FR3013647A1

FR3013647A1 - CRYO-MECHANICAL REFRIGERATING SYSTEM USING CRYOGEN / REFRIGERATED EXCHANGES

Info

Publication number: FR3013647A1
Application number: FR1361599A
Authority: FR
Inventors: Mohammed Youbi-Idrissi
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2015-05-29
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: WO2015075335A1; FR3013647B1

Abstract

L'invention concerne un véhicule de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré, de type où le froid nécessaire au maintien de la température des produits à un niveau requis est fourni par une technologie de groupe frigorifique à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée, se caractérisant en ce que le véhicule est muni : - d'une réserve (5) d'un fluide cryogénique tel le CO2 liquide ou l'azote liquide, - d'un évaporateur cryogénique (6) en connexion de fluide avec ladite réserve pour pouvoir recevoir ledit fluide cryogénique ; - d'un échangeur/désurchauffeur (7), situé dans la boucle de froid mécanique entre le compresseur et le condenseur, échangeur/désurchauffeur apte à réaliser un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de compresseur, avant son arrivée dans le condenseur, et ledit fluide cryogénique en sortie d'évaporateur cryogénique.The invention relates to a vehicle for transporting temperature-sensitive products in a refrigerated truck, of a type in which the cold required to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a closed-loop mechanical vapor compression refrigeration unit technology, characterized in that the vehicle is provided with: - a reserve (5) of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen, - a cryogenic evaporator (6) in fluid connection with said reserve for able to receive said cryogenic fluid; - An exchanger / desuperheater (7), located in the mechanical cold loop between the compressor and the condenser, exchanger / desuperheater capable of performing a heat exchange between the refrigerant obtained at the compressor outlet, before its arrival in the condenser , and said cryogenic fluid at the cryogenic evaporator outlet.

Description

La présente invention concerne d'une part le domaine du transport et de la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires. Mais l'invention s'intéresse de façon beaucoup plus large aux procédés pour transférer de la puissance frigorifique (frigories) à des produits, permettant de maintenir la température des produits à un niveau requis, dans des véhicules de transport ou non (autres espaces de stockage et maintien). S'agissant par exemple du domaine du transport, le froid nécessaire au 10 maintien de température des produits est fourni principalement par deux technologies différentes : - les groupes frigorifiques à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée ; - les groupes cryogéniques fonctionnant en boucle ouverte et mettant 15 en oeuvre une injection directe ou indirecte d'un fluide cryogénique et en particulier d'azote liquide ou le dioxyde de carbone. La présente invention s'intéresse plus particulièrement aux groupes frigorifiques de froid mécanique dans l'objectif d'améliorer leurs performances, ceci 20 comme on le verra par l'incorporation d'un circuit cryogénique. En effet, un groupe frigorifique destiné au transport sous température dirigée est généralement dimensionné pour répondre aux besoins frigorifiques lors de la décente en température de la caisse (chambre de stockage des produits) dans laquelle il est installé) intervenant au démarrage de la tournée et/ou après les 25 fermetures des portes (intervenant après une ouverture pour charger, décharger des produits etc., ...) pour garantir un retour rapide à la température de consigne et respecter ainsi au mieux la chaine du froid. En dehors de ces conditions spécifiques très demandeuses de puissance frigorifique (on parle dans ce domaine technique de « frigories »), c'est-à-dire dans les phases de maintien de 30 température, portes de la caisse fermées, le groupe se trouve très largement surdimensionné.The present invention relates on the one hand to the field of transport and distribution of thermosensitive products, such as pharmaceuticals and foodstuffs. But the invention is much more broadly concerned with processes for transferring refrigerating power (frigories) to products, making it possible to maintain the temperature of the products at a required level, in transport vehicles or otherwise (other storage spaces). storage and maintenance). For example in the field of transport, the cold required to maintain the temperature of the products is provided mainly by two different technologies: - the refrigeration units with mechanical compression of steam operating in a closed loop; cryogenic groups operating in open loop and implementing a direct or indirect injection of a cryogenic fluid and in particular liquid nitrogen or carbon dioxide. The present invention is more particularly concerned with refrigeration units for mechanical cooling in order to improve their performance, as will be seen by the incorporation of a cryogenic circuit. Indeed, a refrigeration unit for temperature-controlled transport is generally sized to meet the refrigeration needs during the decent temperature of the body (storage room products) in which it is installed) intervening at the start of the tour and / or after the closing of the doors (intervening after an opening to load, unload products, etc., ...) to guarantee a quick return to the set temperature and thus respect better the chain of cold. Apart from these specific conditions requiring a great deal of refrigeration capacity (in this technical field we speak of "frigories"), that is to say in the temperature maintenance phases, the doors of the box are closed, the group is located very largely oversized.

