ХОЛОДИЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТЕЙНЕРА
CONTAINER REFRIGERATING DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к холодильному устройству для контейнеров, включая устройство для подачи газа, которое производит и подает обогащенный азотом воздух в контейнер, и контроля концентрации кислорода в воздухе в контейнере.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Холодильные устройства для контейнеров, включая контур хладагента для циклирования хладагента, используются для охлаждения воздуха в контейнерах, применяемых, например, при морских перевозках (см., например, Патентный документ 1). Контейнер заполнен растениями, такими как бананы и авокадо. Растения осуществляют дыхание путем поглощения кислорода из воздуха и выпускания диоксида углерода даже после их сбора. По мере дыхания растения теряют хранящиеся в них питательные вещества и влагу. Таким образом, если частота дыхания растений возрастает, степень свежести растений в значительной мере снижается. С другой стороны, если концентрация кислорода в воздухе в контейнере снижается до заданной концентрации в результате дыхания растений, частота дыхания растений снижается. Однако поскольку требуется больше времени для достижения заданной концентрации только в результате дыхания растений, растения обесцвечиваются, гниют, и степень их свежести снижается.
[0003] В Патентном документе 1 описано холодильное устройство, в котором концентрация кислорода в воздухе контейнера быстро снижается путем выделения из воздуха азота при помощи мембранного сепаратора с получением обогащенного азотом воздуха, и подачи такого обогащенного азотом воздуха в контейнер. Можно видеть, что если концентрация кислорода в воздухе в контейнере ниже, чем в окружающем воздухе, частота дыхания растений может снижаться настолько, что станет легче поддерживать уровень свежести.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Патентный документ
[0004] [Патентный документ 1] Патент Японии № 2635534
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая проблема
[0005] Описанное выше холодильное устройство контейнера не включает средства измерения концентрации азота в обогащенном азотом воздухе, подаваемом в контейнер. Таким образом, даже если устройство подачи газа, подающее обогащенный азотом воздух в контейнер, неисправно и не может далее производить желаемый обогащенный азотом воздух, сложно напрямую обнаружить неисправность. В результате, если концентрацию кислорода в воздухе в контейнере нельзя контролировать на желательном уровне, определить, вызвана ли такая ошибка контроля неисправностью устройства подачи газа или недостаточной герметичностью контейнера, невозможно. Простое введение датчика концентрации азота в устройство подачи газа для решения этой проблемы приводит к другой проблеме, а именно повышению затрат на производство устройства подачи газа.
[0006] Ввиду сказанного, настоящее изобретение относится к холодильному устройству для контейнера, включающему устройство подачи газа, производящее и подающее в контейнер обогащенный азотом воздух, и контролирующему концентрацию кислорода в воздухе контейнера, а цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы сделать возможным выявление отказов устройства подачи газа без повышения производственных затрат.
Решение проблемы
[0007] Первая особенность изобретения направлена на холодильное устройство контейнера с контуром хладагента (20), в котором циркулирует хладагент, осуществляя цикл охлаждения; контур хладагента (20) находится в контейнере (11). Холодильное устройство контейнера обеспечивает теплообмен с испарителем (24), соединенным с контуром хладагента (20) между воздухом в контейнере (11) и хладагентом для охлаждения воздуха. Холодильное устройство для контейнера включает: устройство подачи газа (30), которое производит обогащенный азотом воздух с более высокой концентрацией азота, чем в окружающем воздухе, и подает обогащенный азотом воздух внутрь контейнера (11) через канал подачи (44); датчик концентрации кислорода (51), который измеряет концентрацию кислорода в воздухе контейнера (11); контроллер (55), контролирующий работу устройства подачи газа (30) так, что концентрация кислорода, измеренная при помощи датчика концентрации кислорода (51), достигает целевой концентрации; измерительный канал (88), по которому поступает часть обогащенного азотом воздуха, проходящая через канал подачи (44) к датчику концентрации кислорода (51), так, чтобы датчик концентрации кислорода (51) измерял концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе; и двухпозиционный вентиль (82) в канале измерения (88).
[0008] Согласно первой особенности изобретения контур хладагента (20) осуществляет цикл охлаждения для охлаждения воздуха в контейнере (11). Далее, контроллер (55) контролирует работу устройства подачи газа (30) так, чтобы устройство подачи воздуха (30) вырабатывало обогащенный азотом воздух с более высокой концентрацией азота, чем во внешнем воздухе, который бы подавался в контейнер (11) через канал подачи (44). Это снижает концентрацию кислорода в воздухе в контейнере (11), и скоро концентрация кислорода в воздухе в контейнере поддерживается на заданном уровне.
[0009] Далее, в соответствии с первой особенностью настоящего изобретения при открывании двухпозиционного клапана (82), оборудованного в измерительном канале (88), часть обогащенного азотом воздуха, производимого устройством подачи газа (30) и проходящего через канал подачи (44), направляется в датчик концентрации кислорода (51), и датчик концентрации кислорода (51) позволяет измерить концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе.
[0010] Во второй особенности изобретения, связанной с первой особенностью изобретения, контейнер (11) содержит вентилятор (26), обеспечивающий поток воздуха, проходящий через испаритель (24) контура хладагента (20) и циркулирующий в контейнере (11), и воздушный канал (58), один конец которого открыт с выдувающей стороны вентилятора (26), а другой конец открыт со стороны засасывающей поверхности вентилятора (26), так что воздух в контейнере (11) протекает из одного конца в другой конец воздушного канала (58) по мере вращения вентилятора (26). В воздушном канале (58) имеется датчик концентрации кислорода (51) для измерения концентрации кислорода в воздухе, подаваемом через воздушный канал (58). Измерительный канал (88) состоит из отводящего патрубка (81), соединяющего канал подачи (44) и воздушный канал (58), где отводящий патрубок (81) отводит и направляет в воздушный канал (58) часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44). Контроллер (55) предназначен для осуществления во время работы устройства подачи газа (30) и остановки вращения вентилятора (26) процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха, при которой открывается двухпозиционный вентиль (82) и датчик концентрации кислорода (51) позволяет измерить концентрацию кислорода в обогащенном азоте воздухе.
[0011] Согласно второй особенности изобретения в контейнере (11) воздух контейнера протекает с одного конца воздушного канала (58), находящегося в контейнере, в другой по мере вращения вентилятора (26). В результате во время вращения вентилятора (26) датчик концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58) позволяет измерить концентрацию кислорода в воздухе контейнера. С другой стороны, при прекращении вращения вентилятора (26) воздух в контейнере не подается в воздушный канал (58). Кроме того, когда контроллер (55) выполняет процедуру измерения в отношении подаваемого воздуха при остановке вентилятора (26), часть обогащенного азотом воздуха, производимого в устройстве подачи газа (30), подается в воздушный канал (58) через отводящий патрубок (81), представляющий собой измерительный канал (88). Таким образом, при остановке вращения вентилятора (26) и выполнении процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха датчик концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58) позволяет измерить концентрацию кислорода в обогащенном азоте воздухе, производимом в устройстве подачи газа (30).
[0012] Согласно третьей особенности изобретения, относящейся к первой или второй особенности изобретения, в канале измерения (88) имеется механизм введения калибровочного газа (83), который позволяет ввести калибровочный газ для применения при калибровке датчика концентрации кислорода (51) в измерительный канал (88), который находится ближе к датчику концентрации кислорода (51), чем к двухпозиционному вентилю (82).
[0013] Согласно третьей особенности изобретения закрытый двухпозиционный вентиль (82) предотвращает протекание калибровочного воздуха, вводимого в измерительный канал (88) при помощи механизма введения калибровочного газа (83) в направлении, противоположном датчику концентрации кислорода (51), т.е. в сторону устройства подачи газа (30), и позволяет подавать калибровочный газ только к датчику концентрации кислорода (51).
[0014] В четвертой особенности изобретения, относящейся ко второй особенности изобретения, на выпускной стороне вентилятора (26) имеется испаритель (24). Далее, холодильное устройство для контейнера включает регулятор (100), который осуществляет процесс охлаждения, при котором вращается вентилятор (26) и хладагент циркулирует в контуре хладагента (20), так, что воздух в контейнере (11) охлаждается в результате теплообмена с хладагентом в испарителе (24), и прекращается операция размораживания, при которой размораживается испаритель (24) путем нагрева испарителя (24) при остановке вращения вентилятора (26). Контроллер (55) предназначен для осуществления выполнения регулятором (100) процедуры размораживания, процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха, при которой открывается двухпозиционный вентиль (82) и датчик концентрации кислорода (51) позволяет измерить концентрацию кислорода в обогащенном азоте воздухе.
[0015] Согласно четвертой особенности изобретения регулятор (100) осуществляет процедуру охлаждения воздуха в контейнере (11) путем теплообмена с хладагентом в контуре хладагента (20) и процедуру размораживания путем размораживания испарителя (24) с нагревом испарителя (24).
[0016] Во время процедуры размораживания нагревается испаритель (24) так, чтобы плавилась и испарялась наледь на испарителе (24). В результате воздух в контейнере вокруг испарителя (24) содержит большое количество водяного пара. Испаритель (24) оборудован с выпускной стороны вентилятора (26), где открывается один из концов воздушного канала (58), в котором находится датчик концентрации кислорода (51). Далее, поскольку регулятор (100) прекращает вращение вентилятора (26) в процессе размораживания, воздух в контейнере (11) не поступает через воздушный канал (58). Таким образом, если во время размораживания ничего не происходит, воздух в контейнере вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара, поступает в воздушный канал (58) и может вызвать конденсацию внутри воздушного канала (58). Если в воздушном канале (58) происходит конденсация, это может привести к неисправности датчика концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58) или блокировке потока воздуха.
[0017] Таким образом, согласно четвертой особенности изобретения контроллер (55) предназначен для осуществления в процессе операции размораживания процедуры измерения в отношении подаваемого воздуха, при которой открывается двухпозиционный вентиль (82), направляя часть обогащенного азотом воздуха, поступающего через канал подачи (44), к датчику концентрации кислорода (51), и датчик подачи кислорода (51) измеряет концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе. В такой конфигурации часть обогащенного азотом воздуха, производимая устройством подачи газа (30), нагнетается в воздушный канал (58) в процессе размораживания. Таким образом, воздух в контейнере вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара, не поступает в воздушный канал (58), благодаря чему не происходит конденсация в воздушном канале (58).
ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0018] В соответствии с первой особенностью настоящего изобретения холодильное устройство для контейнера включает измерительный канал (88), направляющий часть обогащенного азотом воздуха, производимого устройством подачи газа (30) и проходящего через канал подачи (44), в датчик концентрации кислорода (51), и датчик концентрации кислорода (51) позволяет измерить концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе. Таким образом, процедуру измерения в отношении подаваемого воздуха можно осуществить путем открывания двухпозиционного вентиля (82) для направления части обогащенному азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), к датчику концентрации кислорода (51), так, чтобы датчик концентрации кислорода (51) измерял концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе. Кроме того, при таком измерении концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом в устройстве подачи газа (30), можно определить эффективность устройства подачи газа (30), т.е. соответствует ли концентрация азота в обогащенном азотом воздухе желательному значению. Иначе говоря, в отсутствие датчика концентрации азота можно определить неисправность устройства подачи газа (30) с использованием датчика концентрации кислорода (51), позволяющего измерить концентрацию кислорода в воздухе в контейнере (11). Таким образом, согласно первой особенности изобретения в холодильном оборудовании для контейнера, включающем устройство подачи газа (30), производящем обогащенный азотом воздух, можно определить неисправность устройства подачи газа (30) без повышения производственных затрат. Кроме того, если концентрацию кислорода в воздухе в контейнере (11) нельзя контролировать на желательном уровне, можно определить, вызвана ли такая ошибка контроля неисправностью устройства подачи газа (11) или недостаточной герметичностью контейнера (11).
[0019] Далее, согласно второй особенности изобретения трубопровод (81) соединен с имеющимся воздушным каналом (58) в контейнере для измерения концентрации кислорода в воздухе в контейнере (11), и контроллер (55) открывает двухпозиционный вентиль (82) к трубопроводу (81), выполненному в виде канала измерения (88), при остановке вращения вентилятора (26). При добавлении к имеющемуся устройству этой простой конфигурации, можно измерить концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом устройством подачи газа (30).
[0020] Кроме того, согласно третьей особенности изобретения калибровочный газ можно направить в датчик концентрации кислорода (51) через измерительный канал (88) только при помощи механизма введения калибровочного газа (83) в измерительном канале (88), и не требуется какой-либо дополнительный канал для направления калибровочного газа к датчику концентрации кислорода (51). В дополнение к этому, поскольку в канале измерения (88) находится двухпозиционный вентиль (82) напротив датчика концентрации кислорода (51), т.е. ближе к устройству подачи газа (30) по отношению к положению устройства введения калибровочного газа (83), поток калибровочного газа в сторону устройства подачи газа (30) может быть заблокирован просто путем закрывания двухпозиционного вентиля (82).
[0021] Далее, согласно четвертой особенности изобретения во время размораживания контроллер (55) открывает двухпозиционный вентиль (82), так, что часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), нагнетается в воздушный канал (58). Таким образом, во время размораживания воздух в контейнере (11) вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара в результате испарения наледи с испарителя (24), не поступает и не вызывает конденсации в воздушном канале (58). Соответственно, отсутствует значительный риск неисправности датчика концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58), вызванного конденсируемой водой, и отсутствует значительный риск подавления потока воздуха в результате заполнения воздушного прохода (58) конденсированной водой. Кроме того, эта процедура измерения в отношении подаваемого воздуха в процессе размораживания может предотвратить конденсацию внутри воздушного канала (58) и может обеспечить проверку качества работы для определения того, соответствует ли концентрация в обогащенном азотом воздухе, производимом устройством подачи газа (30), желательной. Иначе говоря, согласно четвертой особенности изобретения во время размораживания можно предотвратить конденсацию внутри воздушного канала (58) и проверить производительность устройства подачи газа (30).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0022] ФИГ. 1 - это вид в перспективе холодильного устройства для контейнера согласно первому варианту осуществления изобретения с внешней стороны контейнера.
