WO2021224039A1 - Conteneur pour le transport des produits thermosensibles - Google Patents

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WO2021224039A1 PCT/EP2021/060781 EP2021060781W WO2021224039A1 WO 2021224039 A1 WO2021224039 A1 WO 2021224039A1 EP 2021060781 W EP2021060781 W EP 2021060781W WO 2021224039 A1 WO2021224039 A1 WO 2021224039A1
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cryogenic
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Raphael GRANDEAU
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L'air Liquide Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude
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    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/12—Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using solidified gases, e.g. carbon-dioxide snow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25D2303/084—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled
    • F25D2303/0844—Position of the cold storage material in relationship to a product to be cooled above the product
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    • F25D2700/00—Means for sensing or measuring; Sensors therefor
    • F25D2700/12—Sensors measuring the inside temperature

Definitions

  • the present invention relates to the field of containers and boxes used for the transport of heat-sensitive products and in particular perishable foodstuffs, where the maintenance of the cold chain is ensured by carbon dioxide in solid phase ("carbon dioxide snow ").
  • Containers with a useful volume of a few tens of liters to several cubic meters are known in this field, where here typically the carbon dioxide snow is stored above the product storage compartment.
  • Such isothermal containers therefore commonly include a cryogenic compartment arranged in the upper part of the container, above the compartment where the products to be stored at controlled temperature are placed.
  • the cryogenic compartment is materialized (by rails, a bottom wall, etc.) or not depending on the case.
  • this upper compartment receives a reservoir intended to contain a refrigerant, such as carbon dioxide in the solid phase, the sublimation of which releases cold gases compensating for the heat ingress through the joints between the container and its door or else to through the insulation of the container.
  • a refrigerant such as carbon dioxide in the solid phase
  • the temperature of the products is very heterogeneous in the compartment, because it depends on their location in the product compartment;
  • the temperature of the products can vary according to the conditions outside the box: for the same quantity of snow loaded, the maintenance in cold will be different according to whether it is 40 ° C or 10 ° C at the outside the box for example.
  • container / box structures which have a regulated temperature, but which operate without electronics, these structures operate with a non-motorized thermal flow interruption system.
  • a height between 0.1 and 5 cm will preferably be adopted, even more preferably between 0.5 and 2 cm, a height close to 1 cm is in particular very satisfactory.
  • CO2 stalactites allow heat exchange between air and CO2 to take place without icing. Indeed, water cannot attach itself to the CO2 stalactites for a long time.
  • the sublimation surface offered is increased tenfold in the case of stalactites compared to a flat surface, which improves heat transfers.
  • cryogenic compartment is located in the high position in the container, above the product storage compartment, and is provided with at least two inlet / outlet slots, in fluid communication with the product storage compartment and which allow gas to circulate between the two compartments.
  • two side slits are preferred, because observation of one of the embodiments of the invention shows the existence of two circular convective movements in the product compartment, but the convective pattern in the product compartment depends mainly on the height / length ratio of the box. In other words, with boxes of different shapes, it is possible to favor not two side slits, but in certain cases four slits (front / back and left / right) in order to amplify the convection in the product compartment, or even several separate slits left and right.
  • FIG. 1 provides a partial schematic view of examples of cryogenic compartment comprising slots F, respectively 2 slots, 4 slots (two on each side facing each other), and 4 slots (one slot on each side of the box) , all in a high position in the structure.
  • the reference "G" on the views designates the grid on which the cryogen rests as mentioned above.
  • the container is also provided with means of interrupting the heat flow coming from the carbon dioxide snow reserve towards the product storage compartment, interruption means which comprise a thermostatically controlled shutter fitted with a probe capable of measuring a temperature in the product compartment, shutter located at the level of the lower wall of the cryogenic compartment, shutter suitable, when the desired temperature (set point) is reached in the product storage compartment, to be closed to block the passage of air between the cryogenic compartment and the product compartment.
  • interruption means comprise a thermostatically controlled shutter fitted with a probe capable of measuring a temperature in the product compartment, shutter located at the level of the lower wall of the cryogenic compartment, shutter suitable, when the desired temperature (set point) is reached in the product storage compartment, to be closed to block the passage of air between the cryogenic compartment and the product compartment.
  • the cumulative area of the (at least) two slots is greater than or equal to the area of the shutter.
  • a perforated structure such as a grid
  • this arrangement promotes the circulation of air under the grid supporting the snow, thanks to the siphon phenomenon generated by the open shutter.
  • this air passage between the grid supporting the CO 2 and the lower part of the cold compartment makes it possible to avoid observing cold conduction in the thickness of the lower part of the cold compartment, which would be the This is the case if the CO 2 was placed directly on this lower part in the absence of a grid.
  • the perforated grid supporting the CO 2 allows:
  • the present invention therefore relates to an isothermal container for the conservation and / or transport of heat-sensitive products, comprising a product storage compartment, and a cryogenic compartment capable of containing a reserve of dry ice, the cryogenic compartment being located in the high position in the container.
  • the container being provided with means for interrupting the thermal flow coming from the reserve of carbon dioxide snow in the direction of the product storage compartment, interrupting means which include at least one thermostatically controlled shutter, the container being provided with a probe capable of measuring a temperature in the product compartment, shutter located at the level of the lower wall of the cryogenic compartment, flap which is suitable, when the desired temperature (set point) is reached in the product storage compartment, to be closed to block the passage of air between the cryogenic compartment and the product compartment, characterized by in that :
  • a perforated structure such as a grid, located at a distance from the walls of the container, so that air can circulate along the interior walls of the container (ie in the space between the products and the interior walls of the container).
  • Figure 2 provides a partial schematic view of a container according to the invention, the following elements can be recognized in Figure 1:
  • the attached Figure 3 illustrates a very advantageous alternative mode where: - two thermostatic shutters 4 are used in series, which makes it possible to limit the standard deviation on the regulation temperature. Indeed, if one of the two shutters opens too much, the second will tend to close, which will limit the difference between the setpoint temperature and the measured temperature: if the shutter No1 opens too much, then the shutter No2 is closed. will close to regulate, while if the shutter No2 opens too much, then the first shutter will close. If the shutter No1 does not open enough, then the second shutter will open more to reach the set temperature, if the shutter No2 does not open enough, then the shutter No 1 will open more to reach the temperature setpoint.
  • a lower grid 20 has been positioned forming an intermediate barrier.

