Brevet FR2979297A1 — publié le 20130301

La présente invention concerne le domaine du transport et de la distribution de produits thermosensibles, tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires. Le transport à température contrôlée et maîtrisée est devenu un enjeu majeur dans le cadre du respect de la chaîne du froid, essentielle au maintien de la qualité et de la viabilité des produits biologiques, que ce soit denrées alimentaires, ou alors médicaments, vaccins, bio-échantillons, etc... Typiquement on rappellera que les produits alimentaires périssables sont transportées frais ou surgelés (température positive ou négative), alors que les médicaments et les vaccins sont transportés frais (température positive). Le transport a lieu typiquement entre le lieu de production, les lieux de stockage ou de distribution, et les lieux de vente et/ou de consommation. Le transport de produits alimentaires frais ou surgelés est effectué par camion réfrigéré. Ce transport s'appuie essentiellement sur des groupes « mécaniques » de génération de froid. Il est également possible d'utiliser des solutions dites « cryogéniques » s'appuyant sur l'utilisation d'azote liquide ou de CO2 en tant que sources de froid pour le maintien en froid positif (frais) ou négatif (surgelé). Les avantages des solutions cryogéniques, qu'il s'agisse d'injections dites « directe » ou d'injections dites « indirectes » (le fluide cryogénique est alors acheminé depuis un réservoir cryogénique embarqué sur le camion frigorifique (en général en dessous du camion) jusqu'à un ou plusieurs échangeurs thermiques situés à l'intérieur de la ou les chambres froides du camion) sont bien répertoriés, mais voient leur pénétration du marché freinées par le cout économique associé. Et un des postes influençant lourdement la balance économique est bien entendu la quantité du cryogène (azote ou 002) requise pour la production du froid aux températures désirées. L'analyse physique des mécanismes d'échanges thermiques montre clairement que l'inertie thermique des parois de la ou les chambres de stockage représente une part importante dans le bilan énergétique. Elle pourrait, à elle seule, dans certaines configurations, être responsable de 50% de la consommation globale en cryogène. La présente invention s'attache alors à proposer une solution permettant de récupérer au moins une partie du froid cédé aux parois pour une réutilisation ultérieure durant la phase opérationnelle du camion. On sait qu'actuellement, dans les camions frigorifiques, les parois isolantes utilisées aujourd'hui sont le plus couramment constituées de polyuréthane avec un revêtement plastique à l'extérieur et un matériau conducteur à l'intérieur (coté « froid » en contact avec la chambre). La mise en froid de cette structure est très consommatrice du temps et d'énergie primaire. Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention propose une nouvelle structure de parois, que l'on peut résumer ainsi : - on incorpore dans la structure de tout ou partie des parois d'au moins une des chambres de stockage du camion, un ou plusieurs panneaux élaborés en un matériau « moins énergivore » ; - cette incorporation se fait préférentiellement dans tout ou partie de la moitié de paroi situé du coté de la source froide (coté chambre de stockage, qui comprend les injecteurs dans une injection directe, ou les échangeurs dans une injection indirecte) ; - ce matériau est de type dit « à changement de phase » ; - à titre illustratif on aura alors selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, la succession suivante de couches en partant de l'intérieur de la caisse : une couche conductrice, une couche de matériau à changement de phase, une couche de polyuréthane, et une couche en matière plastique, la couche conductrice coté intérieur de la caisse agissant comme une plaque de transmission thermique vers le matériau à changement de phase ; - le matériau à changement de phase est choisi de façon à obtenir un point de fusion adéquat selon le type d'application visé (transport en frais, en surgelé) et la gamme de températures désirée (gammes de température très particulières par exemple pour certains produits biologiques). Pour des raisons que nous expliquerons mieux ci-dessous, on met en oeuvre préférentiellement selon l'invention un matériau à changement de phase dont la température de fusion est de quelques degrés seulement supérieure à la température de consigne visée dans la chambre considérée : préférentiellement de 2 à 10°C de plus que la température de consigne et plus préférentiellement de 3 à 5°C. A titre d'exemple des consignes traditionnellement pratiquées dans cette industrie du transport, on peut citer l'exemple d'une consigne de 0 à 4°C pour du transport de produits frais, tandis que l'on rencontre des consignes de - 20 °C pour du transport de produits congelés, ces deux consignes pouvant être implémentées dans deux chambres voisines d'un même camion. A titre d'exemple, on choisit un matériau à température de fusion de +8°C pour du transport en frais et à température de fusion de -10°C pour le surgelé. On pourra choisir ces matériaux dans la gamme des matériaux organiques y compris les cires, huiles, acides gras et polyglycols ou encore dans la gamme des capsules remplies d'hydrates de sel. Le caractère avantageux de la présence d'un tel matériau dans la paroi de la caisse est lié à sa capacité à emmagasiner du froid au moment de la mise en froid du camion (au démarrage, ou encore après une ouverture de porte...), puis de le restituer quand la température de la caisse est supérieure à la température de fusion. La chaleur latente de fusion/solidification permet alors d'épargner une quantité importante d'énergie primaire (azote ou CO2 dans le cas des solutions cryogéniques) et réduire ainsi leur consommation. La présente