FR3023900A1 - Dispositif et procede de stockage de produits a des temperatures cryogeniques - Google Patents

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Abstract

Dispositif et procédé de stockage de produits à des températures cryogéniques comprenant une paroi (2) interne délimitant un volume interne destiné à contenir une réserve de liquide cryogénique, le dispositif comprenant au moins un capteur (5) de niveau de liquide dans le volume interne, un organe (10) d'indication d'une information relative au niveau de liquide dans le volume interne et un système (6, 7, 8, 9) de fourniture de liquide dans le volume interne pour compenser une baisse de niveau de liquide du fait de son évaporation, une logique (9) électronique étant configurée pour piloter le système de fourniture de liquide de façon à réguler automatiquement la quantité de liquide fournie dans le volume interne, en réponse à un signal d'un capteur (5) de niveau bas indiquant que le liquide atteint le niveau bas, la logique (9) électronique est configurée pour d'une part empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne via le système (6, 7, 8, 9) de fourniture de liquide et, d'autre part, générer une alerte via l'organe (10) d'indication pour signaler le niveau bas de liquide

Description

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de stockage de produits à des températures cryogéniques. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de stockage de produits à des températures cryogéniques comprenant une paroi interne délimitant un volume interne destiné à contenir une réserve de liquide cryogénique, une paroi externe disposée autour de la paroi interne et délimitant un volume d'isolation situé entre la paroi externe et la paroi interne, le dispositif comprenant au moins un capteur de niveau de liquide dans le volume interne, un organe d'indication d'une information relative au niveau de liquide dans le volume interne et un système de fourniture de liquide dans le volume interne pour compenser une baisse de niveau de liquide du fait de son évaporation, le système de fourniture de liquide comportant une conduite d'approvisionnement de liquide ayant une première extrémité destinée à être raccordée à une source de liquide cryogénique et une seconde extrémité débouchant dans le volume interne, une vanne située sur la conduite d'approvisionnement et une logique électronique reliée à la vanne et au capteur de niveau, la logique électronique étant configurée pour piloter le système de fourniture de liquide de façon à réguler automatiquement la quantité de liquide fournie dans le volume interne en fonction de l'information du au moins un capteur de niveau, le dispositif comportant un capteur de niveau bas déterminé situé dans la partie inférieure du volume interne. L'invention concerne notamment les réservoirs de stockage à double parois avec une isolation sous vide dans le volume inter-parois. Ces dispositifs sont utilisés notamment pour le stockage de matières biologiques refroidies via un bain de liquide cryogénique (de l'azote généralement). Les échantillons peuvent être au contact du bain d'azote (baignant dans le bain d'azote) ou au sec (pas de contact direct avec le bain d'azote). Certains réservoirs comportent un système de remplissage automatique d'azote pour compenser les inévitables pertes dues au réchauffement et à la vaporisation de l'azote liquide lorsque les échantillons sont stockés de longues périodes. Pour assurer une bonne conservation, le niveau de liquide cryogénique doit être garanti pour éviter notamment un « séchage » qui risquerait de détruire les échantillons biologiques en cas de réchauffement trop important. Ce niveau de liquide détecté est généralement pris en compte par le système de remplissage automatique en liquide qui adapte en fonction la fourniture de liquide. Des capteurs de niveau de liquide dans le réservoir sont donc fréquemment utilisés. Ces capteurs de niveau peuvent ainsi être prévus pour mesurer un niveau bas. Un ou des capteurs de niveau peuvent être utilisés également pour mesurer un niveau haut pour éviter un débordement. Un ou des capteurs peuvent être également prévus pour mesurer un ou plusieurs niveaux de liquide intermédiaires en vue notamment de l'affichage d'une information du niveau de liquide pour l'utilisateur.
Le système de remplissage automatique est donc piloté en fonction de l'information de ces capteurs de régulation de niveau ou de régulation de température. Dans le cas où le niveau de liquide atteint un niveau bas de réserve, l'apport automatique d'azote peut cependant provoquer des accidents. En effet, dans le cas où le système de fourniture d'azote est défaillant ou trop chaud, l'introduction de fluide trop chaud risque de faire remonter brutalement la température dans le stockage de façon telle que des échantillons biologiques risquent d'être définitivement perdus. Ceci peut se produire notamment lorsque la source d'azote est presque vide ou lorsque le circuit d'alimentation est trop chaud.
Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que, en réponse à un signal du capteur de niveau bas indiquant que le liquide atteint le niveau bas, la logique électronique est configurée pour d'une part empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne via le système de fourniture de liquide et, d'autre part, générer une alerte via l'organe d'indication pour signaler le niveau bas de liquide. Les inventeurs ont en effet constaté que, contre toute attente, il est dans ce cas préférable de stopper l'alimentation automatique liquide cryogénique via une source non fiable et d'attendre une intervention humaine pour remettre à niveau le liquide cryogénique destiné à assurer le refroidissement. En effet, les inventeurs ont constaté que, lorsque les dispositifs de stockages habituels ne contiennent plus qu'une faible quantité de liquide (niveau bas déterminé de réserve), l'inertie thermique du dispositif (son isolation associée à la quantité restante de liquide) permet de conserver une température suffisamment basse pendant une période relativement longue (jusqu'à plusieurs jours) avant qu'un réchauffement incompatible avec l'intégrité des produits stocké ne se produise. Cette structure et ce fonctionnement permet ainsi d'augmenter la sécurité du stockage froid de certains produits. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'organe d'indication comprend au moins l'un parmi : un afficheur visuel, un avertisseur sonore, un organe de transmission à distance d'une information, - le système de fourniture de liquide comprend une vanne pilotée située sur la conduite d'approvisionnement et reliée à la logique électronique, la logique électronique étant configurée pour empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne en obturant la conduite d'approvisionnement via la fermeture de la vanne pilotée, - le capteur de niveau bas est situé à une hauteur déterminée par rapport au fond du volume interne correspondant à un niveau de liquide compris entre dix pourcent et vingt pourcent par rapport au niveau de liquide maximal susceptible d'être contenu dans le volume interne, - le capteur de niveau bas est situé à une hauteur par rapport au fond du volume interne comprise entre trois et quinze centimètres et de préférence entre huit et quatorze centimètres, - le système de fourniture de liquide comprend un capteur de température du fluide véhiculé dans la conduite d'approvisionnement, une conduite de dérivation ayant une première extrémité raccordée à la conduite d'approvisionnement et une seconde extrémité débouchant vers une zone de décharge distincte du volume interne et un système de vanne(s) pilotée(s) de dérivation reliée(s) à la logique électronique, la logique électronique étant configurée pour empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne en commandant l'écoulement de fluide vers la conduite de dérivation via le système de vanne(s) notamment lorsque la température du fluide mesurée par le capteur de température est supérieure à un seuil déterminé.
L'invention peut concerner également un procédé de stockage de produits à des températures cryogéniques dans un dispositif de stockage comprenant une paroi interne délimitant un volume interne destiné à contenir une réserve de liquide cryogénique, une paroi externe disposée autour de la paroi interne et délimitant un volume d'isolation situé entre la paroi externe et la paroi interne, le dispositif comprenant au moins un capteur de niveau de liquide dans le volume interne, et un système de fourniture automatique de liquide dans le volume interne en fonction de l'information du au moins un capteur de niveau, le procédé comportant une étape de détection de la baisse de niveau de liquide dans le volume interne en dessous d'un niveau bas déterminé et, lorsque le de liquide dans le volume interne est en dessous du niveau bas, une étape pour empêcher la fourniture automatique de liquide dans le volume interne via le système de fourniture automatique de liquide et une étape de génération d'une alerte signalant le niveau bas..
L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue de côté schématique et partiellement en coupe, illustrant un exemple de structure et de fonctionnement d'un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 2 illustre de façon schématique et partielle un détail d'une variante de réalisation possible du système d'approvisionnement de liquide du dispositif de la figure 1.
Le dispositif de stockage de produits à des températures cryogéniques représenté schématiquement à la figure 1 comprend une paroi 2 interne délimitant un volume interne destiné à contenir une réserve de liquide cryogénique (par exemple de l'azote liquide). Le dispositif comprend une paroi externe 3 disposée autour de la paroi interne 2. Un volume d'isolation est formé entre la paroi 3 externe et la ou les parois internes 2. Le volume d'isolation peut être un volume sous vide comprenant de préférence une isolation 4 thermique du type multicouches par exemple. Classiquement, un tel dispositif est refermé par un couvercle 14 amovible représenté schématiquement et en pointillés à la figure 1.
