RÉSERVOIR CRYOGÉNIQUE POUR COMPARTIMENT RÉFRIGÉRANT DE CONTENEUR ISOTHERME

Abstract

 L'invention concerne un réservoir isolant en forme de boite ouverte vers le haut, comportant une chambre pour produits frais et une chambre pour produits surgelés. Le réservoir est couvert par armature lacunaire 16 portant un média filtrant 15 poreux au gaz. Chacune des chambres est alimentable en dioxyde carbone en phase liquide par deux canules parallèles 28 qui, débitant des jets opposés se télescopant, traversent la paroi frontale 5 du réservoir et font parties d'un ensemble de chargement amovible 23 avec moyens 26 d'aspiration du gaz.
L'invention a pour but d'alléger le réservoir en supprimant les brises jets et d'en faciliter le recyclage.
A cette fin, chaque chambre comporte une paroi déflectrice 33 s'étendant longitudinalement au dessus de la zone d'action des canules 28, participant à la fragmentation de la neige 11 et assurant sa répartition sur toute la surface de la chambre, sans usage de brise jet.

Description

[0001] L'invention est relative à un réservoir cryogénique pour compartiment réfrigérant de conteneur isotherme.

[0002] Elle concerne les conteneurs isothermes en forme de boite isolante dont l'ouverture est frontale et délimite une cavité obturable par une porte, cette cavité comprenant en partie supérieure un compartiment réfrigérant, et au-dessous un compartiment de conservation recevant les produits à conserver à température sensiblement constante.

[0003] Les conteneurs isothermes utilisant une réfrigération cryogénique sont généralement réalisés avec des parois isothermes, de type sandwich, avec une âme en mousse de polyuréthane. Les parois peuvent être constituées par des panneaux assemblés ou être moulées monobloc.
L'invention concerne plus particulièrement les conteneurs dont le compartiment réfrigérant reçoit un réservoir qui est en forme de boite ouverte vers le haut et en forme de tiroir monté coulissant sur des glissières. Ce réservoir est destiné à contenir un produit réfrigérant, tel que du dioxyde de carbone en phase liquide dont la détente forme de la neige carbonique, compensant les pertes thermiques par les joints, entre conteneur et porte, et à travers l'isolant du conteneur.

[0004] Selon les applications, le réservoir comporte un compartiment ou deux compartiments qui, appelées chambres, ont des capacités de diffusion du froid différentes et sont destinées, l'un, à la conservation de produits frais et, l'autre, à la conservation de produits surgelés.

[0005] Selon l'état de la technique actuel, la paroi frontale du réservoir, qui est accessible quand la porte du conteneur est ouverte, est traversée par au moins un orifice pour l'injection de dioxyde de carbone en phase liquide et par au moins une large ouverture pour l'extraction du gaz carbonique issu de la détente du CO2 liquide pendant le chargement de l'une des chambres. Ce chargement est réalisé au moyen de dispositifs, injectant dans la chambre retenue, une quantité de dioxyde de carbone en phase liquide, dosée selon les produits dont il faut assurer le maintien en température et selon la durée prévue de ce maintien. D'autres dispositifs aspirent le gaz se formant dans le réservoir pendant le remplissage en neige carbonique de la chambre.

[0006] Pour éviter la dispersion de la neige carbonique au delà du réservoir par l'aspiration des gaz, le dessus du réservoir est muni d'un média filtrant laissant passer le gaz et retenant les particules solides. En outre, chaque chambre est équipée d'un brise-jet, tel qu'une crépine métallique, ayant pour fonctions, d'une part, de freiner l'énergie des jets de gaz formant la neige pour éviter qu'ils endommagent le média filtrant, et, d'autre part, de répartir la neige carbonique, issue de la détente du dioxyde de carbone liquide, d'une manière uniforme et homogène dans la chambre.

[0007] Le dessous du réservoir constitue la surface d'échange avec le compartiment de conservation. Dans un réservoir à deux chambres les fonds des chambres présentent des conductivités différentes. Ainsi, la chambre affectée aux produits frais est suffisamment isolée pour limiter l'échange thermique, afin de restituer une température de l'ordre de 0°C à l'intérieur du compartiment de conservation du conteneur, tandis que la chambre affectée aux produits surgelés présente un fond métallique plus conducteur et calibré, en épaisseur et surface, pour restituer une température de l'ordre de -25°C, avec une neige carbonique à -78,5°C.

