Brevet FR3033250A1 — publié le 20160909

DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un système de stérilisation pour la stérilisation d'éléments à stériliser, et un procédé de stérilisation de tels éléments. Ces éléments peuvent être notamment du matériel médical, par 5 exemple des appareils chirurgicaux tels que des scalpels, etc. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE De manière connue en soi, la stérilisation d'éléments à stériliser peut être réalisée à l'aide d'une enceinte de stérilisation. Celle-ci peut être 10 configurée pour recevoir un élément à stériliser et permettre la stérilisation de celui-ci lorsqu'elle est portée à une température supérieure à 100°C. Celle-ci peut notamment être configurée pour permettre la stérilisation de l'élément : 15 - en 'chaleur sèche' : l'élément à stériliser est alors exposé à un flux d'air sec dont la température est généralement comprise entre 150°C et 180°C ; ou - en 'chaleur humide' : l'élément à stériliser est alors exposé à un flux de vapeur d'eau dont la température est généralement comprise entre 120°C 20 et 140°C. La stérilisation de l'élément nécessite donc de chauffer l'élément à stériliser à une température d'au moins 100°C. En général, on prévoit un circuit de chauffage électrique. Cette solution a l'inconvénient de prélever de l'énergie électrique ; elle est donc 25 peu souhaitable lorsque l'énergie électrique est disponible seulement en quantité limitée, par exemple à bord de véhicules. PRESENTATION DE L'INVENTION Par suite, un premier objectif de l'invention est de proposer un 30 système de stérilisation, comportant une enceinte de stérilisation configurée pour recevoir un élément à stériliser et permettre la stérilisation de celui-ci lorsqu'elle est portée à une température supérieure à 100°C, et ne consommant pas ou du moins peu d'énergie électrique. Un autre but de la présente invention est de proposer un système 35 de stérilisation qui soit relativement simple et ait un faible coût d'exploitation. 3033250 2 Cet objectif est atteint grâce au fait que le système comporte en outre une pile à combustible à membrane d'échange de protons configurée pour fonctionner à une température supérieure à 100°C, et un circuit de transfert de chaleur configuré pour transmettre à l'enceinte une chaleur produite par la pile. Le terme 'pile à combustible' indiqué ci-dessus doit être compris comme désignant aussi bien un élément isolé de pile à combustible qu'un ensemble d'éléments de pile à combustible. Il s'est avéré en effet qu'une pile à combustible à membrane 10 d'échange de protons configurée pour fonctionner à une température supérieure à 100°C peut avantageusement être utilisée comme source de chaleur pour la stérilisation d'éléments à stériliser. Or, à bord d'avions des générateurs de courant électriques sont quasiment toujours nécessaires pour fournir l'énergie électrique utilisée 15 par les instruments de bord et certaines circuits (chauffage, etc.). Pour fournir cette énergie électrique, les avions peuvent être équipés de piles à combustible du type indiqué ci-dessus. Ces piles servent alors à fournir tout ou partie de l'énergie électrique utilisée à bord. Dans le cas particulier d'avions médicalisés, il est nécessaire par 20 ailleurs de stériliser les matériels médicaux et autres utilisés du fait des services médicaux prodigués à bord de l'avion ou depuis l'avion. Aussi avantageusement, lorsqu'un avion médicalisé est équipé d'une pile à combustible du type indiqué ci-dessus, le système de stérilisation selon l'invention permet de valoriser la chaleur produite par 25 celle-ci en utilisant une partie de cette chaleur pour la stérilisation des matériels médicaux. Le système de stérilisation a alors un faible coût d'exploitation puisqu'il utilise la chaleur dégagée par la ou les piles à combustible, chaleur qui est disponible sans surcoût et serait autrement, la plupart du 30 temps, dissipée en pure perte. La pile à combustible peut comporter un circuit de refroidissement. Dans ce cas, dans un mode de réalisation le circuit de transfert de chaleur est configuré pour prélever une partie de la chaleur transportée par ledit circuit de refroidissement et transmettre celle-ci à l'enceinte de 35 stérilisation. 