密闭环境内大气的控制的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种方法和一种设备，所述方法和所述设备用于控制冷藏运输集装箱的密闭环境内的气态大气中的二氧化碳浓度，以将其中的所述二氧化碳浓度保持在期望水平。本发明还提供一种交替地以吸附模式和再生模式操作的二氧化碳洗涤设备。当易腐农产品存放在所述密闭环境中(例如冷藏运输集装箱的货箱中)时，所述二氧化碳浓度可保持在期望水平以延迟所述易腐农产品的成熟。
【专利说明】密闭环境内大气的控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请参考在2011年7月18日提交的标题为“CONTROL OF ATMOSPHERE WITHINA CLOSED ENVIRONMENT”的美国临时申请序列号61 / 508，863并且要求所述申请的优先权和权益,所述申请的全部内容以引用方式并入本文。
[0003]发明背景
[0004]本发明大体上涉及控制密闭环境内大气的组成，并且更具体地说，涉及从密闭环境(如冷藏运输集装箱的货箱)内的大气中去除二氧化碳和(任选地)来自新鲜农产品的呼吸作用的气体的其它副产物。
[0005]通常在密闭空间(如卡车、拖车、海运集装箱或联运集装箱的货箱)内的受控环境中运输易腐物品。制冷系统(也称为运输制冷系统)与货箱内的密闭空间操作性地联合以用于控制密闭空间内的空气的温度。制冷系统操作来将密闭空间内的空气温度保持在为存放于货箱内的易腐物品的具体类型所选择的期望温度范围内。制冷系统包括制冷单元，所述制冷单元包括设置在货箱外部的制冷压缩机和冷凝器以及设置成与货箱的密闭空间操作性地联合的蒸发器。压缩机、冷凝器和蒸发器以在制冷循环中处于串联制冷剂流动关系来连接在制冷剂回路中。当制冷系统正在运行时，空气被与蒸发器相关的一个或多个风扇从密闭空间内抽取，以与循环通过制冷剂回路的制冷剂处于热交换关系来经过设置与密闭空间操作性地联合的蒸发器来进行冷却，并且然后，经过冷却的空气被重新供给至密闭空间。
[0006]某些易腐农产品(如新鲜水果、蔬菜和花)产生二氧化碳作为呼吸作用过程的产物。在密闭环境中，由于收获后呼吸，在密闭环境内的大气中，二氧化碳浓度升高并且氧浓度降低。如果氧浓度变得过低或二氧化碳浓度变得过高，那么农产品可能会腐烂。另外，某些水果、蔬菜和花释放乙烯和/或乙烯化合物作为成熟过程的副产物。已知在货箱的密闭空间内存在基于乙烯的气体会促进成熟过程。
[0007]为了减轻这些状况，已知向货箱内的密闭环境中引入环境空气，同时同步地从货箱中的密闭环境内排出空气。各种空气交换系统可用于与易腐货物的运输结合使用。例如，美国专利号6，763，677公开一种人工操作的新鲜空气通风口，其与冷藏运输集装箱相关联，用于向循环空气提供新鲜空气以及向集装箱的货箱外部排放部分循环空气。
[0008]本领域中还已知，通过在密闭的货物储存空间内提供受控大气来延迟集装箱或其它密闭货物储存空间内的易腐农产品在运输中的成熟。通常，通过在装运之前使用氮气替换密闭的货物储存空间内的大气空气或者使用由从环境空气中提取氮的机载系统产生的氮替代大气空气来提供高氮低氧大气。前一种方法可适用于短途的良好密封的集装箱，但是不适用于易腐农产品的长途运输。后一种方法总体上认为更适用于易腐农产品的长途运输，但是需要较高资金成本以及较高操作成本。
[0009]还已知，通过使货物储存空间内的气体经过与货物储存空间相关联的二氧化碳吸附剂的床，以从经过吸附床的气体中洗涤去二氧化碳，来从密闭货物储存空间内的大气中去除运送期间由呼吸作用产生的二氧化碳。然而，当吸附床变得饱和时，这种类型的传统系统为非再生的并且失去洗涤效率。因此，此类非再生系统的应用受限，尤其是在易腐农产品的长途运输中。
[0010]发明概述
[0011]本发明提供一种方法，其用于控制密闭环境内的气态大气中的二氧化碳浓度，以将密闭环境内的气态大气中的二氧化碳浓度保持在期望水平。
[0012]本发明还提供一种可操作性地交替地处于吸附模式和再生模式的二氧化碳洗涤设备。
[0013]用于控制密闭环境内大气中的二氧化碳浓度的方法包括以下步骤:提供再生二氧化碳吸附材料的多孔物质；使来自密闭环境内的空气流循环通过二氧化碳吸附材料，以去除所述空气流中的二氧化碳的至少一部分并且接着将空气重新引导到密闭环境中；通过从二氧化碳吸附剂的多孔物质中去除所吸附的二氧化碳，来使二氧化碳吸附剂的多孔物质再生；以及选择性地重复上述第二和第三步骤，以将密闭环境内的气态大气中的二氧化碳浓度保持在期望水平或保持在期望范围内。可以将密闭环境内的二氧化碳浓度保持在期望水平，以延迟存放在其中的易腐农产品的成熟。可以将密闭环境内的二氧化碳浓度保持在以体积计小于5%的浓度。在实施方案中，再生二氧化碳吸附材料可包括活性炭。在另一个实施方案中，再生二氧化碳吸附材料可包括沸石。在另一个实施方案中，再生二氧化碳吸附材料可包括金属有机构架。再生二氧化碳吸附材料可包括二氧化碳吸附剂和乙烯吸附剂。