ФИГ. 2 - боковой вид в разрезе, показывающий конструкцию холодильного устройства для контейнера согласно первому варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 3 - диаграмма трубопровода, показывающая структуру контура хладагента согласно первому варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 4 - диаграмма трубопровода, показывающая структуру устройства подачи газа согласно первому варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 5 - вид в перспективе холодильного устройства для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения с внешней стороны контейнера.
ФИГ. 6] ФИГ. 6 - вид в разрезе сбоку, показывающий общую конфигурацию холодильного устройства для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 7 - диаграмма трубопровода, на которой показана конфигурация контура хладагента холодильного устройства для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 8 - диаграмма трубопровода, на которой показана конфигурация системы CA холодильного устройства для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения, а также поток воздуха во первом режиме течения.
ФИГ. 9 - диаграмма трубопровода, на которой показана конфигурация системы CA холодильного устройства для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения, а также поток воздуха во втором режиме течения.
ФИГ. 10 - вид в перспективе, показывающий блок датчиков холодильного устройства для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения.
ФИГ. 11 - диаграмма, на которой показано, как режим процедуры контроля концентрации согласно второму варианту осуществления меняется при нормальном контроле.
ФИГ. 12 - график, иллюстрирующий изменение состава воздуха в контейнере во время операции контроля концентрации в холодильном устройстве для контейнера согласно второму варианту осуществления изобретения.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0023] Варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на чертежи. Описанные ниже варианты осуществления изобретения по своей природе являются простыми примерами и не предназначены для ограничения объема, приложений и применения настоящего изобретения.
[0024] <<Первый вариант осуществления изобретения>>
2
2
Как показано на фиг. 1 и 2, холодильное устройство для контейнера (10) охлаждает воздух в контейнере (11) для применения, например, при морских перевозках. Холодильное устройство для контейнера (10) включает контур хладагента (20), который осуществляет цикл охлаждения для охлаждения воздуха в контейнере (11) (см. фиг. 3). Внутри контейнера (11) находятся растения в коробках (15). Растения (15) дышат путем поглощения кислорода (O) из воздуха и выпускания диоксида углерода (CO) в воздух; примеры таких растений (15) включают фрукты, такие как бананы и авокадо, овощи, злаки, луковичные растения и живые цветы.
[0025] Контейнер (11) выполнен в форме удлиненного блока с открытой торцевой поверхностью. Холодильная установка (10) для контейнера включает кожух (12) и контур хладагента (20) и закреплена так, что закрывает собой открытый конец контейнера (11).
[0026] <Кожух>
Кожух (12) включает внешнюю стенку (12a), расположенную снаружи от внутренней части контейнера (11) и внутренней стенки (12b), расположенной внутри внутренней части контейнера (11). Внешняя и внутренняя стенки (12a) и (12b) могут быть изготовлены, например, из алюминиевого сплава.
[0027] Внешняя стенка (12a) прикреплена в периферийной части отверстия в контейнере (11), закрывая собой открытый конец контейнера (11). Внешняя стенка (12a) устроена так, что нижняя часть внешней стенки (12a) выдается внутрь контейнера (11).
[0028] Внутренняя стенка (12b) повернута в сторону внешней стенки (12a). Внутренняя стенка (12b) выдается, как и нижняя часть внешней стенки (12a), внутрь контейнера (11). Теплоизолятор (12c) заполняет пространство между внутренней и внешней стенками (12b, 12a).
[0029] Как можно видеть, нижняя часть кожуха (12) сформирована так, чтобы выдаваться внутрь контейнера (11). Таким образом, внешнее пространство для хранения (S1) образованоснаружи от внутренней части контейнера (11) и в нижней части кожуха (12), а внутреннее пространство (S2) образовановнутри контейнера (11) и в верхней части кожуха (12).
[0030] Кожух (12) содержит две открывающихся/закрывающихся дверки (16), которые расположены рядом друг с другом по ширине кожуха (12), и их можно открывать и закрывать в процессе эксплуатации. Блок с электродеталями (17) расположен во внешнем пространстве для хранения (S1) в кожухе (12), так, чтобы прилегать к внешнему вентилятору (25), как будет описано ниже. Устройство подачи газа (30), описанное далее, расположено снизу от блока с электродеталями (17). Далее, инверторная схема (29) расположена во внешнем пространстве для хранения (S1), так, чтобы прилегать к устройству подачи газа (30). Инверторная схема (29) включает пусковую цепь, запускающую компрессор (21), как описано ниже, контура хладагента (20) с различными скоростями.
[0031] Разделительная пластина (18) расположена внутри контейнера (11). Эта разделительная пластина (18) выполнена в форме в значительной степени прямоугольной пластины и поставлена вертикально и повернута в сторону стенки кожуха (12) внутри контейнера (11). Эта разделительная пластина (18) отделяет внутреннее пространство для хранения (S2) от внутренности контейнера (11).
[0032] Всасывающее окно (18a) расположено между верхним концом разделительной пластины (18) и потолком контейнера (11). Воздух в контейнер (11) запускается во внутреннее пространство для хранения (S2) через всасывающее окно (18a).
[0033] Далее, во внутреннем пространстве для хранения (S2) оборудована разделительная стенка (13), расположенная в горизонтальном направлении. Разделительная стенка (13) закреплена на верхнем конце разделительной пластины (18) и снабжена отверстием, где расположены внутренние вентиляторы (26), описанные ниже. Разделительная стенка (13) отделяет внутреннее пространство для хранения на (S2) первую область (S21) с засасывающей стороны внутренних вентиляторов (26) и вторую область (S22) на выпускающей стороне внутренних вентиляторов (26). В этом варианте осуществления разделительная стенка (13) разделяет внутреннее пространство для хранения (S2) по вертикали так, что первая область (S21) с всасывающей стороны расположена над второй областью (S22) с выпускающей стороны.
[0034] Во внутренней части контейнера (11) дно (19) расположено с щелью между дном (19) и нижней поверхностью контейнера (11). На дне (19) расположены растения в коробках (15). Между дном (19) и нижней поверхностью контейнера (11) образуется подпольный канал (19a). Между нижним концом разделительной пластины (18) и нижней поверхностью контейнера (11) остается щель, связанная с подпольным каналом (19a).
[0035] В конце дна (19) напротив открытого конца контейнера (11) (справа на фиг. 2) имеется выпускное окно (18b), через которое выдувается воздух, обработанный при помощи холодильного устройства (10) для контейнера (т.е. охлажденный воздух контейнера), внутрь контейнера (11).
[0036] Кожух (12) холодильного устройства (10) в контейнере оборудован приемной частью (47), через которую внешний воздух забирается внутрь контейнера (11), и выпускной частью (46), через которую воздух в контейнере (11) выходит из контейнера (11). Выпускная часть (46) обладает выпускным каналом (46a), соединяющим внутренность контейнера (11) и наружную часть с выпускным клапаном (46b), соединенным с выпускным каналом (46a). Приемная часть (47) обладает впускным каналом (47a), соединяющим внутренность контейнера (11) и наружную часть с впускным клапаном (46b), соединенным с впускным каналом (47a).
[0037] <Контур хладагента>
Как описано выше, холодильное устройство для хранения (10) включает контур хладагента (20), в котором хладагент циркулирует, осуществляя цикл парового компрессионного холодильной устройства. Как показано на фиг. 3, контур хладагента (20) -это закрытый контур, в котором компрессор (21), конденсатор (22), запорный клапан (23) и испаритель (24) соединены между собой в именно таком порядке трубопроводом хладагента (28).
[0038] Как показано на фиг. 1 и 2, компрессор (21) и конденсатор (22) расположены во внешнем пространстве для хранения (S1). Внешний вентилятор (25) расположен над конденсатором (22). Внешний вентилятор (25) вращается под действием двигателя внешнего вентилятора (25a), направляет внешний воздух во внутреннее пространство для хранения (S1) и отправляет его в конденсатор (22). В конденсаторе (22) происходит теплообмен между хладагентом, протекающим через конденсатор (22), и внешним воздухом.
[0039] Испаритель (24) расположен во внутреннем пространстве для хранения (S2). Два внутренних вентилятора (26) расположены сверху от испарителя (24) во внутреннем пространстве для хранения (S2) и находятся бок о бок по ширине кожуха (12).
[0040] Внутренние вентиляторы (26) приводятся во вращение двигателями внутренних вентиляторов (26a) и засасывают воздух в контейнер (11) через всасывающее окно (18a), подавая воздух в испаритель (24). В испарителе (24) происходит теплообмен между хладагентом, протекающим через испаритель (24), и воздухом в контейнере. Внутренний воздух, рассеивающий тепло на охлаждаемый хладагент при проходе через испаритель (24), проходит через подпольный канал (19a) и задувается в контейнер (11) через выпускное окно (18b).
[0041] <Воздушный канал и датчики>
Датчик концентрации кислорода (51), позволяющий измерить концентрацию кислорода в воздухе контейнера (11), и датчик концентрации диоксида углерода (52), позволяющий измерить концентрацию диоксида углерода в воздухе в контейнере (11), расположены во второй области (S22) внутреннего пространства для хранения (S2) между внутренними вентиляторами (26) и испарителем (24). В этом варианте осуществления датчик концентрации кислорода (51) состоит из датчика кислорода на основе гальванического элемента, а датчик концентрации диоксида углерода (52) состоит из недисперсионного инфракрасного (NDIR) датчика диоксида углерода. Датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации диоксида углерода (52) соединены с воздушным каналом (58), через который проходит воздух в контейнере (11) при вращении внутренних вентиляторов (26).
[0042] Во внешнем устройстве для хранения (S2) воздушный канал (58) состоит из трубки с одним концом, открывающимся во вторую область (S22) около выпускного окна внутренних вентиляторов (26), и вторым концом, открывающимся в первую область (S21) около всасывающего окна внутренних вентиляторов (26). Мембранный фильтр (54) расположен в конце воздушного канала (58), открывающегося около выпускного отверстия внутреннего вентилятора (26). Датчик концентрации кислорода (51) соединен с частью воздушного канала (58), расположенной ближе к одному из концов воздушного канала (58), т.е. ближе к концу воздушного канала (58), открывающемуся около всасывающего окна внутренних вентиляторов (26), чем к датчику концентрации диоксида углерода (52). В этой конфигурации при вращении внутренних вентиляторов (26) давление окружающей среды с впускной стороны внутренних вентиляторов (26), куда открывается один из концов воздушного канала (58), становится выше, чем давление окружающей среды с засасывающей стороны внутренних вентиляторов (26), куда открывается другой конец воздушного канала (58). В результате воздух в контейнере (11) протекает из одного конца воздушного канала (58) в другой конец воздушного канала (58) и проходит через датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации диоксида углерода (52) именно в этом порядке.
[0043] <Устройство подачи газа>
Холодильное устройство (10) для контейнера включает устройство подачи газа (30), которое производит обогащенный азотом воздух с низкой концентрацией кислорода, подаваемый внутрь контейнера (11). Контроллер (55) (см. фиг. 4) контролирует работу устройства подачи газа (30). В этом варианте осуществления устройство подачи газа (30) состоит из устройства, работающего на основе короткоцикловой адсорбции под действием вакуума (VPSA). Далее, устройство подачи газа (30) расположено в нижнем левом углу внешнего пространства для хранения (S1), как показано на фиг. 1.
[0044] Как показано на фиг. 4, устройство подачи газа (30) включает воздушный насос (31), первый и второй направляющие распределители (32) и (33), первую и вторую адсорбционную колонну (34) и (35), в каждой из которых находится адсорбент, поглощающий азот из воздуха, клапан продувки (36), первый и второй запорные клапаны (37) и (38), кислородный бак (39) и системный блок, в котором расположены все эти компоненты. Устройство подачи газа (30) в этом варианте осуществления изобретения образует единый блок с этими компонентами, расположенными в системном блоке (70). Эта конфигурация позволяет позже оборудовать устройство подачи газа (30) в холодильном устройстве в контейнере (10).
[0045] Воздушный насос (31) расположен в системном блоке (70). Этот воздушный насос (31) включает первый механизм накачки (31a) и второй механизм накачки (31b).
[0046] Первый механизм накачки (31a) воздушного насоса (31) засасывает внешний воздух снаружи внутрь системного блока (70) через впускное окно для воздуха (75) в системном блоке (70) для накачки воздуха. Этот первый механизм накачки (31a) создает давление в первой и второй адсорбционных колонн (34) и (35) путем подачи на колонны (34, 35) сжатого воздуха через нагнетательный канал (42) для осуществления адсорбции азота из воздуха на адсорбент. Воздухопроницаемый, непромокаемый мембранный фильтр (76) установлен в впускное окно для воздуха (75) системного блока (70).
[0047] Второй механизм накачки (31b) воздушного насоса (31) сбрасывает давление в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35) путем отбора воздуха из колонн (34, 35) через всасывающий канал (43) для осуществления десорбции десорбирующегося с адсорбента азота. Рекомендуется, чтобы второй механизм накачки (31b) позволял снижать внутреннее давление как в первой, так и во второй адсорбционной колонны (34) и (35) до отрицательного давления (т.е. давления ниже, чем атмосферное) во время операции десорбции.