3033250 3 Le circuit de transfert de chaleur peut notamment être agencé de la manière suivante. Dans un mode de réalisation, le circuit de refroidissement comporte une boucle de circulation de fluide caloporteur, et le circuit de transfert de 5 chaleur comporte une conduite de dérivation agencée en dérivation sur la boucle de circulation, l'enceinte de stérilisation étant interposée sur la conduite de dérivation. On comprend que le terme 'l'enceinte de stérilisation est interposée sur la conduite de dérivation' signifie que l'enceinte de stérilisation 10 comporte un échangeur de chaleur, et que c'est cet échangeur de chaleur qui est interposé sur la conduite de dérivation. Dans un mode de réalisation, le circuit de transfert de chaleur comporte une vanne de régulation interposée sur la conduite de dérivation ou agencée à un point de raccordement en amont ou en aval de la 15 conduite de dérivation ; le système de stérilisation comporte en outre un capteur de température apte à fournir une température dans l'enceinte, et un système de régulation configuré pour réguler la température dans l'enceinte en commandant la vanne de régulation en fonction de la température mesurée dans l'enceinte de manière à faire varier un débit de 20 fluide dans la conduite de dérivation. Lorsque la vanne de régulation est agencée à un point de raccordement en amont ou en aval de la conduite de dérivation, la vanne de régulation est une vanne trois voies : elle comporte des voies amont et aval par lesquelles entre et sort du fluide circulant dans la boucle de 25 circulation ; et elle comporte une voie de dérivation par laquelle est échangé du fluide circulant dans la conduite de dérivation. Si la vanne trois voies est placée au point amont de la conduite de dérivation, du fluide est prélevé dans la boucle de circulation et dirigé vers la conduite de dérivation ; inversement si la vanne trois voies est placée 30 au point aval de la conduite de dérivation, du fluide provenant de la conduite de dérivation est réinjecté au niveau de la vanne dans la boucle de circulation. L'enceinte de stérilisation est de préférence une enceinte sous pression (c'est-à-dire une enceinte configurée pour être en surpression par 35 rapport à la pression atmosphérique pendant les opérations de stérilisation). 3033250 4 Un deuxième objectif de l'invention est de proposer un procédé de stérilisation d'élément à stériliser dans une enceinte de stérilisation configurée pour recevoir un élément à stériliser et permettre la 5 stérilisation de celui-ci lorsqu'elle est portée à une température supérieure à 100°C, et ne consommant pas ou du moins peu d'énergie électrique. Un autre but de la présente invention est que le procédé de stérilisation soit relativement simple et présente un coût d'exploitation faible. Cet objectif est atteint grâce à un procédé de stérilisation comportant les opérations suivantes : a) on prélève une chaleur produite par une pile à combustible à membrane d'échange de protons, la pile à combustible étant configurée pour fonctionner à une 15 température supérieure à 100°C ; et b) on transmet au moins une partie de cette chaleur à une enceinte de stérilisation configurée pour recevoir un élément à stériliser, de manière à porter une température intérieure de celle-ci à une valeur supérieure à 100°C et permettre ainsi la stérilisation dudit élément. 20 Dans un mode de mise en oeuvre, la chaleur prélevée à l'étape a) est prélevée sur un circuit de refroidissement de la pile. Dans un mode de mise en oeuvre, le circuit de refroidissement comporte une boucle de circulation de fluide caloporteur, et la chaleur prélevée à l'étape a) est prélevée en dérivant une partie du fluide 25 caloporteur circulant dans la boucle de circulation et en dirigeant celle-ci dans une conduite agencée en dérivation sur la boucle de circulation et sur laquelle est interposée l'enceinte de stérilisation. Dans un mode de mise en oeuvre, en outre, on mesure une température dans l'enceinte, et on régule la température dans l'enceinte 30 en ajustant un débit de fluide dans la conduite de dérivation. Dans un mode de mise en oeuvre, l'enceinte de stérilisation est configurée pour être utilisée en surpression. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 35 L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, de modes de réalisation 3033250 5 représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux figures annexées, parmi lesquelles : La figure 1A représente une vue schématique d'un système de stérilisation dans un mode de réalisation de l'invention ; et 5 La figure 1B représente une vue partielle d'une variante d'un tel système. