air refroidi pour le faire circuler dans la chambre. L'azote gazeux est ensuite rejeté à l'extérieur de la chambre dans l'atmosphère environnante. Lorsque la température T1 mesurée atteint la température de consigne, la vanne d'entrée 1 se ferme, arrêtant ainsi l'alimentation des échangeurs en cryogène et donc le refroidissement de l'air interne à la chambre. La réduction de la température de la chambre et son maintien sont obtenus par des cycles d'ouverture et de fermeture de la vanne 1 . La fréquence et la durée d'ouverture de la vanne 1
seront plus élevées lors de la phase de descente rapide que lors de la phase de contrôle/régulation. Lorsque la vanne 1 s'ouvre, quelle que soit la phase considérée, le débit de cryogène introduit dans les échangeurs thermiques dépendra uniquement de la pression d'azote du réservoir et des pertes de charge des différents composants de l'installation. Par conséquent, ce débit de cryogène est lié à la conception du système et est, pour une installation donnée, identique à chaque ouverture de vanne et ceci quelle que soit la phase du procédé.
En d'autres termes, le débit d'azote n'étant pas ajustable, la quantité d'azote n'est pas optimisée ; ce qui entraîne une surconsommation d'azote.
Ce flux discontinu d'azote et le temps de réaction d'ouverture et de fermeture de la vanne conduisent également à une amplitude élevée de la température de l'air de la chambre ; ce qui n'est pas satisfaisant.
De plus, lorsque la vanne d'entrée 1 est fermée, l'azote qui se trouve en amont de cette vanne, se réchauffe et conduit à une augmentation de la pression du réservoir. Lorsque la vanne d'entrée s'ouvre de nouveau, une partie de l'azote va être utilisée pour refroidir la canalisation d'alimentation d'azote ; ce qui réduit le rendement thermique des évaporateurs. La figure 2 permet quant à elle de mieux visualiser le détail d'un exemple actuel de caisse interne à un camion de transport (en vue de coté), comportant ici deux chambres de stockage de produits (par exemple une chambre pour des produits frais et une autre chambre pour des produits congelés), et permettant notamment de mieux visualiser le fonctionnement des échangeurs et la position des sondes de température T1 pour le mode exemplifié ici.
Pour chaque chambre on dispose en amont d'une vanne TOR en entrée, normalement fermée (« NF »), chaque chambre est munie d'échangeurs thermiques (verticaux pour la chambre 1 , horizontaux en haut de caisse pour la chambre 2), où circule le cryogène en provenance du réservoir situé sous le camion, les flux de gaz obtenus en sortie de chaque chambre sont envoyés vers une canalisation de rassemblement, munie ici d'une unique vanne TOR de sortie normalement ouverte (« NO »).
Et on visualise bien ici un mode de réalisation où dans chaque chambre on dispose d'une sonde de température (T1 ) qui gère l'ouverture et la fermeture de chaque vanne d'entrée TOR; elle est située :
- pour la chambre 1 en entrée du parcours de l'air dans les échangeurs (les ventilateurs 21 étant situés de l'autre coté des échangeurs et aspirant vers eux l'air au travers des échangeurs), la sonde mesurant donc la température de l'air de la chambre avant son refroidissement au sein des échangeurs ;
- pour la chambre 2 ici encore en entrée du parcours de l'air dans les échangeurs considérés i.e. sensiblement au niveau des ventilateurs 21 qui ici poussent l'air à l'intérieur des échangeurs.