[0014]所述方法可进一步包括在来自密闭环境的空气流通过二氧化碳吸附材料的起始后的预定时间之后，终止来自密闭环境的空气流通过二氧化碳吸附材料。所述方法可进一步包括以下步骤:感测来自密闭环境的循环气流中的二氧化碳浓度，并且对感测到的来自密闭环境的循环气流中的二氧化碳浓度响应，终止来自密闭环境的气流通过二氧化碳吸附材料。可以在位于二氧化碳吸附材料的多孔物质的上游或下游位置处，感测来自密闭环境的循环气流中的二氧化碳浓度。
[0015]通过从二氧化碳吸附剂的多孔物质中去除所吸附的二氧化碳来使再生二氧化碳吸附剂的多孔物质再生的步骤可包括:使来自密闭环境外部的环境空气流经过二氧化碳吸附材料，来从二氧化碳吸附材料中去除所吸附的二氧化碳的至少一部分，以及在重建来自密闭环境的循环空气流通过二氧化碳吸附材料的多孔物质之前，终止环境空气流通过二氧化碳吸附材料。
[0016]所述方法可进一步包括以下步骤:在使环境空气流经过二氧化碳吸附材料之前，预加热用于二氧化碳吸附材料的再生的环境空气流。预加热环境空气流的步骤可包括以与制冷剂排热热交换器中的制冷剂处于热交换关系通过环境空气流。预加热环境空气流的步骤可替代地包括以与来自燃料燃烧发动机的排出气体流处于热交换关系通过环境空气流。
[0017]在实施方案中，通过从二氧化碳吸附剂的多孔物质中去除所吸附的二氧化碳来使二氧化碳吸附剂的多孔物质再生的步骤可包括加热二氧化碳吸附剂的多孔物质。在另一个实施方案中，通过从二氧化碳吸附剂的多孔物质中去除所吸附的二氧化碳来使二氧化碳吸附剂的多孔物质再生的步骤可包括穿过二氧化碳吸附剂的多孔物质建立真空以从二氧化碳吸附剂的多孔物质中抽取所吸附的二氧化碳。
[0018]在所述方法的实施方案中，提供再生二氧化碳吸附材料的多孔物质的步骤包括提供再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和再生二氧化碳吸附材料的第二多孔物质，再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质与再生二氧化碳吸附材料的第二多孔物质操作性地设置处于并联关系。在此实施方案中，所述方法可包括另外步骤:以吸附模式操作再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和第二多孔物质中的一个并且同时以再生模式操作再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和第二多孔物质中的另一个。所述方法还可包括另外步骤:在吸附模式与再生模式之间协调地切换再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和第二多孔物质中的每一个的操作，如周期时间经过的间隔或感测到的来自密闭环境的循环气流中的二氧化碳浓度。
[0019]用于从容纳易腐农产品的密闭环境中去除二氧化碳的再生洗涤器系统包括:至少一个洗涤器设备，其容纳二氧化碳吸附材料的多孔物质并且界定通过洗涤器设备、横穿二氧化碳吸附材料的多孔物质的流动路径；以及控制器，其配置用于在以吸附模式操作期间，选择性地引导来自密闭环境内的空气流通过流动路径，以及在以再生模式操作期间，选择性地引导来自密闭环境外部的空气流通过流动路径。控制器还可配置用于在吸附模式与再生模式之间切换洗涤器设备的操作。在实施方案中，控制器配置用于以周期时间间隔在吸附模式与再生模式之间切换至少一个洗涤器设备的操作。在实施方案中，控制器配置用于对感测到的密闭环境中的二氧化碳浓度响应，在吸附模式与再生模式之间切换至少一个洗涤器设备的操作。
[0020]在实施方案中，再生洗涤器系统包括操作性地设置处于并联关系的第一洗涤器设备和第二洗涤器设备，第一洗涤器设备容纳二氧化碳吸附材料的第一多孔物质并且第二洗涤器设备容纳二氧化碳吸附材料的第二多孔物质。在此实施方案中，控制器配置来以吸附模式操作再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和第二多孔物质中的一个并且同时以再生模式操作再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和第二多孔物质中的另一个。控制器可配置来以周期时间间隔在吸附模式与再生模式之间切换第一洗涤器设备和第二洗涤器设备的操作。控制器可配置来对感测到的来自密闭环境的循环气流中的二氧化碳浓度响应，在吸附模式与再生模式之间切换第一洗涤器设备和第二洗涤器设备的操作。
[0021]在实施方案中，洗涤器设备包括罐，其包括设置成围绕罐的中心轴处于径向间隔关系的外壳体、内壳体和中间壳体。再生二氧化碳吸附剂的多孔物质设置在内壳体与中间壳体之间的环形空间中。内壳体界定中空内芯。在中间壳体与外壳体之间界定环形外流道。在中间壳体和内壳体中的每一个中形成多个流动开口，从而通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质在内芯与环形外流道之间建立流体连通。
