Brevet FR3007114A1 — publié le 20141219

DISPOSITIF MODULAIRE EXTERNE DE REGULATION AUTONOME DE LA TEMPERATURE D'UNE ENCEINTE La présente invention concerne un dispositif modulaire externe de régulation autonome de la température d'une enceinte constituée d'un container isotherme, du type notamment destiné au transport de marchandises thermosensibles. On sait que pour sécuriser la chaîne du froid de ce type d'enceinte il ne suffit pas d'être en mesure de produire du froid, dans la mesure où, au cours de son transport, l'enceinte peut se trouver soumise à des conditions de basses températures nécessitant ainsi d'assurer son chauffage. Tel est par exemple le cas d'une enceinte renfermant des produits thermosensibles devant impérativement être conservés entre 2 et 8°C et qui, lors de son transport, se trouve soumise pendant une certaine période à une température extérieure de -10°C puis pendant une autre période à une température de 30°C etc ... Dans le cas où l'enceinte est constituée d'un container de fort volume, on fait habituellement appel à un groupe frigorifique dont l'évaporateur est en mesure de fournir à l'enceinte les frigories nécessaires à son refroidissement et qui est également en mesure de fournir à celle-ci les calories nécessaires à son chauffage, et ceci en faisant traverser le fluide compressé chaud dans l'évaporateur. Un tel dispositif, notamment pour des raisons de poids et d'encombrement, n'est cependant utilisable que sur des enceintes de fort volume. Par ailleurs ce système doit être en mesure d'être relié en permanence à une source d'énergie électrique ce qui complique bien entendu la question de son transport. De plus, l'utilisation de l'évaporateur en tant que moyens de production de chaleur n'est possible que sur certains types de groupes frigorifiques. Enfin, de tels dispositifs ne peuvent fonctionner qu'en mode production de froid ou en mode production de chaud, si bien que le passage de l'un à l'autre mode présente le risque de créer un choc thermique susceptible de nuire à l'intégrité de certains produits thermosensibles. Par ailleurs ces dispositifs sont habituellement intégrés aux enceintes dont on souhaite maîtriser la température et constituent avec celles-ci un ensemble indissociable. Il est intéressant pourtant d'être en mesure de disposer d'un dispositif de régulation de la température qui puisse être disposé sur plusieurs types de containers, notamment par exemple afin de pouvoir assortir la puissance du dispositif de régulation à la puissance nécessitée par la nature des produits transportés et les conditions climatiques rencontrées au cours de ce transport. La présente invention a pour but de proposer un dispositif externe de maintien en température d'une enceinte qui soit totalement autonome du point de vue énergétique et qui soit en mesure d'assurer sa fonction de régulation quel que soit le profil de la température extérieure auquel l'enceinte est soumise, ce dispositif étant de plus modulaire et adaptable sur l'enceinte à réguler. La présente invention a ainsi pour objet un dispositif modulaire de régulation autonome de la température à une valeur de consigne déterminée, apte à être associé à au moins une enceinte de stockage. Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un système thermochimique comprenant un réservoir, formant éventuellement évaporateur, contenant un gaz liquéfié apte, après évaporation, à se combiner avec un produit réactif contenu dans un réacteur, suivant une réaction thermochimique exothermique, le produit de réaction obtenu étant apte à être régénéré par chauffage en libérant ledit gaz suivant une réaction thermochimique inverse, le réacteur et l'évaporateur du système thermochimique, constituant respectivement des moyens de chauffage et des moyens de refroidissement de ladite enceinte, et étant respectivement disposés dans un compartiment réacteur et un compartiment évaporateur, ledit dispositif comprenant des moyens de commutation aptes à : - mettre en communication le compartiment réacteur avec uniquement l'enceinte de stockage pour chauffer celle-ci et, dans le même temps, mettre en communication le compartiment évaporateur avec l'extérieur du dispositif, - mettre en