Brevet FR3031171A1 — publié le 20160701

L'invention est relative à un réservoir cryogénique pour compartiment réfrigérant de conteneur isotherme. Elle concerne les conteneurs isothermes comprenant un compartiment cryogénique disposé dans la partie supérieure du conteneur, au-dessus d'un 5 compartiment de conservation recevant les produits à conserver à température sensiblement constante. Plus particulièrement, elle concerne les conteneurs dont le compartiment cryogénique reçoit un réservoir en forme de boite ouverte vers le haut et en forme de tiroir monté coulissant sur des glissières. Ce réservoir est destiné à 10 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. Selon les applications, le réservoir comporte un compartiment ou deux compartiments ayant des capacités de diffusion du froid différentes et destinées 15 l'un à la conservation de produits frais et l'autre à la conservation de produits surgelés. 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 d'au moins 20 une large ouverture pour l'extraction du gaz carbonique produit pendant le chargement de l'une des chambres. Ce chargement est réalisé au moyens 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 de ce maintien, et aspirant le gaz se formant dans 25 le réservoir pendant le remplissage en neige carbonique de la chambre. 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 fonction de 30 répartir la neige carbonique, issue de la détente du dioxyde de carbone liquide, d'une manière uniforme et homogène dans la chambre. 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 3031171 2 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 pour restituer une température de l'ordre de -25°C, avec une neige carbonique à -78,5°C. Cet équipement coopère avec une station de chargement équipée de dispositifs, tels des pistolets, et 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. Il 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 15 consommation de CO2. Des conteneurs avec des réservoirs cryogéniques et des installations de chargement sont décrits dans les documents FR2829567, FR2836543 et FR2839774 au nom de la déposante. Les conteneurs isothermes utilisant une réfrigération cryogénique mono ou 20 bi-température 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. Toutes ces conceptions présentent l'inconvénient d'employer un isolant polyuréthane non recyclable et de conférer un poids important au conteneur. Pour remédier, à cela, 25 des conteneurs réalisés en polypropylène expansé (PPE) ont été développés récemment. Un seul matériau remplace le sandwich Polyuréthane-parois stratifiées ou moulées. Le PPE assure la structure mécanique du conteneur ainsi que son isothermie. Le PPE est recyclable à 100% et le nombre de composants du conteneur est réduit. Un conteneur en PPE est décrit dans la demande de 30 brevet français FR14 51461 au nom de la déposante, non publiée. Le gain de poids apporté par cette nouvelle conception pourrait être affecté par l'utilisation d'un réservoir traditionnel, lourd à vide par sa structure et par les équipements qu'il contient. 3031171 3 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 a matériau apportant une réduction significative du poids et remédiant aux inconvénients des réservoirs actuels, tout en permettant un 5 recyclage complet de ses composants. L'invention concerne un réservoir isolant, en forme de boite ouverte vers le haut, et divisé ou non par une cloison longitudinale, interne et isolante, en deux chambres (A et B) de stockage de neige carbonique, utilisables l'une ou l'autre, respectivement, une chambre (A) avec fond isolant, pour le maintien en 10 température de produits frais, et une chambre (B) avec un fond diffusant en matériau conducteur de la chaleur, pour le maintien en température de produits surgelés, le dessus du réservoir étant couvert par un média filtrant poreux au gaz et renforcé par une armature lacunaire liée au réservoir, chacune des chambres étant alimentable en dioxyde carbone en phase liquide par un moyen d'alimentation indépendant et externe, traversant la paroi frontale du réservoir, ce réservoir définissant, entre la chambre de stockage utilisée et le plafond du compartiment réfrigérant, une zone de détente du gaz carbonique résiduel, la dite zone communiquant, par une ouverture ménagée dans la paroi frontale, avec des moyens d'aspiration du gaz disposés dans un ensemble de chargement amovible. Selon l'invention, la structure du réservoir est réalisée en polymère expansé à cellules fermées et la chambre de stockage, ou chaque chambre de stockage, comporte une paroi déflectrice disposée près de sa paroi frontale et dans la zone dans laquelle les moyens d'alimentation traversant cette paroi peuvent diffuser des jets opposés de dioxyde carbone, se télescopant pour fragmenter la neige produite, la paroi déflectrice assurant seule la répartition du flux de neige sur toute la surface de la chambre. Avec cet agencement, le réservoir, réalisé en un polymère à cellules fermées, présente une bonne résistance structurelle ainsi qu'une faible conductivité thermique. Cela permet, en