Brevet FR2096463A1 — publié le 19720218

La présente invention concerne un évaporateur. Plus précisément, elle concerne un tel évaporateur placé dans une cuve destiné à contenir des denrées périssablesi et à les maintenir à une température inférieure à la température ambiante. 5 On peut l'utiliser dans des wagons de chemin de fer,des véhicules routiers ou des récipients portatifs. On a proposé précédemment de refroidir un récipient isolé k denrées périssables en plaçant une réserve de gaz liquéfié reliée à un dispositif de pulvérisation à vanneycom-10 mandé thermostatiquement qui fournit de l'azote dans la cuve et maintient la température à une valeur à laquelle la détérioration des denrées est réduite. De tels dispositifs sont relativement compliqués et les basses températures auxquelles ils doivent fonctionner posent des problèmes pour le réglage du 15 fonctionnement du thermostat et des vannes. L'invention concerne un dispositif simplifié de distribution de gaz froid ayant l'avantage de ne pas comprendre de parties mobiles. Une cuve fermée de transport selon l'invention comprend un évaporateur à gaz liquéfié destiné à fournir du gaz 20 évaporé au récipient, 1'évaporateur comportant une enveloppe en matière imperméable au gaz, une couche de matière isolante, un orifice d'entrée de gaz liquéfié et un orifice de sortie de vapeur conduisant directement à l'espace fermé, l'emplacement et les dimensions de cet orifice de vapeur permettant le passa-25 ge d'un gaz dense à un état non turbulent. De préférence, la conductibilité thermique moyenne de 1'évaporateur est comprise entre 0,0115 et 0,0224 joule/m /m/s.°K. L'invention concerne ainsi un procédé de préservation de denrées périssables, par exemple d'aliments^à l'aide d'un évapo-30 rateur placé dans une cuve fermée de transport contenant ces denrées. L1évaporateur fournit du gaz froid dans une cuve de transport fermée,en assurant ainsi le refroidissement et en entourant le contenu d'une couche de gaz dense évaporé. Cette cou-35 che est très efficace pour maintenir des emballages froids à basse température, par exemple les boîtes de nourriture surgelée. La couche se forme du fait de 1'évaporation du gaz liquéfié 71 22919 2 2096463 dans une zone de faible turbulence. Il est très important d'éviter la turbulence, par exemple par pulvérisation intermittente de gaz liquéfié ou par utilisation d'un réfrigérant constitué par du gaz carbonique solide placé dans la cuve. 5 La formation d'une couche dense est aussi favorisée par la disposition de l'orifice de sortie de 1'évaporateur qui se trouve à un niveau élevé dans la cuve. Si 1'évaporateur lui-même se trouve à une faible hauteur, il comprend de préférence une cheminée qui conduit les gaz denses à une hauteur 10 relativement élevée dans la cuve. On constate que l'effet d'emballage de la vapeur dense est tel que la température des paquets reste à une valeur pratiquement constante. Ceci s'applique de manière surprenante à la fois à la nourriture surgelée (par exemple à environ -18SC) 15 et à la nourriture refroidie (par exemple à environ +4-2C). Les essais montrent que la couche de vapeur dense maintient les paquets à une température réduite de façon plus efficace qu'un gaz liquéfié qui prélève de la chaleur. La caractéristique la plus importante du récipient est qu'il ne doit pas favoriser ces 20 conditions de turbulence. L'isolation de la matière du récipient peut être faible, et il est possible d'utiliser une cuve classique de transport ne comportant pas d'isolement particulier. Evidemment, 1'évaporateur doit avoir une dimension suf-25 fisante pour fournir le volume voulu de gaz dense pendant un temps donné. Dans le cas des véhicules de transport routier, le temps nécessaire à la production de gaz est compris normalement entre 8 et 12 heures. De préférence, on évapore un volume de gaz liquéfié de l'ordre de 0,5 à 2 kg/h pour chaque mètre 30 cube de cuve. De préférence, le gaz liquéfié est de l'azote ou de l'argon liquide. L'enveloppe de 1'évaporateur peut être en métal ou en matière plastique. Des exemples de matières qui conviennent sont 35 l'aluminium, l'acier inoxydable et le polytétrafluoréthylène. Le cas échéant, l'enveloppe peut être un ensemble composite comportant des couches alternées de métal et de matière plastique. 