Or, un groupe frigorifique surdimensionné est un groupe économiquement moins compétitif pour l'opérateur de ce camion car d'une part il coutera plus cher à l'achat, et que d'autre part, de par sa taille, un groupe frigorifique surdimensionné nécessite un moteur thermique plus grand qui consomme alors d'avantage de fuel pendant toute les phases de son fonctionnement. La présente invention souhaite alors proposer une solution technique pour optimiser la puissance requise d'un groupe frigorifique destiné au transport frigorifique, et qui permette notamment : de sous dimensionner le groupe frigorifique tout en disposant d'une puissance frigorifique suffisante quand le camion fonctionne en charge partielle (maintien de température) ; - de pouvoir compléter les besoins frigorifiques lors du fonctionnement en pleine charge (descente rapide, ouvertures de portes) grâce à la présence d'un système cryogénique intégré ; - d'optimiser la consommation et la performance énergétique des deux circuits frigorifique et cryogénique. Dans cet objectif, la présente invention concerne un véhicule de transport de produits thermosensibles en camion réfrigéré, de type où le froid nécessaire au maintien de la température des produits à un niveau requis est fourni par une technologie de groupe frigorifique à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée, véhicule muni : - d'au moins une chambre de stockage des produits, - d'un groupe frigorifique de froid mécanique dans lequel circule un fluide frigorigène, groupe comprenant : i) un évaporateur/batterie froide ; j) un compresseur, apte à comprimer le fluide frigorigène obtenu en sortie de batterie froide pour élever sa pression et sa température, k) un condenseur, apte à recevoir le fluide comprimé en sa sortie de compresseur ; I) un détendeur, apte à traiter le fluide en sortie de condenseur afin d'abaisser sa pression et sa température, avant qu'il soit réacheminé dans ladite batterie froide ; se caractérisant en ce que le véhicule est muni des éléments suivants : - d'une réserve d'un fluide cryogénique tel le CO2 liquide ou l'azote liquide, - d'un évaporateur cryogénique en connexion de fluide avec ladite réserve pour pouvoir recevoir ledit fluide cryogénique ; - d'un échangeur/désurchauffeur, situé dans ladite boucle de froid mécanique entre le compresseur et le condenseur, échangeur/désurchauffeur apte à réaliser un échange thermique entre les fluides suivants : a) le fluide frigorigène obtenu en sortie de compresseur, avant son arrivée dans le condenseur, et b) ledit fluide cryogénique en sortie d'évaporateur cryogénique. L'invention concerne également un procédé de transport de produits thermosensibles en véhicule réfrigéré, de type où le froid nécessaire au maintien de la température des produits à un niveau requis est fourni par une technologie de groupe frigorifique à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée, véhicule muni : - d'au moins une chambre de stockage des produits, - d'un groupe frigorifique de froid mécanique dans lequel circule un fluide frigorigène, groupe comprenant : i) un évaporateur/batterie froide ; j) un compresseur, apte à comprimer le fluide frigorigène obtenu en sortie de batterie froide pour élever sa pression et sa température, k) un condenseur, apte à recevoir le fluide comprimé en sa sortie de compresseur ; I) un détendeur, apte à traiter le fluide en sortie de condenseur afin d'abaisser sa pression et sa température, avant qu'il soit réacheminé dans ladite batterie froide ; et se caractérisant par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - le véhicule est muni d'une réserve d'un fluide cryogénique tel le CO2 liquide ou l'azote liquide et d'un évaporateur cryogénique en connexion de fluide avec ladite réserve pour pouvoir recevoir ledit fluide cryogénique ; - on réalise un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de compresseur, avant son arrivée dans le condenseur, et ledit fluide cryogénique en sortie d'évaporateur cryogénique. L'invention pourra par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - on réalise ledit échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de compresseur, avant son arrivée dans le condenseur, et ledit fluide cryogénique en sortie d'évaporateur cryogénique; dans un échangeur/désurchauffeur, situé dans ladite boucle de froid mécanique entre le compresseur et le condenseur. - le véhicule est muni, de plus, d'un échangeur/surchauffeur, positionné dans ladite boucle de froid mécanique entre l'évaporateur/batterie froide et le compresseur, échangeur/surchauffeur apte à réaliser un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de batterie froide et avant son arrivée dans le compresseur, et le fluide cryogénique obtenu en sortie d'échangeur/désurchauffeur. - le véhicule est muni, de plus, d'un échangeur/sous-refroidisseur, positionné dans ladite boucle de froid mécanique entre le condenseur et le détendeur, échangeur/sous-refroidisseur apte à réaliser un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de condenseur et avant son arrivée dans le détendeur, et le fluide cryogénique obtenu en sortie d'échangeur/surchauffeur. - selon un des modes de mise en oeuvre de l'invention, l'évaporateur cryogénique et l'évaporateur/batterie froide du circuit de froid mécanique sont deux évaporateurs indépendants, chacun muni de ses propres moyens de ventilation. - selon un autre des modes de mise en oeuvre de l'invention, l'évaporateur cryogénique et l'évaporateur/batterie froide du circuit de froid mécanique sont un seul et même évaporateur, muni de ses moyens de ventilation, et scindé en deux circuits indépendants de circulation du cryogène d'une part et du fluide frigorigène d'autre part.However, an oversized refrigeration unit is an economically less competitive group for the operator of this truck because on the one hand it will cost more to buy, and that on the other hand, because of its size, an oversized refrigeration unit requires a larger heat engine that consumes more fuel during all phases of its operation. The present invention then wishes to propose a technical solution to optimize the power required of a refrigeration unit for refrigerated transport, and which allows in particular: to undersize the refrigeration unit while having sufficient cooling capacity when the truck is working load partial (temperature maintenance); - to be able to complete refrigeration requirements during full load operation (fast descent, door openings) thanks to the presence of an integrated cryogenic system; - to optimize the consumption and the energy performance of the two refrigerating and cryogenic circuits. For this purpose, the present invention relates to a vehicle for transporting refrigerated truck temperature-sensitive products, of a type where the cold necessary to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a mechanical vapor compression refrigeration unit technology operating in a closed loop, a vehicle equipped with: at least one product storage chamber; a mechanical refrigeration unit in which a refrigerant circulates, a group comprising: i) an evaporator / cold battery; j) a compressor, able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and its temperature, k) a condenser, able to receive the compressed fluid at its compressor outlet; I) a pressure reducer, able to treat the fluid leaving the condenser to lower its pressure and temperature, before it is redirected into said cold battery; characterized in that the vehicle is provided with the following elements: - a reserve of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen, - a cryogenic evaporator in fluid connection with said reserve to be able to receive said cryogenic fluid; - An exchanger / desuperheater, located in said mechanical cold loop between the compressor and the condenser, exchanger / desuperheater capable of performing a heat exchange between the following fluids: a) the refrigerant obtained at the compressor outlet, before its arrival in the condenser, and b) said cryogenic fluid at the cryogenic evaporator outlet. The invention also relates to a method for transporting temperature-sensitive products in a refrigerated vehicle, of a type in which the cold required to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a closed-loop mechanical vapor compression refrigeration unit technology. , vehicle provided with: - at least one product storage chamber, - a mechanical refrigeration unit in which a refrigerant circulates, group comprising: i) a cold evaporator / battery; j) a compressor, able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and its temperature, k) a condenser, able to receive the compressed fluid at its compressor outlet; I) a pressure reducer, able to treat the fluid leaving the condenser to lower its pressure and temperature, before it is redirected into said cold battery; and characterized by the following measures: - the vehicle is provided with a reserve of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen and a cryogenic evaporator in fluid connection with said reserve to be able to receiving said cryogenic fluid; a heat exchange is effected between the refrigerant obtained at the outlet of the compressor, before it arrives in the condenser, and the cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator. The invention may furthermore adopt one or more of the following features: said heat exchange is carried out between the refrigerant obtained at the outlet of the compressor, before it arrives in the condenser, and said cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator; in an exchanger / desuperheater, located in said mechanical cold loop between the compressor and the condenser. - The vehicle is further provided with an exchanger / superheater, positioned in said mechanical cold loop between the evaporator / cold battery and the compressor, exchanger / superheater capable of performing a heat exchange between the refrigerant obtained at output of cold battery and before its arrival in the compressor, and the cryogenic fluid obtained at the outlet of exchanger / desuperheater. - The vehicle is further provided with an exchanger / subcooler positioned in said mechanical cold loop between the condenser and the expander, exchanger / subcooler adapted to perform a heat exchange between the refrigerant obtained at output condenser and before its arrival in the expander, and the cryogenic fluid obtained at the outlet of exchanger / superheater. according to one of the embodiments of the invention, the cryogenic evaporator and the evaporator / cold battery of the mechanical cooling circuit are two independent evaporators, each equipped with its own ventilation means. according to another of the embodiments of the invention, the cryogenic evaporator and the evaporator / cold coil of the mechanical cooling circuit are a single evaporator, provided with its ventilation means, and split into two circuits independent of circulation of the cryogen on the one hand and the refrigerant on the other hand.