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Abstract

Un conteneur (1) isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment (3) de stockage des produits, et un compartiment cryogénique (2) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé en position haute dans le conteneur, au-dessus du compartiment de stockage des produits, et étant muni d'au moins deux fentes d'entrée/sortie (F, 9), en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et permettant une circulation de gaz entre les deux compartiments, le conteneur étant muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet (4) à commande thermostatique, le conteneur étant muni d'une sonde (5) apte à mesurer une température dans le compartiment produits, le volet étant situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet qui est 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 entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits se caractérisant en ce que: - la surface cumulée des dites deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet; - la masse de neige carbonique repose sur une grille perforée (6), permettant que l'air à l'intérieur du compartiment cryogénique puisse circuler sous cette grille perforée dans un couloir d'air (10); - les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée (7), telle un grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l'air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur i.e dans l'espace (8) entre les produits et les parois intérieures du conteneur.

Description

Conteneur pour le transport des produits thermosensibles
La présente invention concerne le domaine des conteneurs et boites utilisé(e)s 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 dans ce domaine des 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 donc couramment un compartiment cryogénique disposé dans la partie supérieure du conteneur, au-dessus 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.
Ces systèmes ne sont pas sans présenter des problèmes de performances :
- soit ces systèmes ne régulent pas correctement leur température :
- et ainsi la température des produits est très hétérogène dans le compartiment, car elle est fonction de leur localisation dans le compartiment produits ;
- et d’autre part la température des produits peut varier en fonction des conditions extérieures à la boîte : pour une même quantité de neige embarquée, le maintien en froid sera différent selon qu’il fait 40°C ou 10°C à l’extérieur de la boîte par exemple.
- soit ces systèmes régulent correctement leur température, au moyen de systèmes électroniques (batteries, piles, régulateurs, ventilateurs...) mais ce sont alors des systèmes qui nécessitent de la maintenance et qui peuvent se mettre en panne facilement. On propose selon la présente invention des structures de conteneurs/boîtes qui ont une température régulée, mais qui fonctionnent sans électronique, ces structures fonctionnent avec un système d’interruption de flux thermique non motorisé.
On connaît déjà des structures d’interruption de flux thermique telles que celles rapportées dans le document FR-3062 713 A1 au nom de la Demanderesse, et l’on peut considérer que les structures proposées selon la présente invention constituent une amélioration des systèmes décrits dans ce document antérieur.
Car en effet, dans ces structures antérieures, plusieurs difficultés ont été constatées :
1. la formation de givre en surface de la neige carbonique, ce qui occasionne : a) une descente lente en température des produits et de la boite car le CO2 ne peut se sublimer rapidement du fait de la couche d’eau protectrice qui l’enveloppe. b) une mauvaise régulation de la température (trop élevée dans le compartiment produits), car le volet thermostatique peut être ouvert à 100% mais seule une petite partie du CO2 sublimé froid peut passer dans le compartiment des produits.
2. une puissance de froid trop faible car la convection d’air dans le compartiment des produits n’est pas suffisante pour soutirer assez d’air chaud à travers les fentes du compartiment à C02.
3. une hétérogénéité de la température au niveau des produits, car les produits placés directement en-dessous du volet thermostatique sont très froids (ils subissent le flux froid qui descend du compartiment cryogénique), par rapport aux autres produits placés sur les côtés, ou en tout état de cause éloignés du flux froid vertical à l’aplomb du volet.
On propose alors selon l’invention d’adopter la configuration suivante :
- le CO2 repose (au sein du compartiment cryogénique) sur une grille perforée de façon à permettre que l’air à refroidir puisse circuler sous cette grille perforée, dans ce que l’on appellera un « couloir d’air »
