Brevet FR3034507A1 — publié le 20161007

La présente invention concerne le domaine du refroidissement de produits thermosensibles tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, dans des installations fixes ou mobiles, qu'ils s'agissent notamment de tunnels cryogéniques ou encore de véhicules de transport et de distribution de tels produits thermosensibles. Dans ce domaine, le froid nécessaire au refroidissement ou maintien en température des produits est fourni principalement par deux technologies différentes : - les groupes frigorifiques à compression mécanique de vapeur fonctionnant en boucle fermée ; - les groupes cryogéniques fonctionnant en boucle ouverte et mettant en oeuvre une injection directe ou indirecte de fluides cryogéniques (azote liquide, air liquéfié, CO2 liquide ou solide, ... ) dans l'espace comportant les produits. Dans la technologie dite à injection « indirecte » le fluide cryogénique est envoyé dans un ou plusieurs échangeur(s) de chaleur situés dans la caisse de transport où sont transportés les produits (on parle de « chambre », de « boite », de « caisse » isotherme...), échangeur dans lequel circule le fluide cryogénique, l'enceinte étant par ailleurs munie d'un système de circulation d'air (ventilateurs) mettant en contact cet air avec les parois froides de l'échangeur, ce qui permet ainsi de refroidir l'air interne de la chambre froide du camion, le fluide cryogénique alimentant le ou les échangeur(s) provenant d'un réservoir de cryogène traditionnellement situé sous le camion. Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, la présente invention propose une troisième voie pour fournir le froid nécessaire au refroidissement ou au maintien en température de tels produits, voie qui met en oeuvre la juste quantité d'un air comprimé à haute pression (stocké sur le site du tunnel de surgélation par exemple ou encore dans un ou des réservoirs embarqués à bord du véhicule) qui, en se détendant, fournira la quantité du froid désirée. 3034507 2 Le procédé proposé ici est basé sur un principe de détente par turbine d'air sec qui permet d'atteindre des niveaux de froids situés typiquement entre - 60°C et -170°C avec des consommations d'énergie intermédiaires entre celles du froid mécanique et celles du froid cryogénique. 5 L'invention comprend les étapes suivantes : a) On remplit, à l'aide d'air comprimé, des capacités de stockage, à des pressions supérieures à 100 bar absolus (on se situera préférentiellement entre 300 et 1500 bars). Ces capacités peuvent donc 10 être installées à proximité de l'enceinte de refroidissement ou encore sur le véhicule pendant leur remplissage ou être remplies en dehors du véhicule puis être installées sur le véhicule ultérieurement. L'air remplissant les capacités a alors subi les étapes suivantes : 1. Compression de l'air ; 15 2. Refroidissement de l'air par un fluide réfrigérant externe comme par exemple de l'huile, de l'eau ou encore de l'air ambiant (aéroréfrigérants). Ce fluide externe peut également être un fluide plus froid que la température ambiante comme un fluide cryogénique. 3. Epuration de l'eau contenue dans l'air jusqu'à un point de rosée 20 compris préférentiellement entre + ou - 50°C de la température finale de l'air qui sera obtenu après détente (température finale que l'on peut situer entre -60°C et -200°C). 4. Le cas échéant une épuration du CO2 contenu dans l'air à une concentration évitant une condensation du CO2 lors de la détente 25 de l'air, condensation qui perturberait le procédé. Les étapes 1, 2, 3, 4 peuvent être répétées plusieurs fois et suivies dans n'importe quel ordre. 30 b) Eventuellement un refroidissement des capacités de stockages d'air comprimé avec l'air ambiant ou avec un autre moyen (air froid, CO2 solide, CO2 liquide, liquide cryogénique,... etc...) 3034507 3 c) Détente de l'air comprimé issu d'une capacité à l'aide d'un organe de détente, par exemple, une vanne, une turbine ou un compresseur inversé à piston...., d) Injection de l'air comprimé ainsi détendu et refroidi dans le tunnel ou la 5 chambre froide du véhicule. La présente invention concerne alors un procédé de refroidissement ou de maintien en température de produits thermosensibles tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, dans des installations fixes ou 10 mobiles tels les tunnels cryogéniques ou les véhicules de transport et de distribution de tels produits thermosensibles, où le froid nécessaire au refroidissement ou au maintien en température des produits est fourni par l'injection directe d'un fluide