CN1013802B - 可运输冷藏容器 - Google Patents

可运输冷藏容器

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Abstract

可运输冷藏容器，其中保护气体通过包括水和气体分离装置(如分子筛)及制冷和湿化装置的循环装置。为借助控制装置把温度调至存货温度，用鼓风机26把保护气体从循环装置4、5、6、10经制冷装置11和湿化装置12吹向存货，控制装置13同各运行参数检测器14至20相连，并设有存贮运行参数设定值的存贮装置和外部数据输入装置。控制装置在检测到运行参数与设定值的偏离时使循环装置工作预定时间。

Description

本发明涉及一种可运输冷藏容器。在其内部可调节或维持一种适合于存储于其中的物品，如食品的保护气体。为此目的，从该容器中抽出的保护气体直接通入，或可选择地与外部空气混合后通入包含除水、致冷，湿化和气体清除装置，特别是分子筛的循环装置。在其中不希望有的气体成分如氧气、氮气、二氧化碳、乙烯和水蒸气可在一控制装置的控制下被除去。随后，把成分经过改善处理的保护气体送回到冷藏容器中。
从DD-PS219，317中可知有一些类似的致冷容器。它们的缺点在于灵活性差和对所要求的冷却能量考虑不足。
本发明的一个目的是提供一种在运输过程中能正常工作的冷藏容器。其能量需求较低，并且其中可通过调节得到所储货物最适宜的气体体积。
在最初提到的这类冷藏容器中，这些目标是通过以下方法实现的：在致冷容器内部，特别是与储藏室分开的室中，设置循环装置，它包括一个风扇或吹风机，以把从循环装置中排出的成分调整处理过的保护气体经由致冷装置和湿化装置吹到所储货物;把控制装置接到所有监测各个工作参数的测量元件上;为工作参数的预设值提供存储装置，为可由穿孔卡、磁带、电话调制解调器及无线电发送器等数据载体输入的（如运输时间、货物种类、温度、压力等）设置输入装置;把控制装置连接到冷藏容器内的所有转换与控制元件，如阀门，开关等;控制装置在测定工作参数对设定值的偏离时使循环装置开动一段 时间，也可选择地设置用于记录存储过程中达到或设定的工作参数（如气体成分，外部和内部温度、压力，相对湿度等）的记录装置或存储器;数据可通过输入一编码调出。
根据本发明的冷藏容器能维持成分确定的冷藏保护气体。特别地，容器中的氮气、氧气、三氧化碳等成分的浓度可以变化，也可根据需要调节相对湿度。另外，容器中还可维持一种惰性气体，如氩气。这种冷藏容器配备有电动的或柴油发动机带动的适当致冷机或致冷装置，或者配有液氮致冷设备以满足提出的致冷要求。
冷藏容器内部的保护气体成分取决于所要存储的货物。存储蔬菜，水果和食物时，所选择的气体含氧量要相对低些。存储其它物品如黄色炸药，爆炸品或武器时，最好选择无氧气体。在有些情况下，又可能需要选择惰性气体如氩气。在所有情况下，都要解决调节到最初要求气体，并在储存过程中维持的问题。开始储存时所希望的气体组成调节可通过向容器内吹入合适的混合气体以代替原有的空气或在空气中加入或富集所期望的成分来实现。如运送观赏鱼时，希望富氧气体，所以氮气含量必须清除。
由于漏泄和容器内外的压力差，气体成分的维持或最初调配可能比较困难。尤其储存水果时困难会更多，因为水果会产生对容器内气体成分不利的气体，如二氧化碳和乙烯。
象蔬菜和鲜肉这些易腐败的货物可在一定成分的气体中储存相当长的时间而质量不下降，尽管各种货物要求的气体成分随产品甚至随产地而变。一般来说，适合食品的气体成分含量为1-15%的氧气，1-20%的二氧化碳，环境值的氮气，温度在0到15℃之间，相对湿度为70-98%（大约达每立方米（Nm3）6克水，Nm＝标 准米）。
如果保护气体中需要某些气体的浓度等于或高于大气中的浓度，可把这些气体加到保护气体中以在原有基础上增加其浓度，或补充其损失。这些气体的贮存箱可装在或设在车辆上。需要注意的是，保护气体可是多种气体也可是一种气体组成，这里所说的也都适用于只由一种气体组成的保护气体。二氧化碳含量的增加可方便地通过提供连接在经调节处理气体的回气管上的二氧化碳储存器来实现。
