FR3062713A1 - Interrupteur du flux thermique en provenance d'une reserve de neige carbonique et notamment dispositif de regulation de temperature pour conteneurs refroidis par neige carbonique - Google Patents

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Abstract

Un conteneur isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment de stockage des produits (C), et un compartiment cryogénique (N, D) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé : a) en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, ou bien b) en position basse dans le conteneur, en dessous du compartiment de stockage des produits, se caractérisant en ce qu'il contient des moyens (F, P, T, V...) d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits.

Description

Titulaire(s) : L'AIR LIQUIDE, SOCIETE ANONYME POUR L'ETUDE ET L'EXPLOITATION DES PROCEDES GEORGES CLAUDE Société anonyme.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : L'AIR LIQUIDE.
INTERRUPTEUR DU FLUX THERMIQUE EN PROVENANCE D'UNE RESERVE DE NEIGE CARBONIQUE ET NOTAMMENT DISPOSITIF DE REGULATION DE TEMPERATURE POUR CONTENEURS REFROIDIS PAR NEIGE CARBONIQUE.
FR 3 062 713 - A1 (TY) Un conteneur isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment de stockage des produits (C), et un compartiment cryogénique (N, D) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé:
a) en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, ou bien
b) en position basse dans le conteneur, en dessous du compartiment de stockage des produits, se caractérisant en ce qu'il contient des moyens (F, P, T, V...) d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits.
Figure FR3062713A1_D0001
Figure FR3062713A1_D0002
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La présente invention s’attache à proposer une solution technique pour permettre de couper (interrompre), un flux thermique qui provient d’une réserve de neige carbonique, et elle concerne ainsi notamment le domaine des conteneurs pour le transport des produits thermosensibles et notamment des denrées alimentaires périssables, où le maintien de la chaîne du froid est assuré par du dioxyde de carbone en phase solide (neige carbonique).
On connaît notamment les dispositifs suivants :
- les conteneurs d’un volume utile de quelques dizaines de litres à plusieurs mètres cubes, où ici typiquement la neige carbonique est stockée au dessus du compartiment de stockage des produits.
De tels conteneurs isothermes comprennent couramment un compartiment cryogénique disposé dans la partie supérieure du conteneur, audessus du compartiment où sont disposés les produits devant être conservés à température contrôlée. Le compartiment cryogénique est matérialisé (par des rails, une paroi inférieure etc...) ou non selon les cas.
Traditionnellement, ce compartiment supérieur reçoit un réservoir destiné à contenir un produit réfrigérant, tel que du dioxyde de carbone en phase solide, dont la sublimation libère des gaz froids compensant les entrées de chaleur à travers les joints entre le conteneur et sa porte ou encore à travers l'isolant du conteneur.
On trouve ici notamment le cas des charriots aviation.
- les conteneurs de faible volume refroidis par de la neige carbonique tels les conteneurs de produits sensibles d’un volume utile de moins d’un litre à plusieurs dizaines de litres, ici typiquement la neige carbonique est stockée en dessous du volume utile de l’emballage. On trouve ici notamment le cas des glacières.
On rappellera ici que la neige carbonique se sublime à -78°, elle est généralement utilisée pour transporter des produits surgelés à température négative. L’utilisation de ce moyen de refroidissement pour des produits frais reste en revanche peut courante du fait des risques de sur-refroidissement voire de gel des produits.
Néanmoins l’inconvénient de cette méthode est sa dépendance aux conditions climatiques extérieures et au type d’utilisation du conteneur. Ces conditions peuvent conduire à un dépassement de la plage de température admissible s’il fait trop chaud, trop froid ou encore que la quantité de neige carbonique n’est pas adaptée.
Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une solution technique pour permettre de couper, i.e interrompre, un flux thermique qui provient d’une réserve de neige carbonique, et en particulier de permettre d’utiliser la neige carbonique pour transporter dans les dispositifs précités des produits frais de manière sure, grâce à la mise en place d’un système de régulation actif, et l’invention s’attache notamment à proposer un nouveau dispositif de contrôle de la température dans de tels conteneurs refroidis par de la neige carbonique.
Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention se propose d’atteindre les trois objectifs suivants :
- le contrôle de la puissance frigorifique fournie par la neige carbonique dans le but de maintenir une température constante dans l’enceinte du conteneur quelles que soient les conditions climatiques extérieures ;
- de protéger les produits sensibles d’un sur-refroidissement et du gel ;
- un fonctionnement autonome du système de régulation proposé ici, sans nécessité d’intervention de piles ou de batteries ;
- le tout avec un coût raisonnable voire minimum.
La figure 1 annexée illustre un des modes de réalisation de l’invention dans le cas d’une réserve de neige en position basse, et permet d’en comprendre mieux les caractéristiques et le fonctionnement, elle montre les éléments suivants :
- Une enceinte isolée (E) comprenant un compartiment (D) destiné à contenir la neige carbonique, en position basse de l’ensemble, et un compartiment (C) destiné à contenir les produits à stocker ou transporter, en position haute de l’ensemble, compartiment C délimité par un bac en aluminium (B) ;
- Une plaque à picots (F) qui est en contact avec la neige carbonique (picots qui viennent ainsi « puiser » le froid dans la neige carbonique) ;
- Un pivot (P) qui relie le bac en aluminium (B) et la plaque à picots (F) ;
- Un soufflet thermostatique (T) positionné entre le bac en aluminium (B) et la plaque à picots (F) et solidaire de ces deux éléments, le bulbe (X) du soufflet thermostatique étant situé dans le compartiment produit (C) ;
- Un interrupteur thermique (I) constitué de deux plaques reliées thermiquement l’une au bac en aluminium (B) et l’autre à la plaque à picots (F), et l’on dispose de moyens permettant la mise en contact ou non (rapprochement ou non, comme symbolisé par les deux flèches sur la figure) des deux plaques métalliques.