La figure 3 illustre quant à elle, en vue partielle un mode de réalisation conforme à l'invention, avec les éléments suivants :
un réservoir d'azote liquide (non représenté sur la figure 3), - une vanne TOR 1 en entrée, normalement fermée, qui autorise l'alimentation en cryogène, par exemple en azote, du système d'échangeur 3 (constitué pour ce mode de réalisation de plusieurs échangeurs verticaux en parallèle, mais ceci n'est qu'une des nombreuses configurations d'échangeurs pratiquées couramment dans cette industrie) ;
- un moyen de répartition de l'azote liquide (par exemple de type clarinette, « 2 » sur la figure),
les évaporateurs 3 (ou échangeurs thermiques) internes au camion,
une clarinette 4 de collecte de l'azote gazeux sortant des échangeurs,
un capteur de pression 5,
une vanne analogique proportionnelle 10, normalement ouverte, qui autorise l'ouverture, la fermeture et la régulation de l'alimentation des échangeurs 3 ;
- une vanne TOR 1 1 en sortie (en aval de la vanne proportionnelle), normalement ouverte, vanne TOR en sortie qui n'est qu'optionnelle selon l'invention.
une canalisation de diamètre donné qui relie ces éléments.
On ne redétaillera pas ici les systèmes de ventilation positionnés au niveau des échangeurs ainsi que la présence de la sonde de température (T1 ) apte à mesurer la température de l'air interne à la chambre de stockage des produits.
Conformément à l'invention, la gestion de l'alimentation est basée sur le pourcentage d'ouverture de la vanne proportionnelle 10, en fonction de la température de l'air de la chambre (Tjnt) et de la température de consigne recherchée (Tcons)-
Lors d'une phase de remontée rapide en température (du fait d'une ouverture de porte par exemple), la température mesurée (Tint) est nettement supérieure à la consigne (TCOns), on ordonne alors à la vanne proportionnelle 10 de s'ouvrir (pourcentage d'ouverture qui est alors en général proche de 100%), les échangeurs 3 sont alors alimentés en azote avec un débit maximal et libère des frigories qui sont absorbées par l'air de la chambre (phase de
« pull down » ou descente rapide). Puis, au fur et à mesure que Tjnt s'approche de TCOns> le système examine le positionnement de la grandeur ΔΤ = Tjnt - Tcons pour, dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute ATCOns-H ordonner la fermeture ou la diminution de l'ouverture de la vanne 10 située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée.
Sans qu'il soit nécessaire de détailler plus avant, on utilise ici des moyens d'acquisition et de traitement de données (par exemple un automate...), pour acquérir toutes les données nécessaires (et notamment les données de pression, de température interne à la chambre etc ..) et pour retroagir en donnant des ordres au système, notamment pour fermer telle ou telle vanne, ou pour faire varier le taux d'ouverture de la vanne 10. La figure 4 annexée montre les courbes de température (différence de température ΔΤ = Tjnt - Tcons) et de consommation au cours du temps (phase
de descente en température, puis stabilisation et ouverture de portes) pour deux modes de régulation différents, basées sur deux taux maximum d'ouverture de la vanne proportionnelle (Tmaxl et Tmax2, Tmaxl < Tmax2) : les courbes en trait grossi montrent l'observation du ΔΤ pour ces deux taux d'ouverture de vanne tandis que les courbes en trait fin montrent les consommations de cryogène associées.
On observe alors clairement une différence de profil de température ainsi qu'une différence de consommation (une diminution de consommation en l'occurrence), lorsque la régulation adopte un taux d'ouverture réduit (Tmaxl réduit par rapport à Tmax2).
La figure 5 présente quant à elle le taux d'ouverture de la vanne - en % du taux maximum d'ouverture - en fonction du ΔΤ (différence de température entre la température intérieure et la température de consigne), ceci pour deux valeurs différentes du taux maximum, Taux max 1 et Taux max 2, dans le cas de la régulation d'une chambre de stockage de produits frais.
Il est à noter que sur ce graphique, on représente en abscisse la différence de température entre la température interne de la chambre et la température de consigne, différence que l'on ramène en % sachant que 100% correspond à un delta de température de 15°C.
On constate alors sur cette figure les points suivants :
- dans le cas du taux maximum 1 , Tmaxl , la régulation n'est pas suffisamment ajustée pour permettre de réduire le débit (le taux d'ouverture appliqué est toujours au taux maximum),
- tandis qu'avec le taux maximum 2, Tmax2, la régulation a été modifiée pour permettre une variation du taux d'ouverture de la vanne et par conséquent une réduction de la consommation.