- la hauteur de couloir d’air doit être : ■ suffisamment grande pour maximiser les échanges thermiques
■ mais suffisamment petite pour tenir dans l’espace disponible du conteneur isotherme
On adoptera préférentiellement une hauteur située entre 0.1 et 5 cm, encore plus préférentiellement entre 0.5 et 2 cm, une hauteur voisine de 1 cm est notamment très satisfaisante.
- le CO2 se sublime au contact de la grille, et sous l’effet de son poids, traverse la grille via les perforations, ce qui crée des “stalactites” de CO2.
Ces stalactites de CO2 permettent à l’échange thermique entre l’air et le CO2 de se dérouler sans givrage. En effet, l’eau ne peut pas s’attacher durablement sur les stalactites de CO2. De plus, la surface de sublimation offerte est décuplée dans le cas des stalactites par rapport à une surface plane, ce qui améliore les transferts thermiques.
- le compartiment cryogénique est situé en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, et est muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie, en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et qui permettent une circulation de gaz entre les deux compartiments.
Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, on privilégie selon l’invention deux fentes latérales, car l’observation d’un des modes de mise en œuvre de l’invention montre l’existence de deux mouvements convectifs circulaires dans le compartiment des produits, mais le schéma convectif dans le compartiment des produits dépend essentiellement du ratio hauteur/longueur de la boîte. Autrement dit, avec des boîtes de formes différentes, on pourra privilégier non pas deux fentes latérales, mais dans certains cas quatre fentes (devant/derrière et à gauche/à droite) de façon à amplifier la convection dans le compartiment des produits, ou encore plusieurs fentes distinctes à gauche et à droite.
On parlera donc plus généralement de fentes situées en haut des parois du compartiment cryogénique, en nombre adapté selon le cas et notamment selon les produits transportés.
Et la Figure 1 annexée fournit une vue schématique partielle d’exemples de compartiment cryogénique comportant des fentes F, respectivement 2 fentes, 4 fentes (deux de chaque côté se faisant face), et 4 fentes (une fente sur chaque côté de la boite), toutes en position haute dans la structure. La référence « G » sur les vues désigne la grille sur laquelle repose le cryogène tel qu’évoqué plus haut.
- le conteneur est par ailleurs muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet à commande thermostatique muni d’une sonde apte à mesurer une température dans le compartiment produits, volet situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, 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 entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits.
- la surface cumulée des (au moins) deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet.
- les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée, telle une grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur.
On l’a donc compris, cet arrangement favorise la circulation de l’air sous la grille soutenant la neige , grâce au phénomène de syphon engendré par le volet ouvert. De plus, ce couloir d’air entre la grille supportant le CO2 et la partie inférieure du compartiment froid permet d’éviter d’observer de la conduction de froid dans l’épaisseur de la partie inférieure du compartiment froid, ce qui serait le cas si le CO2 était disposé directement sur cette partie inférieure en l’absence de grille.
En résumé, la grille perforée supportant le CO2 permet :
1. d’avoir une bonne sublimation du CO2 en évitant l’accumulation de givre, grâce à la formation de stalactites de CO2 se créant via les trous,
2. d’avoir un couloir d’air froid chargé en CO2 sublimé qui circule sous la grille, venant lécher les stalactites, et évitant un contact solide/solide entre le CO2 et la paroi inférieure du compartiment froid (évitant la conduction dans cette paroi, ce qui évite une hétérogénéité de température dans le compartiment produits).
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 en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, et étant muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie, en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et permettant une circulation de gaz entre les deux compartiments, le conteneur étant muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent au moins un volet à commande thermostatique, le conteneur étant muni d’une sonde apte à mesurer une température dans le compartiment produits, volet situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet qui est 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 entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits , se caractérisant en ce que :
