FR3104086A1

FR3104086A1 - Transport cryogénique de produits thermosensibles mettant en œuvre deux chambres de stockage

Info

Publication number: FR3104086A1
Application number: FR1914053A
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: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-11

Abstract

L’invention propose un véhicule de transport de produits thermosensibles en conditions réfrigérées, de type dit « à injection indirecte », où le véhicule est muni : d’au moins une chambre (1, 2) de stockage des produits, d’un système d’échangeur thermique (3) dans lequel circule un fluide cryogénique ou dans lequel est chargé un fluide cryogénique, système d’échangeur comprenant un échangeur pour chaque chambre ; ainsi que le cas échéant 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 des échangeurs de l’ensemble, se caractérisant en ce que le véhicule comporte deux chambres (1, 2) de stockage des produits, aptes à stocker et transporter des produits à deux températures de consigne différentes, et en ce que le véhicule est muni d’un unique échangeur thermique, qui est un échangeur air/neige carbonique, échangeur positionné à l’intérieur ou à l’extérieur de la caisse du véhicule mais en tout état de cause positionné à l’intérieur de la caisse dans la chambre (1) située à l’avant du véhicule, ou bien à l’extérieur de la caisse dans la partie avant du véhicule, et en ce que le véhicule comporte des moyens de déviation de l’atmosphère froide produite par l’échangeur, permettant de produire à l’aide de cet unique échangeur deux températures différentes au sein des deux chambres de la caisse Figure de l’abrégé : Fig. 1

Description

Transport cryogénique de produits thermosensibles mettant en œuvre deux chambres de stockage

La présente invention concerne le domaine du transport et de la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires. Dans ce domaine, le froid nécessaire au maintien de la 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 en œuvre une injection directe ou indirecte de fluides cryogéniques et en particulier d’azote liquide.

La présente invention s’intéresse plus particulièrement aux solutions cryogéniques à injection indirecte. Dans de telles solutions, s’agissant des véhicules dont la capacité est supérieure à 8 m³et inférieure à 20 m³, le fluide cryogénique utilisé est plutôt le CO₂en forme solide (neige carbonique).

Pour des raisons liées à la recherche de flexibilité opérationnelle, une grande partie des camions frigorifiques de cette taille comportent deux chambres: une petite chambre d’environ 2 à 4m³traditionnellement réservée au transport des produits surgelés (-20°C) et qui est située à l’avant du camion, et une deuxième chambre à l’arrière pour le transport des produits frais (0-4°C). On parle alors d’un camion «bi-température».

On s’intéresse donc dans le cadre de la présente invention notamment et en particulier à ce segment important du marché du transport qui est celui de la distribution urbaine à l’aide de petits véhicules, notamment à motorisation électrique, dont la caisse possède un volume intérieur allant de 8 à 20 m³, devisée en deux parties: une chambre surgelée à l’avant et une chambre pour les produits frais à l’arrière.

Pour de tels véhicules, un apport de frigories par froid mécanique ne peut pas répondre à la demande, ceci pour différentes raisons et notamment le fait que faire fonctionner un groupe de froid avec un réservoir de diesel pour un camion électrique est un non-sens environnemental, mais également le fait qu’en terme d’optimisation du poids un groupe frigorifique de froid mécanique est très lourd.

On pourrait songer alors à un apport de frigories qui utiliserait une injection indirecte d’azote liquide mais cette solution ne convient clairement pas non plus. En effet, cette technologie nécessite un réservoir embarqué, une telle place n’est pas en l’espèce disponible.

Alors certes, on pourrait signaler qu’un groupe de froid mécanique peut fonctionner avec une alimentation électrique sous batterie. Ce type de solution existe déjà mais plutôt pour l’application en frais où la demande en puissance frigorifique est faible, le froid mécanique peut alors y répondre correctement avec de surplus un bon Coefficient de Performance (COP). Cependant, si le même camion est utilisé pour le surgelé, la puissance frigorifique disponible qui en résulte sera nettement moindre pour le frais (rapport 2 à 3). La seule solution pour avoir une solution «flexible» de froid mécanique capable de répondre aux besoin frigorifiques du frais et du surgelé est de surdimensionner le groupe (compresseur et échangeur), ce qui implique des limites d’autonomie électrique et de poids. Dans la problématique environnementale, il faut citer également la contrainte liée au choix du fluide frigorigène (fluide de fonctionnement du froid mécanique) qui peut générer au mieux des limites techniques s’il s’agit d’un fluide naturel comme le CO₂et au pire des émissions de gaz à effet de serre s’il s’agit d’un HFC ou HFO.

Et l’on conçoit que si pour de très petits volumes de stockage (1 à 2 m³), le fait de mettre une certaine quantité de neige carbonique dans une cassette et laisser s’effectuer le refroidissement par convection naturelle peut suffire, une telle démarche ne peut pas convenir pour des volumes de 10 à 15 m³qui nécessiteraient notamment des quantités de neige trop importantes pour assurer une tournée.

