Brevet FR2868186A1 — publié le 20050930

Procédé de détrompage de récipient et notamment de bouteille de qaz La présente invention concerne un procédé de détrompage de récipient et notamment de récipient contenant un liquide et/ou un gaz et/ou un solide, ledit récipient ayant des moyens de connexion fluidiques à des moyens extérieurs et permettant de connecter fluidiquement le récipient à des moyens extérieurs, et de transférer le fluide contenu dans le récipient vers les moyens extérieurs et/ou le contenu desdits moyens extérieurs vers ledit récipient. Dans les réseaux de distribution de gaz et/ou de liquide, on a déjà constaté des pollutions accidentelles du réseau de distribution causées par la connexion d'un produit gaz ou liquide qui ne répond pas aux spécifications prévues dans la ligne de distribution ou qui ne répond pas aux spécifications demandées par le client utilisateur du système de distribution. Le résultat d'une telle manoeuvre peut s'avérer catastrophique, depuis la simple pollution du réseau de distribution jusqu'à la mise en péril d'une partie de la production du client, notamment lorsqu'il s'agit d'un client fabricant par exemple des semi-conducteurs et qui utilise un gaz ou un liquide de très haute pureté. Inversement, il est des situations qui peuvent se révéler tout aussi catastrophiques lorsque l'on transvase, par exemple d'un récipient contenant un liquide chimique ou un gaz notamment destiné à l'industrie des semi-conducteurs d'un grand récipient dans un récipient plus petit tel qu'une bouteille, avec au passage une purification du fluide transvasé. Si la bouteille se révèle ne pas correspondre aux caractéristiques du fluide transvasé ou ne pas avoir été proprement préparée en vue de ce remplissage, cela peut poser également de graves problèmes. Afin d'éviter de tels accidents, il est connu de l'homme de métier de prévoir des systèmes de détrompage habituellement mécaniques afin d'éviter une mauvaise connexion entre une source de fluide et un récipient récepteur adapté pour ce fluide (ou vice-versa). On connaît par exemple ce type de détrompage mécanique dans les systèmes de raccordement d'oxygène ou d'air dans les hôpitaux dans lesquels les prises sont munies de système de détrompage mécanique ne permettant pas par exemple de relier le réseau d'oxygène à un réseau d'air ou vice-versa. Dans le cas de liquides très purs ou de gaz très purs, notamment destinés à l'industrie des semi-conducteurs, il est difficile d'envisager des systèmes de détrompage mécaniques dans la mesure où la multiplicité des gaz ou liquides utilisés impliquerait une très grande diversité de systèmes de raccordement avec détrompage mécanique et une difficulté de mise en oeuvre de ces systèmes qui seraient alors spécifiques du fournisseur de la bouteille de gaz. Aujourd'hui même pour les systèmes qui ont été standardisés, il existe plusieurs standards de raccords. Le standard appelé DISS (soit en anglais Diameter index safety system ) se généralise. On peut ainsi éviter de mauvais raccordements pour des gaz ou mélanges de gaz différents. Cependant, lorsqu'il s'agit par exemple de mélanges de gaz identiques mais avec des proportions de chaque gaz différentes, le standard de raccordement est mécaniquement le même, ce qui rend possible de connecter une bouteille contenant X % de A et Y % de B dans un circuit de distribution, qui doit recevoir un mélange de gaz comportant X' % de A et Y' % de B (avec X X' et/ou Y Y'). On peut donner l'exemple de mélanges de gaz pour la fabrication de semi- conducteurs, le calibrage d'appareils de mesure, etc..., par exemple un mélange contenant 1 % de B2H6 dans H2 et un autre mélange comportant 0,1 % de B2H6 dans H2. Or, il est fréquent, par exemple, dans les usines de fabrication de semiconducteurs d'être en présence d'armoires de distribution de gaz avec plusieurs fournisseurs du même gaz, le client imposant le même raccord pour tous les fournisseurs.. Le système selon l'invention correspond à un principe beaucoup plus universel que les systèmes mécaniques et permettant notamment dans le cas de bouteilles de gaz fournies par un fournisseur autre que celui de l'équipement recevant ces bouteilles de gaz d'assurer une sécurité tout aussi grande dans les systèmes de connexion du récipient au réseau d'utilisation. Le procédé et système selon l'invention est caractérisé en ce que ledit récipient intègre des premiers moyens de stockage d'informations et des premiers moyens de transmission/réception d'informations, lesdits premiers moyens de transmission/réception d'informations permettant de transmettre les premières informations stockées dans les premiers moyens de stockage d'informations vers des seconds moyens émetteurs/récepteurs extérieurs et/ou de recevoir des secondes informations accessibles aux seconds moyens émetteurs/récepteurs extérieurs pour les stocker dans les premiers moyens de stockage d'informations, les informations stockées dans les premiers moyens de