invention concerne alors un véhicule de transport frigorifique de produits comportant au moins une chambre de stockage des produits, et se caractérisant en ce que : - on a incorporé dans la structure de tout ou partie des parois d'au moins une des chambres de stockage du camion, un ou plusieurs panneaux élaborés en un matériau de type dit « à changement de phase »; - le matériau à changement possède une température de fusion qui est supérieure de quelques degrés seulement à la température de consigne visée dans la chambre considérée, préférentiellement de 2 à 10°C supérieure à ladite consigne, et encore plus préférentiellement de 3 à 5°C supérieure à la dite consigne. Selon un des modes de mise en oeuvre préféré de l'invention, le matériau à changement de phase est incorporé dans tout ou partie de la moitié de paroi située du coté de la source froide (coté chambre de stockage), et encore plus préférentiellement dans tout ou partie du tiers de paroi située du coté de la source froide. La figure 1 annexée illustre alors en section, pas ses deux vues a) et b) : - en a) : une structure de paroi que l'on rencontre dans certains camions actuels, avec la succession, en partant de l'intérieur de la caisse, d'une couche conductrice 1, d'une couche de polyuréthane 2, et d'une couche en matière plastique 3 ; - en b) un exemple de mise en oeuvre de l'invention, où est incorporé dans la structure précédente, une couche 4 de matériau à changement de phase, on remarque que cette couche 4 est incorporée sensiblement dans la moitié de paroi qui est du coté chambre de l'ensemble. Expliquons dans ce qui suit un exemple de comportement de la paroi durant une phase opérationnelle du camion. Pour un camion frigorifique destiné au transport de produits frais, la mise en marche du système de production du froid (qu'il s'agisse de froid mécanique ou cryogénique) permet d'abaisser la température de l'air jusqu'au point de consigne, puis de maintenir cette température moyennant une régulation du système. Après chaque livraison d'une ou plusieurs palettes, les portes étant ouvertes sur l'air extérieur, la température de l'air dans le camion remonte et le système de production du froid doit fournir la puissance frigorifique nécessaire pour retrouver la température de consigne aussi vite que possible afin de respecter la chaine du froid. La durée nécessaire pour atteindre le point de consigne au premier démarrage et après chaque ouverture de porte dépend de plusieurs paramètres, dont principalement la puissance frigorifique maximum que peut fournir le système de production du froid, mais aussi de l'écart de température intérieure/extérieure et des propriétés th ermo-physiques (notamment la conductivité) des matériaux composant les parois du camion. Bien que l'air atteigne sa température de consigne après un temps défini par les paramètres de fonctionnement cités plus haut, les parois du camion continuent à absorber de l'énergie car leur inertie thermique est beaucoup plus grande que l'air. Par conséquent, elles n'atteignent l'équilibre qu'après quelques heures du temps de redescente en température de l'air interne au camion (ce temps est appelé dans cette industrie « pull down »). Dans le cas d'un camion frigorifique conforme à l'invention, constitué intégralement ou partiellement de parois contenant des matériaux à changement de phase, lors de la redescente en température de l'air au démarrage ou après une ouverture de porte, la température dans les parois baisse également, notamment dans la couche contenant le matériau à changement de phase qui verra sa température baisser jusqu'à ce qu'il atteigne sa température de solidification. On entame alors la phase de stockage d'énergie dans ce matériau qui va se solidifier progressivement. La solidification complète ne sera obtenue que bien après la phase de descente en température de l'air, ceci en raison de la différence d"inertie thermique entre les deux milieux. Mais ainsi, après les ouvertures de portes durant la tournée, et la remontée de température de l'air qui en résulte, le retour à la température de l'air sera plus rapide car le matériau à changement de phase restituera à l'air une partie de l'énergie qu'il a stockée, d'où une économie d'énergie, sans oublier le fait que le matériau à changement de phase fera office de front thermique par rapport aux apports de chaleur venant de l'extérieur. Et selon l'invention, on a choisi un ou des matériaux à changement de phase dont la température de fusion est de quelques degrés seulement supérieure à celle de l'application considérée (par exemple +8°C pour le transport en frais et -10°C pour le surgelé). Ainsi, le système stockera le froid au fur et à mesure qu'il tend vers sa température cible, et pourra restituer le moment venu l'énergie stockée pour atteindre la température cible dans l'air plus rapidement. REVENDICATIONS1. Véhicule de transport frigorifique de produits comportant au moins une chambre de stockage des produits, et se caractérisant en ce que : - on a incorporé dans la structure de tout ou partie des parois d'au moins une des chambres de stockage du camion, un ou plusieurs panneaux (4) élaborés en un matériau de type dit « à changement de phase »; - le matériau à changement possède une température de fusion qui est supérieure de quelques degrés seulement à la température de consigne visée dans la chambre considérée, préférentiellement de 2 à 10°C supérieure à ladite consigne, et encore plus préférentiellement de 3 à 5°C supérieure à la dite consigne. 2. Véhicule selon la revendication 1, se caractérisant en ce que le matériau à changement de phase est incorporé dans tout ou partie de la moitié de paroi située du coté de la source froide (coté chambre de stockage), et encore plus préférentiellement dans tout ou partie du tiers de paroi située du coté de la source froide.