如果把气体在除去不希望有的或过多的气体成分之前，尤其是通过分子筛（如氧分子筛之前）作干燥处理，则可获得高效率。在本发明一个较佳实施方案中，供给所储货物如食品，的保护气体中的剩余湿度为每立方米中含6克水（6gH2O/Nm3），在用分子筛去氧之前，通过水分离降到每立方米0.1克到0.5克水（0.1-0.5gH2O/Nm3）之下，特殊情况下降到每立方米0.1-0.2克水（0.1-0.2gH2O/Nm3）之下，（数据均在常压下测量得到）。储存食品、水果及其它要求较高相对湿度如50%-90%的货物时，这一步骤是使用氧分子筛的一个基本的先决条件。
为降低保护气体中的湿度，可在循环回路中提供一个置于分子筛（特别是氧分子筛）之前的水分离装置。
保护气体靠传输设备通过气体分离装置在容器内部循环。在气体分离装置内，不希望有的气体成分在控制元件的控制下被分离。控制元件也通过把所需要的气体成分从相应的储存器中注入冷藏容器内部的方法，控制其浓度的增加。为此目的，测量检测器的测量信号被输入到控制装置（如计算机）中。对气体成分设定含量的任何修正可方便地通过提供控制除气装置分离动作的控制器（尤其是PID控制 器）来实现。在这些控制器中，控制器输出（修正变量）作为返馈值与设定值之差的函数是可变的。控制器可选择地由中央控制装置控制，作为测量检测器的测量信号的函数。
控制装置通过开、关和调节各个阀门，电机和泵，致冷装置，湿化装置，吹风机等来控制循环运行、分离运行、湿化与温度控制、浓度变化、压力调节等。控制器还包括适合于可插入数据载体如穿孔卡片、磁带，电话调制解调器、或者无线电数据接收机的输入装置，具体地说，这些数据记录介质包含有关储货，储存时间，保护气体成分，温度、压力等的数据。
冷藏容器一种简单而节省空间的构造可通过提供装有混在一起的二氧化碳和乙烯分子筛颗粒的贮器或分子筛，以同时除去二氧化碳和乙烯来实现。这样，这些在储存水果和蔬菜时同时产生的气体就被同时分离出去。
具体考虑到在冷藏和一定气体成分条件下货物的长期储存，在记录部件中把所有的温度，气体成分，气体湿度，环境温度及所有其它的工作参数记录并储存起来以在货物储存结束后能够确定操作正确与否是很方便的。利用工作参数的反馈值和由数据记录介质或存贮数据库输入的预定值，可控制一最优的储存程序。为避免储存过程中的损害，确定程序中的干扰的调节或控制部分可以包括一个作用于其记忆元件上的按键开关。这样，即使在长时间运输过程中，也能确定程序中的干扰或控制中心的数据输入。所有阀门，控制器，调节装置等，尤其是那些可以手动的，都可以方便地加上检测器，在其操纵过程中，操作类型和时间被传送到记录装置进行储存，还可提供象门，盖等的封闭装置，用于保护控制部件和/或记录元件和/或分离装置及其他 用以气体和/或温度调节的装置，这些封闭装置的打开由记录装置检测并记录下来。
在已知的冷藏容器中，受控保护气体通常用下列方式得到：利用液氮容器以作冷却并同供氮气代替氧气;利用二氧化碳瓶通入二氧化碳以建立所期望的保护气体;装上氧气探测器和二氧化碳探测元件以调节气体。如果气体浓度因渗透或形成其它气体而变化，则靠补充相应气体恢复其浓度。其结果是这些装置的气体及能量消耗都比较高。与之相对照，根据本发明，致冷容器在标准尺寸的制冷容器或制冷箱条件下，能提供较大的储存空间，所要求的致冷，气体处理及控制装置也不那么复杂，运费率下降，而活动范围可扩大。
在实践中，本发明的冷藏容器首次做到在气体在整个冷却过程中都严格保持确定成分的条件下的货物长期冷藏。同时，通过在致冷操作过程中通过输入参数提供对所有装置经常控制和对循环于该容器中的气体的专门控制，来最大限度降低容器的能量要求。而且，具有确定组分的气体的调整与冷却效果密切相关。正如在实践中令人惊奇地发现的那样，在气体的最优成分下，冷藏温度可以有一较高值，因而储存货物所需能量消耗比较低。
下面以附图为参考用一例实施方案对本发明作一解释。
附图示意描绘了一冷藏器1，它可被装到火车车箱或卡车上进行运输。在冷藏容器1内部，可以调节或维持成分预定的冷却保护气体。为此目的，把保护气体从容器内抽出，如用压缩机3通过至少一个吸孔2把气体吸出。压缩之后，保护气体经由三通阀21直接或通过水分离装置4，（如水分子筛）通入另一三通阀，该三通阀允许有两种选择，其一是把基本上不含水蒸汽的气体通入二氧化碳和/或乙烯分 离装置5，（如二氧化碳和/或乙烯分子筛）其二是直接把气体通入氧气分离装置6（如氧分子筛）。根据要求或目的，其它气体分离装置（如分子筛）可以连到循环回路中。分离装置的排列顺序可是任意的，只是水分离装置要放在前面，尤其要放在氧分离器之前。