[0008] Des conteneurs avec des réservoirs cryogéniques et des installations de chargement sont décrits dans les documents EP 0823600, EP0942244, EP1291594, FR2836543 et FR2839774 au nom de la déposante.

[0009] Ces équipements coopèrent avec une station de chargement équipée de dispositifs, tels des pistolets, comprenant des moyens d'alimentation permettant le dosage de la neige carbonique en fonction du type de denrées, de la durée du transport, de ses conditions ambiantes et des caractéristiques thermiques du conteneur. La station est alimentée en CO2 liquide et présente toutes les sécurités, les opérateurs ne manipulant plus directement l'agent réfrigérant.

[0010] Un tel équipement offre une réfrigération cryogénique bi-température permettant le transport alternatif de produits frais ou surgelés. Le risque de gel des produits frais est résolu. La température pour les surgelés est limitée à -25°C pour réduire la consommation de CO2.

[0011] L'installation dans la partie supérieure du conteneur d'un réservoir traditionnel métallique, lourd à vide par sa structure et par les équipements qu'il contient, est à l'origine d'une instabilité du conteneur obligeant à prendre des précautions lors de ses déplacements pour éviter son basculement. Cela est encore plus sensible avec les conteneurs réalisés en polypropylène expansé (PPE) qui sont plus légers. Un conteneur en PPE est décrit dans le document FR3017937 au nom de la déposante.

[0012] Pour réduire la masse globale du réservoir, l'invention a envisagé de coopérer avec des stations de chargement dont les moyens d'alimentation en gaz comprennent, pour chaque chambre, deux canules de distribution traversant la paroi frontale du réservoir et dont les buses distribuent au moins un jet en direction du jet de l'autre canule. Ce mode de formation de la neige par fragmentation contre un jet équivalent réduit mais n'annule pas la violence des jets sur le média filtrant recouvrant le réservoir et ne permet pas de supprimer les brise-jets, ni d'obtenir une bonne répartition de la neige dans la chambre concernée.

[0013] L'objet de l'invention est de fournir un réservoir à neige carbonique, pour la réfrigération cryogénique mono ou bi-température d'un conteneur isotherme réalisé en tout matériau, permettant de réduire la violence des jets, d'assurer une bonne répartition de la neige dans toute la chambre de stockage concernée et d'obtenir une réduction significative du poids de ce réservoir et de celui des pièces complémentaires qu'il contient, pour améliorer la stabilité du conteneur.

[0014] L'invention concerne un réservoir cryogénique pour compartiment réfrigérant de conteneur isotherme en tous matériaux, le dit réservoir étant en forme de boite ouverte vers le haut, et divisé ou non par une cloison longitudinale, interne et isolante, en deux chambres de stockage de neige carbonique, utilisables l'une ou l'autre, respectivement, une chambre (A) avec fond isolant, pour le maintien en température de produits frais, et une chambre (B) avec un fond diffusant en matériau conducteur thermique pour le maintien en température de produits surgelés, la chambre ou chacune des chambres étant alimentable en dioxyde carbone en phase liquide par un ensemble de chargement amovible, indépendant et externe, comprenant, d'une part, des moyens d'alimentation composé de deux canules de distribution aptes à traverser la paroi frontale du réservoir et produisant chacune au moins un jet en direction de l'autre canule, et d'autre part, des moyens d'aspiration du gaz résiduel se formant dans une zone de détente délimitée entre la chambre de stockage utilisée et le plafond du compartiment réfrigérant, cette zone communiquant avec les moyens d'aspiration par une ouverture ménagée dans la paroi frontale du réservoir.

[0015] Selon l'invention, les moyens assurant la rétention et la distribution de la neige dans une chambre de stockage (A et B), pendant l'alimentation en dioxyde de carbone, sont constitués pour chaque chambre par une paroi déflectrice s'étendant longitudinalement depuis la paroi frontale en direction de la partie postérieure du réservoir, cette paroi déflectrice étant sensiblement horizontale, ayant une longueur supérieure à celle des canules et assurant, sur toute la surface de la chambre (A ou B) et sans autres moyens, la répartition du flux de neige formé par le télescopage des jets des deux canules traversant la paroi frontale.

