專利名稱：用于在儲存或運輸容器中產(chǎn)生人工氣氛的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的用于在儲存或運輸容器中產(chǎn)生人工氣氛的方法。此外，本發(fā)明還涉及一種如權(quán)利要求8前序部分所述的用于實施這種方法的裝置。
長時間以來人們已知，在儲存和運輸容器中，通過使物品處于一種氮氣含量達到99％的人工氣氛下可以在長時間內(nèi)改善易變質(zhì)物品的質(zhì)量。在這種條件下物品幾乎被置于深度休眠狀態(tài)并且在這段時間內(nèi)不會發(fā)生腐爛及熟化。因此，在這樣的條件下物品可以被較長時間和路程地運輸，否則物品可能在幾天內(nèi)腐爛變質(zhì)。
在EP 357 949 B1中給出了一種用于在運輸容器中產(chǎn)生人工氣氛的裝置，其中，通過一個氮氣發(fā)生裝置從周圍空氣中獲得氮氣并且連續(xù)地輸送到運輸容器中。在此，為了獲得高濃度的氮氣，通過一個裝置將環(huán)境空氣中的基本氣體成分即氧氣和氮氣分離成兩部分，一部分含氮氣約99％，另一部分主要含氧氣(滲透氣(Permeat))。
利用這種氣體分離薄膜可以產(chǎn)生連續(xù)的氣流。也有已知的用于非連續(xù)制氮的裝置，尤其是分子篩，但它的裝置技術(shù)結(jié)構(gòu)明顯增高，因為要求對分子篩進行反流沖洗。因此，為了產(chǎn)生人工氣氛的目的基本上都使用氣體分離薄膜。
在EP 224 469中給出了一種可運輸?shù)睦洳丶b箱。其中，除了需要提高運輸容器中的氮氣含量外還對人工氣氛進行加濕。這樣，可以根據(jù)所要運輸?shù)奈锲返那闆r在運輸容器中設(shè)定一個最佳濕度。這種設(shè)備要求攜帶一個盛水容器，該盛水容器需要不斷檢查病菌情況并且要不時地消毒。
氣體分離薄膜一般對于水份敏感。加載潮濕的壓縮空氣會對其使用壽命產(chǎn)生不利影響。為了保護它，氣體分離薄膜經(jīng)常要由適當(dāng)?shù)难b置如旋風(fēng)分離器來保護，它將游離的水分離出去。
在目前已知的氣體分離薄膜中，輸入的壓縮空氣在氣體分離期間被強制除濕。分離出來的水蒸氣與滲透氣一起排放出去。不過，水蒸氣的分離會影響氮氣生產(chǎn)的效率。
還知道，在氣體分離薄膜前面連接一個消耗能量的加熱器，以便提高所輸入的壓縮空氣的溫度并從而降低空氣相對濕度，保護氣體分離薄膜不被加載游離水。
還知道，除前面連接加熱器外，壓縮空氣通過前置的吸收干燥器來除濕。但這消耗一部分輸入的壓縮空氣并因此減少了輸入給氣體分離薄膜的壓縮空氣。這樣也降低了氮氣生產(chǎn)的效率。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于在儲存或運輸容器中產(chǎn)生人工氣氛的方法和裝置，其中，在設(shè)備效率高的情況下能夠?qū)\輸或儲存容器中的濕度進行調(diào)節(jié)，不需要附加的液體儲備。
該任務(wù)通過在權(quán)利要求1中給出的方法來解決。在權(quán)利要求8中給出了本發(fā)明裝置。
本發(fā)明涉及一種用于在儲存或運輸容器中產(chǎn)生人工氣氛的方法，其中，由一個空氣壓縮機供給的壓縮空氣經(jīng)過一個氣體分離薄膜輸送到該儲存或運輸容器中，以產(chǎn)生氮含量提高的人工氣氛，其中，借助一個除濕裝置降低所供給的壓縮空氣中的水份含量。
根據(jù)本發(fā)明，輸送給氣體分離薄膜的壓縮空氣在其進入氣體分離薄膜內(nèi)之前借助一個除濕薄膜被除濕。