Claims
1. Méthode de gestion de l'alimentation en liquide cryogénique d'un camion de transport de produits thermosensibles, du type où le camion est muni :
- d'au moins une chambre (20) de stockage des produits,
- d'une réserve d'un fluide cryogénique tel l'azote liquide,
- d'un système d'échangeur thermique (3) interne à ladite au moins une chambre, dans lequel circule le fluide cryogénique,
- d'un système de circulation d'air, par exemple de type ventilateurs (21 ), apte à mettre en contact l'air interne à la chambre avec les parois froides du système d'échangeur thermique,
- de capteurs de température (T1 ) aptes à déterminer la température de l'atmosphère interne à ladite au moins une chambre (Tjnt) ;
- ainsi que d'une unité de gestion et de commande, apte à réguler la température interne Tjnt à une valeur de consigne Tcons en ordonnant une fermeture ou ouverture, ou le degré de telles ouverture/fermeture, d'une vanne proportionnelle (10) située en aval du système d'échangeur d'une chambre considérée ;
se caractérisant en ce que quelle que soit la valeur de la grandeur ΔΤ =
Tint - TCOns . ladite unité de gestion et de commande ordonne le maintien de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée à un taux inférieur à 80%.
2. Méthode de gestion selon la revendication 1 , se caractérisant en ce que ladite unité est apte à s'affranchir de cette limitation volontaire et donc à rétablir la pleine puissance de l'échangeur avec un taux d'ouverture supérieur à 80%, et notamment se situant au voisinage de 100%.
3. Méthode de gestion selon la revendication 2, se caractérisant en ce que lors de la mise en route du système frigorifique du camion, par exemple au démarrage d'une tournée ou après un arrêt prolongé du système frigorifique
pour une raison quelconque, ou encore après une ouverture de porte, on adopte un mode de descente rapide en température d'au moins une des dites chambres de la manière suivante :
- on détermine la grandeur ΔΤ = Tjnt - Tcons ;
- et dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute ATCOns-H on ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, la valeur de consigne haute ATcons-H étant inférieure ou égale à 20°C, et préférentiellement inférieure ou égale à 15°C.
4. Méthode de gestion selon la revendication 3, se caractérisant en ce que la chambre considérée transporte des produits surgelés et en ce que dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute congélation ATCOns-H- cong on ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, ATCOns-H-cong étant supérieure ou égale à 10 °C , préférentiellement supérieure ou égale à 15°C, par exemple égale à 15°C +/- 5°C.
5. Méthode de gestion selon la revendication 3, se caractérisant en ce que la chambre considérée transporte des produits frais et en ce que dès que ΔΤ est inférieur à une valeur de consigne haute frais ATCOns-H-frais on ordonne la fermeture ou la diminution de l'ouverture de ladite vanne située en aval du système d'échangeur de la chambre considérée, ATCOns-H-frais étant supérieure ou égale à 2 °C , préférentiellement supérieure ou égale à 5°C, par exemple égale à 5°C +/- 3°C.
6. Méthode de gestion selon l'une des revendications 2 à 5, se caractérisant en ce que l'unité prend en compte, outre la grandeur ΔΤ = Tjnt -
Tcons, un paramètre de durée de fonctionnement de l'alimentation en fluide cryogénique entre la dernière ouverture des portes du camion et une nouvelle ouverture de ces portes, par l'évaluation du temps écoulé en position fermée,
c'est-à-dire le temps écoulé entre la dernière ouverture des portes du camion et une nouvelle ouverture de ces portes.
7. Méthode de gestion selon l'une des revendications 2 à 6, se caractérisant en ce que l'unité prend en compte de plus un paramètre de nombre d'ouvertures de portes intervenues durant une période donnée de la tournée du camion, par exemple depuis la fin de la période de descente rapide intervenue précédemment.
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