[0016] La combinaison de la paroi déflectrice avec les deux canules de distribution diffusant des jets opposés se fragmentant par télescopage, amoindrit la force des jets et permet de supprimer tous brises jets. Cela a pour conséquence de limiter les pièces complémentaires à la seule paroi déflectrice répartissant la neige dans la chambre de stockage, d'alléger considérablement le tiroir et de faciliter sa déconstruction avant recyclage. De plus, le volume utile des chambres est ainsi augmenté et peut recevoir davantage de réfrigérant.

[0017] Dans une forme d'exécution de l'invention, la paroi déflectrice est commune aux deux chambres (A et B) et est constituée par une plaque, plane et indéformable, inclinée sur l'horizontale en formant, à partir de la paroi frontale, un angle s'ouvrant vers l'arrière et ayant une valeur comprise entre 10 et 30 degrés.

[0018] Ainsi, la masse totale du réservoir est considérablement réduite par rapport à celle des réservoirs actuels, tout en procurant les mêmes fonctions lors du remplissage et de la diffusion thermique.

[0019] Avantageusement, la paroi déflectrice est solidaire d'une armature assurant la retenue du média filtrant.

[0020] Ce monolithisme favorise l'assemblage et simplifie le démontage, puisque pour le recyclage des matériaux, il suffit de séparer de la structure du réservoir l'armature de retenue du média filtrant.

[0021] Dans une autre forme de réalisation, la paroi déflectrice comprend aussi dans chacune des chambres une plaque verticale, plane et indéformable, disposée sensiblement dans le plan médian vertical des deux canules d'injection des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone liquide affectée à chaque chambre.

[0022] D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant des formes d'exécution d'un conteneur en polypropylène expansé (PPE) équipé d'un réservoir à deux chambres distinctes, respectivement pour produits frais et pour produits congelés.

Figure 1 est une vue en perspective du conteneur, porte ouverte avec son réservoir bi-application ;

Figure 2 en perspective du réservoir, le montrant à échelle agrandi, hors du conteneur ;

Figure 3 est en une vue en perspective éclatée des composants du réservoir ;

Figure 4 est vue partielle de coté et en coupe par le plan longitudinal selon IV-IV de figure 1, cette vue montrant à échelle agrandie la partie supérieure du conteneur quand le réservoir est en phase de remplissage par un dispositif amovible ;

Figure 5 est une vue de coté en élévation du réservoir seul ;

Figure 6 est vue partielle de face et en coupe suivant VI-VI de figure 4, montrant à échelle agrandie la partie supérieure du conteneur avec le réservoir à deux chambres;

Figure 7 est une vue partielle en perspective, montrant par-dessous à échelle agrandie, une autre forme de réalisation des moyens de déflexion ;

[0023] La forme d'exécution représentée, correspond à l'application de l'invention à un conteneur réalisé en polymère expansé à cellules fermées, et en particulier en polypropylène expansé (PPE), mais l'invention s'applique aussi à des conteneurs en tous matériaux.

[0024] Le conteneur 1 est formé par des éléments 2 en forme de C couché empilés les uns sur les autres et serrés entre des éléments extrêmes 3. Les éléments 2 et 3, de même que la porte frontale 4, sont réalisés en PPE.

[0025] De façon connue, la partie intérieure du conteneur comprend un compartiment réfrigérant R, contenant le réservoir S de stockage de neige carbonique, et un compartiment C de conservation de produits frais ou de produits surgelés.

[0026] Dans la forme d'exécution représentée, la structure du réservoir S est aussi réalisée monolithiquement en polymère expansé à cellules fermées, par exemple en polypropylène expansé (PPE), mais elle peut aussi être réalisée par rotomoulage avec injection de mousse isolante entre ses parois.