[0048] Первый и второй механизмы накачки (31a) и (31b) воздушного насоса (31) представляют собой безмасляные насосы без смазочного масла. Первый механизм накачки (31a) -это воздушный компрессор, нагнетающий отбираемый воздух, до давления выше атмосферного и сбрасывая его в приемник. Второй механизм накачки (31b) -это откачивающий насос, отбирающий воздух от компонента, соединенного с этим насосом и обеспечивающий разрежение воздуха.
[0049] Предположим, что масло применяется в насосе в первом механизме накачки (31a). В такой ситуации, когда первая и вторая адсорбционные колонны (34) и (35) находятся под давлением благодаря подаче сжатого воздуха, масло, попадающее в сжатый воздух, адсорбируется на адсорбенте, что понижает адсорбционную способность адсорбента. С другой стороны, если масло применяется в насосе второго механизма накачки (31b), масло подается внутрь контейнера (11) вместе с обогащенным азотом воздухом, содержащим азот, десорбированный из первой и второй адсорбционных колонн (34) и (35). Иначе говоря, в этом случае обогащенный азотом воздух с масляным запахом подается внутрь контейнера (11), в который загружены растения (15). Таким образом, этот вариант осуществления предназначен для преодоления такого недостатка путем применения первого и второго механизмов накачки (31a) и (31b) воздушного насоса (31), представляющих собой безмасляные насосы.
[0050] Нагнетающий вентилятор (48) расположен сверху от воздушного насоса (48) для охлаждения воздушного насоса (31) путем подачи воздуха в воздушный насос (31).
[0051] Первый и второй направляющие распределители (32) и (33) используют для попеременного переключения целей операций адсорбции или десорбции между первой и второй адсорбционными колоннами (34) и (35). В состоянии, показанном на фиг. 4, операцию адсорбции выполняют при помощи первой адсорбционной колонны (34), а операцию десорбции осуществляют при помощи второй адсорбционной колонны (35).
[0052] Хотя это и не показано, если положения первого и второго направляющих распределителей (32) и (33) противоположны приведенным на фиг. 4, операция адсорбции осуществляется при помощи второй адсорбционной колонны (35), а операция десорбции выполняется при помощи первой адсорбционной колонны (34), хотя это и не показано на чертеже. Устройство подачи газа (30) многократно осуществляет вышеописанный процесс при замене целей операций адсорбции и десорбции переключением между первой и второй адсорбционными колоннами (34) и (35), что позволяет непрерывно и стабильно производить обогащенный азотом воздух. Эту операцию переключения контролируют при помощи контроллера (55).
[0053] Первая и вторая адсорбционные колонны (34) и (35) имеют вид цилиндров, наполненный адсорбентом, и расположены вертикально (т.е. расположены так, что направление основной оси каждой из них вертикально). Первая и вторая адсорбционная колонна (34) и (35) обеспечивают получение обогащенного кислородом воздуха путем поглощения азота в сжатом воздухе, подаваемом в первый механизм нагнетания (31a) воздушного насоса (31). Адсорбент, заполняющий первую и вторую колонны (34) и (35), поглощает азот в состоянии, когда адсорбционные колонны (34, 35) находятся под давлением, и десорбирует азот в состоянии, когда эти адсорбционные колонны (34, 35) находятся при отрицательном давлении.
[0054] Адсорбент, заполняющий первую и вторую адсорбционные колонны (34) и (35), может включать пористый цеолит с порами, обладающими диаметром, который, например, меньше диаметра молекул азота (3.0 ангстрем) и больше диаметра молекул кислорода (2.8 ангстрем). При использовании цеолита с порами такого диаметра, как в случае адсорбента, может поглощаться азот из воздуха.
[0055] В порах цеолита имеются катионы, и, таким образом, формируется электрическое поле, вызывающее поляризацию. Таким образом, цеолит обладает способностью адсорбировать полярные молекулы, такие как молекулы воды. В результате изготовленный из цеолита адсорбент, заполняющий первую и вторую адсорбционные колонны (34) и (35), адсорбирует не только азот из воздуха, но также и влагу (пары) из воздуха. Адсорбированная на адсорбенте влага десорбируется вместе с азотом с адсорбента в результате операции десорбции. В результате обогащенный азотом воздух, содержащий влагу, подается внутрь контейнера (11), что повышает влажность внутри контейнера (11). Кроме того, адсорбент регенерируется и, таким образом, возрастает его срок службы.
[0056] Если в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35) понижено давление при помощи второго механизма накачки (31b) воздушного насоса (31), азот, адсорбированный на адсорбенте, десорбируется. При этом образуется обогащенный азотом воздух со сниженной концентрацией кислорода благодаря включению большего количества азота, чем во внешнем воздухе. Этот обогащенный азотом воздух может, например, содержать 90% азота и 10% кислорода.
[0057] В обычном устройстве для производства газообразного азота высокой чистоты с концентрацией азота более 99% при помощи мембранного сепаратора устанавливают относительно высокое значение давления нагнетания в воздушном насосе (например, около 827.6 кПа).
[0058] Напротив, устройство подачи газа (30) согласно настоящему варианту осуществления изобретения может производить обогащенный азотом воздух, в котором содержится 90% азота и 10% кислорода. Таким образом, достаточно обеспечить относительно низкое значение (например, около 150 кПа) давления нагнетания воздушного насоса (31). Соответственно, в устройстве подачи газа (30) в настоящем варианте осуществления изобретения не требуется давления нагнетания воздушного насоса (31), достигающего обычного значения. В результате размер первого механизма накачки (31a) можно уменьшить.
[0059] Обогащенный азотом воздух подается внутрь контейнера (11) через канал подачи (44), соединенный с устройством подачи газа (30). Канал подачи (44) оснащен запорным клапаном (44a).
[0060] Соответствующие нижние концы как первой, так и второй адсорбционной колонны (34) и (35) (функционирующие как выпускное окно во время нагнетания и как впускное окно во время сброса давления) сообщаются с кислородным баком (39) при помощи первого и второго запорных клапанов (37) и (38), предотвращая обратный поток.
[0061] Кислородный бак (39) временно удерживает обогащенный кислородом воздух, производимый в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35). Выпускное окно кислородного бака (39) соединен с каналом вывода кислорода (45), соединенным с наружной частью контейнера (11). Канал вывода кислорода (45) оснащен отверстием (61) и запорным клапаном (45a). Обогащенный кислородом воздух, удерживаемый в кислородном баке (39), сбрасывается в отверстие (61), а затем выпускается из контейнера (11) через канал вывода кислорода (45).
[0062] Соответствующие нижние концы первой и второй адсорбционной колонн (34) и (35) сообщаются друг с другом через клапан продувки (36). Отверстие (62) выходит на трубку между нижним концом первой адсорбционной колонны (34) и клапаном продувки (36), а другое отверстие (62) соединено с трубкой между нижним концом второй адсорбционной колонны (35) и клапаном продувки (36).
[0063] Клапан продувки (36) применяется для введения заданного количества обогащенного кислородом воздуха в адсорбционную колонну с ненапорной стороны (вторая адсорбционная колонна (35) на фиг. 4) из адсорбционной колонны с напорной стороны (первая адсорбционная колонна (34) на фиг. 4) для поддержания высвобождения азота с адсорбента в адсорбционных колоннах (35, 34) с ненапорной стороны. Контроллер (55) контролирует операцию открытия/закрытия клапана продувки(36).
[0064] <Измерительный канал и измерительный двухпозиционный вентиль>
Холодильное устройство (10) контейнера включает измерительный канал (88), который отводит часть обогащенного азотом воздуха, производимого устройством подачи газа (30), и подает его через канал подачи (44) в датчик концентрации кислорода (51) во внутреннем пространстве для хранения (S2), и измерительный двухпозиционный вентиль (82) в измерительном канале (88).
[0065] Измерительный канал (88) состоит из отводящего патрубка (81), который отходит в сторону и ведет к воздушному каналу (58) часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44). Один конец отводящего патрубка (81) соединен с каналом подачи (44) в системном блоке (70), а другой конец соединен с воздушным каналом (58) между датчиком концентрации кислорода (51) и мембранным фильтром (54).
[0066] Измерительный двухпозиционный вентиль (82) соединен с отводящим патрубком (81) внутри системного блока (70). Операция открытия/закрытия измерительного двухпозиционного вентиля (82) контролируется при помощи контроллера (55). Измерительный двухпозиционный вентиль (82) в данном варианте осуществления изобретения открывается только в процессе операции измерений в отношении подаваемого воздуха, как будет описано ниже, и закрыт во время других операций. Подробности будут описаны далее.
[0067] <Механизм введения калибровочного газа>
В этом варианте осуществления холодильное устройство (10) для контейнера включает механизм введения калибровочного газа (83), который позволяет вводить в измерительный канал (88) калибровочный газ, применяемый для калибровки датчика концентрации кислорода (51) и датчика концентрации диоксида азота (52). Механизм введения калибровочного газа (83) включает вводную трубку (84) и соединительный стык (85), закрепленный на конце вводной трубки (84). Один из концов вводной трубки (84) соединен с отводящим патрубком (81) внутрь системного блока (70), а к другому концу присоединен соединительный стык (85). Конкретнее, один из концов вводной трубки (84) соединен с частью отводящего патрубка (81), находящейся ближе к воздушному каналу (58) (ближе к датчику концентрации кислорода (51)) по отношению к измерительному двухпозиционному вентилю (82). Соединительный стык (85) соединен с системным блоком (70) и устроен так, чтобы подающая трубка газового баллона, содержащего калибровочный газ, была подсоединена снаружи к системному блоку (70).
[0068] – Операции -
<Работа контура хладагента>
[Операция охлаждения]
В этом варианте осуществления регулятор (не показан) осуществляет процедуру охлаждения с охлаждением воздуха в контейнере (11).
[0069] Во время операции охлаждения контроллер операции охлаждения контролирует работу компрессора (21), запорного клапана (23) и внешнего и внутреннего вентиляторов (25) и (26) на основании результатов измерений при помощи температурного датчика (не показан), так, чтобы температура воздуха в контейнере достигала желательной целевой температуры. В этом случае контур хладагента (20) осуществляет цикла парового компрессионного холодильного устройства, и воздух контейнера (11), подводимый к испарителю (24) при помощи внутренних вентиляторов (26), охлаждается хладагентом, протекающим через испаритель (24), а затем выдуваемым снова в контейнер (11). Таким образом, воздух в контейнере (11) охлаждается.
[0070] [Операция размораживания]
Далее, в этом варианте осуществления в заданное время, когда считается, что на испарителе (24) сформировалась наледь, регулятор (не показан) осуществляет в процессе охлаждения операцию размораживания путем размораживания испарителя (24) при нагревании.
[0071] В этом варианте осуществления в качестве примера операции размораживания осуществляют операцию осуществления путем нагревания испарителя (24) при помощи электронагревателя (не показан). В этом случае регулятор останавливает вращение внешнего и внутреннего вентиляторов (25) и (26). По мере нагрева испарителя (24) электронагревателем наледь на испарителе (24), например, на его лопастях и трубках, плавится и постепенно испаряется. Таким образом, размораживают испаритель (24). Отметим, что операцию размораживания можно осуществлять любым способом, при условии, что испаритель (24) размораживают при помощи нагревания. Например, если контур хладагента (20) снабжен клапаном-переключателем, так, чтобы охладитель циркулировал обратимо, можно осуществить процедуру оттаивания реверсивным циклом, при которой охладитель циркулирует в контуре хладагента (20) в направлении, противоположном направлению, отвечающему операции охлаждения. В этом случае в контуре хладагента (20) так называемый хладагент высокого давления, нагнетаемый компрессором (21), подается в испаритель (24), и наледь на испарителе (24), например, на его лопастях и трубках, плавится пор мере поглощения тепла от хладагента высокого давления и постепенно испаряется. Таким образом, размораживают испаритель (24).
[0072] <Операция контроля концентрации>
Далее, в этом варианте осуществления изобретения контроллер (55) выполняет процедуру контроля концентрации, отвечающую доведению концентрации кислорода и концентрации диоксида углерода в воздухе в контейнере (11), соответственно, до желательной концентрации. Во время операции контроля концентрации контроллер (55) контролирует работу устройства подачи газа (30), приемной части (47) и выпускной части (46) на основе результатов измерения от датчика концентрации кислорода (51) и датчика концентрации диоксида углерода (52), так, что концентрация кислорода и концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере (11) достигают желательных целевых концентраций (например, 5% кислорода и 5% диоксида углерода). Во время операции контроля концентрации контроллер (55) обеспечивает закрытие измерительного двухпозиционного вентиля (82), так, чтобы датчик концентрации кислорода (51) измерял концентрацию кислорода в воздухе в контейнере, а датчик концентрации диоксида углерода (52) измерял концентрацию диоксида углерода в воздухе в контейнере.
[0073] <Контроль концентрации кислорода>
В частности, сначала контроллер (55) определяет, выросла ли концентрация кислорода в воздухе в контейнере, измеренная при помощи датчика концентрации кислорода (51), выше, чем его концентрация в обогащенном азотом воздухе (отвечающая 10% кислорода). Если концентрация кислорода в воздухе в контейнере выше, чем его концентрация в обогащенном азотом воздухе, обогащенный азотом воздух (состоящий из 90% азота и 10% кислорода) производится в устройстве для подачи газа (30) и подается через канал подачи (44) в контейнер (11). Иначе говоря, выполняется операция по снижению концентрации кислорода в контейнере (11).
[0074] После этого контроллер (55) определяет, снизилась ли концентрация кислорода, измеренная при помощи датчика концентрации кислорода (51), до значения равного или меньшего, чем концентрация кислорода (составляющего 10% кислорода) в обогащенном азотом воздухе. Если концентрация кислорода в воздухе в контейнере снизилась до значения, равного или меньшего, чем в обогащенном азотом воздухе, подача обогащенного азотом воздуха прекращается. В этом случае растения (15), хранимые внутри контейнера (11), дышат. Таким образом, растения (15) поглощают кислород внутри контейнера (11) и выпускают диоксид углерода внутрь контейнера (11).
