Brevet FR3109812A1 — publié le 20211105

Un conteneur (1) isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment (3) de stockage des produits, et un compartiment cryogénique (2) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé en position haute dans le conteneur, au-dessus du compartiment de stockage des produits, et étant muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie (F, 9), en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et permettant une circulation de gaz entre les deux compartiments, le conteneur étant muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet (4) à commande thermostatique, le conteneur étant muni d’une sonde (5) apte à mesurer une température dans le compartiment produits, le volet étant situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet qui est apte, quand la température voulue (consigne) est atteinte dans le compartiment de stockage des produits, à se refermer pour bloquer le passage de l’air entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits , se caractérisant en ce que : la surface cumulée des dites deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet ; la masse de neige carbonique repose sur une grille perforée (6), permettant que l’air à l'intérieur du compartiment cryogénique puisse circuler sous cette grille perforée dans un couloir d’air (10); les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée (7), telle un grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur i.e dans l’espace (8) entre les produits et les parois intérieures du conteneur. Figure de l’abrégé : Fig. 2 Conteneur pour le transport des produits thermosensibles La présente invention concerne le domaine des conteneurs et boites utilisé(e)s pour le transport des produits thermosensibles et notamment des denrées alimentaires périssables, où le maintien de la chaîne du froid est assuré par du dioxyde de carbone en phase solide ("neige carbonique"). On connait dans ce domaine des conteneurs d’un volume utile de quelques dizaines de litres à plusieurs mètres cubes, où ici typiquement la neige carbonique est stockée au dessus du compartiment de stockage des produits. De tels conteneurs isothermes comprennent donc couramment un compartiment cryogénique disposé dans la partie supérieure du conteneur, au-dessus du compartiment où sont disposés les produits devant être conservés à température contrôlée. Le compartiment cryogénique est matérialisé (par des rails, une paroi inférieure etc…) ou non selon les cas. Traditionnellement, ce compartiment supérieur reçoit un réservoir destiné à contenir un produit réfrigérant, tel que du dioxyde de carbone en phase solide, dont la sublimation libère des gaz froids compensant les entrées de chaleur à travers les joints entre le conteneur et sa porte ou encore à travers l'isolant du conteneur. On trouve ici notamment le cas des charriots aviation. Ces systèmes ne sont pas sans présenter des problèmes de performances : - soit ces systèmes ne régulent pas correctement leur température : - et ainsi la température des produits est très hétérogène dans le compartiment, car elle est fonction de leur localisation dans le compartiment produits ; - et d’autre part la température des produits peut varier en fonction des conditions extérieures à la boîte : pour une même quantité de neige embarquée, le maintien en froid sera différent selon qu’il fait 40°C ou 10°C à l’extérieur de la boîte par exemple. - soit ces systèmes régulent correctement leur température, au moyen de systèmes électroniques (batteries, piles, régulateurs, ventilateurs…) mais ce sont alors des systèmes qui nécessitent de la maintenance et qui peuvent se mettre en panne facilement. On propose selon la présente invention des structures de conteneurs/boîtes qui ont une température régulée, mais qui fonctionnent sans électronique, ces structures fonctionnent avec un système d’interruption de flux thermique non motorisé. On connait déjà des structures d’interruption de flux thermique telles que celles rapportées dans le document FR-3 062 713 A1 au nom de la Demanderesse, et l’on peut considérer que les structures proposées selon la présente invention constituent une amélioration des systèmes décrits dans ce document antérieur. Car en effet, dans ces structures antérieures, plusieurs difficultés ont été constatées : 1. la formation de givre en surface de la neige carbonique, ce qui occasionne : a) une descente lente en température des produits et de la boite car le CO 2 ne peut se sublimer rapidement du fait de la couche d’eau protectrice qui l’enveloppe. b) une mauvaise régulation de la température (trop élevée dans le compartiment produits), car le volet thermostatique peut être ouvert à 100% mais seule une petite partie du CO 2 sublimé froid peut passer dans le compartiment des produits. 