[0027] Comme le montrent les figures 2 à 6, la structure du réservoir S est en forme de boite ouverte vers le haut, c'est-à-dire comporte une paroi frontale 5, une paroi arrière 6, deux parois latérales 7 et un fond 8. Le réservoir représenté étant biapplication, il comporte aussi une paroi longitudinale 9 le divisant en une chambre A, avec fond isolant 8, affectée au maintien en température des produits frais, et une chambre B, avec fond diffusant, affectée au maintien en température des produits surgelés. Le réservoir est en forme de tiroir et est monté coulissant dans les glissières horizontales supérieures 2a formées entre les éléments 2 et 3 du conteneur.

[0028] La figure 6 montre que, dans la chambre de stockage A, le fond isolant 8 a une plus grande épaisseur que celle des parois verticales 5 à 7, par exemple entre 20 et 50 millimètres, afin de limiter l'échange thermique entre la neige carbonique à une température de l'ordre de -78°C, contenue dans la chambre A, et le compartiment de conservation C sous jacent, et alors affecté à la conservation des produits frais à une température de l'ordre de 0 à 2 ou 4°C.

[0029] La figure 3 montre que le fond 8 de la chambre de stockage B est traversé par une découpe 10 permettant à la neige 11 de venir en contact avec un fond diffusant 12, constitué par une plaque en matériau conducteur de la chaleur, par exemple en aluminium de faible épaisseur. Dans la réalisation représentée, la plaque 12 s'étend au moins partiellement au dessous du fond 8 de la chambre A pour augmenter la surface d'échange avec la chambre de conservation C. Ainsi, quand la chambre de stockage B est garnie de neige carbonique 11, le compartiment C, alors affecté à la conservation des produits surgelés, peut être maintenu à une température de l'ordre de -25°C.

[0030] La plaque 12 est positionnée et fixée sur la structure S du réservoir R par des profilés métaliques 13 de section en Z et ayant une aile en appui sur le bord périphérique de la découpe 10, une aile venant contre la face interne de la découpe et une aile venant en contact avec la plaque et servant à sa fixation, par exemple par des vis, non représentées.

[0031] Les bords supérieurs des parois verticales 5, 6, 7 et 9 du réservoir servent à l'appui d'un média filtrant 15, apte à retenir la neige mais à laisser passer le gaz carbonique généré par la sublimation de cette neige. Ce média s'étend sur toute la surface du réservoir et est appliqué par une armature lacunaire 16 présentant des découpes 16a, pour le passage du gaz. L'armature 16 est métallique et est fixée sur la structure S par des vis 17 (figure 5).

[0032] Les figures 2 à 6 montrent que la partie de l'armature 16 venant au dessus de la paroi longitudinale 9 supporte une barrette ondulée d'espacement 18, apte à venir contre le plafond 19 de l'espace 20 pour délimiter, entre ce plafond et l'armature, une zone de détente du gaz résiduel. La figure 4 montre que cet espace 20 met en communication chaque chambre A ou B avec un ensemble amovible de chargement 23, grâce à des ouvertures oblongues 22 ménagées dans la paroi frontale 5 du réservoir S et visibles figures 1 à 4.

[0033] La figure 4 montre que l'ensemble de chargement 23 est composé d'un boitier 23, par exemple suspendu au câble 24 d'une potence, non représentée, et pouvant être amené en appui étanche contre la face avant de la paroi frontale 5. L'étanchéité est assurée par un joint 25 saillant de la face avant du boitier et venant en appui contre la face avant lisse et plane de la paroi frontale 5.

[0034] De l'ensemble 23 part vers le haut, d'une part, un tuyeau annelé 26 relié à un groupe d'aspiration, non représenté, et, d'autre part, un tuyau sous gaine 27, relié à une réserve de gaz carbonique en phase liquide.

[0035] Dans l'application selon l'invention, les moyens d'injection de dioxyde de carbone en phase liquide dans le réservoir S sont constitués, non pas par une seule canule, comme c'est la solution habituelle, mais par deux canules 28, parallèles et espacées dans le plan horizontal. Dans cette réalisation concernant l'alimentation d'un réservoir bifonction, respectivement, pour produits frais et pour produits surgelés, les deux canules 28 font saillie de la face avant de l'ensemble 23 et peuvent être engagées dans l'une ou l'autre des paires de trous ménagés dans la paroi frontale 5 du réservoir. En pratique, chaque canule passe à travers un insert tubulaire de guidage 30 vissé dans la paroi 5 (figure 4) pour pénétrer dans l'une ou l'autre des chambres A ou B.