[0075] Далее, контроллер (55) определяет, снизилась ли концентрация кислорода в воздухе в контейнере, измеренная датчиком концентрации кислорода (51), ниже целевой концентрации кислорода (5%). В этом варианте осуществления, если растения (15) -это бананы, целевая концентрация кислорода устанавливается равной 5%. Однако если растения (15) - это авокадо, рекомендуется установить целевую концентрацию равной 3%. Если концентрация кислорода в воздухе в контейнере снизилась ниже целевой концентрации, обогащенный азотом воздух (содержащий 90% азота и 10% кислорода) производится в устройстве подачи газа (30) и подается в контейнер (11). В ином случае подается внешний воздух с более высокой концентрацией кислорода, чем в обогащенном азотом воздухе, через впускное окно (47) внутрь контейнера (11). Иначе говоря, выполняется операция по повышению концентрации кислорода в контейнере (11). Отметим, что подача обогащенного азотом воздуха и подача внешнего воздуха могут осуществляться одновременно. После этого снова много раз выполняется серия технологических операций, описанных выше.
[0076] <Контроль концентрации диоксида углерода>
Напротив, концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере контролируется следующим образом. В этом случае сначала контроллер (55) определяет, выше ли концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере, измеренная при помощи датчика концентрации диоксида углерода (52), чем заранее определенная целевая концентрация (5%). В этом варианте осуществления, если растения (15) - это бананы, целевая концентрация диоксида углерода устанавливается равной 5%. Если растения (15) - это авокадо, рекомендуется установить целевую концентрацию равной 10%.
[0077] Если концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере выше целевой концентрации, обогащенный азотом воздух (содержащий 90% азота и 10% кислорода) производится в устройстве подачи газа (30) и подается в контейнер (11). В ином случае воздух в контейнере (11) выпускается через выпускную часть (46) из контейнера. Иначе говоря, выполняется операция по снижению концентрации диоксида углерода в воздухе в контейнере (11). В этом случае подача обогащенного азотом воздуха и выпускание воздуха наружу из контейнера могут осуществляться одновременно.
[0078] Затем контроллер (55) определяет, снизилась ли концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере, измеренная при помощи датчика диоксида углерода (52), до значения равного или меньшего, чем целевая концентрация диоксида углерода. Если концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере снизилась до значения, равного или меньшего, чем целевая концентрация, прекращается подача обогащенного азотом воздуха или прекращается выпускание воздуха из контейнера. После этого снова выполняется серия технологических операций, описанных выше.
[0079] В соответствии с описанным выше контролем, концентрацию кислорода и концентрацию диоксида углерода в воздухе контейнера (11) контролируют в отношении соответствия желательным целевым концентрациям, соответственно (например, 5% кислорода и 5% диоксида углерода).
[0080] [Процедура измерений в отношении подаваемого воздуха]
В этом варианте осуществления, когда устройство подачи газа (30) производит обогащенный азотом воздух и останавливаются внутренние вентиляторы (26), как во время операции контроля концентрации или при тестовом прогоне, контроллер (55) осуществляет процедуру измерений в отношении подаваемого воздуха с измерением концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе. Контроллер (55) осуществляет процедуру измерений в отношении подаваемого воздуха в соответствии с командой, вводимой пользователем, или периодически (например, каждые десять дней).
[0081] По время процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха контроллер (55) контролирует работу устройства подачи газа (30), приемной части (47) и выпускной части (46) так же, как и во время процедуры контроля концентрации. С другой стороны, во время процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха контроллер (55) обеспечивает открытие измерительного двухпозиционного вентиля (82), так, чтобы датчик концентрации кислорода (51) измерял концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом устройством подачи газа (30).
[0082] Если открывается измерительный двухпозиционный вентиль (82) в процессе работы устройства подачи газа (30), часть обогащенного азотом воздуха, производимого устройством подачи газа (30) и проходящего через канал подачи (44), отклоняется и пропускается в отводящий патрубок (81), представляющий собой измерительный канал (88). Обогащенный азотом воздух, который поступает в отводящий патрубок (81), постепенно протекает по воздушному каналу (58) и проходит через датчик концентрации кислорода (51). Таким образом, во время процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), направляется через измерительный канал (88) к датчику концентрации кислорода (51). Таким образом, концентрация кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом в устройстве подачи газа (30), измеряется при помощи датчика концентрации кислорода (51), предназначенном для измерения концентрации кислорода в воздухе в контейнере.
[0083] Во время процедуры размораживания нагревается испаритель (24), так, чтобы плавилась и испарялась наледь на испарителе (24). В результате воздух в контейнере вокруг испарителя (24) содержит большое количество водяного пара. Напротив, испаритель (24) оборудован с выпускной стороны внутренних вентиляторов (26), где открывается один из концов воздушного канала (58), в котором находится датчик концентрации кислорода (51). Далее, поскольку регулятор прекращает вращение внутренних вентиляторов (26) в процессе размораживания, воздух в контейнере (11) не поступает через воздушный канал (58). Таким образом, если во время размораживания ничего не происходит, воздух в контейнере вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара, поступает в воздушный канал (58) и может вызвать конденсацию внутри воздушного канала (58). Если в воздушном канале (58) происходит конденсация, это может привести к неисправности датчика концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58) или блокировке потока воздуха.
[0084] Таким образом, согласно данному варианту осуществления изобретения контроллер (55) устроен так, чтобы выполнять процедуру измерений в отношении подаваемого воздуха с любой скоростью во время процедуры размораживания. В такой конфигурации часть обогащенного азотом воздуха, производимая устройством подачи газа (30), нагнетается в воздушный канал (58) в процессе размораживания. Таким образом, воздух в контейнере вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара, не поступает в воздушный канал (58) и не вызывает в нем конденсацию.
[0085] <Процедура калибровки>
Далее, в этом варианте осуществления изобретения, когда останавливается как операция охлаждения, так и операция контроля концентрации, контроллер (55) осуществляет операцию калибровки с калибровкой датчика концентрации кислорода (51) или датчика концентрации диоксида углерода (52) в соответствии с введенной пользователем командой. Операция калибровки выполняется в состоянии, когда подводящая трубка от газового баллона, содержащего калибровочный газ, соединена с соединительным стыком (85) механизма введения калибровочного газа (83).
[0086] Во время процедуры калибровки контроллер (55) закрывает измерительный двухпозиционный вентиль (82), так, чтобы калибровочный газ, находящийся в газовом баллоне, не выходил наружу, но направлялся к датчику концентрации кислорода (51) или датчику концентрации диоксида углерода (52). Контроллер (55) калибрует датчик концентрации кислорода (51) или датчик концентрации диоксида углерода (52), так, чтобы сигнал, отвечающий измеренной концентрации, подаваемый датчиком концентрации кислорода (51) или датчиком концентрации диоксида углерода (52), становился сигналом, указывающим на стандартную концентрацию (0%).
[0087] ‒Преимущества первого варианта осуществления изобретения‒
Как можно видеть из сказанного, холодильное устройство (10) для контейнера в данном варианте осуществления изобретения включает измерительный канал (88), направляющий часть обогащенного азотом воздуха, производимого устройством подачи газа (30) и проходящего через канал подачи (44) к датчику концентрации кислорода (51) и измерительному двухпозиционному вентилю (82), который открывает и закрывает измерительный канал, так, чтобы датчик концентрации кислорода (51) измерял концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе. Таким образом, при открывании двухпозиционного вентиля (82) для направления части обогащенному азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), к датчику концентрации кислорода (51), датчик концентрации кислорода (51) может измерять концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе. Кроме того, при таком измерении концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом в устройстве подачи газа (30), можно определить эффективность устройства подачи газа (30), т.е. соответствует ли концентрация азота в обогащенном азотом воздухе желательному значению. Иначе говоря, можно определить неисправность устройства подачи газа (30) без использования датчика концентрации азота с применением датчика концентрации кислорода (51), позволяющего измерить концентрацию кислорода в воздухе в контейнере (11). Таким образом, в соответствии с холодильным устройством (10) для контейнера согласно данному варианту осуществления изобретения в холодильном устройстве (10) для контейнера, включающем устройство подачи газа (30), производящее обогащенный азотом воздух, можно определить неисправность устройства подачи газа (30) без повышения производственных затрат. В дополнение к этому, если концентрацию кислорода в воздухе в контейнере (11) нельзя контролировать на желательном уровне, можно легко определить, вызвана ли такая ошибка контроля неисправностью устройства подачи газа (11) или недостаточной герметичностью контейнера (11).
[0088] Далее, в соответствии с холодильным устройством для контейнера (10) в данном варианте осуществления изобретения отводящий патрубок (81) соединен с имеющимся воздушным каналом (58) в контейнере для измерения концентрации кислорода в воздухе в контейнере (11), и контроллер (55) открывает двухпозиционный вентиль (82) к отводящему патрубку (81), выполненному в виде канала измерения (88), при остановке вращения вентиляторов (26). При добавлении к имеющемуся устройству этой простой конфигурации, можно осуществить процедуру измерений в подаваемом воздухе и измерить концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом устройством подачи газа (30).
[0089] Кроме того, в соответствии с холодильным устройством контейнера (10) калибровочный газ можно направить в датчик концентрации кислорода (51) через измерительный канал (88) только при помощи механизма введения калибровочного газа (83) в измерительном канале (88), и не требуется какой-либо дополнительный канал для направления калибровочного газа к датчику концентрации кислорода (51). В дополнение к этому, поскольку в канале измерения (88) находится двухпозиционный вентиль (82) напротив датчика концентрации кислорода (51), т.е. ближе к устройству подачи газа (30) по отношению к положению устройства введения калибровочного газа (83), поток калибровочного газа в сторону устройства подачи газа (30) может быть заблокирован просто путем закрывания двухпозиционного вентиля (82).
[0090] Кроме того, в соответствии с холодильным устройством (10) для контейнера в настоящем варианте осуществления изобретения во время размораживания контроллер (55) открывает двухпозиционный вентиль (82), так, что часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), нагнетается в воздушный канал (58). Таким образом, во время размораживания воздух в контейнере (11) вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара в результате испарения наледи с испарителя (24), не поступает и не вызывает конденсации в воздушном канале (58). Соответственно, отсутствует значительный риск неисправности датчика концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58), вызванного конденсируемой водой, и отсутствует значительный риск подавления потока воздуха в результате заполнения воздушного прохода (58) конденсированной водой. Кроме того, эта процедура измерения в отношении подаваемого воздуха в процессе размораживания может предотвратить конденсацию внутри воздушного канала (58) и может обеспечить проверку качества работы для определения того, соответствует ли концентрация в обогащенном азотом воздухе, производимом устройством подачи газа (30), желательной. Иначе говоря, в соответствии с холодильным устройством (10) контейнера в настоящем варианте осуществления изобретения во время операции размораживания можно предотвратить конденсацию внутри воздушного канала (58) и проверить производительность устройства подачи газа (30).
[0091] <<Второй вариант осуществления изобретения>>
Как показано на фиг. 5‒12, холодильное устройство (10) контейнера во втором варианте осуществления изобретения включает кожух (12), контур хладагента (20) и систему искусственного климата (система CA) (60) и закрывает собой открытый конец контейнера (11)
[0092] <Кожух>
Как показано на фиг. 5, кожух (12) сконструирован в значительной мере так же, как и в первом варианте осуществления изобретения. Согласно второму варианту осуществления изобретения кожух (12) снабжен двумя окнами доступа (14) для эксплуатации, которые расположены бок о бок в ширину кожуха (12). Два окна доступа (14) закрывают соответственно первым и вторым люками доступа (16A, 16B), которые можно открывать и закрывать. И первый, и второй люки доступа (16A, 16B), как и кожух (12), состоят из внешней стенки, внутренней стенки и теплоизолятора.
[0093] <Контур хладагента>
Как показано на фиг. 7, контур хладагента (20) сконструирован в значительной мере так же, как и в первом варианте осуществления изобретения. Иначе говоря, во втором варианте осуществления изобретения контур хладагента (20) -это также закрытый контур, в котором компрессор (21), конденсатор (22), запорный клапан (23) и испаритель (24) соединены между собой в именно таком порядке трубопроводом хладагента (20a).
[0094] Внешний вентилятор (25) расположен над конденсатором (22). Внешний вентилятор (25) вращается под действием двигателя внешнего вентилятора (25a), направляет воздух снаружи от контейнера (11) (наружный воздух) во внешнее пространство для хранения (S1) и отправляет его в конденсатор (22). В конденсаторе (22) тепло обменивается между хладагентом, нагнетаемым в компрессоре (21) и протекающим через конденсатор (22), и наружным воздухом, подаваемым внешним вентилятором (25) в конденсатор (22). В этом варианте осуществления изобретения внешний вентилятор (25) представляет собой винтовой вентилятор.
[0095] Два внутренних вентилятора (26) расположены рядом с испарителем (24). Внутренние вентиляторы (26) приводятся во вращение двигателями внутренних вентиляторов (26a) и засасывают воздух в контейнер (11) через всасывающее окно (18a), подавая воздух в испаритель (24). В испарителе (24) тепло обменивается между хладагентом, протекающим через испаритель (24), давление которого снижается при помощи запорного клапана (23), и воздухом контейнера, который поступает в испаритель (24) под действием внутренних вентиляторов (26).