如果要使保护气体中某一气体成分的浓度高于它在环境空气中的浓度，就加入所需气体，例如，用说明的添加二氧化碳的方法，即提供一个二氧化碳容器7，从它通过相应的压力调节器和/或节流装置23和阀24向循环回路注入二氧化碳。随后，成分改良处理的气体混合物经由压力控制与测量部件8和出口10被吹回容器1或存储空间。经过处理的保护气体混合物可有选择地与处于或进入室中的保护气体一道，被吹风机26经由致冷设备9的冷却装置或蒸发器11吹到存储空间41。致冷设备9的凝结器25被吹风机26用环境空气冷却，或者被装在容器内或车上的循环水装置冷却。流出或流过蒸发器11的保护气体如果需要，可流过湿化装置12，以在容器内维持合适的湿度。湿化装置12由水箱或水分离器4供水。致冷装置9可方便地配备两台压缩机以避免故障。与蒸发器11相连的通风机或吹风机26同时也用来吹散保护气体并使之在容器1内循环。
如图所示，所有保护气体和环境空气处理装置和气体分离装置、控制装置13和所有操作部件均可以放置在冷藏容器由隔墙38与之其它内部空间分开的室39中。循环保护气体和/或适当调节过的环境空气通过小孔或管道40注入货物存储空间41。在这根管道或小孔40之中或之前，并最好在湿化装置12之前，设置检测装置14，15，16，17，18，19，以使循环保护气体流经它们。然而，另外的测量元件也可以安装在存储空间41中的任何指定位置。
在附图中，标号27一般地表示单向阀。
从容器1或冷藏空间41抽出的保护气体被引入水分离器4，在本例中它由水分子筛28，29组成，所以，首先分子筛28通过阀30被加入气体，干燥后的气体通过单向阀27输送到三通阀30。当分子筛28充满水时，通过阀31降低气压，分离出来的水便从出口32排出。一定湿化的气体可经过阀33注入分子筛29，湿度分离之后的气体可经由阀34再循环到分子筛28以完全去除气体中含的水分。
原则上，除分子筛外，也可采用其它分离装置。分离，尤其是湿度分离，也可以用活性碳、硅胶等实现。所有分离装置可由串联排列的多个分子筛组成。按不加热原则，气体的干燥可用吸收干燥器的方法来实现。
根据本发明，氮分子筛6中氮气的富集用下面方法实现：把在环境气体中有选择地富集的N2经压缩机通路46从流过的保护气体中抽出，将其送至分子筛，并在淋洗分子筛之后送至再循环线路47，并用排出装置10将其吹入。
在气体分离装置中配备同时分离二氮化碳和乙烯和/或水的装置是特别适宜的，因为这样特别能节省空间。
冷藏容器1的全部功能，特别是阀的控制，所有电气装置（特别是马达和/或压缩机）的开动和关闭，附加气体的加入和经过循环回路的保护气体流量，都是由中央控制装置13进行控制和监测的。为此，可把来自O2检测装置14、N2检测装置15、CO2检测装置16、乙烯检测装置17、温度检测装置18、水汽检测装置或湿气检测装置19及需要时的至少一个其他检测装置（如象检测其他气体 成分、检量贮存品温度、环境温度等的检测装置）的信号输入中央控制装置13。控制装置13的功能用引向三通阀21、30和33的控制线来示意地表示。图中未显示引向其他阀，转换装置等的控制线。控制装置13实行的控制由从冷藏容器1经压缩机3抽取保护气体开始，压缩机3提供通过独立循环回路的流量所要求的压强。例如，根据测得的保护气体水分含量，控制装置13通过控制阀21确定循环保护气体是经水分离装置4还是直接送到CO2和乙烯分离装置5。若存放物为水果，则保护气体中CO2和乙烯含量会升高且相对温度较高，因此计算机将转换阀21，以使保护气体先通过H2O分离装置4再通过CO2和乙烯分离装置5。若CO2和/或乙烯含量较低，则通过适当调节阀22可经旁流线路35绕过CO2和乙烯分离装置5。若不必做O2分离，则可经阀36和旁流线路37对氧分离装置6进行旁路。若CO2及乙烯分离装置同时起H2O分离装置作用，阀22可省略，且从H2O分离装置开始的线可并入来自CO2和/或乙烯和/或H2O分离装置的线（图中点线35′）。原理上，为建立必要的气体分离或加入顺序可借助用阀或线路进行分流而对任何分离装置进行旁路。
借助装置13的控制，还可实现增湿装置12的增湿及致冷装置9的致冷。
提供用于环境温度及存货温度的测量检测器，并对环境温度同存货温度的关系进行适当考虑是极方便的。
