专利名称：带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，尤其涉及一种借助于自动控制装置对气密性箱体采用气调方法来储藏和运输果蔬的储运箱，它能使果蔬在受控状态下长时间处于一种不改变其生物、物理特性的保鲜状态，既可以用来实现各种果蔬采摘下来后一段较长时间的就地保鲜储藏，也可以用来实现各种果蔬在长远距离运输途中的移动保鲜储存，属于储运箱技术领域。
背景技术：
果蔬采后腐烂是一个全球性的问题，据统计在我国水果采摘后的损失率为25％，蔬菜则高达40-50％。据有关部门的保守估计，果蔬采摘后的腐烂损耗，几乎可以满足2亿人口的基本营养需求。而果蔬采摘后造成的严重损失，又使生产者、经营者承担着巨大的经济风险。我国的农产品产后损失大，果蔬供应质量不高的原因是我国的果蔬业只重视采前栽培和病虫害的防治，忽视了采后的处理、贮藏、流通和产地基础设施的建设。综合控制技术不完善，没有形成硬件和软件结合的高新保鲜技术体系。
为延长果蔬采摘后的寿命，人们进行了多方面的努力研究出很多保鲜技术，如冷藏、气调贮藏、保鲜剂处理等，虽取得了一些可喜的成效，但仍然有许多果蔬因衰老和腐烂变质而白白被浪费掉。自20世纪80年代以来我国的果蔬保鲜技术有了较快的发展。许多有经济实力的城镇，装备了传统的果蔬保鲜库(也称恒温库)、气调库及湿冷库等保鲜设备，果蔬储存问题得到了一定改善。但是从果蔬供应链产地→运输①→仓储地→运输②→销售地上可以看出，运输在其中起着非常重要的作用。然而恰恰在这一点上我们做得很欠缺。目前现代农业已经朝着密集型规模化大生产发展，加上果蔬生产特定的地理环境要求，使得运输环节在果蔬的流通中变得愈来愈重要。通常果蔬产地与果蔬仓储地、或者果蔬仓储地与销售地之间的距离十分遥远，因此如何保持长距离、长时间运输途中的果蔬品质就显得格外重要。
而当前果蔬运输绝大部分采用没有任何保鲜措施的交通工具，采摘后的果蔬在运输途中受到日光照射或雨水浇淋等恶劣的自然环境影响，使得一部分果蔬在未到达目的地就发生腐烂、新鲜度受到破坏，在进入储存库之前保鲜质量已大打折扣。虽然现在已有部分冷藏车在弥补这一缺撼。但冷藏车只依靠制冷技术，利用低温条件下果蔬呼吸减弱的特点来延长果蔬的后成熟，以延长保鲜期，达到储藏的目的。但这仅解决了影响果蔬储藏效果的温度问题，同时存在因储藏温度过低，不适宜的低温反而会造成果蔬冷害和冻害而改变果蔬生理结构，或为适当延长储藏时间而在果蔬不到七成熟时即予采摘进行储藏，由此导致所储藏果蔬的口感度较难令消费者满意。而且在运输途中必须连续制冷，这就使保鲜成本大大增加。
从运输结构分析，目前公路冷藏运输运量不到25％，铁路冷藏运输运量占55％左右，而欧美国家公路冷藏运输的运量占60-80％，公路冷藏运输在食品运输总量中更是占到90％以上。我国已将建设高速公路和高等级公路作为“十五”期间的交通发展战略，这将使易腐货物公路冷藏运输所占比例快速提高，由此可见中国公路冷藏运输行业潜力巨大。
发明内容
本实用新型的目的是发明一种可根据果蔬不同生理状况，有效地调节果蔬的后成熟时间长短的带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱。
为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，制冷装置、加热器、电机、空压机设于箱体一端的独立封闭空间内，其特征在于，在密封室内设有全自动气调装置，所述的全自动气调装置由气调监控计算机及软件、控制器、模拟量输入模块、继电器输出模块和数字量输入模块组成，气调监控计算机通过控制器分别与模拟量输入模块、继电器输出模块和数字量输入模块连接，模拟量输入模块分别连接设于箱体内的温度传感器、氧气浓度传感器、乙烯浓度传感器、湿度传感器、二氧化碳传感器和蓄电池电压检测传感器，继电器输出模块与制冷装置、加热器、加湿装置、空压机、制氮装置、二氧化碳脱除装置、乙烯脱除装置和电机组成回路，数字量输入模块分别连接门开关和紧急启停按钮。