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Le système de stérilisation 10 représenté sur la figure 1A comporte - une enceinte de stérilisation 12 ; 10 - une pile à combustible 14 ; et - un circuit de transfert de chaleur 16 configuré pour transmettre à l'enceinte 12 une partie de la chaleur produite par la pile 14. L'enceinte 12 est configurée pour recevoir un élément 15 à stériliser, par exemple des gants, masque respiratoire, ciseaux, ou autre. L'enceinte 12 est agencée de manière à permettre la stérilisation des éléments qu'elle contient lorsqu'elle est portée à une température supérieure à 100°C. Dans l'exemple présenté, l'enceinte 12 est une enceinte autoclave agencée pour réaliser la stérilisation des éléments en soumettant ceux-ci à un flux de vapeur d'eau porté à une température comprise entre 120°C et 140°C. La stérilisation réalisée répond ainsi aux exigences de la norme NF EN 556. La pile 14 est une pile à combustible 14 à membrane d'échange de protons configurée pour fonctionner à une température supérieure à 100°C. Son refroidissement est assuré par circuit de refroidissement 18. Le circuit de refroidissement 18 forme une boucle dans laquelle circule le fluide caloporteur (une huile). Le fluide s'échauffe lorsqu'il traverse la pile à combustible 14 ; il est refroidi lorsqu'il traverse un échangeur de chaleur 20 disposé sur le circuit 18. Le fluide est mis en circulation dans la boucle 18 par une pompe hydraulique 22 commandable à débit variable. La circulation de fluide dans le circuit de refroidissement 18 est régulée par une unité de commande électronique 30. Celle-ci est reliée à différents capteurs qui mesurent la température et la pression du fluide dans le circuit 18 : deux capteurs de pression 24 et 35 24', disposés de part et d'autre d'une restriction 26 ; un capteur de 3033250 6 température 28 situé en sortie (en aval) de l'échangeur de température 20, et un autre capteur de température 29 situé en aval de la pile 14. A partir des informations de pression fournies par les capteurs 24 et 24', l'unité de commande 30 détermine le débit de fluide dans le circuit 5 18. Sur la base de ce débit et des informations de température fournies par les capteurs 28 et 29, elle régule le débit de fluide dans le circuit 18 (en commandant la pompe 22) de manière à maintenir la température de la pile 14 à une valeur acceptable. Des algorithmes de régulation standard peuvent être utilisés (PID, etc.). 10 Le circuit de transfert de chaleur 16 est un circuit qui sert à prélever une partie de la chaleur dégagée par la pile 14 pour transmettre celle-ci à l'enceinte de stérilisation 12. Comme la pile 14 comporte un circuit de refroidissement, le circuit de transfert 16 est couplé à ce circuit de refroidissement 18, et cela de la 15 manière suivante : le circuit 16 de transfert de chaleur comporte une conduite de dérivation 32 agencée en dérivation sur la boucle de circulation. L'enceinte de stérilisation 12 est interposée sur la conduite de dérivation 32. A son extrémité amont, la conduite 32 est reliée au circuit 18 via 20 une valve de régulation 34, disposée au point de raccordement amont de la conduite 32 sur le circuit 18. La valve 34 est une valve progressive commandable 34 à trois voies et deux positions. Cette valve 34 est tout d'abord interposée sur le circuit de refroidissement 18 ; elle comporte une voie amont A et une voie aval B reliées à ce circuit respectivement du côté 25 amont et du côté aval. La valve 34 présente également une voie de dérivation C, du côté aval, par laquelle elle permet de prélever du fluide sur le circuit 18 et de le diriger dans la conduite de dérivation 32. Dans une première position I, la valve 34 dirige tout le fluide passant par la voie A vers sa voie aval B et donc vers le circuit de 30 refroidissement 18. Dans une deuxième position II, la valve 34 dirige tout le fluide passant par la voie A vers sa voie aval C et donc vers la conduite de dérivation 32. La valve 34 est reliée à l'unité de commande 30. Celle-ci régule la position de la valve entre les positions I et II de manière à apporter la quantité de chaleur voulue à l'enceinte de stérilisation 12. A son extrémité aval, la conduite de dérivation 32 est reliée par une jonction en T 36 au circuit de refroidissement 18. 3033250 7 Un autre agencement possible de la valve de régulation 34 est illustré par la figure 113. Au lieu que la valve 34 soit une valve à trois voies, elle peut être une valve à deux voies. 5 Dans ce cas en outre, la valve de régulation 34 est interposée sur la conduite de dérivation 32 elle-même. La valve de régulation 34 est alors régulée par l'unité de commande 30 en faisant osciller son tiroir entre deux positions, la position 'ouvert' et la position 'fermé'. A son extrémité amont, la conduite 32 est alors reliée au circuit 18 10 via une jonction en T 40, disposée au point de raccordement amont de la conduite 32 sur le circuit 18. La régulation du prélèvement de chaleur par le circuit de transfert de chaleur, et donc de la circulation de fluide dans la conduite de dérivation 32, se fait de la manière suivante. 