Le dispositif comprend un capteur 5 de niveau de liquide dans le volume interne. Comme représenté, le capteur 5 de niveau peut être situé directement dans la zone de stockage des produits conservés mais il pourrait également être situé dans un puits de jauge qui communique fluidiquement avec le reste du volume interne. Le capteur 5 représenté constitue un capteur de niveau bas, c'est-à-dire un capteur mesurant un niveau d'alerte bas (détection d'un passage d'un environnement liquide à un environnement gaz). Bien entendu, le dispositif peut comporter si nécessaire d'autres capteurs 10 de niveau de liquide et notamment un capteur de niveau haut (pour éviter un débordement) et/ou un ou plusieurs capteurs de niveau intermédiaire. Le capteur 5 de niveau de liquide peut un capteur capacitif ou une thermistance ou tout autre type de capteur approprié. Le dispositif 1 comporte également un système de fourniture de liquide 15 (azote) dans le volume interne pour compenser une baisse de niveau de liquide du fait de son évaporation. Classiquement, le système de fourniture de liquide comporte une conduite 6 d'approvisionnement de liquide ayant une première extrémité destinée à être raccordée à une source 8 de liquide cryogénique et une seconde extrémité débouchant dans le volume interne. La source 8 de liquide peut 20 comporter un réseau d'azote liquide et/ou un stockage d'azote liquide éventuellement associé à un système de pompage. La conduite 6 d'approvisionnement comprend au moins une vanne 7 d'isolation pilotée. Le dispositif 1 comprend également une logique 9 électronique d'acquisition et de traitement de donnée, par exemple un automate programmé ou 25 programmable et comprenant par exemple un microprocesseur. Le dispositif 1 comporte également un organe 10 d'indication d'une information relative au niveau de liquide dans le volume interne, par exemple un afficheur et/ou un avertisseur sonore et/ou un système d'émission d'un signal sans fil (SMS, RFID, WIFI...).
30 La vanne 7 pilotée et le capteur 5 de niveau sont reliés à la logique 9 électronique. La logique 9 électronique est configurée pour piloter le système de fourniture de liquide de façon à réguler automatiquement la quantité de liquide fournie dans le volume interne en fonction de l'information du au moins un capteur 5 de niveau. Dans un mode de réalisation préféré le dispositif peut comprendre un capteur de niveau supplémentaire. C'est-à-dire qu'il y a deux capteurs de niveau est dont l'un est placé plus bas et constitue une redondance de la détection d'un niveau bas. Ce second capteur de niveau (placé relativement plus haut par rapport au fond) peut être un capteur capacitif actif en permanence. Le premier capteur 5 de niveau (placé relativement plus bas par rapport au fond) peut être quant à lui un capteur qui s'active uniquement en cas de défaillance du second capteur. Dans ce cas, la logique 9 électronique pilote la vanne 7 en fonction des signaux des deux capteurs selon un niveau de priorité prédéfini. Selon une particularité avantageuse, la logique électronique est configurée de façon que, en réponse à un signal du capteur 5 de niveau bas indiquant que le liquide atteint le niveau bas, la logique 9 électronique interrompt et bloque la fourniture de liquide dans le volume interne via le système de fourniture de liquide et, d'autre part, commande l'émission d'une alerte via l'organe 10 d'indication. Ceci permet de sécuriser une température froide au sein du dispositif 1 sans risquer l'ajout de fluide trop chaud tout en avertissant un utilisateur de la nécessité d'une intervention. Le niveau bas auquel est disposé le capteur 5 de niveau peut correspond de préférence à un niveau de liquide compris entre dix pourcent et vingt pourcent par rapport au niveau de liquide maximal susceptible d'être contenu dans le volume interne. Par exemple, pour un réservoir stockant entre soixante-dix et cent cinquante litres de d'azote pour maintenir une température de conservation, le niveau bas peut correspondre à une hauteur par rapport au fond du volume interne comprise entre trois et quinze centimètres et de préférence entre huit et quatorze centimètres. Comme illustré schématiquement à la figure 2, le système de fourniture de liquide peut comprendre en variante un capteur 13 de température du fluide véhiculé dans la conduite 6 d'approvisionnement et une conduite 11 de dérivation ayant une première extrémité raccordée à la conduite 6 d'approvisionnement et une seconde extrémité débouchant vers une zone de décharge distincte du volume interne. Le circuit comprend un système de vanne(s) 12 pilotée(s) de dérivation reliée(s) à la logique 9 électronique. La logique 9 électronique peut ainsi être configurée pour empêcher la fourniture de liquide provenant de la source 8 dans le volume interne en forçant l'écoulement de fluide vers la conduite 11 de dérivation via le système de vanne(s). Cette dérivation peut notamment être réalisée automatiquement lorsque le niveau de liquide dans le volume interne 2 atteint le niveau bas. Cette dérivation peut être maintenue tant que la température du fluide mesurée par le capteur 13 de température est supérieure à un seuil déterminé. Ceci permet de ne pas alimenter le dispositif tant que le fluide n'a pas une température adéquate.