[0036] Ces canules ont un diamètre de l'ordre de 16 millimètres et pénètrent dans le compartiment choisi sur une profondeur de l'ordre 50 à 130 millimètres. Leurs extrémités sont équipées de buses 32 qui, comme le montre la figure 6 dans le cas de l'alimentation de la chambre B, diffusent au moins en partie en direction de la buse en vis-à-vis de la canule voisine.

[0037] En raison de ce mode de distibution, la puissance de chaque jet solide/gazeux est amoindrie par l'autre jet, ce qui évite d'avoir recours à des moyens brise-jet, lourds, encombrants et perturbant le recyclage.

[0038] La neige 11 se formant par détente en sortie de buse est répartie sur le fond du compartiment B ou A par une paroi déflectrice 33 qui, dans la réalisation de figures 2 à 6, est commune aux deux chambres. Cette paroi déflectrice est constituée par une plaque, plane et indéformable, qui, partant de la paroi frontale 5 en direction de la partie postérieure du réservoir s'étend longitudinalement au-delà de l'extrémité des buses et par exemple sur une longueur de l'ordre de 2 à 3 fois leur longueur. Dans la réalisation des figures 1 à 7, la paroi 33 comporte un tronçon de départ incliné sur l'horizontale en formant un angle a s'ouvrant vers l'arrière et ayant une valeur comprise entre 10 et 30 degrés.

[0039] La plaque 33 est de préférence monolithique avec l'armature lacunaire 16 de retenue du média filtrant 15, de manière à simplifier le montage et le démontage en fin de vie du réservoir. Dans une variante elle est rapportée sur l'armature 16.

[0040] Dans la variante de réalisation montrée à la figure 7, les moyens de déflection comprennent des parois déflectrices verticales 34, spécifiques à chacune des chambres A et B. Chaque paroi déflectrice est donc constituée par une plaque verticale 34, plane et indéformable. Cette paroi s'étend verticalement entre le fond et le plafond de la chambre et est disposée sensiblement dans le plan médian vertical des deux canules d'injection 28 des moyens d'alimentation 23. Dans l'exemple représenté, les plaques verticales 34 sont portées par l'armature 16 de retenue du média filtrant, et plus précisément par la plaque déflectrice 33 qui contribue au remplissage en neige de la chambre A ou B.

[0041] Quelle que soit le mode de liaison avec le réservoir, les plaques verticales assurent les mêmes fonctions :

• par leur situation entre les deux canules 28, elles favorisent le fractionnement de la neige et réduisent la force des jets,
• et contribuent à la répartition de cette neige dans tout le volume de la chambre concernée.

[0042] Elles peuvent être utilisées avec ou sans la paroi déflectrice horizontale 33.

[0043] Enfin, la face avant de la paroi frontale 5 est équipée d'au moins une pastille d'identification 40 permettant à des moyens de détection, portés par l'ensemble d'alimentation amovible 23 :

• de constater la présence du réservoir S,
• de déterminer son application momentanée : pour produits frais ou pour produits surgelés ;
• de connaitre ses caractéristiques thermiques et celles de son conteneur et cela avant que le processus d'alimentation ne soit engagé.

[0044] Il ressort de la description qui précède que le réservoir selon l'invention apporte les avantages suivants :

• diminution du poids du réservoir, en réduisant la surcharge en partie haute, donc en améliorant sa stabilité,
• meilleure sécurité de chargement,
  • obtention d'un produit industriel totalement recyclable par l'emploi de matériaux recyclables et par la réduction du nombre de composants, facilitant le démantèlement avant recyclage,
• diminutions des coûts de maintenance,

  o par simplification de la conception,

  o par suppression de composants,

[0045] Quand il est dans un conteneur en PPE, avec lequel il contribue à une réduction de poids, de l'ordre de 50% hors produits alimentaires, soit par exemple une réduction de 70 kilogrammes pour un conteneur ayant un volume interne de 900 litres, il apporte aussi :

• une meilleur stabilité de l'ensemble,
• une facilité de manutention,
• une diminution de la pénibilité du travail,
• une économie d'énergie pour son transport, et,
• une légéreté appréciée pour le transport par véhicules électriques.