froid dans l'espace comportant les produits, se caractérisant en ce que tout ou partie du froid nécessaire est fourni par 15 l'injection directe d'un air comprimé à haute pression, pression située à au moins 300 bars, air comprimé détendu avant son injection et dont la détente fournit la quantité de froid désirée. L'invention concerne également une installation de refroidissement ou 20 de maintien en température de produits thermosensibles tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, installation fixe ou mobile telle un tunnel cryogénique ou un véhicule de transport et de distribution de tels produits thermosensibles, où l'installation est munie d'une réserve d'un fluide, apte, par son injection directe dans l'espace comportant les produits, à fournir 25 le froid nécessaire au refroidissement ou au maintien en température des produits, se caractérisant en ce que la réserve de fluide comporte un ou plusieurs stockages d'air comprimé à une pression située à au moins 300 bars, ainsi que des moyens de détente de cet air comprimé avant son injection dans l'espace. 30 L'invention peut par ailleurs adopter l'une ou plusieurs des caractéristiques techniques suivantes : 3034507 4 - l'installation est une installation fixe de surgélation desdites produits telle un tunnel cryogénique. - l'installation est un véhicule de transport desdits produits thermosensibles, véhicule muni d'au moins une chambre de stockage des 5 produits, et muni d'une réserve d'un fluide, apte, par son injection directe dans la chambre, à fournir le froid nécessaire au maintien en température des produits, où la réserve de fluide comporte un ou plusieurs stockages d'air comprimé à une pression située à au moins 300 bars, ainsi que des moyens de détente de cet air comprimé avant son injection dans l'espace. 10 - le ou les stockages d'air comprimé sont des bouteilles composites de pression nominale située entre 300 et 1500 bar, préférentiellement entre 300 et 700 bar. - on procède à une épuration de l'eau contenue dans l'air jusqu'à un point de rosée compris préférentiellement entre + ou - 50°C de la température 15 finale de l'air obtenue après détente, température finale préférentiellement située entre -60°C et -200°C, épuration qui peut intervenir avant le conditionnement de l'air comprimé dans ledit stockage ou bien entre l'extraction de l'air du stockage et son injection dans ledit espace ou chambre, avant ou après sa détente. 20 - on procède à une épuration du CO2 contenu dans l'air, épuration qui peut intervenir avant le conditionnement de l'air comprimé dans ledit stockage ou bien entre l'extraction de l'air du stockage pour son injection dans ledit espace ou chambre et sa détente. Comme on l'aura compris cette épuration vise à atteindre une concentration évitant une condensation du CO2 lors de la 25 détente de l'air, condensation qui perturberait le procédé. - on procède à un refroidissement extérieur du ou des stockages d'air comprimé avant l'exercice de ladite détente, refroidissement extérieur réalisé avec une source extérieure de froid telle que de l'air ambiant, de l'air froid ou bien un cryogène tel que le CO2 solide, le CO2 liquide, ou encore l'azote 30 liquide. Selon un des modes de réalisation de cette présente variante, le ou les stockages d'air comprimé sont localisés dans un coffrage isolé thermiquement 3034507 5 de l'extérieur et du CO2 est injecté dans le coffrage pour refroidir les stockages, le CO2 étant sous forme de neige ou de liquide. - les moyens de détente sont constitués d'une ou plusieurs turbines accouplées à des génératrices de courant. Comme il paraitra clairement à 5 l'homme du métier, ce mode de réalisation se révèle tout particulièrement avantageux pour utiliser tout ou partie de l'électricité ainsi produite pour alimenter le véhicule quand ce véhicule est un véhicule électrique ou hybride. - seulement une partie du froid nécessaire au maintien en température des produits est fourni par l'injection d'air comprimé détendu, le reste du froid 10 nécessaire étant fourni par la présence d'un système de froid mécanique. Ce mode de réalisation peut s'entendre par exemple de la manière suivante : - l'intervention de l'air comprimé détendu peut permettre de renforcer (l'industrie dit « booster ») l'action du froid mécanique durant certaines phases de la tournée d'un véhicule (phases de descente 15 rapide par exemple, par exemple après une ouverture de portes) ; - l'intervention de l'air comprimé détendu peut permettre de prendre le relai du froid mécanique (très bruyant) quand le véhicule s'approche des zones de livraison urbaines. 