根據(jù)本發(fā)明使用一個除濕薄膜來降低壓縮空氣的濕度并因此提高氮氣產(chǎn)量。通過降低輸送給氣體分離薄膜的壓縮空氣的濕度，可以提高該氣體分離薄膜的使用壽命和工作效率。
為了將儲存或運輸容器中的人工氣氛調(diào)整到所期望的濕度，優(yōu)選將除在濕薄膜內(nèi)從壓縮空氣中分離出的水份受控制地輸入到儲存或運輸容器中。
這樣的優(yōu)點是，能夠從除濕薄膜中獲取儲存或運輸容器中所要求的水份，而不需要特別的液體容器。這樣，一方面減少了裝置方面的費用，另一方面減少了物流儲備工作。為了在長時間運輸期間保持液體儲存器被充滿，該物流儲備工作是必需的。
要輸送到儲存或運輸容器中的水份可以被直接輸送給容器，但它們也可以被添加到離開氣體分離薄膜的氣流中。
在本發(fā)明的一個第一優(yōu)選實施方式中，在離開氣體分離薄膜的氣流被輸送給儲存或運輸容器之前，通過一個支路將該氣流的一部分引導(dǎo)經(jīng)過一個除濕薄膜的反流沖洗段。這樣，氮氣被用作除濕薄膜的沖洗氣體并且與被除濕薄膜分離出來的水蒸氣一起供給運輸或儲存容器的氣氛。
通過適當(dāng)?shù)拈y控制能夠調(diào)節(jié)被引導(dǎo)通過除濕薄膜的氮氣流分量，以便根據(jù)需要調(diào)節(jié)輸送給容器的人工氣氛中的水份含量。
在一個替換實施方式中可以規(guī)定，離開氣體分離薄膜的滲透氣至少部分地被引導(dǎo)經(jīng)過除濕薄膜的反流沖洗段并且隨后才被排放到環(huán)境大氣中。通過這樣的措施，與使用吸收干燥器相對比，不發(fā)生壓縮空氣的消耗并且相應(yīng)地提高了氣體分離薄膜的氮氣產(chǎn)量。
也可以規(guī)定，通過合適的閥控制來交替接通上述可互換的方式。這樣，尤其是在運輸或儲存容器的初始化階段可以明顯縮短用于將人工氣氛調(diào)整到期望狀態(tài)的時間。
在另一個實施方式中可以規(guī)定，對輸送給除濕薄膜的壓縮空氣進行冷卻。通過在一個旋風(fēng)分離器和接著的加熱之前的該冷卻，薄膜被保護免受到游離水份的作用及與此相關(guān)的負(fù)面影響。
用于實施上述方法的本發(fā)明裝置包含前后連接的一個空氣壓縮機、一個除濕薄膜和一個氣體分離薄膜。除濕薄膜最好包含一個反流沖洗段，氣體分離薄膜分離出來的滲透氣的至少一部分或者從氣體分離薄膜出來的氮氣的至少一部分被引導(dǎo)通過該反流沖洗段。
在滲透氣被引導(dǎo)經(jīng)過除濕薄膜的反流沖洗段的實施方式中，該滲透氣接著被排放到周邊大氣中。在替換實施方式中，從氣體分離薄膜出來的氮氣的至少一部分被輸送通過除濕薄膜的反流沖洗段并反向進入運輸或儲存容器中。本發(fā)明可以包含一個閥控制器，通過它能夠變換地用滲透氣或者用氮氣對除濕薄膜進行沖洗。在用氮氣沖洗除濕薄膜的反流沖洗段的情況下，可以在反流沖洗段的入口和出口之間連接一個調(diào)節(jié)閥，借助它可以調(diào)節(jié)被引導(dǎo)通過除濕薄膜的反流沖洗段的分流的量。
在縮空氣發(fā)生器和除濕薄膜之間可以接入一個冷卻裝置，以便能夠通過降低溫度來更容易地去除多余的水份。
以下借助一個實施例對本發(fā)明進行詳細說明。圖示為

圖1本發(fā)明根據(jù)第一實施方式的一個原理圖，圖2根據(jù)圖1的本發(fā)明在閥位置改變后的原理圖，及圖3本發(fā)明的一個簡化實施方式的原理圖。