- la surface cumulée des (dites au moins) deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet ;
- la masse de neige carbonique repose sur une grille perforée, permettant que l’air à l'intérieur du compartiment cryogénique puisse circuler sous cette grille perforée dans un couloir d’air;
- les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée, telle un grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur (i.e dans l’espace entre les produits et les parois intérieures du conteneur).
La Figure 2 annexée fournit une vue schématique partielle d’un conteneur conforme à l’invention, on reconnaît sur la figure 1 les éléments suivants :
- 1 : le conteneur
- 2 : le compartiment cryogénique où l’on visualise des masses de neige carbonique
- 3 : les produits stockés dans la partie basse du conteneur (compartiment de stockage produits)
- 4 : volet à commande thermostatique
- 5 : sonde de température
- 6 : grille sur laquelle repose la neige au sein du compartiment cryogénique
- 7 : grille sur laquelle repose les produits au sein du compartiment produits
- 8 : couloir sous la grille 7
- 9 : les deux fentes d’entrée/sortie du compartiment cryogénique, en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits - 10 : couloir sous la grille 6
Et l’on visualise bien sur la figure les flèches d’air chaud (trait épais) en provenance du compartiment produits et pénétrant à l’intérieur du compartiment cryogénique via les fentes 9, et les flèches d’air froid (après échange) sortant du compartiment cryogénique par le volet (ouvert) et tournant autour des produits, notamment grâce à l’existence du couloir d’air 8.
La Figure 3 annexée illustre un mode alternatif très avantageux où : - on met en œuvre deux volets thermostatiques 4 en série, ce qui permet de limiter l’écart-type sur la température de régulation. En effet, si l’un des deux volets s’ouvre trop, le second tendra à se refermer, ce qui limitera l’écart entre température de consigne et température mesurée : si le volet No1 s’ouvre trop, alors le volet No2 se fermera pour réguler, tandis que si le volet No2 s’ouvre trop, alors le premier volet se fermera. Si le volet No1 ne s’ouvre pas assez, alors le second volet s’ouvrira davantage pour atteindre la température de consigne, si le volet No2 ne s’ouvre pas assez, alors le volet No 1 s’ouvrira davantage pour atteindre la température de consigne.
- pour empêcher le contact entre le volet inférieur et les produits, on a positionné une grille inférieure 20 formant un intermédiaire de barrage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un conteneur (1) isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment (3) de stockage des produits, et un compartiment cryogénique (2) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé en position haute dans le conteneur, au-dessus du compartiment de stockage des produits, et étant muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie (F, 9), en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et permettant une circulation de gaz entre les deux compartiments, le conteneur étant muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet (4) à commande thermostatique, le conteneur étant muni d’une sonde (5) apte à mesurer une température dans le compartiment produits, le volet étant situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet qui est 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 entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits , se caractérisant en ce que :
- la surface cumulée des dites deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet ; - la masse de neige carbonique repose sur une grille perforée (6), permettant que l’air à l'intérieur du compartiment cryogénique puisse circuler sous cette grille perforée dans un couloir d’air (10);
- les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée (7), telle un grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur i.e dans l’espace (8) entre les produits et les parois intérieures du conteneur.
PCT/EP2021/060781 2020-05-04 2021-04-26 Conteneur pour le transport des produits thermosensibles WO2021224039A1 (fr)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE354527A (fr) *
US1998681A (en) * 1932-07-29 1935-04-23 Littleford Brothers Refrigerating container
FR3062713A1 (fr) 2017-02-08 2018-08-10 L'air Liquide, Societe Anonyme Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude 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

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