Comme il apparaitra clairement à l'homme du métier à la lecture de ce qui précède, la solution technique proposée par la présente invention repose sur le fait qu'en sortie d'évaporateur cryogénique le gaz passe dans au moins un échangeur, préférentiellement dans deux échangeurs successifs et encore plus préférentiellement dans 3 échangeurs successifs : l'échangeur désurchauffeur, placé entre le refoulement du compresseur et l'entrée du condenseur : cette disposition permet de refroidir le fluide frigorigène refoulé par le compresseur, ce qui est bénéfique non seulement pour le rendement du compresseur et sa consommation électrique mais aussi pour le condenseur qui voit sa température d'entrée en baisse. Ceci a pour conséquence un condenseur davantage chargé en fluide frigorigène, et donc, à surface d'échange équivalente, cela se traduit par quelques degrés de sous refroidissement additionnel, donc de puissance frigorifique additionnelle au niveau de l'évaporateur frigorifique. l'échangeur surchauffeur, placé entre la sortie de l'évaporateur frigorifique et l'entrée du compresseur. Cet échangeur, par exemple constitué de deux tubes coaxiaux, est alimenté avec les gaz cryogéniques sortant de l'échangeur /désurchauffeur à des températures relativement élevées par rapport à celle des vapeurs en sortie de l'évaporateur, se trouvant généralement surchauffées de 3 à 8 degrés par rapport à la température d'évaporation du fluide frigorigène dans l'évaporateur. Il en résulte une élévation de la température des vapeurs du fluide frigorigène issues de l'évaporateur/batterie froide, c'est-à-dire une surchauffe additionnelle avant qu'elles ne soient aspirées par le compresseur.As will be clear to one skilled in the art from the above, the technical solution proposed by the present invention is based on the fact that at the cryogenic evaporator outlet the gas passes into at least one exchanger, preferably in two successive exchangers and even more preferably in 3 successive exchangers: the desuperheater exchanger, placed between the discharge of the compressor and the inlet of the condenser: this arrangement allows to cool the refrigerant discharged by the compressor, which is beneficial not only for the efficiency of the compressor and its power consumption but also for the condenser which sees its entry temperature down. This results in a condenser with a higher refrigerant charge, and therefore with equivalent exchange surface, this results in a few degrees of additional subcooling, and therefore additional cooling capacity at the refrigerating evaporator. the superheater exchanger, placed between the outlet of the refrigeration evaporator and the inlet of the compressor. This exchanger, for example consisting of two coaxial tubes, is supplied with the cryogenic gases leaving the exchanger / desuperheater at relatively high temperatures relative to that of the vapor leaving the evaporator, being generally superheated from 3 to 8 degrees to the evaporation temperature of the refrigerant in the evaporator. This results in an increase in the temperature of the vapor of the refrigerant from the evaporator / cold battery, that is to say additional overheating before they are sucked by the compressor.