圖1給出了用于在一個運輸容器34中制造人工氣氛的一個裝置。容器34可以是一個固定的儲存室，但它也可以是一個可運輸?shù)娜萜?如集裝箱)，如在航空運輸、海洋船運中使用，作為公路運輸車輛或者軌道上行駛的車輛使用。這樣的容器通常是隔熱的并且基本嚴(yán)密地封閉。如果它們作為食品運輸或儲存容器使用，則經(jīng)常配置有制冷裝置，以便降低容器內(nèi)部的溫度。
在本發(fā)明的方法中，要輸送到容器內(nèi)的氣氛基本上來自于周圍空氣。為此，用一個被驅(qū)動裝置2驅(qū)動的壓縮機3將周圍空氣吸入。更好的是，可以為容器內(nèi)的一個可控制的抽吸裝置1設(shè)置一個連接在后面的過濾器35，以便利用從容器中出來的一部分空氣量。這部分空氣量可以與周圍空氣混合起來輸送給壓縮機3。這樣，尤其是在容器初始化的開始階段，可以縮短用來調(diào)整容器34內(nèi)氣氛的持續(xù)時間。
在壓縮機中壓縮的空氣被輸送給一個熱交換器4，在那里，從壓縮機中出來的壓縮空氣的溫度被冷卻降低。為了進一步降低壓縮空氣溫度，壓縮空氣被引導(dǎo)通過一個空氣冷卻器5，在該空氣冷卻器中，壓縮空氣通過一個冷卻風(fēng)機6被冷卻，以產(chǎn)生冷的壓縮空氣流?；蛘咭部梢酝ㄟ^一個與壓縮機的驅(qū)動裝置或者壓縮機本身聯(lián)接的空氣流發(fā)生器來產(chǎn)生該冷空氣流。
在容器34中有制冷設(shè)備的情況下也可以使用一個空氣冷卻器5a來降低壓縮空氣的溫度。這里，壓縮空氣流被引導(dǎo)通過容器中的無風(fēng)扇的空氣冷卻器。
在壓縮到例如7.5bar之后，被壓縮的空氣包含大量的水份。通過冷卻空氣可以降低空氣的存蓄能力，這樣，產(chǎn)生游離的水，它能夠在一個旋風(fēng)分離器中被分離出來。
因此，在冷卻器5后面連接一個水分離器7，用于脫除壓縮空氣中的未結(jié)合的水。在打開一個脫水裝置(如借助一個電磁閥)后通過壓縮空氣的壓力來實現(xiàn)排放分離出的水。
接下來是一個用于凈化壓縮空氣的壓縮空氣過濾器8，尤其是去除殘油。在這里分離出的水和/或油同樣可以通過電氣/電子方法去除。
經(jīng)過這樣凈化的壓縮空氣被引導(dǎo)逆流通過熱交換器4，在此，它又被略加熱，以便在后面的除濕薄膜中保持低的游離水含量。
為了在進入下一步之前調(diào)節(jié)壓縮空氣溫度，可以設(shè)置一個旁路閥9，它通過或多或少的開啟和關(guān)閉來控制通過熱交換器4被導(dǎo)回的壓縮空氣的量，并且這樣來調(diào)節(jié)輸送給除濕薄膜的空氣的溫度。
此時壓縮空氣被輸送到一個用于對壓縮空氣除濕的公知除濕薄膜10上。該除濕薄膜具有一個壓縮空氣進口或者一個壓縮空氣出口以及一個反流沖洗段，該反流沖洗段具有一個入口37和一個出口36，分離出的水份可以從該出口排放。
一種可使用的除濕薄膜由一個填充有空心纖維的圓柱體構(gòu)成，其中，水蒸氣分子可以透過空心纖維擴散并通過所謂反流沖洗段被排出。
除濕薄膜的壓縮空氣出口通到氣體分離薄膜11的入口上，該氣體分離薄膜同樣按照已知方式構(gòu)造。它具有一個入口和兩個出口。被導(dǎo)入入口的壓縮空氣在該氣體分離薄膜上被分成一個幾乎不含氧氣的氮氣流(輸入的壓縮空氣的約30％)和一個富氧的空氣流(滲透氣)。氮氣流通過出口39被導(dǎo)入容器34內(nèi)。