[0022]在实施方案中，洗涤器设备包括界定芯的外壳体和在芯内同轴地设置并且以间隔平行布置排列的多个管。再生二氧化碳吸附剂的多孔物质设置在芯中，位于管阵列与外壳体之间的空间中。每个管提供通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质的流道，经过加热的气体可以再生模式经过所述流道以加热二氧化碳吸附材料。
[0023]在实施方案中，洗漆器设备包括外壳体，其环绕内壳体并且设置成与内壳体处于径向间隔关系并同轴地围绕内壳体，从而围绕内芯界定环形外流道。再生二氧化碳吸附剂的多孔物质设置在界定在内壳体中的内芯中。在内壳体与外壳体之间形成的环形流道提供经过加热的气体可以再生模式经过其中来对设置在内芯中的再生二氧化碳吸附材料的多孔物质进行加热的流道。
[0024]在实施方案中，洗涤器设备包括罐，其包括设置成围绕罐的中心轴处于径向间隔关系的外壳体、内壳体和中间壳体。内壳体与中间壳体之间的环形空间包括开口的金属或碳泡沫，以增强通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质的热导率。
[0025]在实施方案中，洗涤器设备包括界定芯的外壳体和放置在芯内或环形空间内的碳单块或碳纤维材料。
[0026]附图简述
[0027]为了进一步理解本公开，将参考待结合附图阅读的以下详细描述，其中:
[0028]图1是配备有货箱空气洗涤器系统的冷藏运输集装箱的示例性实施方案的示意表不;
[0029]图2是如本文公开的箱空气洗涤器系统的示例性实施方案的示意表示；
[0030]图3是如本文公开的箱空气洗涤器系统的另一个示例性实施方案的示意表示；
[0031]图4a是以吸附模式操作的气体吸附设备的实施方案通过透视的截面正视图；
[0032]图4b是以再生模式操作的图4a的气体吸附设备通过透视的截面正视图；
[0033]图5a是以吸附模式操作的气体吸附设备的另一个实施方案的截面正视图；
[0034]图5b是以再生模式操作的图5a的气体吸附的截面正视图；
[0035]图6a是以吸附模式操作的气体吸附设备的另一个实施方案的截面正视图；
[0036]图6b是以再生模式操作的图5b的气体吸附的截面正视图；
[0037]图7是沿图4的线7—7得到的横截面正视图；并且
[0038]图8是图7的吸附材料的布置的替代实施方案的横截面正视图。
[0039]发明详述
[0040]首先参照附图的图1，其中示意性地描绘了配备有大气控制系统的通常标号为10的冷藏货物集装箱的示例性实施方案。集装箱10定义充当货物空间12、本文称为货箱的密闭环境，其中例如像但不限于新鲜农产品的货物的箱子、纸盒或托盘(未示出)堆叠起来运输。后壁14具备一个或多个门(未示出)，可通过所述一个或多个门进入货箱来把货物装载到集装箱10中。当门关闭时，在集装箱10内建立大体上不透气的密封环境，这在很大程度上阻止了集装箱内的空气逸出并且阻止集装箱外部的空气渗入货箱12中。
[0041]制冷单元20安装至集装箱10的壁上，通常被接纳在集装箱10的前壁16的开口中，用于调节货箱12的冷藏密闭环境内的空气。制冷单元20包括与压缩机驱动马达相关的压缩机22和通过隔断墙18与货箱12隔离的冷凝器/气体冷却器模块，以及通过还形成货箱12的前壁的、运输制冷单元20的背板19中的回气开口 15和供气开口 17与货箱12处于空气流连通的蒸发器模块。
[0042]冷凝器/气体冷却器模块包括冷凝器/气体冷却器热交换器24，其充当制冷剂热损耗热交换器，安装在位于货箱12外部的制冷单元20的前部分中并且定位成与一个或多个冷凝器风扇26联合以用于通常通过制冷单元20的较低前部处的开口抽取环境空气，来使所述空气经过冷凝器/气体冷却器热交换器24并且将所述空气重新排到周围环境中。蒸发器模块包括充当制冷剂热吸收热交换器的蒸发器热交换器28，以及一个或多个蒸发器风扇30，所述一个或多个蒸发器风扇30通过回气管道32从货箱12抽取返回空气以使所述空气经过蒸发器热交换器28并且其后通过供气管道34重新供给到集装箱10的货箱12中。压缩器22、冷凝器/气体冷却器热交换器24和蒸发器热交换器28以常规方式设置在常规制冷循环布置的制冷剂回路中，借此当循环空气以与制冷剂处于热交换关系来经过蒸发器热交换器28时，冷却所述循环空气。
[0043]尽管货箱12的密闭环境大体上不透气，但是当刚收获的农产品(如水果、蔬菜和花)存放在货箱12中时，由于农产品的呼吸作用，密闭环境内的大气的组成将改变。更具体地说，随着农产品的成熟，二氧化碳的浓度将升高并且氧气的浓度将降低。另外，乙烯将作为新鲜农产品的呼吸作用的产物而产生。由于乙烯促进成熟，所以乙烯的增加是不良的，尤其是对于长途运送。因此，如本文所使用的术语“箱空气”是指货箱12的密闭环境内的大气，而不考虑大气的组成。