由于分子筛只占很小的空间，在各气体分离装置中采用分子筛改善了定时拆卸修理并增加了容器的体积填充度。另外，带分子筛的分离装置是自我再生的，故使用寿命长。在贮存要求较高湿度（特别是 约90%的范围内）的食品，如水果、肉等时，要在CO2和乙烯分离装置（如分子筛）5之前设置H2O分离装置，以适当分离O2。
保护气体或环境气体在进入独立循环回路之前受到压缩，以增加分子筛的效率，因为较高压强能导致分子筛对相应气体成分的较大负荷。
为对家用能量最优化，使用PID控制器（比例的、组合的、差动控制器）对作为反馈值函数的环境气体设置值和/或压强设置和/或温度设置值调节是极便利的。
掌握冷藏容器1的装置的所有控制及调节功能的中央控制单元13设有自诊断操作系统，以随时向操作员报告运转状态，它带有时钟模块、调节及控制模块，至操作单元和输出单元和上级计算机的接口，同运行状态有关的数据被记录并贮存很长时期（如70至100天），并要求提供所需的存储容量，控制装置13还设有缓冲应急电力装置和电压监测器。
所有被监测、测量和控制的参数及所有转换操作及状态的所需变化（特别是未允许的运转参数变化和启动）都存在记录装置的存储单元中，以为存货变质，反常运行等提供根据。另外，所有存储器的内容不会因断电而失掉，且只有在输入一种码和/或进行消抹后包含整个存期的数据的存储内容才能被消掉或盖写。计算机还同外部信息装置相联，以在发生故障或需要服务时发出警报。
到室39的通道可由能从外面打开的门来关闭，而门的打开都得记在记录装置中。同样，所有允许手动操作调节和控制的装置都可受到记录装置的监测，以记录操纵的类型和方式。
控制装置的数据输入可通过诸如卡片读出器或用于磁带、无线电 数据输入等数据携带物的其他读出装置进行。输入的数据可是气体浓度、温度、压强、存货类型、湿度、预计运输时间等。根据存在控制装置13的程序和/或为特定物品专门输入的程序，控制程序由控制装置13制作，且在输入一启动信号后开始其运行，并作为运行过程中输入控制装置13的测量信号的函数进行运行。
可有选择地设置冷却器42、43，以冷却循环保护气体。冷却器42、43有所选择地设置在压缩机3之前或之后，以把保护气体的温度调到适于分子筛的值。调整后的气体于再循环进入室39之前可在冷却器44冷却。若规格合适，这些冷却器44可基本取代制冷装置11。但设置制冷装置11是必要的，特别当通过通道45从存贮空间41抽出的气体主要是流通和冷却，而仅有小部分保护气体要通过用于调整成分的流通装置时。在冷藏容器的运行中，保护气体在由测量值或控制装置确定的时间内借助鼓风机26在存贮空间41内流动，以在温度等方面达到均匀，这种流动可与环境气体成分调整的流动同时或独立地进行。
保护气体通过独立环路的这种流动最好按需要或根据对气体成分超过预定允许值的判定来进行。
还应注意，在使容器的保护气体和/或引入的环境气体（在保护气体初始调节和/或随后增加保护气体时）流动时，可分离不需要的气体成分，以获得所需保护气体成分。因而所有已作的叙述即适用于容器的保护气体，也适用于引入环境气体。
正常情况下，货物要在运输后立即从容器卸下。但温度的突然上升是极有害的，特别当货物为食品（如水果）时。水会凝结出来并生出霉。按本发明，通过输入单元向控制装置输有其他参数，特别是运 输时间以外的参数，用于使存贮温度开始缓慢，连续或阶梯式的上升，并将此温度调到打开容器并卸下货物时的预期环境温度。但保护气体本身的成为在温度上升过程中保持不变并继续得到优化调节。这种温度上升的时间为1至3天，最好是2天。控制装置最好采用独立的调节装置来进行这种温度增加。这种过程或调节过程不仅改善了货物的质量，而且节省了相当的制冷能量，特别是在仅用液氮进行冷却时。

Claims (12)

1、一种可运输的冷藏容器，为使该冷藏容器中适于所存货物的保护气体受到调节或保持，有一将从该冷藏容器中抽出的保护气体有选择地同加入的环境气体一起进行输送的循环装置，该循环装置包含去水、制冷、湿化及在其中可在控制装置控制下除去O2、N2、CO2、乙烯及水汽等不需要成分的气体分离装置，特别是分子筛，从而使经过成分调整的保护气体能在冷藏容器中再循环，其特征在于：设置在冷藏容器(1)内部，特别是在与存贮空间(41)相分隔的室(39)中的循环装置，该循环装置包括风扇或鼓风机(26)，用于将从气体分离装置(4，5，6)经排出装置(10)排出的成分调整的保护气体经制冷装置(11)和湿化装置(12)吹回到所