20 REVENDICATIONS1. Procédé de refroidissement ou de maintien en température de produits thermosensibles tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, dans des installations fixes ou mobiles tels les tunnels cryogéniques ou les véhicules de transport et de distribution de tels produits thermosensibles, où le froid nécessaire au refroidissement ou au maintien en température des produits est fourni par l'injection directe d'un fluide froid dans l'espace comportant les produits, se caractérisant en ce que tout ou partie du froid nécessaire est fourni par l'injection directe d'un air comprimé à haute pression, pression située à au moins 300 bars, air comprimé détendu avant son injection et dont la détente fournit la quantité de froid désirée. 2. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant en ce que l'installation est une installation fixe de surgélation desdites produits telle un tunnel cryogénique. 3. Procédé selon la revendication 1, se caractérisant en ce que l'installation est un véhicule de transport desdits produits thermosensibles, véhicule muni d'au moins une chambre de stockage des produits, et muni d'une réserve d'un fluide, apte, par son injection directe dans la chambre, à fournir le froid nécessaire au maintien en température des produits, où la réserve de fluide comporte un ou plusieurs stockages d'air comprimé à une pression située à au moins 300 bars, ainsi que des moyens de détente de cet air comprimé avant son injection dans l'espace. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se caractérisant en ce que le ou les stockages d'air comprimé sont des bouteilles composites de pression nominale située entre 300 et 1500 bar, préférentiellement entre 300 et 700 bar. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se caractérisant en ce que on procède à une épuration de l'eau contenue dans l'air jusqu'à un point de rosée compris préférentiellement entre + ou - 50°C de la température finale de l'air obtenue après détente, température finale préférentiellement située entre -60°C et -200°C, épuration qui peut intervenir 3034507 7 avant le conditionnement de l'air comprimé dans ledit stockage ou bien entre l'extraction de l'air du stockage et son injection dans ledit espace, avant ou après sa détente. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se 5 caractérisant en ce que on procède à une épuration du CO2 contenu dans l'air, épuration qui peut intervenir avant le conditionnement de l'air comprimé dans ledit stockage ou bien entre l'extraction de l'air du stockage pour son injection dans ledit espace et sa détente. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se 10 caractérisant en ce que on procède à un refroidissement extérieur du ou des stockages d'air comprimé avant l'exercice de ladite détente, refroidissement extérieur réalisé avec une source extérieure de froid telle que de l'air ambiant, de l'air froid ou bien un cryogène tel que le CO2 solide, le CO2 liquide, ou encore l'azote liquide. 15 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se caractérisant en ce que l'on exerce ladite détente à l'aide de moyens de détente qui sont constitués d'une ou plusieurs turbines accouplées à des génératrices de courant. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, se 20 caractérisant en ce que seulement une partie du froid nécessaire audit refroidissement ou maintien en température des produits est fourni par l'injection d'air comprimé détendu, le reste du froid nécessaire étant fourni par la présence et la mise en oeuvre d'un système de froid mécanique. 10. Installation de refroidissement ou de maintien en température de 25 produits thermosensibles tels les produits pharmaceutiques et les denrées alimentaires, installation fixe ou mobile telle un tunnel cryogénique ou un véhicule de transport et de distribution de tels produits thermosensibles, où l'installation est munie d'une réserve d'un fluide, apte, par son injection directe dans l'espace comportant les produits, à fournir le froid nécessaire au 30 refroidissement ou au maintien en température des produits, se caractérisant en ce que la réserve de fluide comporte un ou plusieurs stockages d'air 3034507 8 comprimé à une pression située à au moins 300 bars, ainsi que des moyens de détente de cet air comprimé avant son injection dans l'espace. 11. Installation selon la revendication 10, se caractérisant en ce que lesdits moyens de détente sont constitués d'une ou plusieurs turbines 5 accouplées à des génératrices de courant.