Cette surchauffe permet de réduire celle de l'évaporateur frigorifique à un niveau bas, ce qui est bénéfique pour son fonctionnement car cela permet d'avoir une puissance frigorifique additionnelle. En sortie de cet échangeur/surchauffeur, le cryogène subit un refroidissement. Si le pincement de température de cet échangeur est bien optimisé, les gaz cryogéniques peuvent sortir à une température avoisinant les -5°C (notamment dans le cas du transport de surgelés). Il est alors avantageux de ne pas les rejeter mais au contraire de les utiliser pour sous-refroidir le liquide frigorigène en sortie de condenseur, ce qui est fait dans le 3e échangeur dit « sous-refroidisseur » proposé selon un des modes de l'invention. l'échangeur sous-refroidisseur : placé entre la sortie du condenseur et l'entrée du détendeur. Cet échangeur est alimenté avec les gaz cryogéniques sortant de l'échangeur « surchauffeur ». L'échange thermique entre le fluide frigorigène en sortie du condenseur et les gaz cryogéniques obtenus en sortie de surchauffeur permet un sous-refroidissement additionnel du fluide frigorigène. Le fluide frigorigène étant maintenant sous-refroidi, il pénètre dans le détendeur pour subir une détente isenthalpique. Ainsi, toute la puissance injectée au niveau du sous-refroidisseur sera récoltée au niveau de l'évaporateur frigorifique.This overheating reduces the refrigeration evaporator to a low level, which is beneficial for its operation because it allows to have additional cooling capacity. At the outlet of this exchanger / superheater, the cryogen undergoes cooling. If the temperature pinch of this exchanger is well optimized, the cryogenic gases can come out at a temperature of around -5 ° C (especially in the case of frozen transport). It is then advantageous not to reject them but, on the contrary, to use them to subcool coolant at the outlet of the condenser, which is done in the third exchanger called "subcooler" proposed according to one of the modes of the invention. . the subcooler heat exchanger: placed between the condenser outlet and the regulator inlet. This exchanger is fed with the cryogenic gases leaving the exchanger "superheater". The heat exchange between the refrigerant at the outlet of the condenser and the cryogenic gases obtained at the outlet of the superheater allows additional subcooling of the refrigerant. As the refrigerant is now undercooled, it enters the expander to undergo isenthalpic expansion. Thus, all the power injected at the subcooler will be harvested at the refrigeration evaporator.

Selon un des modes préférés de mise en oeuvre de l'invention, le circuit de l'évaporateur du froid cryogénique est alimenté en cryogène (azote liquide, CO2 liquide ou autre) uniquement quand la température de l'air interne à la caisse est suffisamment supérieure à celle de la température de consigne souhaitée dans la caisse du camion (par exemple avec un écart d'au moins 5°C).According to one of the preferred embodiments of the invention, the cryogenic cold evaporator circuit is supplied with cryogen (liquid nitrogen, liquid CO2 or the like) only when the internal air temperature at the body is sufficiently higher than that of the desired set temperature in the truck body (for example with a difference of at least 5 ° C).