communication le compartiment évaporateur avec uniquement l'enceinte de stockage pour refroidir celle-ci et, dans le même temps, mettre en communication le compartiment réacteur avec l'extérieur du dispositif. Dans un mode de mise en oeuvre de l'invention le dispositif pourra comporter des moyens aptes à mettre en communication à la fois le compartiment réacteur et le compartiment évaporateur avec l'enceinte de stockage. Le dispositif suivant l'invention pourra comporter une entrée et une sortie qui seront en mesure d'être respectivement reliées à une entrée et une sortie du compartiment réacteur et à une entrée et une sortie du compartiment évaporateur, cette entrée et cette sortie étant respectivement aptes à se connecter sur une sortie et une entrée de ladite enceinte de stockage. Suivant l'invention le compartiment réacteur et/ou le compartiment évaporateur comportera des moyens aptes à activer la circulation du flux d'air traversant lesdits compartiments. Le compartiment réacteur pourra comporter un clapet d'entrée et un clapet de sortie qui seront aptes à occuper chacun une position ouverte dans laquelle le compartiment réacteur sera en communication avec l'extérieur et une position fermée dans laquelle il sera isolé de l'extérieur, et le compartiment évaporateur pourra comporter un clapet d'entrée et un clapet de sortie qui seront aptes à occuper chacun une position ouverte dans laquelle le compartiment évaporateur sera en communication avec l'extérieur et une position fermée dans laquelle il sera isolé de l'extérieur. Par ailleurs le dispositif suivant l'invention pourra comprendre deux clapets inverseurs, à savoir un clapet en entrée et un clapet en sortie qui seront en mesure d'occuper trois positions, à savoir : - une première position dans laquelle ils mettront respectivement l'entrée et la sortie du compartiment évaporateur en communication avec l'enceinte de stockage, - une seconde position, dans laquelle ils mettront respectivement l'entrée et la sortie du compartiment réacteur en communication avec l'enceinte de stockage, - une troisième position, dans laquelle ils seront en position médiane et mettront respectivement l'entrée et la sortie du compartiment réacteur et du compartiment évaporateur en communication avec l'enceinte de stockage. Le dispositif suivant l'invention pourra être disposé en partie supérieure ou en partie inférieure de l'enceinte de stockage. Il pourra également être disposé entre deux enceintes de stockage, l'une de ces enceintes pouvant être connectée au réacteur pour être chauffée et l'autre pouvant être connectée à l'évaporateur pour être refroidie. Le dispositif suivant l'invention pourra être disposé de façon telle que son compartiment réacteur puisse être mis en communication avec une première enceinte et, simultanément, son compartiment évaporateur puisse être mis en communication avec une seconde enceinte. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est un graphique représentant un exemple de profil de températures auquel un container équipé d'un dispositif suivant l'invention peut être soumis au cours d'une opération de transport, - la figure 2 est une vue schématique d'un container équipé d'un dispositif suivant l'invention dans un mode de production de froid, - la figure 3 est une vue schématique du container et du dispositif suivant l'invention représentés sur la figure 2 dans un mode de production de chaud, - la figure 4 est une vue schématique du container et du dispositif suivant l'invention représentés sur les figures 2 et 3 dans un mode de production à la fois de chaud et de froid, - les figures 5a, à 5c sont des vues schématiques représentant divers modes de montage du dispositif suivant l'invention sur un container. Le dispositif suivant l'invention est conçu pour permettre de maintenir une enceinte contenant des produits thermosensibles à une température de consigne T, déterminée pendant une période donnée, et ce quelques soient les conditions climatiques auxquelles cette dernière est soumise lors, par exemple, d'un transport. On a représenté sur les figures 2 à 6 un exemple d'un container formant une enceinte 1 qui est destinée à contenir des produits thermosensibles 3 et qui