71 22919 3 2096463 De préférence, la couche isolante est en matière solide, par exemple en mousse de matière plastique, notamment de polystyrène, et elle peut être en poudre ou en granulés, ou sous forme de feuilles ou couches continues. De préférence, elle 5 est enfermée dans une envelopp^éxterne qui, comme l'enveloppe interne, peut être en métal ou en matière plastique. Une matière solide d'isolation qui convient particulièrement bien est formée par une bande de mousse de polystyrène enroulée autour de l'enveloppe interne. Cette caractéristique permet une fabri-10 cation simple de 1'évaporateur. Si on ne prévoit pas d'utiliser une enveloppe externe ou seulement une enveloppe partielle, il est avantageux de placer l'isolation autour de l'enveloppe de manière qu'il n'y ait pas de partie exposée de l'enveloppe k une température suffisamment 15 faible pour créer des risques de blessure. Suivant une variante, la couche isolante peut être une couche de gaz, par exemple d'air ou d'azote, et dans ce cas, il faut une enveloppe externe pour maintenir la couche isolante. L'évaporateur comprend de préférence à sa partie infé-20 rieure un plateau égouttoir muni d'un tube de soutirage communiquant avec l'extérieur de la cuve. De préférence, l'intérieur de 1'évaporateur comprend des organes de support. Ceux-ci sont utiles pour permettre à 1*évaporateur de résister aux contraintes dues à son remplissage à 25 une température au-dessus de 02C, le gaz liquéfié étant à une température de l'ordre de -2002C. Ils ont aussi pour rôle d'amortir le déplacement du liquide dans 1'évaporateur lorsqu'on le déplace. Le type préféré de support est une plaque perforée formant une cloison latérale placée dans 1'évaporateur. Il est 30 en général souhaitable d'utiliser au moins deux tels supports. On constate qu'un évaporateur de forme allongée dont la plus grande dimension est verticale est en général préférable. Avec un tel évaporateur, le gaz dense évaporé descend à la surface externe et forme une chemise isolante pour 11évaporateur, 35 en permettant de maintenir minimale la quantité de matière d'isolation de 1'évaporateur. De préférence, un tel évaporateur a une section horizontale ovale. Elle permet à 1'évaporateur de 71 22919 4 2096463 moins dépasser dans l'espace utile de la cuve qui peut avoir une section circulaire, et assure une construction plus robuste que dans le cas d'une section carrée ou rectangulaire. De préférence, l'orifice de sortie dë vapeur est placé au 5 centre de la face supérieure de 1'évaporateur. De préférence, la dimension est suffisante pour que la probabilité de bouchage par formation de glace soit faible, et que le courant gazeux ne soit pas turbulent. Dans le cas d'un orifice circulaire de sortie, ce phénomène se produit si on utilise un diamètre infé-10 rieur à 25 mm. De façon analogue, il ne doit pas être trop grand, ce qui permettrait la pénétration de grands volumes de gaz tiédi qui viendraient au contact du gaz liquéfié. Ainsi, le rapport de la surface de l'orifice de sortie à celle de la face supérieure du liquide qui se trouve dans 1'évaporateur est 15 de préférence compris entre 1:8 et 1:80. Bien qu'on puisse disposer plusieurs orifices de sortie du gaz évaporé, on préfère n'en utiliser qu'un. Ceci favorise un écoulement non turbulent du gaz évaporé par 1'évaporateur. Bien qu'on puisse utiliser l'orifice de sortie pour 20 l'introduction de liquide, on préfère en général disposer un orifice séparé. L'évaporateur peut être rempli en position dans la cuve ou, lorsqu'il est portatif, à l'extérieur, et dans ce cas on le place dans la position voulue dans la cuve. Dans un mode de réalisation avantageux, la cuve 25 comprend une tuyauterie d'alimentation passant de 1'évaporateur à la cuve . jusqu'à un orifice d'alimentation placé à l'extérieur, ce qui permet le