在圖1所示的實施方式中，從氣體分離薄膜11的滲透氣出口38分離出的氧氣通過一個加濕閥15、通過除濕薄膜10的反流沖洗段以及加濕閥16排放到周圍環(huán)境中。加濕閥15作為可以電操作的二位三通換向閥構(gòu)成，加濕閥16也作為可以電操作的二位三通換向閥構(gòu)成。為了調(diào)整所要求的滲透氣通過除濕薄膜10的除濕段的流量，設(shè)置了一個滲透氣閥14，它作為可控制的節(jié)流器構(gòu)成，它將滲透氣的一部分直接在從氣體分離薄膜11中出來后就排放到周圍環(huán)境中。
在出口39上從氣體分離薄膜11中出來的氮氣流通過一個可選裝的蓄壓器12、經(jīng)過一個可電控的氮氣調(diào)節(jié)閥13被導(dǎo)入容器34中，在蓄壓器12內(nèi)裝入了一個用于儲存氮氣的止回閥。調(diào)節(jié)閥13起到調(diào)節(jié)氮氣流及氮氣純度的作用，其方式是由此產(chǎn)生的對體積流量的調(diào)節(jié)調(diào)整氮氣流體積與滲透氣體積之間的體積流量比例。調(diào)節(jié)閥13也可以手動操作。
氣體分離薄膜11與容器34之間的連接管路包含一個用于監(jiān)視設(shè)備壓力的壓力計21、一個用于監(jiān)視裝置的氮產(chǎn)生的氧測量儀22以及一個用于監(jiān)視通往容器34的氮氣流的濕度的濕度/溫度計23。直接為容器34對應(yīng)配置了相應(yīng)的氧氣傳感器24和濕度/溫度傳感器25，以便監(jiān)視所儲存物品的氣氛條件?？梢詾閮Υ媸已a充配置CO2傳感器26和C2H4傳感器27以及用于其它氣體或狀態(tài)(如溫度)的未給出的其它傳感器。
為了運輸或者儲存一定物品，也可以規(guī)定，附加地向容器28中輸入CO2。其方式是從一個CO2儲存瓶31經(jīng)過一個減壓閥32和一個可控制的截止閥33將所期望的CO2體積流量導(dǎo)送到容器34內(nèi)，減壓閥32用于將儲存容器壓力降低到在壓力計28上測得的工作壓力上。
所有通過控制連線41連接的傳感器、閥和開關(guān)元件都被一個設(shè)備控制器100控制和監(jiān)視，以便快速、高效地在容器中建立人工氣氛。所獲得的數(shù)據(jù)能夠被顯示出來或者通過數(shù)據(jù)遠程傳輸被傳送給一個控制中心，該控制中心可以在需要的情況下通過數(shù)據(jù)反饋傳輸對要調(diào)整的氣氛進行參數(shù)改變。
在圖2中給出的裝置運行狀態(tài)中，閥15和16相對于圖1所示開關(guān)位置進行了轉(zhuǎn)換。這樣，從氣體分離薄膜11中從出口39出來的氮氣流的一個分流從支路40被引導(dǎo)經(jīng)過作為可控節(jié)流器構(gòu)成的氮氣閥17和加濕閥15、經(jīng)過除濕薄膜10的除濕段并反向經(jīng)過加濕閥16，這樣，該分流又與被送往容器34的氮氣流混合到一起。
在這種運行狀態(tài)下，被引導(dǎo)經(jīng)過除濕薄膜的分流被在除濕薄膜中分離出的水份加濕，因此可以調(diào)節(jié)容器34中的濕度。
氮氣閥17用于與氮氣調(diào)節(jié)閥13共同配合來調(diào)整所需要的氮氣流量。在加濕閥15處于圖2所示開關(guān)位置中時，通向閥15的滲透氣氣流被截止，使得滲透氣直接通過滲透氣閥14被排放到周圍環(huán)境中。
根據(jù)對容器34的希望濕潤程度的要求，可以按時間控制地調(diào)整閥15和16的工作位置。大量的不同運行參數(shù)可以通過此調(diào)節(jié)調(diào)整閥15和16的開關(guān)位置的工作時間，適當(dāng)調(diào)整氮氣閥13和滲透氣閥14，或者根據(jù)要求調(diào)節(jié)氮氣閥17。