reçoit en sa partie supérieure un dispositif 2 de régulation autonome de la température suivant l'invention. Ce dernier comprend un système thermochimique, de type connu, qui peut être mis en oeuvre avec des sels et des gaz divers et qui est essentiellement constitué d'un réacteur 9 contenant un produit réactif, constitué en l'espèce de chlorure de manganèse, qui est mélangé et compacté avec un liant expanseur notamment constitué de graphite naturel expansé, la masse volumique apparente de celui-ci étant préférentiellement comprise entre 50 kg/m3 et 150 kg/m3 et la proportion massique de chlorure de manganèse par rapport au graphite naturel expansé étant préférentiellement comprise entre 50% et 90%. Le réacteur 9 est en communication, sous le contrôle d'une vanne de commande 11, avec un réservoir 13 dans lequel est stocké un gaz spécifique, constitué d'ammoniac, ce réservoir faisant office en l'espèce d'évaporateur. Le produit réactif et le gaz sont tels que le produit réactif est apte, par une réaction thermochimique exothermique, lors d'une phase dite de fonctionnement, à absorber le gaz, générant ainsi un produit de réaction, et à le restituer ensuite, par une réaction thermochimique inverse, lors d'une phase dite de régénération, lorsque l'on chauffe le produit de réaction. Ainsi, lorsque le réacteur 9 et l'évaporateur 13 sont mis en communication, le gaz liquide contenu dans ce dernier se vaporise, ce qui absorbe une certaine quantité de chaleur, si bien qu'il est la source d'une production de froid, et ce gaz est absorbé par le matériau réactif, générant ainsi une réaction chimique exothermique, si bien que le réacteur est la source d'une production de chaleur. Une fois la réaction terminée, lorsque l'on réchauffe le produit de réaction contenu dans le réacteur 9, on libère le gaz absorbé par le matériau réactif et celui-ci se condense alors dans l'évaporateur 13. Suivant l'invention, et ainsi que représenté sur les figures, le réacteur 9 et l'évaporateur 13 sont respectivement disposés dans des compartiments séparés 10 et 14 dont les entrées respectives 10a et 14a peuvent être mises en communication avec un conduit d'entrée 5 en communication avec une sortie 5a de l'enceinte 1, et les sorties 10b et 14b peuvent être mises en communication avec un conduit de sortie 7 également en communication avec une entrée 7a de l'enceinte 1 et ceci sous le contrôle d'un système de six clapets de distribution qui sont asservis entre eux sous la commande d'un microcontrôleur, non représenté sur le dessin et ainsi qu'expliqué ci-après. Le compartiment réacteur 10 comporte des moyens de ventilation 12 qui assurent la circulation de l'air de son entrée 10a vers sa sortie 10b et propulse cet air, via le conduit de sortie 7, dans l'enceinte 1. De même, le compartiment évaporateur 14 comporte des moyens de ventilation 16 qui assurent la circulation de l'air de son entrée 14a vers sa sortie 14b et propulse cet air, via le conduit de sortie 7, dans l'enceinte 1. Le compartiment réacteur 9 comporte un clapet d'entrée 17a et un clapet de sortie 17b qui sont aptes à occuper chacun une position ouverte dans laquelle le compartiment réacteur 10 est en communication avec l'extérieur (figure 2) et une position fermée dans laquelle il est isolé de l'extérieur (figure 3). De même, le compartiment évaporateur 14 comporte un clapet d'entrée 19a et un clapet de sortie 19b qui sont aptes à occuper chacun une position ouverte dans laquelle le compartiment évaporateur est en communication avec l'extérieur (figure 3) et une position fermée dans laquelle il est isolé de l'extérieur (figure 2). Le système comprend également deux clapets inverseurs, à savoir un clapet 21a en entrée et un clapet 21b en sortie qui sont en mesure d'occuper trois positions, à savoir : - une première position, représentée sur la figure 2, dans laquelle ils mettent respectivement l'entrée et la sortie de l'évaporateur 13 en communication avec l'enceinte 1, - une seconde position, représentée sur la figure 3, dans laquelle ils mettent respectivement l'entrée et la sortie du réacteur 9 en communication avec l'enceinte 1, - une troisième position, représentée sur la figure 4, dans laquelle les clapets sont