[0044]根据本文公开的方法，在集装箱10上提供再生二氧化碳吸附剂的多孔物质，来自货箱12内的密闭环境中的箱空气可循环通过所述再生二氧化碳吸附剂的多孔物质，用于通过二氧化碳吸附剂的多孔物质去除箱空气流中存在的二氧化碳的至少一部分。二氧化碳吸附剂可自身包括也将吸附乙烯的材料或可与专用于吸附乙烯的吸附剂混合。应理解，术语“再生”意指可以通过从吸附材料中脱附所吸附的二氧化碳来保持二氧化碳或二氧化碳和乙烯的去除效率。由于这种再生特征，二氧化碳吸附剂适用于根据本文公开的方法的新鲜农产品的长途运输期间的若干天或甚至若干星期的时间跨度的使用。在实施方案中，多孔再生二氧化碳吸附剂基本由活性炭组成。在实施方案中，多孔再生二氧化碳吸附剂基本由沸石组成。在实施方案中，多孔再生二氧化碳吸附剂包括活性炭和至少一种例如像但不限于沸石的其它活性吸附材料的混合物。在实施方案中，多孔再生二氧化碳吸附剂包括金属有机构架。二氧化碳吸附材料可以，例如，处于疏松填充床中的颗粒、细粒、球或挤压球形式，或作为纤维或作为单块构件，或作为支撑构架上的涂层。
[0045]参照图1和图2，其中描绘用于从密闭环境内的大气中，具体来说，从容纳易腐农产品的冷藏运输集装箱10的货箱12内的箱空气中，去除二氧化碳的再生洗涤器系统38的示例性实施方案。在所描绘的实施方案中，再生洗涤器系统38包括容纳再生二氧化碳吸附剂的多孔物质42的单个洗涤器设备40，其设置在冷藏运输集装箱10上，以与运输制冷单元的蒸发器模块联合设置在蒸发器区室80中。再生二氧化碳吸附剂的多孔物质42在循环箱空气的流动路径中设置在蒸发器风扇30的上游。当蒸发器风扇30工作时，通过回气管道34从货箱12抽取箱空气，所述箱空气经过多孔再生二氧化碳吸附材料42并且从而通过蒸发器热交换器28并且通过供气管道34回到货箱12。隔离挡流板36可设置在箱空气洗涤器系统40与蒸发器热交换器28之间。
[0046]当洗涤器系统38以再生模式操作时，来自货箱12外部的空气经过再生空气管道50a和洗涤器设备40。再生空气横穿再生二氧化碳吸附材料的多孔物质42并且在这样做时从二氧化碳吸附材料42收集所吸附的二氧化碳。在横穿再生二氧化碳吸附材料42的多孔物质之后，通过再生空气管道50的下游支管50b将现已充满二氧化碳的再生空气排放到外部。与制冷剂排热热交换器24相关联的一个或多个风扇26可用于运送再生空气通过再生空气管道50。在图1所描绘的实施方案中，再生空气组成由一个或多个风扇26抽取通过制冷剂排热热交换器24的空气。或者，可提供单独的专用风扇(未示出)用于运送再生空气通过再生空气管道50。另外，再生空气可以是环境温度空气或已经通过以与加热流体处于热交换关系通过而预加热的环境空气，所述加热流体例如像但不限于，制冷剂或甚至发动机排放气体(如果在集装箱10上载运矿物燃料发动机用于给制冷单元供能)或甚至来自给与集装箱10相关联的卡车或拖车驾驶室供能的发动机的发动机排放气体。[0047]箱空气洗涤器系统38可进一步包括控制器60以及与控制器60处于控制通信并且可由控制器60选择性地定位的多个流量控制装置44、46和48，例如流量控制挡流板。第一流量控制挡流板44操作性地设置在再生二氧化碳吸附剂的多孔床42的上游的回气管道32中。第二流量控制挡流板46操作性地设置在再生空气管道50的上游支管50a中，并且第三流量控制挡流板48操作性地设置在再生空气管道50的下游支管50b中。为了以吸附模式操作再生洗涤器系统38，来从循环箱空气中去除二氧化碳，隔离挡流板36和第一流量控制挡流板44定位成打开的并且第二流量控制挡流板46和第三流量控制挡流板48均定位成关闭的。为了以再生模式操作再生洗涤器系统38，来从再生二氧化碳吸附剂的多孔床42中脱附所吸附的二氧化碳，隔离挡流板36和第一流量控制挡流板44均定位成关闭的并且第二流量控制挡流板46和第三流量控制挡流板48均定位成打开的。
[0048]另外，可提供洗涤器系统旁路54，由蒸发器风扇30通过回气管道34从货箱12抽取的箱空气可经过所述洗涤器系统旁路54直接到蒸发器热交换器28并且通过所述蒸发器热交换器28，绕过箱空气洗涤器系统38。旁路流量控制装置56，例如流量控制挡流板，可以操作性地设置在洗涤器系统旁路54中，用于控制通过洗涤器系统旁路54的空气流的量。当箱空气洗涤器系统38以吸附模式操作时，旁路流量控制挡流板56可以定位成完全关闭或部分打开的。在完全关闭定位中，旁路流量控制挡流板56大致上阻碍流过回气管道34的箱空气经过洗涤器系统旁路54，从而大致上所有的循环箱空气流将经过箱空气洗涤器系统38。当旁路流量控制挡流板56定位成处于部分打开位置时，流过回气管道的循环箱空气的第一部分经过箱空气洗涤器系统38，而其余的循环箱空气经过洗涤器系统旁路54。当箱空气洗涤器系统38以再生模式操作并且制冷单元在工作时，或当洗涤器系统38停止工作时，旁路流量控制挡流板56定位成完全打开以允许所有循环箱空气从回气管道34流过洗涤器系统芳路54。