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS1. Dispositif de stockage de produits à des températures cryogéniques comprenant une paroi (2) interne délimitant un volume interne destiné à contenir une réserve de liquide cryogénique, une paroi externe (3) disposée autour de la paroi interne (2) et délimitant un volume d'isolation situé entre la paroi (3) externe et la paroi interne (2), le dispositif comprenant au moins un capteur (5) de niveau de liquide dans le volume interne, un organe (10) d'indication d'une information relative au niveau de liquide dans le volume interne et un système (6, 7, 8, 9) de fourniture de liquide dans le volume interne pour compenser une baisse de niveau de liquide du fait de son évaporation, le système de fourniture de liquide comportant une conduite (6) d'approvisionnement de liquide ayant une première extrémité destinée à être raccordée à une source (8) de liquide cryogénique et une seconde extrémité débouchant dans le volume interne, une vanne (7) située sur la conduite (6) d'approvisionnement et une logique (9) électronique reliée à la vanne (7) et au capteur (5) de niveau, la logique (9) électronique étant configurée pour piloter le système de fourniture de liquide de façon à réguler automatiquement la quantité de liquide fournie dans le volume interne en fonction de l'information du au moins un capteur (5) de niveau, le dispositif comportant un capteur (5) de niveau bas déterminé situé dans la partie inférieure du volume interne, caractérisé en ce que, en réponse à un signal du capteur (5) de niveau bas indiquant que le liquide atteint le niveau bas, la logique (9) électronique est configurée pour d'une part empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne via le système (6, 7, 8, 9) de fourniture de liquide et, d'autre part, générer une alerte via l'organe (10) d'indication pour signaler le niveau bas de liquide.
  2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (10) d'indication comprend au moins l'un parmi : un afficheur visuel, un avertisseur sonore, un organe de transmission à distance d'une information.
  3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de fourniture de liquide comprend une vanne (7) pilotée située sur la conduite (6) d'approvisionnement et reliée à la logique (9) électronique, lalogique (9) électronique étant configurée pour empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne en obturant la conduite (6) d'approvisionnement via la fermeture de la vanne (7) pilotée.
  4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur (5) de niveau bas est situé à une hauteur déterminée par rapport au fond du volume interne correspondant à un niveau de liquide compris entre dix pourcent et vingt pourcent par rapport au niveau de liquide maximal susceptible d'être contenu dans le volume interne.
  5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur (5) de niveau bas est situé à une hauteur par rapport au fond du volume interne comprise entre trois et quinze centimètres et de préférence entre huit et quatorze centimètres.
  6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le système de fourniture de liquide comprend un capteur (13) de température du fluide véhiculé dans la conduite (6) d'approvisionnement, une conduite (11) de dérivation ayant une première extrémité raccordée à la conduite (6) d'approvisionnement et une seconde extrémité débouchant vers une zone de décharge distincte du volume interne et un système de vanne(s) (12) pilotée(s) de dérivation reliée(s) à la logique (9) électronique, la logique (9) électronique étant configurée pour empêcher la fourniture de liquide dans le volume interne en commandant l'écoulement de fluide vers la conduite (11) de dérivation via le système de vanne(s) (12,
  7. 7) notamment lorsque la température du fluide mesurée par le capteur (13) de température est supérieure à un seuil déterminé. 7. Procédé de stockage de produits à des températures cryogéniques dans un dispositif de stockage comprenant une paroi (2) interne délimitant un volume interne destiné à contenir une réserve de liquide cryogénique, une paroi externe (3) disposée autour de la paroi interne (2) et délimitant un volume d'isolation situé entre la paroi (3) externe et la paroi interne (2), le dispositif comprenant au moins un capteur (5) de niveau de liquide dans le volume interne, et un système (6, 7, 8, 9) de fourniture automatique de liquide dans le volume interne en fonction de l'information du au moins un capteur (5) de niveau, le procédé comportant une étape de détection de labaisse de niveau de liquide dans le volume interne en dessous d'un niveau bas déterminé et, lorsque le de liquide dans le volume interne est en dessous du niveau bas, une étape pour empêcher la fourniture automatique de liquide dans le volume interne via le système (6, 7, 8, 9) de fourniture automatique de liquide et une étape de génération d'une alerte signalant le niveau bas.
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