借助于適當(dāng)?shù)爻绦蚧脑O(shè)備控制器100也可以調(diào)整運行參數(shù)隨時間的變化，例如容器34的氣氛中的氮氣、氧氣或CO2的振蕩變化的氣體比例值?？刂破?00也可以用來控制容器34內(nèi)的溫度，其方式是將冷卻裝置與氣氛控制器連接。
圖3給出了本發(fā)明的一個簡化實施方式。其中放棄了加濕閥15和16。在該實施方式中，在接口38上離開氣體分離薄膜的滲透氣被直接排放到大氣中。借助流過除濕薄膜10的反流沖洗段的氮氣分流中的一個可電操作的氮氣旁路閥18可以達到特定的氮氣流量并可調(diào)整輸送給容器34的氣氛的濕度。
本發(fā)明方法和本發(fā)明裝置加速了氮氣氣氛的形成，改善了氮氣產(chǎn)量，降低了能耗和設(shè)備費用。在本發(fā)明設(shè)備運行時在儲存空間中保持固定的壓力。在首次建立壓力后，分別相當(dāng)于輸送進去的氮氣量的氣體量被相應(yīng)地從容器34中排出，從而始終維持一個低的過壓。
使用一個抽吸裝置1使得由容器中的氣體與周圍空氣形成一個貧氧的混合氣氛，由此提高了設(shè)備的效率。該混合氣氛被壓縮并且在氣體分離薄膜11中被分離。這樣，在較短的時間內(nèi)在容器中建立起所期望的貧氧氣氛。
附圖標(biāo)記1 抽吸裝置2 驅(qū)動裝置3 壓縮機 4 熱交換器5 空氣冷卻器 5a 另一空氣冷卻器6 冷卻風(fēng)機7 水分離器8 壓縮空氣過濾器 9 旁道閥10 除濕薄膜11 氣體分離薄膜12 蓄壓器 13 氮氣調(diào)節(jié)閥14 滲透氣閥15 加濕閥16 加濕閥 17 氮氣閥18 氮氣旁路閥 21 壓力計22 氧氣測量儀 23 濕度/溫度計24 氧氣測量儀 25 濕度/溫度計26 CO2測量儀 27 乙烯測量儀28 壓力計 29 過濾器31 CO2容器32 減壓閥33 截止閥 34 儲存和運輸容器35 過濾器 36 出口37 入口38 滲透氣出口39 氣體出口40 支路41 控制連線100 設(shè)備控制器
權(quán)利要求
1.一種用于在儲存或運輸容器(34)中產(chǎn)生人工氣氛的方法，其中，由一個空氣壓縮機(3)供給的壓縮空氣經(jīng)過一個氣體分離薄膜(11)輸送到該儲存或運輸容器(34)內(nèi)，用于產(chǎn)生一個氮含量提高的人工氣氛，其中，借助一個除濕裝置降低所供給的壓縮空氣的濕度，其特征為在壓縮空氣進入氣體分離薄膜(11)內(nèi)之前借助一個除濕薄膜(10)對該壓縮空氣除濕。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征為在除濕薄膜(10)內(nèi)從壓縮空氣中分離出來的水份的至少一部分被輸入到該儲存或運輸容器(34)中。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征為這些水份被附加到離開氣體分離薄膜(11)的氣流中。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征為離開氣體分離薄膜的氣流的至少一部分在該氣流被輸送到儲存或運輸容器(34)之前被引導(dǎo)經(jīng)過除濕薄膜(10)的反流沖洗段。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征為離開氣體分離薄膜(11)的滲透氣出口(38)的滲透氣的至少一部分被引導(dǎo)經(jīng)過除濕薄膜(10)的反流沖洗段。