Revendications

1. Réservoir cryogénique pour compartiment réfrigérant de conteneur isotherme, le dit réservoir (S) étant en forme de boite ouverte vers le haut et divisé, ou non, par une cloison longitudinale interne (9), en deux chambres de stockage de neige carbonique, utilisables l'une ou l'autre, à savoir, respectivement, une chambre (A) avec fond isolant (8), pour le maintien en température de produits frais, et une chambre (B) avec un fond diffusant (12) en matériau conducteur thermique pour le maintien en température de produits surgelés, le dessus du réservoir étant couvert par des moyens poreux au gaz et assurant la rétention de la neige, la chambre ou chacune des chambres étant alimentable en dioxyde carbone en phase liquide par un ensemble de chargement amovible (23), indépendant et externe, comprenant, d'une part, des moyens d'alimentation composé de deux canules de distribution (28), parallèles, aptes à traverser la paroi frontale (5) du réservoir et produisant chacune au moins un jet en direction de l'autre canule, et d'autre part, des moyens d'aspiration du gaz se formant dans une zone (20) de détente du gaz carbonique résiduel, la dite zone (20), délimitée entre la chambre de stockage utilisée (A ou B) et le plafond (19) du compartiment réfrigérant, communiquant avec les moyens d'aspiration par une ouverture (22) ménagée dans la paroi frontale (5) du réservoir caractérisé en ce que, les moyens assurant la rétention et la distribution de la neige dans une chambre de stockage (A ou B), pendant l'alimentation en dioxyde de carbone de cette chambre, sont constitués par une paroi déflectrice (33) s'étendant longitudinalement depuis la paroi frontale (5) en direction de la partie postérieure du réservoir, cette paroi déflectrice (33) étant sensiblement horizontale, ayant une longueur supérieure à celles des canules (28) et assurant sur toute la surface de la chambre (A ou B) la répartition du flux de neige formé par ces deux canules traversant la paroi frontale.

2. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi déflectrice (33) est commune au deux chambres (A et B) et est constituée par une plaque, plane et indéformable, inclinée sur l'horizontale en formant, à partir de la paroi frontale (5), un angle a s'ouvrant vers l'arrière et ayant une valeur comprise entre 10 et 30 degrés.

3. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon les revendications 1 et 2 prises ensemble caractérisé en ce que la paroi déflectrice (33) est solidaire d'une armature (16) assurant la retenue du média filtrant (15).

4. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi déflectrice comprend aussi dans chacune des chambres (A et B) une plaque verticale (34), plane et indéformable, disposée sensiblement dans le plan médian vertical des deux canules d'injection (28) des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone affectés à l'une des chambres (A ou B).

5. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon les revendications 1 et 4 prises ensemble caractérisé en ce que chacune des plaques verticales (34), formant paroi déflectrice, est solidaire de l'armature (16) de retenue du média filtrant (15).

6. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce qu'il comporte au moins un fond (8) présentant une épaisseur plus importante dans la chambre (A) de stockage de neige affecté à la conservation des produits frais.

7. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon la revendication 1 et l'une quelconque des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que la face avant de sa paroi frontale (5) présente une surface lisse apte à coopérer avec un joint d'étanchéité (25) porté par la face de l'ensemble de chargement (23) en contact avec elle, pour permettre au seul flux d'aspiration du gaz carbonique de créer, entre la paroi frontale (5) et l'ensemble de chargement (23), une dépression assurant le maintien de l'ensemble (23) pendant la phase de chargement.

8. Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon les revendications 1 et 7 prises ensemble caractérisé en ce que la paroi frontale (5) du réservoir porte, sur sa face avant, une pastille d'identification (40) du réservoir, de sa fonction, frais ou surgelés et de ses caractéristiques isothermiques, lisible par des moyens de détection, portés par l'ensemble d'alimentation amovible (23).

Dessins