[0096] Как показано на фиг. 6, каждый из внутренних вентиляторов (26) включает винтовой вентилятор (роторно-лопастной) (27a), ряд стационарных крыльев (27b)и кожух вентилятора (27c). Винтовой вентилятор (27a) совмещен с внутренним лопастным двигателем (26a) и приводится во вращение двигателем внутреннего вентилятора (26a) вокруг оси вращения для продувания воздуха в осевом направлении. Ряд стационарных крыльев (27b) расположен с выпускной стороны винтового вентилятора (27a) для выправления потока вихревого воздуха от винтового вентилятора (27a). Кожух вентилятора (27c) состоит из цилиндра с рядом стационарных крыльев (27b), закрепленных на его внутренней периферической поверхности, и распространяется и окружает внешнюю периферию винтового вентилятора (27a).
[0097] Как показано на фиг. 5, компрессор (21) и конденсатор (22) расположены во внешнем пространстве для хранения (S1). Конденсатор (22) находится в середине внешнего пространства для хранения (S1) в вертикальном направлении, разделяя внешнее пространство для хранения (S1) на первую область (S11) и вторую область (S12), расположенные над первой областью (S11). В первой области (S11) имеются компрессор (21), инверторная схема (29) с пусковой цепью компрессора (21) с различными скоростями и устройство подачи газа (30) системы CA (60). С другой стороны, в второй области (S12) находятся внешний вентилятор (25) и блок с электродеталями (17). Первая область (S11) открывается во внешнее пространство контейнера (11), тогда как вторая область (S12) заблокирована от внешнего пространства контейнера пластиной, такой, что только выпускное окно внешнего вентилятора (25) открывается во внешнее пространство контейнера.
[0098] С другой стороны, как показано на фиг. 6, испаритель (24) расположен во второй области (S22) внутреннего пространства для хранения (S2). Два внутренних вентилятора (26) расположены сверху от испарителя (24) во внутреннем пространстве для хранения (S2) и находятся бок о бок по ширине кожуха (12).
[0099] <Система CA>
Как показано на фиг. 8, система CA (60) включает устройство подачи газа (30), выпускную часть (46), блок датчиков (50), измерительный блок (80) и контроллер (55) и контролирует концентрацию кислорода и концентрацию диоксида углерода в воздухе контейнера (11). Термин "концентрация", используемый в последующем описании, всегда означает "объемную концентрацию".
[0100] [Устройство подачи газа]
Устройство подачи газа (30) производит обогащенный азотом воздух с низкой концентрацией кислорода, подаваемый внутрь контейнера (11), и состоит из устройства, работающего на основе короткоцикловой адсорбции под действием вакуума (VPSA), как и в первом варианте осуществления изобретения. Далее, устройство подачи газа (30) расположено в нижнем левом углу внешнего пространства для хранения (S1), как показано на фиг. 5.
[0101] Как показано на фиг. 8, устройство подачи газа (30) включает воздушный насос (31), первый и второй направляющие распределители (32) и (33), первую и вторую адсорбционную колонну (34) и (35), в каждой из которых находится адсорбент, поглощающий азот из воздуха, воздушный контур (3), соединенный с кислородным баком (39), и системный блок (70), в котором расположены компоненты воздушного контура (3). Таким образом, устройство подачи газа (30) образует единый блок с этими компонентами, расположенный в системном блоке (70), и предназначен для последующего закрепления на холодильном устройстве (10) для контейнера (10).
[0102] (Воздушный насос)
Воздушный насос (31) находится в системном блоке (70) и включает первый и второй механизмы накачки (31a) и (31b), каждый из которых засасывает и нагнетает воздух и сбрасывает воздух под давлением. Первый и второй механизмы накачки (31a) и (31b) соединены с ведущей осью двигателя (41) и приводятся во вращение двигателем (41) для засасывания, нагнетания и сброса воздуха.
[0103] Первый механизм накачки (31a) снабжен впускным отверстием, открывающимся в системный блок (70), и во впускное окно для воздуха (75) встроен воздухопроницаемый, непромокаемый мембранный фильтр (76). Таким образом, первый механизм накачки (31a) засасывает и нагнетает наружный воздух с удалением водяного пара при протекании снаружи внутрь системного блока (70) через мембранный фильтр (76), встроенный в впускное окно для воздуха (75). Далее, первый механизм накачки (31a) снабжен выпускным отверстием, соединенным с одним концом выпускного канала (42). Другой конец выпускного канала (42) разделен на две ветви с ненапорной стороны, а эти две ветви соединены с первым и вторым направляющими распределителями (32) и (33), соответственно.
[0104] Второй механизм накачки (31b) снабжен впускным отверстием, соединенным с одним концом всасывающего канала (43). Другой конец впускного канала (43) разделен на две ветви с напорной стороны, а эти две ветви соединены с первым и вторым направляющими распределителями (32) и (33), соответственно. Далее, второй механизм накачки (31b) снабжен выпускным отверстием, соединенным с одним концом канала подачи (44). Другой конец канала подачи (44) открывается в первую область (S21) внутреннего пространства для хранения (S2) контейнера (11) с засасывающей стороны внутренних вентиляторов (26).
[0105] Также во втором варианте осуществления первый и второй механизмы накачки (31a) и (31b) воздушного насоса (31) представляют собой безмасляные насосы без смазочного масла.
[0106] С одной стороны воздушного насоса (31) расположены два нагнетающих вентилятора (48), подающие воздух к воздушному насосу (31) для охлаждения воздушного насоса (31).
[0107] (Направляющие распределители)
Первый и второй направляющие распределители (32) и (33) расположены в воздушном контуре (3) между воздушным насосом (31) и первой и второй адсорбционными колоннами (34) и (35) и переключаются между состояниями соединения с воздушным насосом (31) и первой и второй адсорбционными колоннами (34) и (35) в первое, второе и третье состояния соединения. Эту операцию переключения контролируют при помощи контроллера (55).
[0108] Конкретно первый направляющий распределитель (32) соединен с нагнетательным каналом (42), соединенным с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a), всасывающим каналом (43), соединенным с впускным отверстием второго механизма накачки (31b) и верхом первой адсорбционной колонны (34). Первый направляющий распределитель (32) переключается между первым состоянием, когда первая адсорбционная колонна (34) сообщается с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a) и заблокирована от впускного отверстия второго механизма накачки (31b) (состояние, показанное на фиг. 8), и вторым состоянием, когда вторая адсорбционная колонна (34) сообщается с впускным отверстием второго механизма накачки (31b) и заблокирована от выпускного отверстия первого механизма накачки (31a).
[0109] Второй направляющий распределитель (33) соединен с нагнетательным каналом (42), соединенным с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a), всасывающим каналом (43), соединенным с впускным отверстием второго механизма накачки (31b) и верхом второй адсорбционной колонны (35). Этот второй направляющий распределитель (33) переключается между первым состоянием, когда вторая адсорбционная колонна (35) сообщается с впускным отверстием второго механизма накачки (31b) и заблокирована от выпускного отверстия первого механизма накачки (31a) (состояние, показанное на фиг. 8), и вторым состоянием, когда вторая адсорбционная колонна (35) сообщается с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a) и заблокирована от впускного отверстия второго механизма накачки (31b).
[0110] Когда как первый, так и второй направляющие распределители (32) и (33) установлены в первое состояние, воздушный контур (3) переключается во первое состояние соединения, когда выпускное окно первого механизма накачки (31a) соединено со первой адсорбционной колонной (34), а выпускное окно второго механизма накачки (31b) соединено со второй адсорбционной колонной (35). В этом состоянии операция адсорбции с адсорбцией азота из наружного воздуха на адсорбент осуществляется на первой адсорбционной колонне (34), а операция десорбции с десорбцией азота с адсорбента осуществляется на второй адсорбционной колонне (35).
[0111] Когда как первый, так и второй направляющие распределители (32) и (33) установлены во второе состояние, воздушный контур (3) переключается во второе состояние соединения, когда выпускное окно первого механизма накачки (31a) соединено со второй адсорбционной колонной (35), а выпускное окно второго механизма накачки (31b) соединено с первой адсорбционной колонной (34). В этом состоянии операция адсорбции осуществляется на второй колонне (35), а операция десорбции осуществляется на первой адсорбционной колонне (34).
[0112] Когда первый направляющий распределитель (32) установлен в первое состояние, а второй направляющий распределитель (33) установлен во второе состояние, воздушный контур (3) переключают в третье состояние соединения, где выпускное отверстие первого механизма накачки (31a) соединено с первой адсорбционной колонной (34), а выпускное отверстие первого механизма накачки (31a) соединено со второй адсорбционной колонной (35). В этом состоянии как первая, так и вторая адсорбционная колонна (34) и (35) соединены с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a), так что первый механизм накачки (31a) подает под давлением наружный воздух как в первую, так и во вторую адсорбционные колонны (34) и (35). Иначе говоря, третье состояние соединения - это состояние "нагнетания воздуха в обе колонны", когда как в первую, так и во вторую адсорбционные колонны (34) и (35) нагнетается воздух из первого механизма накачки (31a).
[0113] (Адсорбционные колонны)
Первая и вторая адсорбционные колонны (34) и (35) имеют вид цилиндров, наполненный адсорбентом, и расположены вертикально (т.е. расположены так, что направление основной оси каждой из них вертикально). Адсорбент, заполняющий первую и вторую адсорбционные колонны (34) и (35), может состоять из цеолита, точно так же, как и в первом варианте осуществления изобретения.
[0114] При такой конфигурации, если первая и вторая адсорбционные колонны (34) и (35) находятся под давлением при подаче наружного воздуха при помощи воздушного насоса (31), азот из наружного воздуха адсорбируется на адсорбенте. При этом формируется обогащенный кислородом воздух, для которого характерна более низкая концентрация азота и более высокая концентрация кислорода, чем в наружном воздухе, вследствие снижения количества азота по сравнению с наружным воздухом. С другой стороны, если первая и вторая адсорбционные колонны (34) и (35) находятся под разрежением от воздушного насоса (31), отбирающего воздух изнутри этих колонн, азот, адсорбированный на адсорбенте, десорбируется. При этом получается обогащенный азотом воздух, для которого характерна более высокая концентрация азота и более низкая концентрация кислорода вследствие большего количества азота, чем в наружном воздухе. В этом варианте осуществления изобретения можно получить обогащенный азотом воздух, содержащий, например, 90% азота и 10% кислорода.
[0115] Соответствующие нижние концы как первой, так и второй адсорбционной колонны (34) и (35) (работающие как выпускное окно во время нагнетания и как впускное окно во время сброса давления) соединены с одним концом канала вывода кислорода (45), который выводит наружу из контейнера (11) обогащенный кислородом воздух, получаемый в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35) при подаче под давлением наружного воздуха при помощи первого механизма накачки (31a). Один конец канала вывода кислорода (45) разделяется на два канала, которые соединяются с нижними концами первой и второй адсорбционных колонн (34) и (35), соответственно. Другой конец канала вывода кислорода (45) открывается вне устройства подачи газа (30), т.е. снаружи от контейнера (11). В одном из двух каналов канала вывода кислорода (45) имеется первый запорный клапан (37), предотвращающий обратный ток воздуха из канала вывода кислорода (45) в первую адсорбционную колонну (34) (соединительный канал), соединенный с нижним концом первой адсорбционной колонны (34). С другой стороны, в другом канале канала вывода кислорода (45) (соединительном канале) имеется второй запорный клапан (38), предотвращающий обратный ток воздуха из канала вывода кислорода (45) во вторую адсорбционную колонну (35) и соединенный с нижним концом первой адсорбционной колонны (35).
[0116] Два соединительных канала, включающие один конец канала вывода кислорода (45), соединены посредством клапана продувки (36), и имеется отверстие (62) между клапаном продувки (36) и каждым из соединительных каналов. Клапан продувки (36) применяется для введения заданного количества обогащенного кислородом воздуха в адсорбционную колонну с напорной стороны (первая адсорбционная колонна (34) на фиг. 8) в адсорбционную колонну с ненапорной стороны (вторая адсорбционная колонна (34) на фиг. 8) для поддержания высвобождения азота с адсорбента в адсорбционных колоннах (35, 34) с ненапорной стороны. Контроллер (55) контролирует операцию открытия/закрытия клапана продувки(36).
[0117] Кислородный бак (39) находится в средней части канала вывода кислорода (45), и между кислородным баком (39) и первым и вторым запорными клапанами (37) и (38) находится отверстие (61). Кислородный бак (39) временно удерживает обогащенный кислородом воздух, производимый в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35). Обогащенный кислородом воздух, получаемый в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35), нагнетается через отверстие (61) и временно удерживается в кислородном баке (39).
[0118] Кроме того, датчик давления (49), измеряющий давление сжатого воздуха (высокое давление в воздушном контуре (3)), подаваемого в первую и вторую адсорбционные колонны (34) и (35) при помощи первого механизма нагнетания (31a), соединен с каналом выводы кислорода (45) между отверстием (61) и первым и вторым запорным клапаном (37) и (38).
[0119] (Механизм переключения потока)
Воздушный контур (3) включает механизм переключения потока (65), который переключает состояние потока воздуха в воздушном контуре (3) между первым состояние потока, когда обогащенный азотом воздух, производимый в первой и второй адсорбционной колоннах (34) и (35), подается внутрь контейнера (11) при помощи воздушного насоса (31), и вторым состоянием потока, когда наружный воздух, забираемый в воздушный контур (3), подается внутрь контейнера (11) при помощи воздушного насоса (31).
[0120] В этом варианте осуществления механизм переключения потока (65) включает обводной канал (71), обводной двухпозиционный вентиль (72) и двухпозиционный вентиль выпускного канала (73). Обводной канал (71) соединен с нагнетательным каналом (42) и всасывающим каналом (43). Обводной канал (71) снабжен обводным двухпозиционным вентилем (72). Двухпозиционный вентиль (73) выпускного канала для канала вывода кислорода (45) ближе к внешней части устройства подачи газа (30), чем к кислородному баку (39), т.е. ближе к внешней части контейнера (11).