stockage d'informations pouvant être comparées à des informations de détrompage contenues dans ou accessibles par les moyens émetteurs/récepteurs extérieurs afin d'éviter un raccordement fluidique du récipient à des moyens extérieurs inappropriés. De préférence, on utilisera un système d'identification sur l'objet mobile c'est-à-dire le récipient, qui contiendra l'information stockée et un système de lecture/inscription d'informations, installé dans le système de fourniture par exemple de gaz, dans lequel le récipient va être placé. Plus préférentiellement, on utilisera un système d'identification sur le récipient constitué d'une puce électronique reliée à une antenne, l'ensemble étant placé dans un contenant par exemple en matière plastique permettant sa fixation au récipient, et connu sous l'appellation TAGRFID . La puce électronique et sa mémoire sont accessibles en lecture/écriture grâce à un système de lecture radio-fréquence. Un tel système est connu sous l'appellation RFID ( radio-frequency identification ou système d'identification radio-fréquence par ailleurs connu dans ce domaine technique). Des systèmes d'identification de type RFID sont par exemple décrits dans la demande US-A-2003/0017804 ou dans le brevet US 6,486,780 et dans les demandes associées, ainsi que dans la revue Scientific American Janvier 2004, dans un article intitulé RFID:a key to automating everything de R. WANT. Le système de détrompage selon l'invention est applicable aussi bien sur les armoires de gaz industriel (appelé gas cabinet en anglais) que sur les systèmes de distribution de liquide chimique ou CDS ( chemical dispense systems en anglais) ainsi d'ailleurs que dans le cas d'un solide se trouvant dans le récipient et qui peut être sublimé généralement par chauffage avant d'être distribué dans la ligne de distribution de gaz ou simplement liquéfié afin d'être distribué comme un liquide. Dans un système de ce type, chaque récipient est équipé par exemple d'une puce électronique de type RFID, la puce pouvant être utilisée soit en lecture soit en écriture. Dans le cas de certains produits gaz, et si le fournisseur de produit équipe ses récipients de ce système de détrompage, le bobinage circulaire relié à la puce est une antenne qui permet au lecteur associé (dont la description sera faite ci-après) de lire les informations qui sont stockées sur la puce sans contrainte de positionnement du récipient à l'intérieur de son armoire. La puce contient généralement au moins deux informations, à savoir ce qui s'intitule le numéro de pièce du client ou PN, qui définit le type de gaz, la spécification du gaz et la révision de spécification du gaz, la définition du contenu du récipient et le type de robinet, ainsi que la date limite d'utilisation du gaz. Les informations sur la puce sont entrées sur celle-ci dans le centre de conditionnement des récipients, par exemple de remplissage des bouteilles de gaz chimique, à l'aide d'un logiciel adapté. L'antenne circulaire et la puce connectée à celle-ci sont encapsulées dans une enveloppe plastique qui a la forme d'une collerette par exemple, cette collerette venant se placer sur le col de la bouteille de gaz ou autant du goulot du récipient de liquide et est fixé de manière inamovible juste après le remplissage. Cet ensemble encapsulé antenne plus puce microélectronique sera ci-après appelé TAG. Lorsque le récipient muni de son TAG est installé dans l'armoire de distribution correspondante, on vient placer au-dessus du TAG une antenne circulaire composée d'un bobinage circulaire encapsulé dans une enveloppe en matière plastique et sur laquelle pourra se trouver par exemple un système d'affichage permettant d'indiquer si l'utilisation en cours est bonne ou mauvaise. On place cette antenne sur chaque bouteille, comme il sera décrit ci-après, avec le système d'affichage de l'utilisation. Par exemple, un affichage rouge indique que la bouteille connectée est en cours de distribution, donc ne doit pas être déplacée, et un affichage vert indique que le cycle de purge a été effectué et qu'il est possible de déconnecter le récipient. En ce qui concerne les produits chimiques liquides qui sont stockés dans des récipients généralement semblables à une bouteille mais plus larges et moins hauts et qui comportent souvent un goulot dans leur partie supérieure, et/ou pour les fournisseurs de récipients gaz dont les récipients ne sont pas équipés d'une antenne, le TAG est placé sur le site de production à réception dudit récipient autour du goulot. Selon le type de récipient utilisé et le type de gaz et/ou liquide présent dans le récipient, le TAG peut être un système fixé, vissé, etc... sur le récipient. Le principe de fonctionnement du système selon l'invention est le suivant: chaque équipement de distribution (destiné à recevoir le récipient) est équipé de l'ensemble suivant: un écran tactile, un automate programmable, une carte d'interface (reliée à l'automate et à l'écran tactile) et une