本实用新型可根据果蔬不同生理状况而对贮藏气体指标加以修改的带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱。
其原理是将果蔬密封在不透气的气调箱内，采用惰性气体来抑制果蔬的呼吸，通过全自动气调设备，将密闭系统中O2和CO2气体自动调节到适宜不同果蔬所需的气体组分浓度及温度和湿度。使果蔬在非自然空气状态下，实现对果蔬新陈代谢速度的有效控制，最大限度地延长果蔬的后成熟，并因果蔬不是在过低的温度下储藏而不改变其生物、物理特性，达到长时间保鲜的目的，特别是满足了长远距离果蔬储运的需要。本实用新型对果蔬的保鲜期延长一倍以上、甚至更长。
本实用新型的优点是(1)有别于其它同类型控制系统，采用实时检测传感器而非气体分析仪表，得到的数据直观可靠，具有控制迅速精度高的优点；(2)适用范围广适合我国南北方各种水果、蔬菜、花卉、苗木等贮藏保鲜；(3)建有丰富的果蔬储存工艺库，操作技术简单，一学就会，自动开机、停机，无需专人监护；(4)采用模块化设计，扩充方便，可以根据需要添加新的保鲜设备(如增加臭氧发生器等)；(5)具备强有力的网络功能，可以和其它系统组成网络，进行数据交换；可以和上位计算机接口，通过上位计算机监控由同类型气调集装箱组成的组合气调库内的O2、CO2、温度、湿度数据，显示运行曲线，自动打印记录和启动或关闭各系统，同时还能根据库内物料情况随时改变控制参数；(6)箱体制成集装箱式，密封可靠，既便于运输，也便于就地使用。
图1为带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱结构示意图；图2为全自动气调装置框图；图3为箱体板连接处密封图；图4为后门连接处密封图；图5为后门结构示意图；图6为气调监控程序框图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例如图1所示，为带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱结构示意图，所述的带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，由箱体1、制冷装置3、加热器4、电机5、空压机6、全自动气调装置7设于箱体1一端的独立封闭空间2内。
如图2所示，为全自动气调装置框图，所述的全自动气调装置7由气调监控计算机8及软件、控制器9、模拟量输入模块10、继电器输出模块11和数字量输入模块12组成，气调监控计算机8通过控制器9分别与模拟量输入模块10、继电器输出模块11和数字量输入模块12连接，模拟量输入模块10分别连接设于箱体1内的温度传感器13、氧气浓度传感器14、乙烯浓度传感器15、湿度传感器16、二氧化碳传感器17和蓄电池电压检测传感器18，继电器输出模块11与制冷装置3、加热器4、加湿装置19、空压机6、制氮装置20、二氧化碳脱除装置21、乙烯脱除装置22和电机5组成回路，数字量输入模块12分别连接门开关23和紧急启停按钮24。