Ainsi dans ce contexte, à l’heure actuelle dans cette industrie la pratique courante est de disposer un échangeur dans chaque compartiment et de régler la température de consigne à la valeur souhaitée. Ce sont généralement des échangeurs air/réfrigérant alimentés par un groupe froid mécanique ou par un apport d’azote ou de CO₂cryogénique.

La présente invention s’attache alors notamment à proposer une nouvelle solution technique à cette problématique «bi-température».

Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention propose de ne mettre en œuvre qu’un seul échangeur thermique au lieu de deux, avantageusement positionné dans la caisse (ou à l’extérieur de la caisse), et de mettre en œuvre des moyens permettant de produire à l’aide de cet unique échangeur deux températures différentes pour deux zones différentes de stockage de la caisse, ceci à l’aide de moyens de «déviation» et de contrôle en température de l’atmosphère froide produite par l’échangeur.

On met ainsi en œuvre un unique échangeur, un échangeur air/neige carbonique, que l’on va positionner à l’intérieur ou à l’extérieur de la caisse du véhicule mais en tout état de cause placé à l’avant du véhicule (donc à l’intérieur de la caisse dans la partie avant de la caisse, ou bien à l’extérieur de la caisse dans la partie avant du véhicule). L’échangeur peut donc être par exemple positionné hors de la caisse en lieu et place de l’unité extérieure d’un groupe de froid mécanique tel qu’il existe aujourd’hui. Ceci peut permettre un gain en volume dans la chambre «surgelée».

L’échangeur est dimensionné pour fournir la puissance frigorifique requise pour permettre le transport de produits nécessitant une température de consigne située typiquement dans la gamme allant de 0°C à -18°C, mais préférentiellement au voisinage de -18°C, dimensionnement dont l’homme du métier est en soi familier.

Les moyens de «déviation» de l’atmosphère peuvent notamment adopter l’une des configurations suivantes:

[Fig. 1] La figure 1 annexée illustre un premier exemple de configuration, où l’échangeur (3) est installé dans la chambre (1) située à l’avant (la caisse comprend deux chambres (1 et 2)), et où pour permettre la distribution du froid vers l’arrière, on procède à l’installation d’une gaine d’air (4) munie de moyens de ventilation propres et d’un contrôle de température de l’air dans la chambre 2, par exemple via un ventilateur thermostaté (5). L’air froid à une température voisine de -18°C, produit dans la chambre avant (1), est distribué via cette gaine dans la chambre arrière (2) pour contribuer à maintenir la température de cette seconde chambre autour d’une consigne donnée, par exemple autour de 0°C. Un volet (6) s’ouvre ou se ferme pour faire cette régulation.

Enfin une extraction d’air dans la chambre arrière est prévue, par exemple sous forme d’une bouche d’aération (7), afin d’éviter une surpression.

Cette première configuration est tout particulièrement intéressante pour le transport des produits frais emballés (ou non) car il demeure encore des réserves des autorités de régulation par crainte de contamination d’air venant des chambres de surgelé où l’on peut être amené à transporter des carcasses de viande ou autres produits «nus». Mais le marché aujourd’hui a beaucoup évolué, on ne transporte que peu de produits nus car la plupart des produits sont emballés, voire sur-emballés.

[Fig. 2] La figure 2 annexée illustre un second exemple de configuration, où l’échangeur (3) est ii encore installé dans la chambre (1) située à l’avant (la caisse comprend deux chambres (1 et 2)), et où pour permettre la distribution du froid vers l’arrière, on procède à l’installation d’un échangeur air/air (8) accolé à la porte séparatrice ou formant partie de la paroi séparatrice entre les deux chambres. Cet échangeur est dimensionné en surface d’échange suffisante pour maintenir la température cible dans la chambre arrière (2), par exemple environ 0°C. Pour y parvenir en assurant une bonne homogénéité, on prévoit préférentiellement la présence de moyens de ventilation propres et d’un contrôle de température via un ventilateur thermostaté par exemple.

Enfin une extraction d’air dans la chambre arrière est positionnée (sous forme de bouche d’aération) afin d’éviter la surpression.

Ici encore cette configuration est tout particulièrement intéressante pour le transport des produits frais emballés ou pas.

[Fig. 3] La figure 3 annexée illustre un autre mode de mise en œuvre de l’invention où l’unique échangeur air/CO2 est positionné hors de la caisse en lieu et place de l’unité extérieure d’un groupe de froid mécanique tel qu’il existe aujourd’hui sur de tels véhicules, et l’on met en œuvre une gaine de déviation comme dans la figure 1.
[Fig. 4] La figure 4 annexée illustre un autre mode de mise en œuvre de l’invention où l’unique échangeur air/CO2 est ici encore positionné hors de la caisse en lieu et place de l’unité extérieure d’un groupe de froid mécanique tel qu’il existe aujourd’hui sur de tels véhicules, et l’on met en œuvre un échangeur air/air accolé à la porte séparatrice ou formant partie de la paroi séparatrice entre les deux chambres, comme dans le mode de la figure 2 ci-dessus.