2. une puissance de froid trop faible car la convection d’air dans le compartiment des produits n’est pas suffisante pour soutirer assez d’air chaud à travers les fentes du compartiment à CO 2 . 3. une hétérogénéité de la température au niveau des produits, car les produits placés directement en-dessous du volet thermostatique sont très froids (ils subissent le flux froid qui descend du compartiment cryogénique), par rapport aux autres produits placés sur les côtés, ou en tout état de cause éloignés du flux froid vertical à l’aplomb du volet. On propose alors selon l’invention d’adopter la configuration suivante : - le CO 2 repose (au sein du compartiment cryogénique) sur une grille perforée de façon à permettre que l’air à refroidir puisse circuler sous cette grille perforée, dans ce que l’on appellera un « couloir d’air » - la hauteur de couloir d’air doit être : ■ suffisamment grande pour maximiser les échanges thermiques ■ mais suffisamment petite pour tenir dans l’espace disponible du conteneur isotherme On adoptera préférentiellement une hauteur située entre 0.1 et 5 cm, encore plus préférentiellement entre 0.5 et 2 cm, une hauteur voisine de 1 cm est notamment très satisfaisante. - le CO 2 se sublime au contact de la grille, et sous l’effet de son poids, traverse la grille via les perforations, ce qui crée des “stalactites” de CO 2 . Ces stalactites de CO 2 permettent à l’échange thermique entre l’air et le CO 2 de se dérouler sans givrage. En effet, l’eau ne peut pas s’attacher durablement sur les stalactites de CO 2 . De plus, la surface de sublimation offerte est décuplée dans le cas des stalactites par rapport à une surface plane, ce qui améliore les transferts thermiques. - le compartiment cryogénique est situé en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, et est muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie, en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et qui permettent une circulation de gaz entre les deux compartiments. Comme on le verra plus en détails dans ce qui suit, on privilégie selon l’invention deux fentes latérales, car l’observation d’un des modes de mise en œuvre de l’invention montre l’existence de deux mouvements convectifs circulaires dans le compartiment des produits, mais le schéma convectif dans le compartiment des produits dépend essentiellement du ratio hauteur/longueur de la boîte. Autrement dit, avec des boîtes de formes différentes, on pourra privilégier non pas deux fentes latérales, mais dans certains cas quatre fentes (devant/derrière et à gauche/à droite) de façon à amplifier la convection dans le compartiment des produits, ou encore plusieurs fentes distinctes à gauche et à droite. On parlera donc plus généralement de fentes situées en haut des parois du compartiment cryogénique, en nombre adapté selon le cas et notamment selon les produits transportés. Et la figure 1 annexée fournit une vue schématique partielle d’exemples de compartiment cryogénique comportant des fentes F, respectivement 2 fentes, 4 fentes (deux de chaque côté se faisant face), et 4 fentes (une fente sur chaque côté de la boite), toutes en position haute dans la structure. La référence « G » sur les vues désigne la grille sur laquelle repose le cryogène tel qu’évoqué plus haut. - le conteneur est par ailleurs muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet à commande thermostatique muni d’une sonde apte à mesurer une température dans le compartiment produits, volet situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet apte, quand la température voulue (consigne) est atteinte dans le compartiment de stockage des produits, à se refermer pour bloquer le passage de l’air entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits. - la surface cumulée des (au moins) deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet. - les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée, telle une grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur. On l’a donc compris, cet arrangement favorise la circulation de l’air sous la grille soutenant la neige , grâce au phénomène de syphon engendré par le volet ouvert. De plus, ce couloir d’air entre la grille supportant le CO 2 et la partie inférieure du compartiment froid permet d’éviter d’observer de la conduction de froid dans l’épaisseur de la partie inférieure du compartiment froid, ce qui serait le cas si le CO 2 était disposé directement sur cette partie inférieure en l’absence de grille. En résumé, la grille perforée supportant le CO 2 permet : d’avoir une bonne sublimation du CO 2 en évitant l’accumulation de givre, grâce à la formation de stalactites de CO 2 se créant