气调监控计算机8使用研华公司的TPC-60S工业等级小尺寸的触控式计算机，使用组态王上位组态软件编制控制程序，模拟量输入模块10、继电器输出模块11和数字量输入模块12使用研华公司的ADAM-4017、ADAM-4051和ADAM-4069，控制器9由研华ADAM-4500完成，研华ADAM-4000系列模块是一种内置式微控制器，传感器到计算机接口的智能设备。ADAM-4000拥有多种规格的模块，以满足不同系统的需求。本实用新型使用的模拟量输入模块10(ADAM-4017)为8通道，用于接收温度、湿度、氧气、二氧化碳、乙烯浓度等传感器的信号，转化为数字量进入系统；数字量输入模块12(ADAM-4051)为16通道，用于接受安装于气调设备室内控制系统的设备启停反馈信号或气调箱的门开关等数字量输入信号，以便参与逻辑运行对系统工作状况进行自检和故障分析诊断；继电器输出模块11(ADAM-4069)为8通道，用于开关控制各气调设备执行机构动作。系统采用ADAM-4500作为现场控制器，控制器9(ADAM-4500)是一款用于工业自动化和控制领域的全功能独立控制器，它能够以最少的投入实现对PC硬件的控制，该模块内置的ROM-DOS是一套相当于MS-DOS的操作系统，该系统能够运行标准的PC软件，由它构成的控制系统即使在监控计算机断开或关闭的情况下，也可以以独立模式运行系统，对模拟量输入模块10(ADAM-4017)采集的信号进行拾取和存储，以满足未与计算机连接的情况下，定时采集与记录多点实验数据的要求；并可在记录一段时间的数据后，定期与监控主机通讯，将所记录数据传送给监控主，控制器9(ADAM-4500)最大存储容量为8100点数，ADAM-4000模块的配置、安装具有非常高的灵活性。模块间采用485通讯网络连接，系统内可以有255个模块，模块间的距离最大可以达到1200米，通讯线路只要廉价的双绞线就可以了；模块体积小巧，提供多种安装方式，可以螺钉、导轨安装，也可以层叠安装；模块的供电采用10-30VDC的宽范围供电，即使长距离供电带来的电压变化也可克服，可以统一由总24V电源供电，不需要安装现场提供电源。ADAM-4000模块的这些特性可以很好地满足车载型气调集装箱对自动化系统的需求。系统控制程序由组态王组态软件来实现，能可靠、简单、快捷地完成控制程序的编制、修改，满足系统的要求，组态软件丰富的图形库可以很方便地设计出美观的监控画面。
由于环境状态的变化不会太迅速，所以数据采集频率不高，几分钟采集一次。现场数据存储在控制器9(ADAM-4500)模块中，主机采用定时轮巡的方式与控制器9(ADAM-4500)通讯，从控制器9(ADAM-4500)模块中获取现场数据，存储在主机的数据库中以供分析使用，同时绘制出历史和实时数据曲线。
本实用新型在气密保鲜柜体前端的一独立封闭空间内设置一全自动控制气调系统，它与柜内的气体交换和冷量交换均通过密封管道来实现，并通过设置在柜内的各类传感器来收集数据并指挥自动控制气调系统工作。
如图3、4、5所示，为箱体密封及后门结构示意图，箱体1的气密性是果蔬在储藏、运输过程中能够保鲜的前提，本实用新型在箱体1的设计上采用了全封闭聚酯板块25，保证了箱体各板块的气密性，在箱体板25的连接处采用迷宫式结构，并在各板块的连接处用高强度的聚氨脂胶26粘接，不仅保证了柜体的整体强度而且也保证了连接部位的气密性。另外，在箱体1的后门处采用了迷宫式挤压胶条27，保证了整个箱体1的气密性，另外在门的内侧上方安置一个风幕28，风幕28就相当于一扇门，在柜门打开的情况下将冷空气和热空气隔开，箱体1的外部尺寸及结构与集装箱相符，采用冷藏气调集装箱，不仅可用于定点、运输过程中的保鲜，而且可深入到田间地头，缩短交接时间可使港口装卸效率提高8倍，铁路车站装卸效率提高3倍。冷藏气调集装箱将是一个重点发展的方向。
本实用新型的制冷装置3采用活塞式单级压缩制冷系统，以氨或氟利昂-22作制冷剂，保鲜箱体1内的冷却方式采用中间载冷剂的间接冷却，中间载冷剂更便于控制供给冷风机的液体温度。为了减少保鲜柜内所贮物品的干耗，要求保鲜柜的传热温差为2～3℃，也就是说气调保鲜柜蒸发温度和贮藏要求温度的差值为2～3℃，这要比普通冷库小得多。只有控制并达到蒸发温度和贮藏温度之间的较小差值，才能减少蒸发器的结霜，维持保鲜柜内要求的较高相对湿度。所以冷风机的选用采用的所谓“大蒸发面积低传热温差”方案，即传热面积都比普通果蔬冷库冷风机的传热面积大。