[0049]现在参照图3，洗涤器系统38的第二示例性实施方案被描绘成具有设置在冷藏运输集装箱10上与运输制冷单元的蒸发器模块相关联的多路洗涤器设备。在所描绘的实施方案中，机载洗涤器系统38包括第一洗涤器设备40A和第二洗涤器设备40B，其操作性地设置处于并联关系，在循环箱空气的流动路径中位于蒸发器风扇30的上游。第一洗涤器设备40A容纳二氧化碳吸附材料的第一多孔物质42A并且第二洗涤器设备40B容纳二氧化碳吸附材料的第二多孔物质42B。在此实施方案中，控制器60 (在图3中未示出)配置来以吸附模式操作第一洗涤器设备40A和第二洗涤器设备40B中的一个并且同时以再生模式操作第一洗涤器设备40A和第二洗涤器设备40B中的另一个。当蒸发器风扇30(在图3中未示出)工作时，通过回气管道34从货箱12抽取箱空气，所述箱空气经过与处于吸附模式的洗涤器设备40A或40B中的一个相关联的多孔再生二氧化碳吸附材料42A或42B，并且从而通过蒸发器热交换器28并且通过供气管道34回到货箱12。相对于以再生模式操作的第一洗涤器设备40A和第二洗涤器设备40B中的另一个，来自货箱12外部的空气经过再生空气管道50的上游支管50a以及与其相关联的二氧化碳吸附剂的多孔再生物质42A、42B，以去除所吸附的二氧化碳并且接着通过再生空气管道50的下游支管50b排放所述空气。隔离挡流板36(在图3中未不出)可设置在箱空气洗漆器系统40与蒸发器热交换器28之间。
[0050]在此实施方案中，箱空气洗涤器系统40进一步包括与洗涤器设备40A相关联的多个流量控制装置44A、46A和48A(例如流量控制挡流板)以及与洗涤器设备40B相关联的多个流量控制装置44B、46B和48B (例如流量控制挡流板)。第一流量控制挡流板44A、44B分别操作性地设置在洗涤器设备40A、40B的上游的回气管道32中。第二流量控制挡流板46A、46B分别操作性地设置在洗涤器设备40A、40B的上游的再生空气管道50的上游支管50a中，并且第三流量控制挡流板48A、48B分别操作性地设置在洗涤器设备40A、40B的下游的再生空气管道50的下游支管50b中。另外，可提供隔离挡流板62和64与洗涤器设备40A联合并且可提供隔离挡流板66和68与洗涤器设备40B联合。以上提到的挡流板中的每一个与控制器60处于控制通信并且可由所述控制器60选择性地定位。
[0051]在洗涤器系统38的多路洗涤器实施方案中，洗涤器设备40A、40B中的一个以二氧化碳吸附模式操作，而洗涤器设备40A、40B中的另一个以再生模式操作。接着在操作的预定时间周期后，已经以吸附模式操作的洗涤器设备切换到再生模式，并且已经以再生模式操作的洗涤器设备切换到吸附模式。
[0052]当洗涤器设备40A以吸附模式操作，用于从循环箱空气中去除二氧化碳时，隔离挡流板62、64和第一流量控制挡流板44A打开，并且第二流量控制挡流板46A和第三流量控制挡流板48A均关闭，并且循环箱空气经过再生二氧化碳吸附剂的多孔物质42A。同时，洗涤器设备40B以再生模式操作，用于从再生二氧化碳吸附剂的多孔物质42B中去除二氧化碳，隔离挡流板66、68以及第二流量控制挡流板46B和第三流量控制挡流板48B均打开并且第一流量控制挡流板44B关闭。
[0053]当洗涤器设备40B以吸附模式操作，用于从循环箱空气中去除二氧化碳时，隔离挡流板66、68和第一流量控制挡流板44B打开，并且第二流量控制挡流板46B和第三流量控制挡流板48B均关闭，并且循环箱空气经过再生二氧化碳吸附剂的多孔物质42B。同时，洗涤器设备40A以再生模式操作，用于从再生二氧化碳吸附剂的多孔物质42A中去除二氧化碳，隔离挡流板62、64以及第二流量控制挡流板46A和第三流量控制挡流板48A均打开并且第一流量控制挡流板44A关闭。
[0054]分别在图4、图5和图6中描绘再生洗涤器设备40的多种示例性实施方案。现在参照图4A和图4B,其中描绘的洗漆器设备140包括罐,其包括环绕内壳体146和中间壳体148的外壳体144。三个壳体144、146和148每个可以是围绕罐的中心轴同轴地设置的柱状壳体。内壳体146界定中空内芯150，所述中空内芯150在罐的第一末端是开口的并且在罐的第二末端是封闭的。中间壳体148在内壳体146外侧径向间隔，并且环绕所述内壳体146，从而形成在罐的第一末端和第二末端均封闭的环形空间。外壳体144在中间壳体148外侧径向间隔，以形成在罐的第一末端封闭并且在罐的第二末端开口的环形外通道152。
[0055]再生二氧化碳吸附剂的多孔物质142设置在内壳体146与中间壳体148之间的环形空间中。内壳体146穿孔有多个开口 154并且中间壳体148穿孔有多个开口 156，以使空气可经过设置在内壳体146与中间壳体148之间的环形空间中的再生二氧化碳吸附剂的多孔物质142。在实施方案中，再生二氧化碳吸附剂的多孔物质142可包括充填进内壳体146与中间壳体148之间的环形空间的二氧化碳吸附剂颗粒的床，例如如在图7中所描绘。在实施方案中，可将开口的金属或碳泡沫设置在内壳体与中间壳体148之间的环形空间内，以增强通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质的热导率。