via les trous, d’avoir un couloir d’air froid chargé en CO 2 sublimé qui circule sous la grille, venant lécher les stalactites, et évitant un contact solide/solide entre le CO 2 et la paroi inférieure du compartiment froid (évitant la conduction dans cette paroi, ce qui évite une hétérogénéité de température dans le compartiment produits). La présente invention concerne alors un conteneur isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment de stockage des produits, et un compartiment cryogénique apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, et étant muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie, en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et permettant une circulation de gaz entre les deux compartiments, le conteneur étant muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet à commande thermostatique, le conteneur étant muni d’une sonde apte à mesurer une température dans le compartiment produits, volet situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet qui est apte, quand la température voulue (consigne) est atteinte dans le compartiment de stockage des produits, à se refermer pour bloquer le passage de l’air entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits , se caractérisant en ce que : - la surface cumulée des (dites au moins) deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet ; - la masse de neige carbonique repose sur une grille perforée, permettant que l’air à l'intérieur du compartiment cryogénique puisse circuler sous cette grille perforée dans un couloir d’air; - les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée, telle un grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur (i.e dans l’espace entre les produits et les parois intérieures du conteneur). La figure 2 annexée fournit une vue schématique partielle d’un conteneur conforme à l’invention, on reconnait sur la figure 1 les éléments suivants : 1 : le conteneur 2 : le compartiment cryogénique où l’on visualise des masses de neige carbonique 3 : les produits stockés dans la partie basse du conteneur (compartiment de stockage produits) 4 : volet à commande thermostatique 5 : sonde de température 6 : grille sur laquelle repose la neige au sein du compartiment cryogénique 7 : grille sur laquelle repose les produits au sein du compartiment produits 8 : couloir sous la grille 7 9 : les deux fentes d’entrée/sortie du compartiment cryogénique, en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits 10 : couloir sous la grille 6 Et l’on visualise bien sur la figure les flèches d’air chaud (trait épais) en provenance du compartiment produits et pénétrant à l’intérieur du compartiment cryogénique via les fentes 9, et les flèches d’air froid (après échange) sortant du compartiment cryogénique par le volet (ouvert) et tournant autour des produits, notamment grâce à l’existence du couloir d’air 8. Un conteneur (1) isotherme de conservation et/ou transport de produits thermosensibles, comportant un compartiment (3) de stockage des produits, et un compartiment cryogénique (2) apte à contenir une réserve de neige carbonique, le compartiment cryogénique étant situé en position haute dans le conteneur, au dessus du compartiment de stockage des produits, et étant muni d’au moins deux fentes d’entrée/sortie (F, 9), en communication de fluide avec le compartiment de stockage des produits et permettant une circulation de gaz entre les deux compartiments, le conteneur étant muni de moyens d'interruption du flux thermique provenant de la réserve de neige carbonique en direction du compartiment de stockage des produits, moyens d'interruption qui comprennent un volet (4) à commande thermostatique, le conteneur étant muni d’une sonde (5) apte à mesurer une température dans le compartiment produits, le volet étant situé au niveau de la paroi inférieure du compartiment cryogénique, volet qui est apte, quand la température voulue (consigne) est atteinte dans le compartiment de stockage des produits, à se refermer pour bloquer le passage de l’air entre le compartiment cryogénique et le compartiment produits , se caractérisant en ce que : la surface cumulée des dites deux fentes est supérieure ou égale à la surface du volet ; la masse de neige carbonique repose sur une grille perforée (6), permettant que l’air à l'intérieur du compartiment cryogénique puisse circuler sous cette grille perforée dans un couloir d’air (10); les produits, au sein du compartiment produits, reposent sur une structure perforée (7), telle un grille, située à distance des parois du conteneur, de façon à ce que l’air puisse circuler le long des parois intérieures du conteneur i.e dans l’espace (8) entre les produits et les parois intérieures du conteneur.