jouant sur les épaisseurs des parois, d'obtenir des isolations différentes, sans avoir à employer de la mousse polyuréthane pour isoler certaines parties du réservoir. L'usage de moyens de distribution de dioxyde de carbone en phase liquide comportant, pour une chambre, deux canules avec des buses se faisant face et 3031171 4 diffusant des jets opposés se télescopant, 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 5 déconstruction avant recyclage. Le volume utile des chambres est ainsi augmenté et peut recevoir davantage de réfrigérant. Dans une forme d'exécution de l'invention, la paroi déflectrice est commune aux deux chambres et est constituée par une plaque, plane et indéformable, inclinée sur l'horizontale et partant de la paroi frontale en formant un angle 10 s'ouvrant vers l'arrière, cet angle ayant une valeur comprise entre 10 et 20 degrés. 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. 15 Avantageusement, la paroi déflectrice est solidaire de l'armature de retenue du média filtrant. 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. 20 Dans une autre forme de réalisation, la paroi déflectrice est spécifique à chacune des chambres et est constituée par une plaque verticale, plane et indéformable, portée par l'armature de retenue du média filtrant de manière à être sensiblement dans le plan médian vertical des deux canules d'injection des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone liquide affectée à chaque 25 chambre. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant des formes d'exécution d'un réservoir à deux chambres distinctes, respectivement pour produits frais et pour produits congelés. 30 Figure 1 est une vue en perspective d'un conteneur, porte ouverte avec son réservoir bi-application ; Figure 2 en perspective du réservoir, le montrant à échelle agrandi, hors du conteneur ; 3031171 5 Figure 3 est en une vue en perspective éclatée des composants du réservoir ; Figure 4 est vue partielle de coté et en coupe suivant IV-IV de figure 1, montrant à échelle agrandie la partie supérieure du conteneur quand le réservoir 5 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 coté et en coupe suivant VI-VI de figure 4, montrant à échelle agrandie la partie supérieure du conteneur avec le réservoir à deux chambres; 10 Figure 7 est une vue partielle en perspective, montrant à échelle agrandie, une autre forme de réalisation des moyens de déflexion ; Dan la forme d'exécution représentée 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, 15 sont réalisés dans un polymère expansé à cellules fermées, et en particulier en polypropylène expansé. De façon connue, la partie intérieure du conteneur comprend un compratiment réfrigérant R, contenant le réservoir S de stockage de neige carbonique, et un compartiment C de conservation de produits frais ou de 20 produits surgelés. Selon l'invention, la structure du réservoir S est aussi réalisée monolithiquement en polymère expansé à cellules fermées, et en particulier en polypropylène expansé (PPE). Comme le montrent les figures 2 à 6, la structure du réservoir S est en 25 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 30 température des produits surgelés. Le résevoir est en forme de tiroir et est monté coulissant dans les glissières supérieures 2a formées entre les éléments 2 et 3 du conteneur. 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 3031171 6 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. 5 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 10 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. La plaque 12 est positionnée et fixée sur la structure S du réservoir R par 15 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 des vis, non représentées. Les bords supérieurs des parois verticales 5, 6, 7 et 9 servent à l'appui d'un 20 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. 25 Les figures 2 à 6 montrent que la partie de l'armature 16 venant au dessus de la paroi longitudinale 9 supporte une barrette d'espacement 18, apte à venir contre le plafond 19 de l'espace 20 constituant une zone de détente du gaz résiduel. Cet espace 20 communique avec un ensemble de chargement 23, par des ouvertures oblongues 22 ménagées dans la paroi frontale 5 du réservoir S. 30 La figure 4 montre que l'ensemble de chargement 23 est composé d'un boitier 23 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. 3031171 7 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 tuyeau sous gaine 27, relié à une réserve de neige carbonique en phase liquide. Dans l'application selon l'invention, les moyens d'injection de dioxyde de 5 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 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 10 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 pour pénéter dans l'une ou l'autre des chambres A ou B. Ces canules ont un diamètre de l'ordre de 16 millimètres et pénètrent dans le compartiment choisi sur une profondeur de 15 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. En raison de ce mode de distibution, la puissance de chaque jet 20 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. 