Le Principe de fonctionnement du système de ce mode de réalisation peut être décrit de la façon suivante. Le système ainsi configuré permet d’agir sur la conduction thermique entre le bac (D) situé en partie basse et le compartiment produit (C) situé en partie haute. L’action sur la conduction se fait en actionnant la mise en contact ou non des deux plaques métalliques au niveau de l’interrupteur thermique I (comme symbolisé par les deux flèches sur la figure). L’une fait partie ou est solidaire du bac en aluminium (B) tandis que l’autre est reliée à la plaque à picots (F). La mise en contact de ces deux plaques est pilotée par le soufflet thermostatique (T) qui s’allonge plus ou moins en fonction de la température du compartiment produits (C).
Lorsque la température à l’intérieur du compartiment C est élevée (i.e dépasse la température de consigne souhaitée), le soufflet (T) se dilate ce qui met en contact les deux plaques au niveau de l’interrupteur thermique (I). Inversement, lorsque la température de consigne au sein du compartiment C est atteinte, le soufflet (T) se rétracte et sépare les deux plaques, isolant ainsi la neige du compartiment produit C.
Le choix de la température de consigne se fait par exemple par réglage d’une vis qui comprime un ressort s’opposant à l’expansion du soufflet, (vis et ressort non représentés sur la figure).
Le transfert de frigories se fait donc ici par conduction entre la plaque à picots et le bac métallique comportant les produits.
La figure 2 annexée illustre un autre mode de réalisation de l’invention, dans le cas d’une réserve de neige en position haute, elle montre les éléments suivants :
- Une enceinte isolée (E) comprenant un bac métallique (N) destiné à contenir la neige carbonique, installé en position haute dans la structure et un bac (ou plaque) de confinement (CONF) qui isole le bac (N) de la chambre basse du conteneur, destinée, elle, à stocker ou transporter les produits ;
- Une cheminée de tirage (CT) ;
- Une cheminée de dilution (CD) ;
- Un volet à commande thermostatique (V), muni de son bulbe (X);
- Un mélangeur (M) ;
- Une sortie d’air (S)
Les deux vues de détail en partie gauche de la figure illustrent réciproquement une situation de volet thermostatique (V) ouvert (VO) et fermé (VF) permettant de mieux visualiser l’action du volet V.
Le Principe de fonctionnement du système peut être décrit de la façon suivante. Le système agit sur la température dans la chambre en bloquant les écoulements par convection naturelle.
Fonctionnement sans régulation du dispositif de la figure 2 :
- La neige carbonique est stockée dans le bac métallique (N) ;
- Le bac de neige carbonique (N) est confiné dans le bac de confinement isolé (CONF), celui-ci comporte des ouvertures sur la partie haute et sur la partie basse du bac de confinement, l’ouverture en partie basse communique avec une cheminée de tirage (CT) elle aussi isolée, l’ouverture en partie haute (OH°) communique avec l’ambiance de la chambre interne de l’enceinte E, l’ouverture en partie basse communique aussi avec l’ambiance de la chambre produits par l’intermédiaire de la cheminée.
- L’air (situé entre le bac de neige carbonique (N) et le bac de confinement (CONF)) se refroidit brusquement au contact du bac de neige carbonique (N) et « s’écoule » vers le bas jusqu’à la cheminée de tirage (CT) qui a pour rôle d’amplifier le mouvement de convection naturelle. L’air très froid sortant de la cheminée de tirage (CT) est ensuite mélangé à de l’air ambiant, provenant de la chambre produits, dans la cheminée de dilution (CD) afin d’éviter de congeler les produits stockés en partie basse. Ensuite l’air chaud est de nouveau aspiré vers le haut par l’ouverture supérieure du bac de confinement (OH) et ainsi de suite.....
Fonctionnement régulé :
La régulation de puissance frigorifique est obtenue en plaçant un volet à commande thermostatique (V) en haut de la cheminée de tirage (CT). Celui-ci s’ouvre (vue VO) et se ferme (vue VF) en fonction de la température de l’enceinte. Quand la température voulue (consigne) est atteinte, le volet se referme, bloquant ainsi le mouvement de convection naturelle. L’air froid ne peut plus sortir du bac de confinement (CONF). Les échanges de chaleur entre le bac de neige carbonique (N) et l’enceinte (E) sont donc limités aux déperditions thermiques du bac de confinement (CONF). La puissance frigorifique transférée à l’enceinte est réduite.
La présente invention concerne alors un conteneur isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment de stockage des produits, et un compartiment cryogénique apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé :
a) en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, ou bien
b) en position basse dans le conteneur, en dessous du compartiment de stockage des produits, se caractérisant en ce qu’il contient des moyens d’interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits.
Selon un des modes de mise en oeuvre de l’invention, dans le cas a) de position haute, les dits moyens comprennent un bac ou plaque de confinement, apte à séparer dans l’espace le compartiment cryogénique du compartiment de stockage des produits, le bac de confinement comportant une ouverture en sa partie haute et une ouverture en sa partie basse, qui communiquent avec l’ambiance du compartiment de stockage des produits, et les dits moyens comportent également un volet à commande thermostatique muni d’une sonde (bulbe) apte à mesurer une température dans le compartiment produits, volet apte, quand la température voulue (consigne) est atteinte dans le compartiment de stockage des produits, à se refermer pour bloquer le passage de l’air situé entre le compartiment cryogénique et le bac de confinement vers le compartiment produits.
Selon un des modes de mise en oeuvre de l’invention, dans le cas b) de position basse, le compartiment de stockage des produits étant délimité par un bac métallique, lesdits moyens comprennent :
- une plaque à picots dont les picots sont aptes à être enfouis dans la réserve de neige ;
- deux plaques métalliques, l’une faisant partie ou étant solidaire dudit bac métallique, tandis que l’autre est solidaire ou fait partie de la plaque à picots ;
- un système permettant la mise en contact de ces deux plaques métalliques, système qui comprend un soufflet thermostatique apte à s’allonger plus ou moins en fonction d’une température mesurée par une sonde située dans le compartiment produits.