Comme on l'a dit, le fluide cryogénique mis en oeuvre peut être de l'azote liquide, de l'air liquéfié, du CO2 liquide ou tout autre fluide. Dans le cas du CO2, une étape de détente est nécessaire pour rendre le CO2 (généralement stocké à 20bar/-20°C) à un état thermodynamique plus favorable à cette utilisation, c'est-à-dire à une pression proche de 6bar et une température de saturation correspondante d'environ -53°C. On l'a donc compris, quand il est alimenté, l'évaporateur cryogénique fournit une puissance frigorifique additionnelle, le cryogène livre son énergie à l'air et se réchauffe en sortie d'échangeur. Tenant compte d'un pincement optimisé de cet échangeur (la notion de pincement d'un échangeur est bien connue de l'homme du métier cryogéniste et nous ne la développerons pas à nouveau ici), les gaz en sortie d'évaporateur cryogénique peuvent être à une température de -25°C dans le cas de produits surgelés transportés dans la caisse. Ce niveau de température bas peut alors être valorisé dans différents endroits du circuit frigorifique comme développé plus haut.As has been said, the cryogenic fluid used may be liquid nitrogen, liquefied air, liquid CO2 or any other fluid. In the case of CO2, an expansion step is necessary to make the CO2 (usually stored at 20bar / -20 ° C) to a thermodynamic state more favorable to this use, that is to say at a pressure close to 6bar and a corresponding saturation temperature of about -53 ° C. It has therefore been understood that, when it is powered, the cryogenic evaporator provides additional cooling capacity, the cryogen delivers its energy to the air and heats up at the outlet of the exchanger. Taking into account an optimized pinch of this exchanger (the notion of pinching an exchanger is well known to the skilled cryogen and we will not develop it again here), the cryogenic evaporator outlet gases can be at a temperature of -25 ° C in the case of frozen products transported in the box. This low temperature level can then be valorized in different parts of the refrigerant circuit as developed above.

La présente invention concerne également un procédé pour transférer de la puissance frigorifique (frigories) à des produits, permettant de maintenir la température des produits à un niveau requis, procédé du type où le froid nécessaire au maintien de la température des produits à un niveau requis est fourni par une technologie de groupe frigorifique à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée, groupe frigorifique de froid mécanique dans lequel circule un fluide frigorigène et qui comprend : i) un évaporateur/batterie froide (1); j) un compresseur (2), apte à comprimer le fluide frigorigène obtenu en sortie de batterie froide pour élever sa pression et sa température, k) un condenseur (3), apte à recevoir le fluide comprimé en sa sortie de compresseur ; I) un détendeur (4), apte à traiter le fluide en sortie de condenseur afin d'abaisser sa pression et sa température, avant qu'il soit réacheminé dans ladite batterie froide ; se caractérisant en ce que selon la position de la température des produits par rapport à une température de consigne souhaitée ou de l'air environnant les produits par rapport à une température de consigne souhaitée, on fournit une puissance frigorifique additionnelle au produits par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - on dispose d'une réserve (5) d'un fluide cryogénique tel le CO2 liquide ou l'azote liquide, - on dispose d'un évaporateur cryogénique (6) en connexion de fluide avec ladite réserve pour pouvoir recevoir ledit fluide cryogénique ; - on alimente l'évaporateur cryogénique en fluide cryogénique et on réalise un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de compresseur, avant son arrivée dans le condenseur, et ledit fluide cryogénique en sortie d'évaporateur cryogénique. Comme on l'aura compris à la lecture de toute la description précédente, on fournit typiquement la puissance frigorifique additionnelle au produits quand la température des produits ou de l'air environnant les produits est suffisamment supérieure à celle d'une température de consigne souhaitée, par exemple avec un écart d'au moins 5°C.The present invention also relates to a method for transferring cooling capacity (frigories) to products, making it possible to maintain the temperature of the products at a required level, a process of the type where the cold necessary to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a closed loop mechanical vapor compression refrigeration unit technology, a mechanical refrigeration unit in which a refrigerant circulates and which comprises: i) an evaporator / cold coil (1); j) a compressor (2), able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and its temperature, k) a condenser (3) adapted to receive the compressed fluid at its compressor outlet; I) a pressure reducer (4), able to treat the condenser outlet fluid to lower its pressure and temperature, before it is redirected into said cold battery; characterized in that depending on the position of the product temperature with respect to a desired target temperature or the surrounding air of the products with respect to a desired setpoint temperature, an additional cooling capacity is provided to the products by the setting of implementation of the following measures: - we have a reserve (5) of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen, - we have a cryogenic evaporator (6) in fluid connection with said reserve to be able to receiving said cryogenic fluid; the cryogenic evaporator is supplied with cryogenic fluid and a heat exchange is effected between the refrigerant obtained at the compressor outlet, before it arrives in the condenser, and the cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator. As will be understood from the preceding description, the additional refrigerating power is typically provided to the products when the temperature of the products or the air surrounding the products is sufficiently greater than that of a desired set temperature, for example with a difference of at least 5 ° C.