6.如權(quán)利要求4和5所述的方法，其特征為按時間控制交替進行如權(quán)利要求4和5所述的工作步驟。
7.如權(quán)利要求1至6之一或其中幾個所述的方法，其特征為對輸送給除濕薄膜(10)的壓縮空氣進行冷卻。
8.用于實施如權(quán)利要求1所述方法的裝置，具有一個空氣壓縮機(3)，該空氣壓縮機的輸出空氣被供給一個氣體分離薄膜(11)以分離氧氣，其中，離開氣體分離薄膜的基本上由氮氣組成的氣流被輸送給一個儲存或運輸容器(34)，以便在該儲存或運輸容器內(nèi)產(chǎn)生一個比環(huán)境空氣含氮量提高的人工氣氛，其特征為在氣體分離薄膜(11)前面連接了一個除濕薄膜(10)，以便在壓縮空氣進入氣體分離薄膜(11)前對該壓縮空氣除濕。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征為除濕薄膜(10)具有一個反流沖洗段，并且，被引導(dǎo)通過該反流沖洗段的氣流的至少一部分可與被容納在該反流沖洗段中的水份一起被輸送到運輸或儲存容器(34)中。
10.如權(quán)利要求8或9所述的裝置，其特征為空氣分離薄膜(11)的滲透氣出口(38)可與除濕薄膜(10)的反流沖洗段連接，以便將被氣體分離薄膜(11)分離出來的滲透氣經(jīng)過除濕薄膜(10)的反流沖洗段導(dǎo)入周圍環(huán)境中。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征為氣體分離薄膜(11)的出口(39)具有一個通往除濕薄膜(10)的反流沖洗段的支路(40)，并且，除濕薄膜(10)的反流沖洗段的出口(36)與運輸或儲存容器(34)的一個入口相連接，以便將離開氣體分離薄膜(11)的氣流的至少一部分通過除濕薄膜(10)的反流沖洗段加濕。
12.如權(quán)利要求10和11所述的裝置，其特征為為除濕薄膜(10)的反流沖洗段對應(yīng)配置了換向閥(15，16)，以便使除濕薄膜(10)的反流沖洗段擇一地與氣體分離薄膜(11)的滲透氣出口(38)和周圍環(huán)境或者氣體分離薄膜(11)的出口(39)和運輸或儲存容器(34)的入口相連接。
13.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征為在除濕薄膜(10)的反流沖洗段的入口與出口之間連接了一個調(diào)節(jié)閥(13)。
14.如權(quán)利要求8至13之一所述的裝置，其特征為在壓縮空氣發(fā)生器(3)與除濕薄膜(10)之間接入了一個用于冷卻壓縮空氣的冷卻裝置(4-9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在儲存或運輸容器中產(chǎn)生人工氣氛的方法和裝置，其中，由一個空氣壓縮機(3)供給的壓縮空氣經(jīng)過一個氣體分離薄膜(11)輸送到儲存或運輸容器(34)內(nèi)，用于產(chǎn)生一個氮含量提高的人工氣氛，其中，借助一個除濕裝置降低所供給的壓縮空氣的濕度，其特征為，在壓縮空氣進入氣體分離薄膜(11)內(nèi)之前借助一個除濕薄膜(10)對壓縮空氣除濕。
文檔編號A23L3/34GK1646208SQ03808548
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月15日
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