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 25 constituée par une plaque, plane et indéformable, qui, partant de la paroi frontale 5 en direction de la partie postérieure du réservoir, est inclinée sur l'horizontale en formant un angle a s'ouvrant vers l'arrière. Cet angle a une valeur comprise entre 10 et 30 degrés. La plaque 33 est de préférence monolithique avec l'armature 16 de retenue 30 du média filtrant, de manière à simplifier le montage et le démontage en fin de vie du réservoir. Dans une variante elle est rapportée sur l'armature. Dans la variante de réalisation montrée à la figure 7, les moyens de déflection comprennent des parois déflectrices 34 spécifiques à chacune des chambres A et B. Pour chacune des chambres, la paroi déflectrice est donc 3031171 8 constituée par une plaque verticale 34, plane et indéformable, 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 24 sont portées par l'armature 16 de retenue du média filtrant, et plus précisément 5 par la plaque déflectrice 33, mais elle peuvent être maintenues par tous autres moyens. 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 : 10 - 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. 15 Il ressort de la description qui précède que le réservoir selon l'invention apporte les avantages suivants : - diminution du poids du réservoir, pour l'harmoniser au poids réduit du conteneur, en réduisant la surcharge en partie haute relevant le centre de gravité du conteneur au détriment de sa stabilité, 20 - meilleure sécurité de chargement, - obtention d'un produit industriel totalement recyclable, o par l'emploi de matériaux recyclables, excluant l'usage de mousse de polyuréthane, o et par la réduction du nombre de composants, facilitant le 25 démantèlement avant recyclage, -diminutions des coûts de maintenance, o par simplification de la conception, o par suppression de composants, Quand il est dans un conteneur en PPE, avec lequel il contribue à une 30 réduction de poids, hors produits alimentaires, de l'ordre de 50%, 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, 3031171 9 - une diminution de la pénibilité du travail, - une économie d'énergie pour son transport, et, - une légéreté appréciée pour le transport par véhicules électriques. REVENDICATIONS1.) Réservoir cryogénique pour compartiment réfrigérant de conteneur isotherme, le dit réservoir (S) étant isolant, en forme de boite ouverte vers le haut, et divisé ou non par une cloison longitudinale (9), interne et isolante, en deux chambres (A et B) de stockage de neige carbonique, utilisables l'une ou l'autre, 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 un média filtrant (15) poreux au gaz et renforcé par une armature lacunaire (16) liée au réservoir, chacune des chambres (A ou B) étant alimentable en dioxyde de carbone en phase liquide par des moyens d'alimentation (28) traversant la paroi frontale (5) du réservoir, ce réservoir définissant, entre la chambre de stockage utilisée (A ou B) et le plafond (19) du compartiment réfrigérant, une zone (20) de détente du gaz carbonique résiduel, la dite zone communiquant par au moins une ouverture (22) ménagée dans la paroi frontale (5) avec des moyens d'aspiration du gaz disposés dans un ensemble de chargement amovible (23) portant les moyens d'alimentation (28), caractérisé en ce que la structure (S) du réservoir est réalisée en polymère expansé à cellules fermées et la chambre de stockage, ou chaque chambre de stockage (A et B), comporte une paroi déflectrice (33) s'étendant depuis sa paroi frontale (5) en direction de la partie postérieure et dans la zone Z dans laquelle les moyens d'alimentation (28) traversant cette paroi (5) peuvent diffuser des jets opposés de dioxyde carbone en phase liquide, se télescopant pour fragmenter la neige produite, la paroi déflectrice (33) assurant sans autres moyens la répartition du flux de neige sur toute la surface de la chambre. 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 et partant de la paroi frontale (5) en formant un angle a s'ouvrant vers l'arrière, cet angle 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 de l'armature de retenue (16) du média filtrant (15). 303 1 1 7 1 11 4.), Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi déflectrice est spécifique à chacune des chambres (A et B) et est constituée par une plaque verticale (34), plane et indéformable, disposée sensiblement dans le plan médian vertical des 5 deux canules d'injection (28) des moyens d'alimentation en dioxyde de carbone affectée 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) 10 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 est réalisé de manière monolithique en polypropylène expansé avec au moins un fond (8) présentant une épaisseur plus importante dans la chambre (A) 15 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 20 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 pendant la phase de chargement. 8.) Réservoir cryogénique pour conteneur isotherme selon les 25 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 amavible (23). 30