[0056]在实施方案中，再生二氧化碳吸附剂的多孔物质142可包括使用二氧化碳吸附剂的颗粒浸溃并且在内壳体146与中间壳体148之间沿圆周延伸的折叠带，例如如图8中所描绘。与图7的填充床布置相比，图8的折叠带实施方案通常将导致箱空气或经过罐洗涤器设备140的再生空气的较低压降。在另一个实施方案中，碳单块或碳纤维材料放置在位于内壳体146与中间壳体148之间的环形空间内。然而，应了解，可使用二氧化碳吸附剂的其它布置来执行本文公开的方法。例如，洗涤器设备可简单地包括具有界定芯的外壳体并且具有设置在芯内的二氧化碳吸附材料的罐，如疏松地填充进芯中的细粒或球的床，或放置在芯内的碳单块或碳纤维材料。
[0057]当洗涤器设备140以吸附模式操作时，如图4A中所描绘，含有二氧化碳的气体(如循环箱空气)进入位于罐的第一末端的内芯150，经过内壳体146中的开口 154进入并且从而通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质142，并且从而经过中间壳体148中的开口156进入外通道152，以通过位于罐的第二末端的环形开口离开。经过洗涤的空气接着返回到循环集装箱箱空气。当洗涤器设备140以再生模式操作时，如图4B中所描绘，相反地，再生空气流经过罐。也就是说，在再生模式中，再生空气通过位于罐的第二末端的环形开口进入环形外通道152，经过中间壳体148中的开口 156进入并且从而通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质142，并且从而经过内壳体146中的开口 154进入内芯150，以通过洗涤器设备140的罐的第一末端的中心开口离开。充满二氧化碳的空气接着排放到货箱外部。
[0058]现在参照图5A和图5B，其中描绘的洗涤器设备240包括界定内芯的外壳体244和同轴地设置在内芯内并且以相对于彼此以及相对于外壳体244间隔的关系排列的多个管246。再生二氧化碳吸附材料的多孔物质242充填进内芯，位于在多个管246的阵列与外壳体244之间提供的空间中。多个管246中的每个管提供通过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质242的流道。
[0059]当洗涤器设备240以吸附模式操作时，如图5A中所描绘，含有二氧化碳的气体(如循环箱空气)进入内芯的第一末端(即如图5A中描绘的上末端)并且经过设置位于由外壳体244界定的内芯中并且围绕管246的再生二氧化碳吸附材料的多孔物质242，并且通过内芯的第二末端(即如图5A中描绘的下末端)离开洗涤器设备240。在吸附模式中，没有气体经过管246。当洗涤器设备240以再生模式操作时，如图5B中所描绘，再生空气进入内芯的第二末端(即如图5B中描绘的下末端)并且经过再生二氧化碳吸附材料的多孔物质242，并且通过内芯的第一末端(即如图5B中描绘的上末端)离开洗涤器设备240。同时，经过加热的气体经过多个管246，以在再生模式期间对再生二氧化碳吸附材料的多孔物质242进行加热，来增强二氧化碳从吸附材料242的脱附。经过加热的气体离开管246并且被引导到货箱外部。当洗涤器设备240与运输制冷单元结合使用时，经过加热的气体可包括已经横穿运输制冷单元的制冷剂排热热交换器的空气，或在经过管246之前(例如)通过以与加热气体(如发动机排出气体)处于热交换关系通过而预加热的室外空气。经过管246的经过加热的气体还可包括来自给制冷单元供能的机载发动机或来自与集装箱相关联的卡车或拖车驾驶室的发动机的发动机排出气体。
[0060]现在参照图6A和图6B，其中描绘的洗涤器设备340包括环绕内壳体346并且围绕内壳体346同轴地设置的外壳体344。内壳体346界定内芯。再生二氧化碳吸附材料的多孔物质342充填到内芯中。外壳体344在内壳体346外侧径向间隔，以围绕内壳体346形成环形间隙348。
[0061]当洗涤器设备340以吸附模式操作时，如图6A所描绘，含有二氧化碳的气体，如循环箱空气，进入内芯的第一末端(即如图6A所描绘的上末端)并且经过设置在由内壳体346界定的内芯中的再生二氧化碳吸附材料的多孔物质342 (即如图6A所描绘的下末端)。接着经过洗涤的空气被引导回到循环箱空气。在吸附模式中，没有流体经过环形间隙346。当洗涤器设备340以再生模式操作时，如图6B所描绘，再生空气进入内芯的第二末端(即如图6B所描绘的下末端)并且经过填充在内壳体346中的再生二氧化碳吸附材料的多孔物质342，并且通过内芯的第一末端(即如图6B所描绘的上末端)离开洗涤器设备340。同时，经过加热的气体经过外壳体344与内壳体346之间的环形间隙348，以在再生模式期间对再生二氧化碳吸附材料的多孔物质342进行加热，来增强二氧化碳从吸附材料342的脱附。接着将充满二氧化碳的气体排放到货箱外部并且经过加热的气体被引导(也到箱外部？)，当洗涤器设备340与运输制冷单元结合使用时，经过加热的气体可包括已经横穿运输制冷单元的制冷剂排热热交换器的空气，或在经过环形间隙348之前(例如)通过以与加热流体(如发动机排出气体)处于热交换关系通过来预加热的室外空气。经过环形间隙348的经过加热的流体还可包括来自给制冷单元供能的机载发动机或来自与集装箱相关联的卡车或拖车驾驶室的发动机的发动机排出气体。