remplissage de 11évaporateur à l'extérieur de la cuve. Une couche protectrice peut avantageusement entourer les 30 tuyauteries éventuellement exposées conduisant à l'aérateur. Cette caractéristique réduit les pertes de froid de l'évapora-teur et assure aussi une protection contre les brûlures par le froid, pour toute personne qui pénètre dans le récipient. Si 1'évaporateur comprend deux enveloppes interne et ex-35 terne, la face supérieure interne de l'enveloppe interne est de préférence perforée. Ainsi, le gaz évaporé peut pénétrer dans l'espace compris entre les deux enveloppes, ce qui réduit la 71 22919 5 2096463 possibilité de condensation de l'air dans cet espace, qui pourrait former de l'air liquide ayant une teneur élevée en oxygène. Un tel air enrichi en oxygène peut présenter des risques s'il vient au contact de matière inflammable qui se trouve dans le-5 dit espace. La cuve dans laquelle se trouve 1'évaporateur comprend de préférence une indication écrite spécifiant la présence de gaz tels que l'azote et l'argon qui, bien que non toxiques, provoquent l'asphyxie, et une indication est écrite spécifiant les 10 précautions à prendre quant au remplissage de 1'évaporateur, de manière à empêcher l'établissement d'une pression dans la cuve. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en 15 référence aux dessins annexés, sur lesquels : La figure 1 est une coupe en élévation d'un type d'évaporateur monté dans une cuve isolée. La figure 2 est une coupe en élévation suivant la ligne A-A de 1'évaporateur de la figure 1J et 20 La figure 3 est une coupe en élévation d'un second type d'évaporateur monté dans une cuve isolée. L'évaporateur des figures 1 et 2 comprend une enveloppe interne 2 en acier inoxydable entourée d'une enveloppe 4 formée de couches de polystyrène et recouverte d'une couche de protee-25 tion 6 en polypropylène. Un orifice d'entrée 8 débouche à l'intérieur de l'enveloppe 2 et est associé à une tuyauterie 10 d'entrée provenant de l'extérieur de la cuve 12. La tuyauterie 10 comporte un orifice 14 muni d'une vanne placé à l'extérieur de la cuve 12. 30 Un déversoir 16 part de la partie supérieure de l'intérieur de l'enveloppe 2 et est relié à l'extérieur de la cuve 12 par une conduite 18. La face supérieure de l'enveloppe 2 comprend un orifice cylindrique 20 passant à, travers l'enveloppe 2» de matière iso-35 lante et la couche de revêtement 6. 71 22919 6 2096463 La conductibilité thermique de l1évaporateur est égale à 0,016 joule/m^/m/s.°K. Les dimensions externes de 1'évaporateur sont de 1,6 x 0,4 mètre, la profondeur étant de 0,3 mètre. La tuyauterie 5 d'entrée 10 a un diamètre de 25 œm et l'orifice de sortie 20 a un diamètre de 35 mm. Lors du fonctionnement, on introduit les gaz liquéfiés dans l'enveloppe 2 jusqu'à ce que le niveau parvienne à l'entrée du déversoir 16. De la vapeur d'eau s'échappe alors par 10 l'orifice 20 et pénètre dans la cuve 12. L'évaporateur de la figure 3 comporte une enveloppe interne^en aluminium de section ovale, et elle est recouverte d'une couche isolante 4 obtenue en enroulant d'abord un tissu, puis un ruban de polystyrène sur l'enveloppe interne 2. La cou-15 che isolante est entourée par une enveloppe externe 6 en aluminium. Celle-ci repose sur un plateau égouttoir 8 monté sur le plancher 10 à proximité de la paroi 12. Un orifice circulaire 14 se trouve au centre de l'extrémité supérieure des enveloppes 2 et 6 et de la couche 4. La face supérieure de l'enveloppe 2 20 porte des perforations 16.Des plaques perforées 18 forment des cloisons à l'intérieur de l'enveloppe 2. Une tuyauterie de remplissage 20 et de débordement 22 conduisant du capot creux 24 placé à l'extérieur de la paroi 12 à la partie supérieure de l'intérieur de l'enveloppe 2. La tuyauterie 20 passe directement 25 à. travers le capot 24 et est fermée par un bouchon de remplissage 26 comportant un joint 28. La tuyauterie 22 passe de l'intérieur du capot 24 à un orifice de débordement 30. Il existe un dispositif d'isolation 32 autour des parties exposées des tuyauteries 20 et 22, et