Claims (5)

  1. Revendications
    1. Conteneur isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment de stockage des produits (C), et un compartiment cryogénique (N, D) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé :
    a) en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, ou bien
    b) en position basse dans le conteneur, en dessous du compartiment de stockage des produits, se caractérisant en ce qu’il contient des moyens (F, P, T, V...) d’interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits.
  2. 2. Conteneur isotherme selon la revendication 1, se caractérisant en ce que dans le cas b) de position basse, le compartiment de stockage des produits étant délimité par un bac métallique (B), lesdits moyens comprennent :
    - une plaque à picots (F) dont les picots sont aptes à être enfouis dans la réserve de neige ;
    - deux plaques métalliques, l’une faisant partie ou étant solidaire dudit bac métallique, tandis que l’autre est solidaire ou fait partie de la plaque à picots ;
    - un système permettant la mise en contact de ces deux plaques métalliques, système qui comprend un soufflet thermostatique (T) apte à s’allonger plus ou moins en fonction d’une température mesurée par une sonde (X) située dans le compartiment produits.
  3. 3. Conteneur isotherme selon la revendication 1, se caractérisant en ce que dans le cas a) de position haute, les dits moyens comprennent un bac ou plaque de confinement (CONF), apte à séparer dans l’espace le compartiment cryogénique du compartiment de stockage des produits, le bac de confinement comportant une ouverture en sa partie haute et une ouverture en sa partie basse, qui communiquent avec l’ambiance du compartiment de stockage des produits, et les dits moyens comportent également un volet (V) à commande thermostatique muni d’une sonde (X) apte à mesurer une
  4. 5 température dans le compartiment produits, volet apte, quand la température voulue (consigne) est atteinte dans le compartiment de stockage des produits, à se refermer pour bloquer le passage de l’air, situé entre le compartiment cryogénique et le bac de confinement, vers le compartiment produits.
  5. 10 .....................
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