15 Un capteur de température 38 est attaché à l'enceinte de stérilisation 12 ; il mesure la température à l'intérieur de celle-ci. La température mesurée est transmise à l'unité de commande 30. Sur la base de cette information, l'unité de commande 30 régule la valve de régulation 34, et donc le débit circulant dans la conduite de dérivation 32, de 20 manière à maintenir la température dans l'enceinte de stérilisation 12 à la valeur souhaitée ou dans la plage de températures souhaitée. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à des exemples de réalisation spécifiques, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples 25 sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. 30 REVENDICATIONS1. Système de stérilisation (10), comportant Une enceinte de stérilisation (12) configurée pour recevoir un élément à stériliser (15) et permettre la stérilisation de celui-ci lorsqu'elle est portée à une température supérieure à 100°C ; le système se caractérisant en ce qu'il comporte en outre une pile à combustible (14) à membrane d'échange de protons configurée pour fonctionner à une température supérieure à 100°C, et un circuit de transfert de chaleur (16) configuré pour transmettre à l'enceinte (12) une chaleur produite par la pile (14). 2. Système de stérilisation (10) selon la revendication 1, dans lequel la pile comporte un circuit de refroidissement (18), et le circuit de transfert de chaleur (16) est configuré pour prélever une partie de la chaleur transportée par ledit circuit de refroidissement (18) et transmettre celle-ci à l'enceinte de stérilisation (12). 3. Système de stérilisation (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le circuit de refroidissement (18) comporte une boucle de circulation de fluide caloporteur, et le circuit de transfert de chaleur (16) comporte une conduite de dérivation (32) agencée en dérivation sur la boucle de circulation, l'enceinte de stérilisation (12) étant interposée sur la conduite de dérivation (32). 4. Système de stérilisation (10) selon la revendication 3, dans lequel le circuit de transfert de chaleur (16) comporte une vanne de régulation (34) interposée sur la conduite de dérivation (32) ou agencée à un point de raccordement en amont ou en aval de la conduite de -dérivation (32) ; le système de stérilisation (10) comporte en outre un capteur de température (38) apte à fournir une température dans l'enceinte (12), et un système de régulation (30) configuré pour réguler la 35 température dans l'enceinte en commandant la vanne de régulation (34) 3033250 en fonction de la température mesurée dans l'enceinte de manière à faire varier un débit de fluide dans la conduite de dérivation (32). 5. Système de stérilisation (10) selon l'une quelconque des 5 revendications 1 à 4, dans lequel l'enceinte de stérilisation (12) est une enceinte sous pression. 6. Procédé de stérilisation comportant les opérations suivantes : a) on prélève une chaleur produite par une pile à combustible (14) 10 à membrane d'échange de protons, la pile à combustible étant configurée pour fonctionner à une température supérieure à 100°C ; et b) on transmet au moins une partie de cette chaleur à une enceinte de stérilisation (12) configurée pour recevoir un élément à stériliser (15), 15 de manière à porter une température intérieure de celle-ci à une valeur supérieure à 100°C et permettre ainsi la stérilisation dudit élément. 7. Procédé de stérilisation selon la revendication 6, dans lequel la chaleur prélevée à l'étape a) est prélevée sur un circuit (18) de 20 refroidissement de la pile. 8. Procédé de stérilisation selon la revendication 7, dans lequel le circuit de refroidissement (18) comporte une boucle de circulation de fluide caloporteur, et la chaleur prélevée à l'étape a) est prélevée en 25 dérivant une partie du fluide caloporteur circulant dans la boucle de circulation et en dirigeant celle-ci dans une conduite (32) agencée en dérivation sur la boucle de circulation et sur laquelle est interposée l'enceinte de stérilisation (12). 30 9. Procédé de stérilisation selon la revendication 8, dans lequel en outre, on mesure une température dans l'enceinte (12), et on régule la température dans l'enceinte en ajustant un débit de fluide dans la conduite de dérivation (32). 10. Procédé de stérilisation selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel au cours de l'étape b), l'enceinte de 3033250 10 stérilisation (12) à laquelle on transmet au moins une partie de cette chaleur est en surpression.