une tuyauterie de soutirage 30 34 part de la partie inférieure du plateau égouttoir 8, et conduit à travers la paroi 12 à l'extérieur du récipient. Pour le remplissage de 1'évaporateur, on retire le capuchon 26 et on introduit du gaz liquéfié dans le réservoir. Si 1'évaporateur est initialement à la température ambiante, le 35 gaz liquéfié introduit d'abord s'évapore rapidement et donne du gaz froid évaporé qui refroidit 1'évaporateur ot l'intérieur de la cuve.Lorsque le niveau du gaz liquéfié atteint le haut de 71 22919 7 2096463 la tuyauterie 22, il passe par celle-ci, par le capot 24 et l'orifice 30, ce qui indique que 1'évaporateur est plein. L'évaporateur décrit a 1,8 mètre de haut, son diamètre maximal est de 0,30 mètre et il comporte un orifice 14 de 75 mm 5 de diamètre. Il a une conductibilité thermique moyenne égale à 0,016 joule/m /m/s.°K»à la température d'évaporation de l'azote liquide (-1962C). n'a Il est bien entendu que l'invention / été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra ap-10 porter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir du cadre de l'invention, qui est défini dans les revendications annexées. 71 22919 8 2096463 REVENDICATIONS 1 . Cuve de transport ferméeAiu type qui comprend un évaporateur de gaz liquéfié destiné à fournir du gaz évaporé, caractérisée en ce que 1"évaporateur comporte une enveloppe for-5 mée d'une matière imperméable au gaz, une couche de matière isolante, un orifice d'entrée de gaz liquéfié, et un orifice de sortie de vapeur menant directement à l'espace fermé, 1*emplacement et les dimensions de l'orifice de vapeur assurant le passage du gaz évaporé dense à un état non turbulent. 10 2. Cuve selon la rerendication 1, caractériséqten Xâ ce que/conductibilité thermique moyenne de 1'évaporateur est 2 comprise entre 0,0115 et 0,0224 joule/m /m/s.°K. 3. Cuve selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée/en ce que l'orifice de sortie de 1'évaporateur se 15 trouve à un niveau élevé, ou en ce que 1'évaporateur se trouve à un faible niveau et comporte une cheminée conduisant le gaz dense à un niveau élevé. 4. Cuve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée^» ce que la couche isolante de l'éva- 20 porateur est enfermée dans une enveloppe externe. 5. Cuve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée/en ce que la couche isolante de 1'évaporateur est en matière solide ou gazeuse. 6. Cuve selon l'une quelconque des revendications 25 précédentes, caractériséokn ce que l'intérieur de 1'évaporateur comprend des organes de support, constitués par exemple par des plaques perforées constituant des cloisons latérales placées dans 1'évaporateur. 7. Cuve selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisée/fen ce que l'évaporateur a une forme allongée, la plus grande dimension étant verticale. 8. Cuve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé^/fen ce que l'orifice de vapeur est placé au centre de la face supérieure de 1'évaporateur, celui-ci ayant 35 de préférence un seul orifice d'évacuation de vapeur. 71 22919 9 2096463 9. Cuve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée/an ce que le rapport de la surface de l'orifice d'évacuation de vapeur à la surface supérieure du liquide placé dans l'évaporateur est compris entre 1:8 et 1:80. 5 10. Cuve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé^en ce qu'il comprend une tuyauterie d'alimentation allant de l'évaporateur à un orifice d'alimentation placé à l'extérieur du récipient. 11. Cuve selon l'une quelconque des revendications 10 précédentes, caractériséq/en ce que l'évaporateur a deux enveloppes interne et externe, la face supérieure interne de l'enveloppe interne étant perforée. 12. Procédé de préservation de denrées périssables, caractérisé en ce qu'on utilise une cuve selon l'une quelcon- 15 que des revendications précédentes. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce ' qu'on évapore 0,5 à 2 kg/h de gaz liquéfié pour chaque mètre cube de la cuve, et/ou en ce que le gaz liquéfié est de l'azote ou de l'argon liquide.