[0121] Контроллер (55) контролирует открытие/закрытие обводного двухпозиционного вентиля (72) и двухпозиционного вентиля (73) выпускного канала. Конкретная операция открытия/закрытия описана далее. Состояние потока воздуха воздушного контура (3) переключается в первое состояние потока (состояние, показанное на фиг. 8), когда контроллер (55) закрывает обводной двухпозиционный вентиль (72) и открывает двухпозиционный вентиль выпускного канала (73). Напротив, состояние потока воздуха воздушного контура (3) переключается во второе состояние потока (состояние, показанное на фиг. 9), когда контроллер (55) открывает обводной двухпозиционный вентиль (72) и закрывает двухпозиционный вентиль выпускного канала (73).
[0122] Во втором варианте осуществления изобретения с состоянием потока воздуха в воздушном контуре (3), переключенным в первое состояние потока (состояние, показанное на фиг. 8), устройство подачи газа (30) переключается в первое состояние подачи, когда обогащенный азотом воздух, получаемый из наружного воздуха в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35), подается в виде подаваемого воздуха через канал подачи (44) внутрь контейнера (11). С другой стороны, с состоянием потока воздуха в воздушном контуре (3), переключенным во второе состояние потока (состояние, показанное на фиг. 9), устройство подачи газа (30) переключается во второе состояние подачи, когда внутрь отбирается наружный воздух, который подается в виде подаваемого воздуха через канал подачи (44) внутрь контейнера (11).
[0123] ‒Работа устройства подачи газа‒
Устройство подачи газа (30) переключается между первым состоянием подачи, когда обогащенный азотом воздух, получаемый из наружного воздуха, подается в виде подаваемого воздуха внутрь контейнера (11), и вторым состоянием подачи, когда наружный воздух отбирается внутрь и подается в виде подаваемого воздуха внутрь контейнера (11).
[0124] <<Работа в первом состоянии подачи>>
Контроллер (55) переключает состояние подачи воздуха в воздушном контуре (3) в первое состояние потока, переключая, таким образом, устройство подачи воздуха (30) в первое состояние подачи.
[0125] Конкретно, контроллер (55) активирует воздушный насос (31) с закрытым обводным двухпозиционным вентилем (72) и открытым двухпозиционным вентилем (73) выпускного канала. Тогда контроллер (55) переключает первый и второй направляющие распределители (32) и (33), так, чтобы состояние соединения между воздушным насосом (31) и первым и вторым адсорбционными колоннами (34) и (35) переключалось попеременно между первым и вторым состояниями соединения через заданные интервалы времени (например, каждые 15 с). В первом состоянии соединения выполняется одновременно первая операция нагнетания давления в первой адсорбционной колонне (34) для сброса давления во второй адсорбционной колонне (35). Во втором состоянии соединения одновременно выполняется вторая операция сброса давления во второй адсорбционной колонне (34) для нагнетания давления во второй адсорбционной колонне (35).
[0126] <<Первая операция>>
Во время первой операции контроллер (55) переключает как первый, так и второй направляющие распределители (32) и (33) во первое состояние, показанное на фиг. 8. В результате воздушный контур (3) переходит в первое состояние соединения, когда первая адсорбционная колонна (34) сообщается с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a) и блокирована от впускного отверстия второго механизма накачки (31b), а вторая адсорбционная колонна (35) сообщается с впускным отверстием второго механизма накачки (31b) и блокирована от выпускного отверстия первого механизма накачки (31a).
[0127] Первый механизм накачки (31a) подает сжатый наружный воздух в первую адсорбционную колонну (34). Азот, содержащийся в воздухе, пропускаемом через первую адсорбционную колонну (34), адсорбируется на адсорбенте первой адсорбционной колонны (34). Таким образом, во время первой операции в первую адсорбционную колонну (34) подается сжатый наружный воздух из первого механизма накачки (31a) и на адсорбенте адсорбируется азот из наружного воздуха. При этом обрадуется обогащенный кислородом воздух с более низкой концентрацией азота и более высокой концентрацией кислорода, чем в наружном воздухе. Обогащенный кислородом воздух поступает из первой адсорбционной колонны (34) в канал вывода кислорода (45).
[0128] С другой стороны, второй механизм накачки (31b) отбирает воздух из второй адсорбционной колонны (35). В этом случае азот, адсорбированный на адсорбенте второй адсорбционной колонны (35), десорбируется с адсорбента при одновременном отборе с воздухом под действием второго механизма накачки (31b). Таким образом, во время первой операции азот, адсорбированный на адсорбенте, десорбируется по мере того, как воздух во второй адсорбционной колонне (35) отбирается при помощи второго механизма накачки (31b). При этом образуется обогащенный азотом воздух, содержащий азот, десорбированный с адсорбента, с более высокой концентрацией азота и более низкой концентрацией кислорода, чем в наружном воздухе. Обогащенный азотом воздух отбирается во второй механизм накачки (31b), нагнетается, а затем сбрасывается в канал подачи (44).
[0129] <<Вторая операция>>
Во время второй операции контроллер (55) переключает как первый, так и второй направляющие распределители (32) и (33) во второе состояние, которое противоположно состоянию, показанному на фиг. 8. В результате воздушный контур (3) переходит во второе состояние соединения, когда первая адсорбционная колонна (34) сообщается с впускным отверстием второго механизма накачки (31b) и блокирована от выпускного отверстия первого механизма накачки (31a), а вторая адсорбционная колонна (35) сообщается с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a) и блокирована от впускного отверстия второго механизма накачки (31b).
[0130] Первый механизм накачки (31a) подает сжатый наружный воздух во вторую адсорбционную колонну (35). Азот, содержащийся в воздухе, пропускаемом через вторую адсорбционную колонну (35), адсорбируется на адсорбенте второй адсорбционной колонны (35). Таким образом, во время второй операции во вторую адсорбционную колонну (35) подается сжатый наружный воздух из первого механизма накачки (31a), и на адсорбенте адсорбируется азот из наружного воздуха. При этом обрадуется обогащенный кислородом воздух с более низкой концентрацией азота и более высокой концентрацией кислорода, чем в наружном воздухе. Обогащенный кислородом воздух поступает из второй адсорбционной колонны (35) в канал вывода кислорода (45).
[0131] С другой стороны, второй механизм накачки (31b) отбирает воздух из первой адсорбционной колонны (34). В этом случае азот, адсорбированный на адсорбенте первой адсорбционной колонны (34), десорбируется с адсорбента при одновременном отборе с воздухом под действием второго механизма накачки (31b). Таким образом, во время второй операции азот, адсорбированный на адсорбенте, десорбируется по мере того, как воздух в первой адсорбционной колонне (34) отбирается при помощи второго механизма накачки (31b). При этом образуется обогащенный азотом воздух, содержащий азот, десорбированный с адсорбента, с более высокой концентрацией азота и более низкой концентрацией кислорода, чем в наружном воздухе. Обогащенный азотом воздух отбирается во второй механизм накачки (31b), нагнетается, а затем сбрасывается в канал подачи (44).
[0132] Таким образом устройство подачи газа (30) попеременно повторяет первую и вторую операции с образованием обогащенного азотом воздуха и обогащенного кислородом воздуха в воздушном контуре (3). В первом состоянии потока закрыт обводной двухпозиционный вентиль (72) и открыт двухпозиционный вентиль (73) выпускного канала. Таким образом, обогащенный кислородом воздух, полученный в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35), выпускается через канал вывода кислорода (45) из контейнера (11) под давлением, прилагаемым с помощью первого механизма накачки (31a) воздушного насоса (31), в то время как обогащенный азотом воздух, полученный в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35), подается через канал подачи (44) в контейнер (11) под давлением, прилагаемым с помощью второго механизма накачки (31b) воздушного насоса (31).
[0133] Как можно видеть из сказанного, операция по подаче газа с подачей обогащенного азотом воздуха, полученного в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35), в контейнер (11) осуществляется в первом состоянии потока. Иначе говоря, устройство подачи газа (30) переходит в первое состояние подачи, когда обогащенный азотом воздух, полученный из наружного воздуха, подается в виде подаваемого воздуха внутрь контейнера (11) через канал подачи (44).
[0134] <<Работа во втором состоянии подачи>>
Контроллер (55) переключает состояние подачи воздуха в воздушном контуре (3) во второе состояние потока, переключая, таким образом, устройство подачи воздуха (30) во второе состояние подачи.
[0135] Конкретно при открытом обводном двухпозиционном вентиле (72) и закрытом двухпозиционном вентиле (73) выпускного канала контроллер (55) управляет первым и вторым направляющими распределителями (32) и (33), переключая состояние соединения между воздушным насосом (31) и первой второй адсорбционными колоннами (34) и (35) в третье состояние соединения, когда как первая, так и вторая адсорбционные колонны (34) и (35) соединены с выпускным отверстием первого механизма накачки (31a) (состояние "обе колонны под давлением"). Тогда активируется воздушный насос (31).
[0136] Во втором состоянии потока первый механизм накачки (31a) нагнетает наружный воздух как в первую, так и во вторую адсорбционные колонны (34) и (35), так, что как в первой, так и второй адсорбционных колоннах (34) и (35) имеет место операция адсорбции с формированием обогащенного кислородом воздуха.
[0137] Далее, во втором состоянии потока открыт обводной двухпозиционный вентиль (72) и закрыт двухпозиционный вентиль (73) выпускного канала. Таким образом, даже если в первую и вторую адсорбционные колонны (34) и (35) нагнетается под давлением наружный воздух с формированием обогащенного кислородом воздуха, полученный таким образом обогащенный кислородом воздух не выбрасывается наружу (наружу из контейнера (11)). Таким образом, как только скорость потока переключается во второе состояние потока, внутреннее давление между стыком между нагнетательным каналом (42) и обводным каналом (71) и двухпозиционным вентилем (73) выпускного канала вывода кислорода (45) повышается так сильно, что наружный воздух, нагнетаемый первым механизмом накачки (31a) более не протекает в сторону первой и второй адсорбционных колонн (34) и (35).
[0138] В результате наружный воздух, нагнетаемый при помощи первого механизма накачки (31a), протекает из нагнетательного канала (42) в обводной канал (71), обходит первую и вторую адсорбционные колонны (34) и (35), попадает в всасывающий канал (43) и отбирается во второй механизм накачки (31b). Иначе говоря, наружный воздух, нагнетаемый первым механизмом накачки (31a), засасывается как есть во второй механизм накачки (31b). Затем наружный воздух, отбираемый во второй механизм накачки (31b) нагнетается и подается через канал подачи (44) в контейнер (11).
[0139] Как можно видеть из сказанного, во втором состоянии потока операцию введения наружного воздуха с подачей забранного в воздушный контур (3) наружного воздуха без обработки в контейнер (11) осуществляют путем нагнетания давления при помощи второго механизма накачки (31b) воздушного насоса (31). Иначе говоря, устройство подачи газа (30) переходит во второе состояние подачи, когда забранный наружный воздух подается в виде подаваемого воздуха внутрь контейнера (11) через канал подачи (44).
[0140] [Выпускная часть]
Как показано на фиг. 6, выпускная часть (46) включает выпускной канал (46a), соединяющий внутреннее пространство для хранения (S2) и внешнее пространство контейнера, и выпускной клапан (46b), соединенный с выпускным каналом (46a). Выпускной канал (46a) предназначен для обеспечения доступа в кожух (12), так что внутреннее и внешнее пространство контейнера сообщаются между собой. Выпускной клапан (46b) предназначен для выпускного канала (46a) внутри контейнера и состоит из электромагнитного клапана, переключающегося между открытым состоянием, когда воздух может протекать через выпускной канал (46a), и закрытым состоянием, когда поток воздуха в выпускной канал заблокирован (46a). Контроллер (55) контролирует операцию открытия/закрытия выпускного клапана (46b).
[0141] Во время вращения внутренних вентиляторов (26) контроллер (55) открывает выпускной клапан (46b) для осуществления операции сброса с подачей воздуха во внутреннее пространство для хранения (S2), сообщающееся с внутренней частью контейнера (воздухом в контейнере), наружу из контейнера.
[0142] Конкретно, при вращении внутренних вентиляторов (26) давление во второй области (S22) на выпускной стороне вентиляторов становится выше, чем давление в наружном пространстве от контейнера (атмосферное давление). В результате, когда открыт выпускной клапан (46b), воздух во внутреннем пространстве (S2), сообщающийся с внутренней частью контейнера (воздухом в контейнере), выбрасывается через выпускной канал (46a) наружу из контейнера вследствие разности давлений между двумя концами выпускного канала (46a) (разность давлений между наружной частью контейнера и второй областью (S22)).
[0143] [Блок датчиков]
Как показано на фиг. 6, во второй области (S22) имеется блок датчиков (50) на выпускной стороне внутренних вентиляторов (26) во внутреннем пространстве для хранения (S2). Как показано на фиг. 5, блок датчиков (50) закреплен на верхней части внутреннего пространства кожуха (12) между двумя окнами доступа (14), к которым приделаны первый и второй люки доступа (16A) и (16B), соответственно.
[0144] Как показано на фиг. 10, блок датчиков (50) включает датчик концентрации кислорода (51), датчик концентрации диоксида углерода (52), фиксирующий элемент (53), мембранный фильтр (54), соединительную трубку (56) и выпускной патрубок (57).
[0145] Датчик концентрации кислорода (51) содержит блок датчика кислорода (51a), в котором находится датчик в виде гальванического элемента. Датчик концентрации кислорода (51) измеряет значение тока, протекающего через раствор электролита в датчике типа гальванического элемента для измерения концентрации кислорода в газе в блоке датчика кислорода (51a). Внешняя поверхность блока датчика кислорода (51a) зафиксирована на фиксирующем элементе (53). Другая внешняя поверхность блока датчика кислорода (51a) напротив внешней поверхности, закрепленной на фиксирующем элементе (53), содержит отверстие, на котором закреплен мембранный фильтр (54).