La figure 1 annexée est une représentation schématique partielle d'une installation conforme à l'invention, on reconnait sur la figure 1 les éléments suivants : - un groupe frigorifique à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée, équipant le véhicule (le véhicule en lui même n'est pas représenté), comprenant : - un évaporateur/batterie froide 1 ; - un compresseur 2, apte à comprimer le fluide frigorigène obtenu en sortie de batterie froide pour élever sa pression et sa température, - un condenseur 3, apte à recevoir le fluide comprimé en sa sortie de compresseur ; et - un détendeur 4, apte à traiter le fluide en sortie de condenseur afin d'abaisser sa pression et sa température, avant qu'il soit réacheminé dans ladite batterie froide.FIG. 1 appended is a partial schematic representation of an installation according to the invention, the following elements are recognized in FIG. 1: a refrigeration unit with mechanical compression of steam operating in closed loop, equipping the vehicle (the vehicle in itself not shown), comprising: - an evaporator / cold battery 1; a compressor 2, able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and its temperature; a condenser 3, able to receive the compressed fluid at its compressor outlet; and a regulator 4 capable of treating the fluid at the outlet of the condenser in order to lower its pressure and its temperature before it is re-routed into said cold battery.

Conformément à l'invention, l'installation comporte : - une réserve 5 d'un fluide cryogénique tel le CO2 liquide ou l'azote liquide, traditionnellement située sous le véhicule ; - un évaporateur cryogénique 6 en connexion de fluide avec le stockage 5 pour pouvoir recevoir le fluide cryogénique ; - un échangeur/désurchauffeur 7, situé dans la boucle de froid mécanique entre le compresseur 2 et le condenseur 3, échangeur/désurchauffeur apte à réaliser un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de compresseur, avant son arrivée dans le condenseur, et le fluide cryogénique en sortie d'évaporateur cryogénique 6.According to the invention, the installation comprises: a reserve 5 of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen, traditionally located under the vehicle; a cryogenic evaporator 6 in fluid connection with the storage 5 to be able to receive the cryogenic fluid; an exchanger / desuperheater 7 located in the mechanical cold loop between the compressor 2 and the condenser 3, exchanger / desuperheater capable of performing a heat exchange between the refrigerant obtained at the compressor outlet, before it arrives in the condenser, and the cryogenic fluid at the cryogenic evaporator outlet 6.