en position médiane et mettent respectivement l'entrée et la sortie du réacteur 9 et de l'évaporateur 13 en communication avec l'enceinte 1. Dans un exemple d'utilisation de la présente invention, on souhaite réaliser le transport international d'un produit 3 contenu dans l'enceinte 1 qui devra être maintenue à une température de consigne Tc de 5°C et qui sera soumise au cours de ce transport à divers aléas de température. Ainsi, dans le présent exemple, et ainsi que représenté sur la figure 1, le container équipé du dispositif de régulation en température suivant l'invention est tout d'abord transporté de son entrepôt où la température est de 15°C (période 1) pour être chargé en soute d'un avion dans lequel la température descend rapidement et reste à environ -20°C pendant 10 heures (période 2). A l'arrivée le container est disposé en attente à l'extérieur pendant quatre heures à une température de 40°C (période 3), pour être ensuite transféré dans un hangar d'une zone de fret où il reste à 25°C pendant 5 heures (période 4). Il est ensuite chargé en soute d'un autre avion où sa température descend à -20°C pendant cinq heures (période 5) puis est transporté à une température extérieure de -30 (période 6) vers son lieu de réception. Dans ces conditions on comprend que pendant les périodes 1, 3 et 4 il est nécessaire de refroidir l'enceinte 1, et le microcontrôleur qui pilote les clapets de commutation les positionne dans la position représentée sur la figure 2, c'est-à-dire que d'une part les clapets inverseurs 21a et 21b dégagent l'entrée 14a et la sortie 14b du compartiment 14 contenant l'évaporateur 13 et, d'autre part, les clapets 19a et 19b sont en position d'ouverture de façon à mettre l'évaporateur en communication avec l'enceinte 1 afin de refroidir celle-ci et, dans le même temps, les clapets 17a et 17b sont ouverts afin de mettre en communication avec l'extérieur l'entrée 10a et la sortie 10b du compartiment 10 afin d'évacuer dans l'atmosphère la chaleur produite par le réacteur 9 au cours de la réaction thermochimique. Inversement, au cours des périodes 2, 5, et 6 l'enceinte 1 devra être réchauffée et, pour ce faire, les clapets sont positionnés dans la position représentée sur la figure 3, c'est-à-dire que d'une part les clapets inverseurs 21a et 21b dégagent l'entrée 10a et la sortie 10b du compartiment 10 contenant le réacteur 9 et d'autre part les clapets 17a et 17b sont en position de fermeture vis-à-vis de l'extérieur, de façon à mettre le compartiment 10 contenant le réacteur 9 en communication avec l'enceinte 1 afin de réchauffer celle-ci et, dans le même temps, les clapets 19a et 19b sont ouverts afin de mettre l'évaporateur 13 en communication avec l'extérieur afin d'évacuer dans l'atmosphère le froid généré par ce dernier. Suivant l'invention, afin d'être en mesure de réguler finement la température dans l'enceinte lorsque la température extérieure oscille autour de la température de consigne Tc de l'enceinte 1, on positionne les clapets, ainsi que représenté sur la figure 4, dans une position où l'on envoie simultanément dans l'enceinte 1 de l'air chaud et de l'air froid. Pour ce faire les clapets inverseurs 21a et 21b sont mis en position médiane et les clapets d'entrée 17a et 19a et les clapets de sortie 17b et 19b assurent la communication avec l'enceinte de l'entrée et de la sortie à la fois du réacteur et de l'évaporateur. On pourrait bien entendu suivant l'invention faire appel à tout autre mode de commutation que des clapets. Ainsi que représenté sur les figures 2 à 5a, le dispositif de régulation suivant l'invention peut être fixé en partie supérieure de l'enceinte 1. Cependant ainsi que représenté sur la figure 5b, il peut également être fixé en partie inférieure de celle-ci. Dans un autre mode de mise en oeuvre de l'invention le dispositif de régulation peut également être disposé entre deux enceintes 1 et l', ce qui présente l'avantage d'être en mesure d'envoyer simultanément de l'air chaud dans l'une des enceintes (enceinte 1) et de l'air froid dans l'autre enceinte (enceinte 1'). 25 30 REVENDICATIONS1.