[0146] Мембранный фильтр (54) -это воздухопроницаемый, водонепроницаемый фильтр. Мембранный фильтр (54) обеспечивает сообщение между второй областью (S22) внутреннего пространства для хранения (S2) и внутренним пространством блока датчик кислорода (51a) и предотвращает при прохождении воздуха в контейнере из второй области (S22) во внутреннее пространство блока датчика кислорода (51a) попадание влаги в воздух при прохождении внутреннего пространства.
[0147] Далее, отводящий патрубок (81) измерительного блока (80), который будет описан позже, соединен при помощи соединителя (стык труб) с нижней поверхностью блока датчика кислорода (51a). Кроме того, соединительная трубка (56) соединена через соединитель с одной из боковых поверхностей блока датчика кислорода (51a).
[0148] Датчик концентрации диоксида углерода (52) включает блок датчика диоксида углерода (52a). Датчик концентрации диоксида углерода (52) -это недисперсионный инфракрасный датчик, излучающие ИК-излучение в газ в блоке датчика диоксида углерода (52a) для измерения величины поглощения ИК-излучение с длиной волны, характерной для диоксида углерода, что позволяет измерить концентрацию диоксида углерода в газе. Соединительная трубка (56) соединена через соединитель с одной боковой поверхностью блока датчика диоксида углерода (52a). Кроме того, выпускная трубка (57) соединена через соединитель с другой боковой поверхностью блока датчика диоксида углерода (52a).
[0149] Фиксирующий элемент (53) включает коробчатый корпус (53a), одна из поверхностей которого открыта, и фиксирующую часть (53b), которая продолжается от наружу от внешнего края корпуса (53a) вдоль открытой поверхности и привинчена к кожуху (12). Множество канавок (53c), обеспечивающие сообщение между внутренней и внешней частью корпуса (53a), образуются на трех боковых поверхностях, окружающих открытую поверхность корпуса (53a). Блок датчика кислорода (51a) и блок датчика оксида углерода (52a) зафиксированы на поверхности корпуса (53a), противоположной открытой поверхности. Фиксирующий элемент (53) зафиксирован на кожухе (12), и на нем закреплены датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации оксида углерода (52).
[0150] В соответствии с этой конфигурацией внутреннее пространство фиксирующего элемента (53) сообщается со второй областью (S22) с выпускной стороны внутренних вентиляторов (26) через множество канавок (53c), блокируя поток воздуха, поступающего от внутренних вентиляторов (26). Иначе говоря, фиксирующий элемент (53) представляет собой блокирующий элемент, образующий блокирующую область во второй области (S22), где блокируется поток воздуха, поступающий от внутренних вентиляторов (26).
[0151] Соединительная трубка (56), как описано выше, соединенная с одной боковой поверхностью блока датчика кислорода (51a) и одной боковой поверхностью блока датчика диоксида углерода (52a), обеспечивает сообщение между внутренним пространством блока датчика кислорода (51a) и внутренним пространством блока датчика диоксида углерода (52a).
[0152] Далее, как описано выше, один конец выпускного патрубка (57), соединенный с другой боковой поверхностью блока датчика диоксида углерода (52a), а другой конец открывается рядом с впускное отверстием внутренних вентиляторов (26). Иначе говоря, выпускной патрубок (57) обеспечивает сообщение между внутренним пространством блока датчика диоксида углерода (52a) и первой областью (S21) внутреннего пространства для хранения (S2).
[0153] Как можно видеть, внутреннее пространство блока датчика кислорода (51a) и внутреннего пространства блока датчика диоксида углерода (52a) сообщаются между собой через соединительную трубку (56), внутреннее пространство блока датчика кислорода (51a) сообщается со второй областью (S22) внутреннего пространства для хранения (S2) через мембранный фильтр (54), а внутреннее пространство блока датчика диоксида углерода (52a) сообщается с первой областью (S21) внутреннего пространства для хранения (S2) через выпускной патрубок (57). Таким образом, вторая и первая области (S22) и (S21) внутреннего пространства для хранения (S2) сообщаются между собой через мембранный фильтр (54), внутреннее пространство блока датчика кислорода (51a), соединительную трубку (56), внутреннее пространство блока датчика диоксида углерода (52a) и воздушный канал (58), образованный выпускным патрубком (57). Иными словами, датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации диоксида углерода (52) соединены через воздушный канал (58), который позволяет сообщаться между собой первой и второй области (S21) и (S22) внутреннего пространства для хранения (S2). Таким образом, в блоке датчика (50) при вращении внутренних вентиляторов (26) воздух в контейнере протекает от впускного отверстия (мембранный фильтр (54)) к выпускному отверстию (выпускной конец выпускного патрубка (57)) воздушного канала (58), и измеряются концентрация кислорода и концентрация диоксида углерода.
[0154] Конкретно, при вращении внутренних вентиляторов (26) давление в первой области (S22) на впускной стороне вентиляторов становится ниже, чем давление во второй области (S22) на выпускной стороне вентиляторов. Таким образом, при вращении внутренних вентиляторов (26) вследствие разности давлений между первой и второй областью (S21) и (S22) воздух в контейнере протекает из второй области (S22) в сторону первой области (S21) в воздушном канале (58), с которым соединены датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации диоксида углерода (52). Конкретнее, сначала воздух во второй области (S22) протекает через мембранный фильтр (54) во внутреннее пространство блок датчика кислорода (51a), проходит через соединительную трубку (56), внутреннее пространство блока датчика диоксида углерода (52a) и выпускной патрубок (57) именно в этом порядке и выводится во вторую область (S22). Таким образом, воздух в контейнере проходит через датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации диоксида углерода (52) именно в этом порядке, и, таким образом, датчик концентрации кислорода (51) измеряет концентрацию кислорода в воздухе контейнера, а датчик концентрации диоксида углерода (52) измеряет концентрацию диоксида углерода в воздухе в контейнере.
[0155] [Измерительный блок]
Измерительный блок (80) включает измерительный канал (88) и измерительный двухпозиционный вентиль (82) и предназначен для отклонения и направления в датчик концентрации кислорода (51) части обогащенного азотом воздуха, производимого в устройстве подачи газа (30) и пропускаемого через канал подачи (44).
[0156] Конкретно, измерительный канал (88) состоит из отводящего патрубка (81), который отходит в сторону и ведет к воздушному каналу (58) часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), как и в первом варианте осуществления изобретения. Один конец отводящего патрубка (81) соединен с каналом подачи (44) в системном блоке (70), а другой конец соединен с блоком датчика кислорода (51a) датчика концентрации кислорода (51). В соответствии с этой конфигурацией отводящий патрубок (81) обеспечивает сообщение между каналом подачи (44) и внутренним пространством блока датчика кислорода (51a). Отводящий патрубок (81) ответвляется от канала подачи (44) в системном блоке (70) и продолжается от внутренней части до наружной части системного блока.
[0157] Измерительный двухпозиционный вентиль (82) соединен с отводящим патрубком (81) внутри системного блока (70). Измерительный двухпозиционный вентиль (82) состоит из электромагнитного клапана, переключающегося между открытым состоянием, когда через отводящий патрубок (81) проходит поток обогащенного азотом воздуха, и закрытым состоянием, когда поток обогащенного азотом воздуха в отводящем патрубке (81) блокируется. Операция открытия/закрытия измерительного двухпозиционного вентиля (82) контролируется при помощи контроллера (55).
[0158] [Контроллер]
Контроллер (55) выполняет процедуру контроля концентрации, отвечающую доведению концентрации кислорода и концентрации диоксида углерода в воздухе в контейнере (11), соответственно, до желательной концентрации. Конкретно, контроллер (55) контролирует работу устройства подачи газа (30), и выпускной части (46) на основе результатов измерения от датчика концентрации кислорода (51) и датчика концентрации диоксида углерода (52), так, что состав воздуха в контейнере (11) (концентрация кислорода и концентрация диоксида углерода) достигают желательных целевых концентраций (например, 5% кислорода и 5% диоксида углерода). Как показано на фиг. 11, в этом варианте осуществления изобретения контроллер (55) предназначен для осуществления операции контроля концентрации путем выполнения пускового контроля и нормального контроля. Далее, контроллер (55) предназначен для осуществления нормального контроля после окончания заданного пускового контроля и выполнения контроля в режиме снижения концентрации кислорода или в режиме контроля состава воздуха во время нормального контроля.
[0159] Кроме того, контроллер (55) предназначен для контроля работы измерительного двухпозиционного вентиля (82) в соответствии с командой, водимой пользователем или периодически, так чтобы осуществлялась процедура измерений в отношении подаваемого воздуха с измерением концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом устройством подачи газа (30).
[0160] – Операции -
<Работа контура хладагента>
[Операция охлаждения]
В этом варианте осуществления регулятор (100), показанный на фиг. 7, осуществляет процедуру охлаждения с охлаждением воздуха в контейнере (11).
[0161] Во время операции охлаждения регулятор (100) контролирует работу компрессора (21), запорного клапана (23) и внешнего и внутреннего вентиляторов (25) и (26) на основании результатов измерений при помощи температурного датчика (не показан), так, чтобы температура воздуха в контейнере достигала желательной целевой температуры. В этом случае контур хладагента (20) позволяет хладагенту циркулировать для осуществления цикла парового компрессионного холодильного устройства. Затем воздух в контейнере (11), направляемый во внутреннее устройство для хранения (S2) при помощи внутренних вентиляторов (26), охлаждается при прохождении через испаритель (24) хладагентом, протекающим через испаритель (24). Воздух в контейнере, охлаждаемый испарителем (24), проходит через подпольный контур (19a) и опять выдувается в контейнер (11) через выпускное окно (18b). Таким образом, воздух в контейнере (11) охлаждается.
[0162] [Операция размораживания]
Далее, в этом варианте осуществления в заданное время, когда считается, что на испарителе (24) сформировалась наледь, регулятор (100) осуществляет в процессе охлаждения операцию размораживания путем размораживания испарителя (24) при нагревании.
[0163] В этом варианте осуществления в качестве примера операции размораживания осуществляют операцию осуществления путем нагревания испарителя (24) при помощи электронагревателя (не показан). В этом случае регулятор останавливает вращение внешнего и внутреннего вентиляторов (25) и (26). По мере нагрева испарителя (24) электронагревателем наледь на испарителе (24), например, на его лопастях и трубках, плавится и постепенно испаряется. Таким образом размораживают испаритель (24). Отметим, что операцию размораживания можно осуществлять любым способом, при условии, что испаритель (24) размораживают при помощи нагревания. Например, если контур хладагента (20) снабжен клапаном-переключателем, так, чтобы охладитель циркулировал обратимо, можно осуществить так называемую процедуру оттаивания реверсивным циклом, при которой охладитель циркулирует в контуре хладагента (20) в направлении, противоположном направлению, отвечающему операции охлаждения. В этом случае в контуре хладагента (20) так называемый хладагент высокого давления, нагнетаемый компрессором (21), подается в испаритель (24), и наледь на испарителе (24), например, на его лопастях и трубках, плавится пор мере поглощения тепла от хладагента высокого давления и постепенно испаряется. Таким образом, размораживают испаритель (24).
[0164] <Операция контроля концентрации>
Далее, в этом варианте осуществления изобретения контроллер (55), показанный на фиг. 8, обеспечивает выполнение операции контроля концентрации со стороны системы CA (60) с доведением состава воздуха в контейнере (11) (концентрации кислорода и концентрации диоксида углерода) до желательного состава (например, 5% кислорода и 5% диоксида углерода) на основе результатов измерения, полученных от датчика концентрации кислорода (51) и датчика концентрации диоксида углерода (52). Контроллер (55) выполняет операцию контроля концентрации путем выполнения пускового контроля и нормального контроля. Во время нормального контроля контроллер (55) осуществляет контроль в режиме снижения концентрации кислорода или в режиме контроля состава воздуха для поддержания концентрации кислорода и концентрации диоксида углерода в воздухе контейнера (11) на уровне заданной желательной целевой концентрации (SP), соответственно.
[0165] Во время операции контроля концентрации контроллер (55) закрывает измерительный двухпозиционный вентиль (82). Далее, во время операции контроля концентрации контроллер (55) сообщается с регулятором (100) и отправляет регулятору (100) команду запустить вращение внутренних вентиляторов (26). В результате датчик концентрации кислорода (51) и датчик концентрации диоксида углерода (52) получают воздух в контейнере, отправленный внутренними вентиляторами (26), и измеряют концентрацию кислорода и концентрацию диоксида углерода в воздухе контейнера.
2
2
[0166] Конкретно, как показано на фиг. 11, контроллер (55) осуществляет контроль в режиме снижения концентрации кислорода во время нормального контроля после окончания пускового контроля. Затем, при снижении концентрации кислорода в воздухе в контейнере (11), измеренной датчиком концентрации кислорода (51) до целевой концентрации кислорода SPO (5% в данном варианте осуществления изобретения) контроллер (55) заканчивает контроль в режиме снижения концентрации кислорода и начинает контроль в режиме контроля состава воздуха. В режиме контроля состава воздуха, если концентрация кислорода в воздухе в контейнере (11), измеренная датчиком концентрации кислорода (51), достигает или превышает заданную концентрацию (6.0% в данном варианте осуществления изобретения), что равно сумме целевой концентрации кислорода SPO (5% в данном варианте осуществления изобретения) и заранее определенной концентрации V (1.0% в данном варианте осуществления изобретения), контроллер (55) заканчивает контроль в режиме контроля состава воздуха и возвращается в режим снижения концентрации кислорода. Режим снижения концентрации кислорода и режим контроля состава воздуха в рамках нормального контроля будут описаны ниже.