La figure 1 illustre un mode de réalisation de l'invention où outre la présence de l'échangeur/désurchauffeur 7, l'installation comporte avantageusement deux autres échangeurs : - un échangeur/surchauffeur 8, positionné dans la boucle de froid 30 mécanique entre l'évaporateur/batterie froide 1 et le compresseur 2, échangeur/surchauffeur apte à réaliser un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de batterie froide et avant son arrivée dans le compresseur, et le fluide cryogénique obtenu en sortie d'échangeur/désurchauffeur. - un échangeur/sous-refroidisseur 9, positionné dans la boucle de froid mécanique entre le condenseur et le détendeur, échangeur/sous-refroidisseur apte à réaliser un échange thermique entre le fluide frigorigène obtenu en sortie de condenseur et avant son arrivée dans le détendeur, et le fluide cryogénique obtenu en sortie d'échangeur/surchauffeur. Et pour mieux comprendre l'invention, les deux tableaux suivants donnent l'état de température, de pression et d'enthalpie pour un exemple de fonctionnement d'une telle installation conforme à la figure 1, aux principaux points de cette installation, dans le circuit du fluide frigorigène (R404A) et dans le circuit du cryogène (CO2 liquide). Point Désignation T réelle (°C) T sat Pression Phase (°C) (bar) A Aspiration -13 -27 2,3 Vapeur Surchauffée Compresseur B Refoulement 60 37 16,9 Vapeur Surchauffée Compresseur C Entrée 50 36 16,5 Vapeur Surchauffée Condenseur D Sortie 32 35 16,2 Liquide sous-refroidi Condenseur E Sortie 30 35 16,2 Liquide sous-refroidi Réservoir (=entrée Sous- Refroidisseur) F Sortie Sous- 26 34 15,8 Liquide sous-refroidi Refroidisseur G Entrée 26 34 15,8 Liquide sous-refroidi détendeur H Entrée -25 -25 2 5 Mélange liquide- Evaporateur vapeur I Sortie -23 -26 2,4 Vapeur Surchauffée Evaporateur Tableau 1 : données thermodynamiques du circuit frigorifique (R404A) Point T(°C) P(bar) h(kJ/kg) a -20 20 156 b -53 6 156 c -25 5,95 457 d -20 5,9 462 e 46 5,85 520 f -5 5,8 475 g 30 5,75 506 Tableau 2 : données thermodynamiques du circuit cryogénique (CO2) On a pu démontrer que l'enchainement du circuit cryogénique en trois échangeurs successifs permet de : - valoriser les gaz en sortie de l'évaporateur cryogénique jusqu'à 40% de puissance additionnelle ; - booster la puissance frigorifique du groupe mécanique et améliorer le coefficient de sa performance en maximisant sa puissance frigorifique et abaissant sa puissance consommée par le compresseur. En d'autres termes, en utilisant la présente invention, avec un groupe frigorifique de taille inférieure, on peut atteindre, voire dépasser les performances du groupe frigorifique de taille standard. On comprend que cela impacte positivement à la fois le CAPEX (coût d'investissement plus faible) et l'OPEX (moins de consommation de fuel, maintenance plus faible) de l'ensemble. L'installation ne requière, dans son mode de mise en oeuvre le plus complet, que trois échangeurs simples, par exemple coaxiaux, en plus d'un échangeur cryogène/air qui peut être de type tube et ailettes standard, ainsi qu'un réservoir cryogénique, qui peut être de taille beaucoup plus petite que ce que nécessiterait une solution 100% cryogénique.FIG. 1 illustrates an embodiment of the invention where, in addition to the presence of the exchanger / desuperheater 7, the installation advantageously comprises two other exchangers: an exchanger / superheater 8, positioned in the mechanical cold loop between the evaporator / cold battery 1 and the compressor 2, heat exchanger / superheater capable of performing a heat exchange between the refrigerant obtained at the output of the cold battery and before it arrives in the compressor, and the cryogenic fluid obtained at the outlet of exchanger / desuperheater . an exchanger / subcooler 9, positioned in the mechanical cold loop between the condenser and the expander, exchanger / subcooler capable of performing a heat exchange between the refrigerant obtained at the outlet of the condenser and before it arrives in the expander; , and the cryogenic fluid obtained at the outlet of exchanger / superheater. And to better understand the invention, the following two tables give the state of temperature, pressure and enthalpy for an example of operation of such an installation according to Figure 1, the main points of this installation, in the refrigerant circuit (R404A) and in the cryogen circuit (liquid CO2). Item Designation Actual T (° C) T sat Pressure Phase (° C) (bar) A Suction -13 -27 2.3 Steam Superheated Compressor B Discharge 60 37 16.9 Steam Superheated Compressor C Inlet 50 36 16.5 Steam Overheated Condenser D Exit 32 35 16.2 Subcooled liquid Condenser E Exit 30 35 16.2 Subcooled liquid Tank (= Sub Cooler inlet) F Sub Outlet 26 34 15.8 Subcooled Liquid Cooler G Inlet 26 34 15,8 Subcooled liquid Expansion valve H Inlet -25 -25 2 5 Liquid mixture - Steam evaporator I Output -23 -26 2,4 Steam Superheated Evaporator Table 1: Thermodynamic data of the refrigerant circuit (R404A) Point T (° C) P (bar) h (kJ / kg) a -20 20 156 b -53 6 156 c -25 5.95 457 d -20 5.9 462 e 46 5.85 520 f -5 5.8 475 g 30 5 , 75 506 Table 2: thermodynamic data of the cryogenic circuit (CO2) It has been demonstrated that the sequence of the cryogenic circuit in three successive exchangers makes it possible: - to valorize the gases leaving the cryogenic evaporator up to 40% additional power; - Boost the cooling capacity of the mechanical group and improve the coefficient of its performance by maximizing its cooling capacity and lowering the power consumed by the compressor. In other words, using the present invention with a smaller refrigeration unit, one can achieve or exceed the performance of the standard size refrigeration unit. It is understood that this positively impacts both the CAPEX (lower investment cost) and the OPEX (less fuel consumption, lower maintenance) of the whole. In its most complete implementation, the installation requires only three simple exchangers, for example coaxial exchangers, in addition to a cryogenic / air heat exchanger which may be of standard tube and fin type, as well as a reservoir cryogenic, which can be much smaller than would be required for a 100% cryogenic solution.

Claims

REVENDICATIONS1. Transport vehicle for temperature-sensitive products in refrigerated trucks, of a type where the cold required to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a closed-loop steam mechanical compression refrigeration unit technology, vehicle fitted with: - at least one product storage chamber; a mechanical refrigeration unit in which a refrigerant circulates, comprising: i) an evaporator / cold battery (1); j) a compressor (2), able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and temperature; k) a condenser (3), able to receive the compressed fluid at its compressor outlet; I) a pressure reducer (4), able to treat the condenser outlet fluid to lower its pressure and temperature, before it is redirected into said cold battery; characterized in that the vehicle is provided with the following elements: - a reserve (5) of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen, - a cryogenic evaporator (6) in fluid connection with said reserve for receiving said cryogenic fluid; - An exchanger / desuperheater (7), located in said mechanical cold loop between the compressor and the condenser, exchanger / desuperheater capable of performing a heat exchange between the following fluids: a) the refrigerant obtained at the compressor outlet, before it arrives in the condenser, and b) said cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator (6).

2. Vehicle according to claim 1, characterized in that the vehicle is further provided with an exchanger / superheater (8) positioned in said mechanical cold loop between the evaporator / cold battery and the compressor, exchanger / superheater capable of performing a heat exchange between the refrigerant fluid obtained at the cold battery outlet and before it arrives in the compressor, and the cryogenic fluid obtained at the exchanger / desuperheater outlet (7).