- Dispositif modulaire de régulation autonome de la température à une valeur de consigne (Tc) déterminée, apte à être associé à au moins une enceinte de stockage (1,1'), caractérisé en ce qu'il comprend un système thermochimique comprenant un réservoir (13), formant éventuellement évaporateur, contenant un gaz liquéfié apte, après évaporation, à se combiner avec un produit réactif contenu dans un réacteur (9), suivant une réaction thermochimique exothermique, le produit de réaction obtenu étant apte à être régénéré par chauffage en libérant ledit gaz suivant une réaction thermochimique inverse, le réacteur (9) et l'évaporateur (13) du système thermochimique, constituant respectivement des moyens de chauffage et des moyens de refroidissement de ladite enceinte, et étant respectivement disposés dans un compartiment réacteur (10) et un compartiment évaporateur (14), ledit dispositif comprenant des moyens de commutation aptes à : - mettre en communication le compartiment réacteur (10) avec uniquement l'enceinte de stockage (1) pour chauffer celle-ci et, dans le même temps, mettre en communication le compartiment évaporateur (14) avec l'extérieur du dispositif, - mettre en communication le compartiment évaporateur (14) avec uniquement l'enceinte de stockage (1) pour refroidir celle-ci et, dans le même temps, mettre en communication le compartiment réacteur (10) avec l'extérieur du dispositif. 2.- Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte des moyens aptes à mettre en communication à la fois le compartiment réacteur (10) et lecompartiment évaporateur (14) avec l'enceinte de stockage (1). 3.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comporte une entrée (5) et une sortie (7) qui sont en mesure d'être respectivement reliées à une entrée (10a) et une sortie (10b) du compartiment réacteur (10) et à une entrée (14a) et une sortie (14b) du compartiment évaporateur (14). 4.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'entrée (5) et la sortie (7) sont respectivement aptes à se connecter sur une sortie (5a) et une entrée (7a) de ladite enceinte de stockage (1). 5.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le compartiment réacteur (10) et/ou le compartiment évaporateur (14) comporte des moyens (12,16) aptes à activer la circulation du flux d'air traversant lesdits compartiments (10,14). 6.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de commutation sont constitués de clapets. 7.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le compartiment réacteur (10) comporte un clapet d'entrée (17a) et un clapet de sortie (17b) qui sont aptes à occuper chacun une position ouverte dans laquelle le compartiment réacteur (10) est en communication avec l'extérieur, et une position fermée dans laquelle il est isolé de l'extérieur, et le compartiment évaporateur (14) comporte un clapet d'entrée (19a) et un clapet de sortie (19b) qui sont aptes à occuper chacun une position ouverte dans laquelle le compartiment évaporateur (14) est en communication avec l'extérieur et une position fermée dans laquelle il est isolé de l'extérieur. 8.- Dispositif suivant la revendication 7 caractérisé en ce qu'il comprend deux clapets inverseurs, à savoir unclapet (21a) en entrée et un clapet (21b) en sortie qui sont en mesure d'occuper trois positions, à savoir : - une première position dans laquelle ils mettent respectivement l'entrée (14a) et la sortie (14b) du compartiment évaporateur (14) en communication avec l'enceinte (1), - une seconde position, dans laquelle ils mettent respectivement l'entrée (10a) et la sortie (10b) du compartiment réacteur (10) en communication avec l'enceinte (1), - une troisième position, dans laquelle ils sont en position médiane et mettent respectivement l'entrée et la sortie du compartiment réacteur (10) et du compartiment évaporateur (14) en communication avec l'enceinte (1). 9.- Dispositif suivant l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il est disposé en partie supérieure de l'enceinte de stockage (1). 10.- Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il est disposé de façon telle que son compartiment réacteur (10) puisse être mis en communication avec une première enceinte (1) et, simultanément, son compartiment évaporateur (14) puisse être mis en communication avec une seconde enceinte (1').25