本实用新型的气调系统制氮机20采用中空纤维膜制氮机，气调系统的输入管道在通过柜体前壁后伸至蒸发器的送风口处，以便于高浓度的氮气快速均匀扩散到柜内各处，回气管的吸入口设在柜内后端，当柜内压力达到一定值时与它相连的压力阀自动开启，把柜内相对氮气浓度较低的空气排出柜体。
当然要想取得满意的贮藏效果，单纯靠硬件设备是不行的。还需要合理的软件进行协调管理，各种果蔬存在不同的生理特性，就是相同的果蔬因其生长环境的不同，品质上也存在很大的差异，在热带和亚热带特定物候条件下生长出来的果品，其植物学特性和采后生理就有很大的差异，所以要想取得理想的果蔬储存质量，就必须针对它们的特点，制定出各自的合理的气调储存工艺。本控制系统储存了大量的果蔬气调储存工艺菜单，拥有界面非常友善的软件。它的自动化程度也相当完备。
如图6所示，为气调监控程序框图，当果蔬堆入保鲜柜，关上密封的柜门后，操作人员只要在彩色液晶显示触摸屏选取相应的本次储运果蔬的名称，然后按启动按钮，系统就开始向控制器9(ADAM-4500)发送气调和启动命令，系统自动运行气调保鲜控制程序，首先，系统会对储存的果蔬进行快速预冷，以便除去果品带来的田间热和部分呼吸热，从而降低果实的呼吸强度，延缓果实的衰老，提高其耐贮运性。然后按照果蔬特定的气调储存工艺，按照需要调节参数的优先级，模拟量输入模块10(ADAM-4017)依次对气调库内的温度、湿度、O2、CO2气体进行实时检查测量和显示，并进行自动调节，使之处于最佳气调参数状态。贮藏过程中，控制系统将不断检查箱内气体、湿度等变化，及时进行调节。
当箱体1的空气由于果蔬呼吸产生的二氧化碳浓度高于一定值时，全自动气调装置7将自动开启二氧化碳脱除装置21，此时全自动气调装置7的气泵将箱内空气通过密封管道吸入活性炭吸附装置，将二氧化碳脱除后再送回箱体1内。二氧化碳脱除装置21采用连续式通常称的双罐机，当工作一段时间后，活性炭因吸附二氧化碳即达到饱和状态，再不能吸附二氧化碳，这时另外一套循环系统启动，将新鲜空气吸入，使被吸附的二氧化碳脱附，并随空气排入大气，如此吸附、脱附交替进行，即可达到脱除库内多余二氧化碳脱的目的，其交替时间及切换方式由控制系统根据设备要求确定。活性炭吸附二氧化碳的量是温度的函数，并与二氧化碳的浓度成正比。通常以0℃，3％的二氧化碳浓度为标准，用其在24h内的吸附量作为主要经济技术指标。二氧化碳脱机再生后的空气中含有大量的二氧化碳，必须排至室外。进出箱体1的进气和回气管道必须向箱体1方向稍微倾斜，以免冷凝水流到脱除机内，造成活性炭失效。
当箱体1的空气由于果蔬呼吸产生的乙烯浓度高于一定值时，全自动气调装置7将自动开启乙烯脱除装置22，此时全自动气调装置7的气泵将箱内空气通过密封管道吸入乙烯脱除装置22，将乙烯脱除后再送回箱体1内，乙烯脱除采用空气氧化去除法，它是利用乙烯在催化剂和高温条件下与氧气反应生成二氧化碳和水的原理去除乙烯，与高锰酸钾去除法相比具有以下明显优点(1)除乙烯效率高，可除去库内气体中所含乙烯量的99％，可将贮藏间内乙烯浓度控制在1-5μL/L；(2)减少水果霉变，在去除乙烯同时，能对箱体1气体进行高温杀菌消毒；(3)一机多用，去除乙烯同时，还能除掉水果释放的芳香气体，减轻这些气体对水果产生催熟作用的不良影响。
当箱体1内湿度不能达到果蔬保鲜对湿度的要求时，全自动气调装置7的加湿装置4可以将雾化的水气经过密封管道在通过箱体1前壁后伸至蒸发器的送风口处，以便于高浓度的水气快速均匀扩散到柜内各处。
箱体1性能指标