antenne par récipient pour la lecture des TAG sur ces récipients. La carte d'interface est initialisée avec les informations de détrompage que l'on veut utiliser, via l'écran tactile de l'équipement de distribution. Lors de la mise en place d'un nouveau récipient, la carte d'interface compare les informations du TAG lues sur ce nouveau récipient à l'aide de l'antenne placée sur ce TAG avec les paramètres de détrompage présents sur la carte d'interface et transmet à l'automate une information qui autorise ou non le changement de bouteille. Si la bouteille installée n'est pas conforme, le cycle de changement de bouteille est arrêté. On peut bien entendu prévoir en cas de défaillance du système de lecture ou bien dans le cas où le TAG pour une raison quelconque est illisible une procédure qui permet d'éviter ce contrôle automatique, par l'intermédiaire de l'écran tactile de l'armoire de fluide de manière à réaliser ce contrôle manuellement. De préférence, afin d'obtenir un fonctionnement fiable du système, on rendra l'opération de contrôle manuel soumise à un contrôle strict, rendue possible uniquement en cas de disfonctionnement. L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants, donnés à titre non limitatifs conjointement avec les figures qui représentent: - la figure 1, une vue schématique du procédé et système selon l'invention avec un système de distribution de gaz et un système de distribution de liquide, - la figure 2, une vue en coupe du TAG RFID utilisé dans le cadre de l'invention, - la figure 3, une vue de dessus d'un système de lecture du TAG de la figure 2, - la figure 4, une vue détaillée du système et procédé selon l'invention permettant d'expliciter le fonctionnement de celle-ci dans le cadre d'une armoire de distribution de gaz comportant deux bouteilles de gaz utilisées alternativement, - la figure 5, un schéma de principe des étapes successives de contrôle des bouteilles et de leur TAG au cours d'un changement d'installation de bouteille dans l'armoire de distribution de gaz de la figure 4. Sur la figure 1, l'armoire pour produits chimiques liquides est connectée électriquement par la ligne 6 à l'automate programmable 19 qui gère l'ensemble du système de distribution de gaz et de liquide, installé par exemple dans une usine de fabrication de semi-conducteurs. Le fût de liquide 2 (normalement dans l'armoire 1 mais représenté à l'extérieur de celle-ci ici pour des raisons de simplification du dessin) comporte sur son col 20 des moyens de stockage d'information 3 (représenté en détails sur la figure 2) du type étiquette dite RFID ( Radio Frequency Identification en langue anglaise). Au-dessus de cette étiquette 3 est placé un lecteur 4 adapté (voir par exemple figure 3) relié électriquement via 5 à une carte électronique 15 chargée de détecter (mesurer) ou transférer des informations depuis les moyens 3 vers cette même carte 15 (ou vice-versa). La carte 15 est reliée via la ligne 16 à un écran tactile 17 lui-même connecté via 18 à l'automate programmable 19. On a également représenté de la même façon sur la figure 1 une armoire de gaz 8 et représenté à l'extérieur de celle-ci une bouteille de gaz 9 munie de moyens de stockage d'informations 10 du type étiquette électromagnétique RFID. Comme précédemment, cette étiquette 10 est fixée de manière difficilement amovible au col 21 de la bouteille 9, le robinet de gaz 11 étant relié d'une part au col de la bouteille 9 et d'autre part à la canalisation 12 de gaz à distribuer. Un lecteur 13 d'étiquette RFID est destiné à être placé au-dessus de l'étiquette 10, une connexion électrique reliant le lecteur 13 à la carte électronique 15 de lecture/écrite d'information dans l'étiquette 10. Le fonctionnement du système de détrompage selon l'invention est expliqué à l'aide de la figure 1 et de la figure 5. Dans l'armoire de gaz 8,401 on installe une bouteille de gaz 9,403 munie de son étiquette RFID 10,404 (étape d'installation 402). Puis on procède à l'étape de lecture 405 de l'étiquette 404 de la bouteille 403 à l'aide du lecteur 406 venant lire l'information présente sur celle-ci et la comparer la l'étape 407 à celle présente dans un registre de la carte 15, information préalablement entrée dans ce registre à l'aide de l'écran tactile 17. Si l'information lue est identique à celle enregistrée sur le centre 15, celle-ci envoie un signal d'autorisation (étape 408) à l'automate programmable 19, validant (ou autorisant) l'installation de cette nouvelle bouteille dont on sait qu'elle correspond au gaz approprié. (L'étiquette 404 sur la bouteille ayant été placée sur la bouteille dans la station de remplissage de ladite bouteille). La figure 2 représente une étiquette RFID 10 avec son support d'encapsulation généralement en matière plastique, , 114, sa multiplicité de bobinages circulaires 115 (fil de cuivre par exemple) dont les deux extrémités sont reliées à la puce électronique 116 (aux entrée/sortie de l'émetteur/récepteur relié à l'antenne) de