[0062]本文所使用的术语是出于描述而非限制的目的。本文所公开的特定结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员采用本发明的基础。本领域技术人员还将认识到可替代参照本文所公开的示例性实施方案所描述的元件而不脱离本发明范围的等效物。
[0063]虽然本发明已参照如在所述图中所示的示例性实施方案进行了具体展示和描述，但本领域技术人员将认识到，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改。因此，希望本公开不限于所公开的一个或多个特定实施方案，而是本公开将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方案。
【权利要求】
1.一种用于控制运输制冷集装箱的密闭环境内大气中的二氧化碳浓度的方法，其包括以下步骤: a.提供再生二氧化碳吸附材料的多孔物质； b.通过使来自所述密闭环境内的空气流循环通过所述二氧化碳吸附材料并且将所述空气流重新循环到所述密闭环境中，来去除所述空气流中二氧化碳的至少一部分； c.通过从二氧化碳吸附剂的所述多孔物质中去除所吸附的二氧化碳，来使二氧化碳吸附材料的所述多孔物质再生；以及 d.选择性地重复步骤b和步骤C，以将所述密闭环境内的所述气态大气中的所述二氧化碳浓度保持在期望水平。
2.如权利要求1所述的方法，其中选择性地重复步骤b和步骤c以将所述密闭环境内的所述气态大气中的所述二氧化碳浓度保持在期望水平的所述步骤包括选择性地重复步骤b和步骤C，以将所述密闭环境内的所述大气中的所述二氧化碳浓度保持在期望水平。
3.如权利要求2所述的方法，其中选择性地重复步骤b和步骤c以将所述密闭环境内的所述大气中的所述二氧化碳浓度保持在期望水平的所述步骤包括将所述二氧化碳浓度保持在以体积计小于5%。
4.如权利要求1所述的方法，其进一步包括以下步骤:在步骤b之后并且在使二氧化碳吸附材料的所述多孔物质再生的所述步骤之前，在预定时间段之后终止所述密闭环境内的所述空气流通过所述二氧化碳吸附材料。
5.如权利要求4所述的方法，其进一步包括以下步骤:感测来自所述密闭环境的所述循环空气流中的二氧化碳浓度，其中终止来自所述密闭环境内的所述空气流通过所述二氧化碳吸附材料的所述步骤包括对所感测到的二氧化碳浓度响应，终止所述空气流。
6.如权利要求5所述的方法，其中感测来自所述密闭环境内的所述循环空气流中的所述二氧化碳浓度的所述步骤包括在位于二氧化碳吸附材料的所述多孔物质的上游位置处，感测来自所述密闭环境内的所述循环空气流中的所述二氧化碳浓度。
7.如权利要求5所述的方法，其中感测来自所述密闭环境内的所述循环空气流中的所述二氧化碳浓度的所述步骤包括在位于二氧化碳吸附材料的所述多孔物质的下游位置处，感测来自所述密闭环境内的所述循环空气流中的所述二氧化碳浓度。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述再生二氧化碳吸附材料包括活性炭。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述再生二氧化碳吸附材料包括沸石。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述再生二氧化碳吸附材料包括二氧化碳吸附剂和乙烯吸附剂。
11.如权利要求1所述的方法，其中通过从二氧化碳吸附剂的所述多孔物质中去除所吸附的二氧化碳来使再生二氧化碳吸附剂的所述多孔物质再生的所述步骤包括: 引导来自所述密闭环境外部的空气流通过所述二氧化碳吸附材料，以从所述二氧化碳吸附材料中去除所述所吸附的二氧化碳的至少一部分； 在重复步骤b之前，终止来自所述密闭环境外部的所述空气流通过所述二氧化碳吸附材料。
12.如权利要求11所述的方法，其进一步包括以下步骤:在引导所述空气流通过所述二氧化碳吸附材料之前，预加热来自所述密闭环境外部的所述空气流。
13.如权利要求12所述的方法，其中预加热所述空气流的所述步骤包括以下步骤中的一个:以与制冷剂排热热交换器中的制冷剂处于热交换关系通过环境空气流；以及以与来自燃料燃烧发动机的排出气体流处于热交换关系通过环境空气流。
14.如权利要求1所述的方法，其中通过从二氧化碳吸附材料的所述多孔物质中去除所吸附的二氧化碳来使二氧化碳吸附材料的所述多孔物质再生的所述步骤包括加热二氧化碳吸附材料的所述多孔物质。
15.如权利要求1所述的方法，其中通过从二氧化碳吸附材料的所述多孔物质中去除所吸附的二氧化碳来使二氧化碳吸附材料的所述多孔物质再生的所述步骤包括穿过二氧化碳的所述多孔物质建立真空。
16.如权利要求1所述的方法，其中提供再生二氧化碳吸附材料的多孔物质的所述步骤包括提供再生二氧化碳吸附材料的第一多孔物质和操作性地设置成与再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质处于并联关系的再生二氧化碳吸附材料的第二多孔物质。