L’invention concerne alors un véhicule de transport de produits thermosensibles en conditions réfrigérées, de type dit «à injection indirecte», où le véhicule est muni:

d’au moins une chambre de stockage des produits;
d’un système d’échangeur thermique dans lequel circule un fluide cryogénique ou dans lequel est chargé un fluide cryogénique, système d’échangeur comprenant un échangeur pour chaque chambre;
ainsi que le cas échéant 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 des échangeurs de l’ensemble;

et où l’on dispose d’une réserve dudit fluide cryogénique,

se caractérisant en ce que le véhicule comporte deux chambres de stockage des produits, aptes à stocker et transporter des produits à deux températures de consigne différentes, et en ce que le véhicule est muni d’un unique échangeur thermique, qui est un échangeur air/neige carbonique, échangeur positionné à l’intérieur ou à l’extérieur de la caisse du véhicule mais en tout état de cause positionné à l’intérieur de la caisse dans la partie avant de la caisse ou bien à l’extérieur de la caisse dans la partie avant du véhicule, et en ce que le véhicule comporte des moyens de «déviation» de l’atmosphère froide produite par l’échangeur, par exemple de l’atmosphère froide produite par l’échangeur dans la chambre avant du véhicule quand cet unique échangeur est positionné au sein de cette chambre avant, permettant de produire à l’aide de cet unique échangeur deux températures différentes au sein des deux chambres de la caisse.

Claims

Véhicule de transport de produits thermosensibles en conditions réfrigérées, de type dit «à injection indirecte», où le véhicule est muni:
d’au moins une chambre (1, 2) de stockage des produits,

d’un système d’échangeur thermique (3) dans lequel circule un fluide cryogénique ou dans lequel est chargé un fluide cryogénique, système d’échangeur comprenant un échangeur pour chaque chambre;

ainsi que le cas échéant 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 des échangeurs de l’ensemble,
et où l’on dispose d’une réserve dudit fluide cryogénique,
se caractérisant en ce que le véhicule comporte deux chambres (1, 2) de stockage des produits, aptes à stocker et transporter des produits à deux températures de consigne différentes, et en ce que le véhicule est muni d’un unique échangeur thermique, qui est un échangeur air/neige carbonique, échangeur positionné à l’intérieur ou à l’extérieur de la caisse du véhicule mais en tout état de cause positionné à l’intérieur de la caisse dans la chambre (1) située à l’avant du véhicule, ou bien à l’extérieur de la caisse dans la partie avant du véhicule, et en ce que le véhicule comporte des moyens de déviation de l’atmosphère froide produite par l’échangeur, par exemple de l’atmosphère froide produite par l’échangeur dans la chambre avant du véhicule quand cet unique échangeur est positionné au sein de cette chambre avant, permettant de produire à l’aide de cet unique échangeur deux températures différentes au sein des deux chambres de la caisse.
Véhicule selon la revendication 1, se caractérisant en ce que:
l’échangeur (3) est installé dans la chambre (1) située à l’avant du véhicule;

lesdits moyens de déviation comprennent une gaine d’air (4) munie de moyens de ventilation et d’un dispositif de contrôle de la température de l’air dans la seconde chambre située à l’arrière du véhicule;

une des extrémités de la gaine étant en communication de fluide avec l’échangeur, tandis que l’autre extrémité de la gaine débouche dans la seconde chambre, permettant ainsi que l’air froid produit dans la première chambre soit distribué dans la seconde chambre et ainsi puisse contribuer à la régulation de la température de cette seconde chambre autour d’une consigne donnée;
on dispose d’un système d’obturation, par exemple de type volet (6), apte à se fermer et s’ouvrir pour laisser passer cet air froid vers la seconde chambre et ainsi contribuer à ladite régulation.
Véhicule selon la revendication 1, se caractérisant en ce que:
l’échangeur (3) est installé dans la chambre (1) située à l’avant du véhicule;

lesdits moyens de déviation comprennent un échangeur air/air (8) accolé à une paroi séparatrice entre les deux chambres ou formant partie d’une paroi séparatrice entre les deux chambres, échangeur air/air apte à mettre en communication les atmosphères régnant dans les deux chambres;
on dispose de moyens de ventilation (5) adossés à l’échangeur air/air, ainsi que d’un dispositif de contrôle de la température de l’air dans la seconde chambre située à l’arrière du véhicule, permettant ainsi que l’air froid produit dans la première chambre où se situe l’échangeur air/neige soit distribué dans la seconde chambre et ainsi puisse contribuer à la régulation de la température de cette seconde chambre autour d’une consigne donnée.