3. Vehicle according to claim 2, characterized in that the vehicle is further provided with an exchanger / subcooler (9) positioned in said mechanical cold loop between the condenser and the expander, exchanger / sub -cooler capable of performing a heat exchange between the refrigerant obtained at the outlet of the condenser and before its arrival in the expander, and the cryogenic fluid obtained at the exchanger / superheater outlet (8).

4. Vehicle according to one of the preceding claims, characterized in that the cryogenic evaporator (6) and the evaporator / cold battery (1) of the mechanical cooling circuit are two independent evaporators, each with its own means of ventilation.

5. Vehicle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cryogenic evaporator (6) and the evaporator / cold battery (1) of the mechanical cooling circuit are a single evaporator, provided with its ventilation means, and split into two independent circuits for circulation of the cryogen on the one hand and the refrigerant on the other hand.

6. A method for transporting temperature-sensitive products in a refrigerated vehicle, of a type where the cold required to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a closed-loop mechanical vapor compression refrigeration unit technology, a vehicle equipped with: - at least one product storage chamber, - a mechanical cold refrigeration unit in which a refrigerant circulates, group comprising: i) an evaporator / cold battery (1); j) a compressor (2), able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and temperature; k) a condenser (3), able to receive the compressed fluid at its compressor outlet; I) a pressure reducer (4), able to treat the condenser outlet fluid to lower its pressure and temperature, before it is redirected into said cold battery; and characterized by the following measures: - the vehicle is provided with a reserve (5) of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen and a cryogenic evaporator (6) in connection with fluid with said reservoir for receiving said cryogenic fluid; and a heat exchange is effected between the refrigerant obtained at the outlet of the compressor, before it arrives in the condenser, and the cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator.

7. Process according to claim 6, characterized in that said heat exchange is carried out between the refrigerant obtained at the outlet of the compressor, before it arrives in the condenser, and said cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator, in a exchanger / desuperheater (7), located in said mechanical cold loop between the compressor and the condenser.

8. Method according to claim 7, characterized in that it is furthermore achieved a heat exchange between the refrigerant obtained at the cold battery outlet and before it arrives in the compressor, and the cryogenic fluid obtained at the outlet of the exchanger / Desuperheater, in an exchanger / superheater (8), positioned in said mechanical cold loop between the evaporator / cold battery and the compressor.

9. A method according to claim 8, characterized in that it is further realized a heat exchange between the refrigerant obtained at the condenser outlet and before its arrival in the expander, and the cryogenic fluid obtained at the exchanger outlet / superheater (8) in an exchanger / subcooler (9) positioned in said mechanical cold loop between the condenser and the expander.

10. Process for transferring cooling capacity (frigories) to products, to maintain the temperature of the products at a required level, a process of the type where the cold necessary to maintain the temperature of the products at a required level is provided by a closed loop mechanical vapor compression refrigeration unit technology, refrigerating mechanical refrigeration unit in which a refrigerant circulates and which comprises: i) an evaporator / cold battery (1); j) a compressor (2), able to compress the refrigerant obtained at the cold battery outlet to raise its pressure and its temperature, k) a condenser (3) adapted to receive the compressed fluid at its compressor outlet; I) a pressure reducer (4), able to treat the condenser outlet fluid to lower its pressure and temperature, before it is redirected into said cold battery; characterized in that depending on the position of the product temperature with respect to a desired target temperature or the surrounding air of the products with respect to a desired setpoint temperature, an additional cooling capacity is provided to the products by the setting of implementation of the following measures: - we have a reserve (5) of a cryogenic fluid such as liquid CO2 or liquid nitrogen, - we have a cryogenic evaporator (6) in fluid connection with said reserve to be able to receiving said cryogenic fluid; the cryogenic evaporator is supplied with cryogenic fluid and a heat exchange is effected between the refrigerant obtained at the compressor outlet, before it arrives in the condenser, and the cryogenic fluid at the outlet of the cryogenic evaporator.

11. The method of claim 10, characterized in that one provides the cooling capacity additional products when the temperature of the products or the air surrounding the products is sufficiently higher than that of a desired set temperature, by example with a gap of at least Soc.

12. The method of claim 10 or 11, characterized in that one carries out said heat exchange between the refrigerant obtained at the outlet of the compressor, before its arrival in the condenser, and said cryogenic fluid at the cryogenic evaporator outlet, in an exchanger / desuperheater (7) located in said mechanical cold loop between the compressor and the condenser.

13. The method of claim 12, characterized in that it is furthermore carried out a heat exchange between the refrigerant obtained at the cold battery output and before it arrives in the compressor, and the cryogenic fluid obtained at the exchanger outlet. / desuperheater (7), in a heat exchanger / superheater (8), positioned in said mechanical cold loop between the evaporator / cold battery and the compressor.

14. The method of claim 13, characterized in that it is further carried out a heat exchange between the refrigerant obtained at the condenser outlet and before arriving in the expander, and the cryogenic fluid obtained at the exchanger outlet / superheater (8) in an exchanger / subcooler (9) positioned in said mechanical cold loop between the condenser and the expander.