17.如权利要求16所述的方法，其进一步包括以下步骤:以吸附模式操作再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质和所述第二多孔物质中的一个，其中仅执行步骤b，并且同时以再生模式操作再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质和所述第二多孔物质中的另一个，其中仅执行步骤C。
18.如权利要求17所述的方法，其进一步包括以下步骤:在所述吸附模式与所述再生模式之间协调地切换再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质和所述第二多孔物质中的每一个的操作。
19.如权利要求18所述的方法，其中在所述吸附模式与所述再生模式之间协调地切换再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质和所述第二多孔物质中的每一个的操作的所述步骤发生在预定时间段之后。
20.如权利要求18所述的方法，其中在所述吸附模式与所述再生模式之间协调地切换再生二氧化碳吸附材料的所述第一多`孔物质和所述第二多孔物质中的每一个的操作的所述步骤包括对感测到的来自所述密闭环境的所述循环空气流中的二氧化碳浓度响应而切换操作。
21.一种用于从运输易腐农产品的冷藏集装箱的密闭环境内的大气中去除二氧化碳的再生洗涤器系统，其包括: 至少一个洗涤器设备，其容纳二氧化碳吸附材料的多孔物质，所述洗涤器设备界定通过所述洗涤器设备、横穿二氧化碳吸附材料的所述多孔物质的流动路径；以及 控制器，其用于在以吸附模式操作期间选择性地引导来自所述密闭环境内的所述大气中的气体沿着所述流动路径，以及在以再生模式操作期间选择性地引导来自所述密闭环境外部的空气沿着所述流动路径。
22.如权利要求21所述的再生洗涤器系统，其中所述控制器操作性地用于在所述吸附模式与所述再生模式之间切换所述至少一个洗涤器设备的操作。
23.如权利要求22所述的再生洗涤器系统，其中所述控制器操作性地用于以预定时间间隔在所述吸附模式与所述再生模式之间切换所述至少一个洗涤器设备的操作。
24.如权利要求22所述的再生洗涤器系统，其中所述控制器操作性地用于对感测到的所述密闭环境内的所述大气中的二氧化碳浓度响应，在所述吸附模式与所述再生模式之间切换所述至少一个洗涤器设备的操作。
25.如权利要求21所述的再生洗涤器系统，其中: 所述至少一个洗涤器设备包括操作性地设置处于并联关系的第一洗涤器设备和第二洗涤器设备，所述第一洗涤器设备容纳二氧化碳吸附材料的第一多孔物质并且所述第二洗涤器设备容纳二氧化碳吸附材料的第二多孔物质；并且所述控制器配置来以吸附模式操作再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质和所述第二多孔物质中的一个，并且同时以再生模式操作再生二氧化碳吸附材料的所述第一多孔物质和所述第二多孔物质中的另一个。
26.如权利要求25所述的再生洗涤器系统，其中所述控制器配置来在预定时间段之后在所述吸附模式与所述再生模式之间切换所述第一洗涤器设备和所述第二洗涤器设备的操作。
27.如权利要求25所述的再生洗涤器系统，其中所述控制器配置来对感测到的所述密闭环境内的所述大气中的二氧化碳浓度响应，在所述吸附模式与所述再生模式之间切换所述第一洗涤器设备和所述第二洗涤器设备的操作。
28.如权利要求21所述的再生洗涤器设备，其中所述洗涤器设备包括: 设置成围绕中心轴处于径向间隔关系的内壳体、中间壳体和外壳体； 所述内壳体界定中空芯； 所述内壳体和所述中间壳体在其之间界定环形空间，再生二氧化碳吸附剂的所述多孔物质设置在位于所述内壳体与所述中间壳体之间的所述环形空间中； 所述外壳体与所述中间壳体在其之间界定环形外流道； 在所述中间壳体中形成的多个流动开口 ；以及 在所述内壳体中形成的多个流动开口。
29.如权利要求21所述的再生洗涤器设备，其中所述洗涤器设备包括: 界定中空芯的外壳体；以及 多个管，其在由所述外壳体界定的所述芯内同轴地设置并且以间隔平行布置排列，再生二氧化碳吸附剂的所述多孔物质设置在所述芯中，位于所述管阵列之间并且位于所述管阵列与所述外壳体之间。
30.如权利要求21所述的再生洗涤器设备，其中所述洗涤器设备包括: 外壳体和内壳体，所述外壳体环绕所述内壳体，并且设置成与所述内壳体处于径向间隔关系并同轴地围绕所述内壳体，从而围绕所述内壳体界定环形外流道，所述内壳体界定中空芯，再生二氧化碳吸附材料的多孔物质设置在所述中空芯中。
【文档编号】A23B7/00GK103687494SQ201280035623
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年7月11日 优先权日:2011年7月18日
【发明者】W.C.查维克, E.W.亚当斯, C.蒂博-埃尔基 申请人:开利公司