[0167] [Режим снижения концентрации кислорода]
В режиме снижения концентрации кислорода контроллер (55) переключает воздушный контур (3) в первое состояние потока и осуществляет процедуру операцию подачи газа с формированием обогащенного азотом воздуха (состоящего из 90% азота и 10% кислорода) в воздушном контуре (3) и подачей обогащенного азотом воздуха внутрь контейнера (11). Одновременно контроллер (55) открывает выпускной клапан (46b) выпускной части (46) для осуществления операции выпуска газа, так, чтобы воздух из контейнера (11) выводился наружу из контейнера только в количестве, отвечающем обогащенному азотом воздуху, подаваемому внутрь контейнера (11) во время операции подачи газа. При помощи осуществляемых таким образом операции подачи газа и операции сброса газа воздух в контейнере заменяется обогащенным азотом воздухом. Таким образом снижается концентрация кислорода в контейнере (от точки A к точке на фиг. 12).
2
2
[0168] Когда сумма концентрации кислорода и концентрации диоксида углерода в воздухе контейнера (11) достигает суммы целевых концентраций, т.е. суммы целевой концентрации кислорода SPO и целевой концентрации диоксида углерода SPCO (достигает точки B на фиг. 12), контроллер (55) останавливает операцию подачи газа и операции вывода газа.
[0169] Когда операция подачи газа и операция выпуска останавливаются, воздух в контейнере (11) больше не заменяется. Таким образом, состав воздуха в контейнере меняется только вследствие дыхания растений (15). При дыхании растения (15) поглощают кислород и выделяют тот же объем диоксида углерода, что и объем поглощенного кислорода. Таким образом, когда растения дышат (15), концентрация кислорода в воздухе контейнера (11) снижается, и концентрация диоксида углерода повышается на количество, соответствующее снижению концентрации кислорода, с суммой концентрации кислорода и концентрации диоксида углерода в воздухе контейнера, остающейся неизменной. Таким образом, после окончания операции подачи газа и операции сброса газа состав воздуха в контейнере (11) меняется в результате дыхания растений (15) вдоль прямой линии L с наклоном -1и проходит точку целевого состава SP (где концентрация кислорода составляет 5%, а концентрация диоксида углерода - 5%) в направлении, в котором концентрация кислорода снижается, а концентрация диоксида углерода возрастает. Иначе говоря, после окончания операции подачи газа и сброса газа в произвольной точке на прямой линии L состав воздуха в контейнере (11) можно впоследствии поддерживать на уровне целевого состава просто при помощи дыхания растений (15).
2
[0170] Затем, при снижении концентрации кислорода в воздухе в контейнере до целевой концентрации кислорода SPO (5% в данном варианте осуществления изобретения) контроллер (55) заканчивает контроль в режиме снижения концентрации кислорода и начинает контроль в режиме контроля состава воздуха.
[0171] [Режим контроля состава воздуха]
<<Контроль концентрации кислорода>>
2
В режиме контроля состава воздуха контроллер (55) осуществляет контроль повышения концентрации кислорода при повышении концентрации кислорода в воздухе в контейнере, если концентрация кислорода в воздухе в контейнере падает ниже значения нижнего предела (4.5% в данном варианте осуществления изобретения), что ниже целевой концентрации кислорода SPO(5% в данном варианте осуществления изобретения) только на заранее заданное значение концентрации X (0.5% в данном варианте осуществления изобретения).
[0172] В режиме повышения концентрации кислорода контроллер (55) переключает воздушный контур (3) во второе состояние потока и выполняет операцию введения наружного воздуха путем подачи наружного воздуха, забранного в воздушный контур (3) внутрь контейнера (11). Одновременно контроллер (55) открывает выпускной клапан (46b) выпускной части (46) для осуществления операции выпуска газа, так, чтобы воздух из контейнера выводился наружу из контейнера только в количестве, отвечающем наружному воздуху, подаваемому внутрь контейнера (11) во время операции введения наружного воздуха. При помощи выполненных таким образом операции введения наружного воздуха и операции сброса воздух в контейнере заменяется наружным воздухом, и, таким образом, концентрация кислорода в контейнере (11) повышается.
2
[0173] Если концентрация кислорода в воздухе контейнера достигает или превышает некоторое значение (5.5% в данном варианте осуществления изобретения), которое выше целевой концентрации кислорода SPO(5% в данном варианте осуществления изобретения) только на заранее заданную концентрацию X (0.5% в данном варианте осуществления изобретения), контроллер (55) останавливает операцию введения наружного воздуха и операцию сброса. Таким образом, прекращается контроль повышения концентрации кислорода.
[0174] <<Контроль концентрации диоксида углерода>>
2
Далее, в режиме контроля состава воздуха контроллер (55) осуществляет контроль понижения концентрации диоксида углерода при снижении концентрации диоксида углерода в воздухе в контейнере, если концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере достигает или превышает значение верхнего предела (5.5% в данном варианте осуществления изобретения), что выше целевой концентрации диоксида углерода SPCO(5% в данном варианте осуществления изобретения) только на заранее заданное значение концентрации Y (0.5% в данном варианте осуществления изобретения).
[0175] Во время контроля снижения концентрации диоксида углерода контроллер (55) переключает воздушный контур (3) в первое состояние потока и осуществляет процедуру операцию подачи газа с формированием обогащенного азотом воздуха (состоящего из 90% азота и 10% кислорода) в воздушном контуре (3) и подачей обогащенного азотом воздуха внутрь контейнера (11). Одновременно контроллер (55) открывает выпускной клапан (46b) выпускной части (46) для осуществления операции сброса, так, чтобы воздух из контейнера выводился наружу из контейнера только в количестве, отвечающем количеству обогащенного азотом воздуха, подаваемому внутрь контейнера (11) во время операции подачи газа. При помощи осуществляемых таким образом операции подачи газа и операции сброса воздух в контейнере заменяется обогащенным азотом воздухом. Таким образом, концентрация диоксида углерода в воздухе контейнера (11) снижается.
2
[0176] Если концентрация диоксида углерода в воздухе в контейнере падает ниже некоторого значения (4.5% в данном варианте осуществления изобретения), что ниже, чем целевая концентрация диоксида углерода SPCO(5% в данном варианте осуществления изобретения) только на заранее определенную концентрацию Y (0.5% в данном варианте осуществления изобретения), контроллер (55) останавливает операцию подачи газа и операцию сброса и заканчивает контроль снижения концентрации диоксида углерода.
[0177] Отметим, что контроль снижения концентрации диоксида углерода операцию подачи газа можно заменить операцией введения наружного воздуха путем подачи наружного воздуха, отобранного в воздушный контур (3) внутрь контейнера (11) с переключением воздушного контура (3) во второе состояние потока.
[0178] [Процедура измерений в отношении подаваемого воздуха]
Далее, контроллер (55) выполняет процедуру измерений в отношении подаваемого воздуха с измерением концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе, получаемом в устройстве подачи газа (30), в соответствии с командой, введенной пользователем или периодически (например, каждые десять дней). Отметим, что процедура измерений в отношении подаваемого воздуха осуществляется одновременно с остановкой внутренних вентиляторов (26) во время операции подачи газа для описанной выше операции контроля концентрации или тестового прогона.
[0179] Конкретно, контроллер (55) открывает измерительный двухпозиционный вентиль (82) во время операции подачи газа, т.е. в первом состоянии подачи, когда устройство подачи газа (30) подает обогащенный азотом воздух, производимый из наружного воздуха в первой и второй адсорбционных колоннах (34) и (35), внутрь контейнера (11). При открывании двухпозиционного вентиля (82) во время операции подачи газа, часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), проходит в отводящий патрубок (81). Обогащенный азотом воздух, который проходит в отводящий патрубок (81), попадает в блок датчика кислорода (51a), представляющий собой часть воздушного канала (58), и, таким образом, датчик концентрации кислорода (51) измеряет концентрацию кислорода.
[0180] Таким образом, во время процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха часть обогащенного азотом воздуха, проходящего через канал подачи (44), направляется через измерительный канал (81) к датчику концентрации кислорода (51). В результате концентрация кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом в устройстве подачи газа (30), измеряется при помощи датчика концентрации кислорода (51), предназначенном для измерения концентрации кислорода в воздухе в контейнере. Кроме того, если концентрация кислорода в обогащенном азотом воздухе, производимом в устройстве подачи газа (30), измеряется таким образом, можно определить, соответствует ли состав обогащенного азотом воздуха производимый в устройстве подачи газа (30) (концентрация кислорода и концентрация азота) желательному значению (например, 90% азота и 10% кислорода).
[0181] Отметим, что обогащенный азотом воздух, проходящий через датчик концентрации кислорода (51), также проходит через датчик концентрации диоксида углерода (52). Таким образом, во время процедуры измерений в отношении подаваемого воздуха может быть измерена концентрация диоксида углерода в обогащенном азотом воздухе при помощи датчика концентрации диоксида углерода (52) для калибровки датчика концентрации диоксида углерода (52). Иначе говоря, обогащенный азотом воздух производится путем замены части кислорода в наружном воздухе (включающем 0.03% диоксида углерода) азотом и, таким образом, содержит приблизительно такую же концентрацию диоксида углерода, что и наружный воздух. Таким образом, если установки скорректированы так, чтобы концентрация диоксида углерода в обогащенном азотом воздухе, измеренная при помощи датчика концентрации диоксида углерода (52), составит 0.03%, будет выполнена калибровка датчика концентрации диоксида углерода (52).
[0182] Во время операции размораживания испаритель (24) нагревается для плавления и испарения сформировавшейся на нем наледи. Таким образом, воздух в контейнере вокруг испарителя (24) содержит большое количество водяного пара. Испаритель (24) оборудован с выпускной стороны вентиляторов (26), где открывается один из концов воздушного канала (58), в котором находится датчик концентрации кислорода (51). Далее, поскольку регулятор (100) прекращает вращение вентилятора (26) в процессе размораживания, воздух в контейнере (11) не поступает через воздушный канал (58). Таким образом, если во время размораживания ничего не происходит, воздух в контейнере вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара, поступает в воздушный канал (58) и может вызвать конденсацию внутри воздушного канала (58). Если в воздушном канале (58) происходит конденсация, это может привести к неисправности датчика концентрации кислорода (51) в воздушном канале (58) или блокировке потока воздуха.
[0183] Таким образом, согласно данному варианту осуществления изобретения контроллер (55) устроен так, чтобы выполнять процедуру измерений в отношении подаваемого воздуха с любой скоростью во время процедуры размораживания. В такой конфигурации часть обогащенного азотом воздуха, производимая устройством подачи газа (30), нагнетается в воздушный канал (58) в процессе размораживания. Таким образом, воздух в контейнере вокруг испарителя (24), содержащий большое количество водяного пара, не поступает в воздушный канал (58) и не вызывает в нем конденсацию.
[0184] Как можно видеть из сказанного, второй вариант осуществления изобретения также может достигнуть тех же преимуществ, что и первый вариант осуществления изобретения.
[0185] <<Другие варианты осуществления изобретения>>
Описанные выше варианты осуществления изобретения можно изменить следующим образом.
[0186] Контроллер (55) может периодически выполнять процедуру измерений в отношении подаваемого воздуха и сохраняет концентрацию кислорода в обогащенном азотом воздухе, измеренной подобным образом. В таком случае, можно определить имела ли место неисправность в устройстве подачи газа (30) по изменению во времени концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе.
[0187] В описанных выше вариантах осуществления изобретения воздушный насос (31) включает первый и второй механизмы накачки (31a) и (31b), а второй механизм накачки (31b) воздушного насоса (31) отбирает обогащенный азотом газ. Однако отсасывающий насос, отбирающий обогащенный азотом газ, может быть, например, оборудован отдельно.
[0188] Также хотя две адсорбционные колонны, а именно первая и вторая адсорбционные колонны (34) и (35), применяются для адсорбции/десорбции азота в описанных выше вариантах осуществления изобретения, число применяемых адсорбционных колонн ничем фактически не ограничено. Например, можно также использовать шесть адсорбционных колонн.
[0189] Далее, в первом варианте осуществления изобретения обогащенный азотом воздух подается в контейнер (11) для снижения концентрации кислорода в воздухе в контейнере (11) до концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе (содержащем 10% кислорода). Однако подача обогащенного азотом воздуха может остановиться после снижения концентрации кислорода в окрестности концентрации кислорода в обогащенном азотом воздухе (например, содержащем 12% кислорода).
[0190] Кроме того, были описаны варианты осуществления изобретения в качестве примеров устройства подачи газа (30) в настоящем изобретении, использованные в холодильном устройстве (10) для контейнера в контейнере (11) для применения в морских перевозках. Однако использование устройства подачи газа (30) в настоящем изобретении ими не ограничивается. Устройство подачи газа (30) в настоящем изобретении можно использовать для контроля состава воздуха в контейнере, как например, в дополнение к контейнерам, применяемым в морских перевозках, контейнерам, применяемым в наземных перевозках, простых морозильных/холодильных камерах и складских помещениях с нормальной температурой.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
[0191] Как можно видеть из вышесказанного, настоящее изобретение полезно для холодильных устройств для контейнеров и включает устройство подачи газа, производящее обогащенный азотом воздух, и контролирует концентрацию кислорода в воздухе в контейнере.
ОПИСАНИЕ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
[0192] 3 Воздушный контур
10 Холодильное устройство для контейнера
11 Контейнер
20 Контур хладагента
24 Испаритель
26 Внутренний вентилятор (Вентилятор)
30 Устройство подачи газа
31a Первый механизм накачки
31b Второй механизм накачки
44 Канал подачи
51 Датчик концентрации кислорода
52 Датчик концентрации диоксида углерода
55 Контроллер
58 Воздушный канал
81 Отводящий патрубок
82 Измерительный двухпозиционный вентиль (Двухпозиционный вентиль)
83 Механизм введения калибровочного газа
88 Измерительный канал
100 Регулятор.