存货物上；控制装置(13)与检测各运行参数的所有检测装置(14，15，16，17，18，19，20)相连，并包括存储工作参数设定值的存贮单元和用于输入在穿孔卡、磁带、电话调制解调器、无线电数据传送等可插入数据载体上提供的运输持续时间，货物种类、温度、压强等外部输入数据的输入装置；控制装置(13)与冷藏容器(1)的所有转换和控制装置相连，并在判定出与运行参数设定值的偏差时使分离装置(4，5，6)及排出装置(10)导通一定时间间隔；并且控制装置(13)可有选择地设有记录装置或存储器，用于在存货期间内存储现行或设定的保护气体成分、外或内部温度、压强、相对湿度等工作参数，这些数据通过输入一种码来有选择地受到调用以随时读出。
2、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于该冷藏容器除了所述气体分离装置之外，还设有干燥处理装置，用以在借助气体分离装置，如分子筛除去O2之前，先通过分离水把传输到所述气体分离装置的环境气体和/或保护气体的残余湿度调整到小于0.5gH2O/Nm3。
3、如权利要求1或2的冷藏容器，其特征在于设有包含混合分子筛颗粒的CO2和乙烯分离装置（5），以同时除去CO2和乙烯。
4、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于设有与经过成分调整的保护气体再循环线路相连的CO2存贮装置（7），以提高保护气体中的CO2含量。
5、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于为对保护气体的成分的期望设定值进行再调节，设置了控制器，该控制器受控制单元（13）的控制，并与气体分离装置（4、5、6）相连借助该控制器可把气体分离装置（4，5，6）的分离作用作为反馈值和设定值之间偏差的函数而进行改变，而上述控制器可由控制装置（13）作为检测装置（14，15，16，17，18，19，20）产生的测量信号的函数而进行控制。
6、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于控制装置（13）设有作用在其存储单元上的按键操纵开关，用于检测对程序的干扰。
7、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于所有可手动操纵装置，特别是可手动操纵的阀、控制器及调节装置等，都设有检测器，且其中当进行手动操纵时，操纵的类型及时间都传输到控制装置（13）的记录单元中，以便进行存储。
8、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于设有其打开受到记录装置监测和记录的封闭装置，以阻挡至控制装置（13）和/或其记录装置和/或气体分离装置及所有其他操纵装置的通道。
9、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于包含气体分离装置（4，5，6）和排出装置（10）的室（39）通过隔墙（38）上的孔或通道（40）同形成存贮空间的室（41）相连，而检测装置（14，15，16，17，18，19，20）被设置在存贮空间（41）内所述孔或通道的前方且在室（39）内孔或通道（40）前方可有选择地设有湿化装置（12）。
10、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于控制装置包括升温装置，借助该升温装置可在存贮结束前的预定时期开始并调节存贮空间的温度上升以使最终温度等于打开冷藏容器时的预期环境温度。
11、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于在借助气体分离装置，如分子筛除去O2之前，先通过分离水把传输到所述气体分离装置，如分子筛的环境气体和/或保护气体的残余湿度调整到小于0.2gH2O/Nm3。
12、如权利要求1的冷藏容器，其特征在于在借助气体分离装置，如分子筛除去O2之前，先通过分离水把传输到所述气体分离装置，如分子筛的环境气体和/或保护气体的残余湿度调整到小于0.1gH2O/Nm3。
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