箱体1温度-2℃-15℃可调；相对湿度RH75％-95％可调；氧气含量(O2)1％-10％可调。；二氧化碳(CO2)1％-10％可调。；乙烯含量10PPM以下；库体气密指标(国内)限定压力10mm水柱，10min后残留水柱高度不少于5mm；库体气密指标(国外)限定压力25mm水柱，30min后残留水柱高度不少于8mm。
全自动气调装置7具有灵活的储存工艺，工艺编制开放式，可以根据要求任意添加新的果蔬储存工艺和丰富的组态画面，以及多种保护、报警、故障记录、打印等功能。
为了方便使用者及时了解整个保鲜柜的运行状况，该自动控制系统的操作界面可以设置在柜体前端，也可以设置在汽车驾驶室内；另外，系统对各种不正常现象可进行报警，以便于使用者及时采取措施排除故障。
权利要求1.一种带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，制冷装置(3)、加热器(4)、电机(5)、空压机(6)设于箱体(1)一端的独立封闭空间(2)内，其特征在于，在密封室(2)内设有全自动气调装置(7)，所述的全自动气调装置(7)由气调监控计算机(8)及软件、控制器(9)、模拟量输入模块(10)、继电器输出模块(11)和数字量输入模块(12)组成，气调监控计算机(8)通过控制器(9)分别与模拟量输入模块(10)、继电器输出模块(11)和数字量输入模块(12)连接，模拟量输入模块(10)分别连接设于箱体(1)内的温度传感器(13)、氧气浓度传感器(14)、乙烯浓度传感器(15)、湿度传感器(16)、二氧化碳传感器(17)和蓄电池电压检测传感器(18)，继电器输出模块(11)与制冷装置(3)、加热器(4)、加湿装置(19)、空压机(6)、制氮装置(20)、二氧化碳脱除装置(21)、乙烯脱除装置(22)和电机(5)组成回路，数字量输入模块(12)分别连接门开关(23)和紧急启停按钮(24)。
2.根据权利要求1所述的带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，其特征在于，所述的箱体(1)的材料为全封闭聚酯板块，在箱体板(25)的连接处采用迷宫式结构，并在各箱体板(25)的连接处用高强度的聚氨脂胶(26)粘接，在箱体(1)的后门处通过迷宫式挤压胶条(27)，在后门的内侧上方安置一个风幕(28)，箱体(1)的外部尺寸及结构与集装箱相符。
3.根据权利要求1所述的带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，其特征在于，所述的制冷系统(3)为活塞式单级压缩制冷系统，箱体(1)的传热温差为2～3℃。
4.根据权利要求1所述的带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，其特征在于，所述的制氮装置(20)为中空纤维膜制氮机，制氮装置(20)的输入管道通过箱体(1)前壁后伸至加热器(4)的送风口处，回气管的吸入口设于箱体(1)内后端。
专利摘要本实用新型涉及一种带有全自动气调装置的果蔬车载储运箱，制冷装置、加热器、电机、空压机设于箱体一端的独立封闭空间内，其特征在于，在密封室内设有全自动气调装置，所述的气调监控计算机通过控制器分别与模拟量输入模块、继电器输出模块和数字量输入模块连接，模拟量输入模块分别连接设于箱体内的温度、氧气浓度、乙烯浓度、湿度、二氧化碳和蓄电池电压检测传感器，继电器输出模块与制冷装置、加热器、加湿装置、空压机、制氮装置、二氧化碳脱除装置、乙烯脱除装置和电机组成回路，数字量输入模块分别连接门开关和紧急启停按钮。本实用新型的优点是根据果蔬不同生理状况，有效地调节果蔬的后成熟时间长短。
文档编号B65D81/20GK2855946SQ20052004647
公开日2007年1月10日 申请日期2005年11月14日 优先权日2005年11月14日
发明者徐建春, 厉建中, 舒培才 申请人:徐建春, 厉建中