manière à inscrire une information sur la partie mémoire de la puce 116 ou de lire l'information inscrite (de manière connue par l'homme de métier voir à ce sujet la littérature décrite ci-avant). La figure 3 représente le lecteur 14 d'étiquette telle que 10. Il possède essentiellement un bobinage circulaire noyé dans une enveloppe de plastique 201, des moyens de visualisation 202 (diode électroluminescente verte ou rouge pour la lecture/non lecture). Une connexion électrique 203 à relier à la carte 15 et un fil de maintien mécanique 204 pou fixer le lecteur à l'armoire dans laquelle la bouteille ou le récipient sont placés. Sur la figure 4 est représentée une installation complète du système de détrompage selon l'invention dans une armoire contenant deux bouteilles de gaz permutables. Les mêmes éléments portent les mêmes références que ceux des figures précédentes. Les bouteilles (306, 307) sont munies de leurs étiquettes 310, 311 fixées autour des robinets 308, 309 des bouteilles, de manière démontable, solidaires du corps de la bouteille et/ou du robinet. Chaque bouteille est coiffée par un lecteur de TAG/RFID 304, 305 relié respectivement électriquement à la carte d'interface 15 via 302, 303 et mécaniquement à l'armoire via 312 et 313. Les robinets 308, 309 sont reliés fluidiquement au matériel d'utilisation 323 (par exemple, réacteur de gravure CVD) via respectivement les canalisations 314, 315, les vannes contrôlées 316, 317, les canalisations 320, 321 qui se rejoignent en une seule ligne fluide 322 qui sort de l'armoire 301, les vannes 316, 317 étant commandées (tout ou rien ou proportionnel) via les connexions électriques 318, 319 reliées à l'automate programmable de commande 19. Le déroulement des opérations et du fonctionnement est explicite sur la fig 5 et peut être compris par la simple lecture de cette figure qui fait partie de la présente description. Selon l'invention, on compare les informations mémorisées dans le TAG aux informations de détrompage contenues en général dans une mémoire de la carte d'interface. Cette opération n'est qu'une lecture d'informations sur le TAG. Selon une variante de l'invention, on peut autoriser également l'écriture d'informations sur le TAG, soit pour remplacer des informations existantes, soit pour inscrire initialement une informations relative au récipient. Notamment, cette écriture d'information peut être réalisée dans la station de remplissage du récipient, à la fin de la procédure de remplissage, en transférant au TAG fixé sur le récipient l'information souhaitée, via l'antenne ( émettrice ) reliée à la carte d'interface et l'antenne ( réceptrice ) du TAG et la puce correspondante. On peut également rajouter tout type d'informations nécessaire sur le TAG en cours d'utilisation du récipient. REVENDICATIONS 1. Procédé de détrompage de récipient, et notamment d'un récipient (306) contenant un liquide et/ou un gaz et/ou un solide, ledit récipient (306) ayant des moyens de connexion fluidiques (308) permettant de connecter fluidiquement le récipient (306) à des moyens extérieurs (323) et de transférer le contenu dudit récipient (306) vers les moyens extérieurs (323) et/ou le contenu desdits moyens extérieurs (323) vers ledit récipient (306), caractérisé en ce que ledit récipient (306) comporte des moyens de stockage d'informations (116) et des moyens de transmission d'informations (115), lesdits moyens de transmission d'informations (115) permettant de transmettre les informations stockées dans les moyens de stockage d'informations (116) vers des moyens émetteurs/récepteurs extérieurs (304) et/ou de transmettre des informations provenant des moyens émetteurslrécepteurs extérieurs (15, 304) pour les stocker dans les moyens de stockage d'informations (116), les informations stockées dans les moyens de stockage d'informations (116) pouvant être comparées à des informations de détrompage contenues dans ou accessibles par les moyens émetteurs/récepteurs extérieurs (15, 304) afin d'éviter un raccordement fluidique du récipient (306) à des moyens extérieurs (323) inappropriés. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de stockage d'informations (3) sont disposés sur le col (30) du récipient. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de stockage d'informations et les moyens de transmission/réception d'informations comportent respectivement une mémoire et une antenne d'un récepteur de type RFID 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens émetteurs/récepteurs comportent également une antenne permettant de recevoir et/ou de transmettre des informations selon le mode RFID. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens émetteurs/récepteurs extérieurs comportent également des moyens comparateurs d'informations permettant de comparer une information de détrompage initialement stockée dans ou accessible par les moyens émetteurs/récepteurs extérieurs aux informations lues dans les moyens de stockage de l'information.