用于运输和储存多种农产品的冷藏集装箱的制作方法

本发明涉及一种用于在预定温度下运输和储存多种农产品的冷藏集装箱。此外，本发明涉及一种用于测量根据本发明的冷藏集装箱内的空气流中的臭氧浓度的方法。

背景技术：

在运输可产生乙烯的水果和蔬菜的过程中，可能在冷藏集装箱内积聚乙烯，即在所述冷藏集装箱内运输和储存期间可能产生乙烯。这种乙烯以不期望的方式加速易腐货物的成熟过程。

为了避免加速这种成熟过程，必须除去乙烯。这可通过将被乙烯污染的空气暴露于臭氧来解决，臭氧将该有机物质和其它空气中携带的有机物质氧化。然而，所述货物一定不能直接暴露在臭氧下，因为如此暴露在臭氧下可能损坏所述货物。然后一般借助催化剂来减少臭氧。

臭氧浓度低至10ppb时对人类是非常危险的。因此在操作期间催化剂效率一直保持在足够高的水平是很重要的。

在已知的解决方案中，这可通过测量催化剂下游的臭氧浓度来控制，例如在催化剂出口的浓度应在安全阈值以下。如果浓度超过该安全水平，则应关闭该系统或以其它方式调节至安全出口浓度。

然而，用于测量臭氧浓度的测量设备肯定有效的条件是苛刻的，因为在冷藏装置内的温度可能从-40℃到+65℃变化，并且湿度可能很高而且冷凝。在冷藏装置内运输的货物可以是任意类型的货物，这会造成对冷藏装置气氛(空气)的污染，这可能会对测量设备造成损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是全部或部分克服现有技术的上述缺点和不足。更具体地，目的是提供一种改进的冷藏集装箱，该冷藏集装箱具有气氛控制系统以利于测量臭氧浓度。

将在下面的介绍中变得明显的上述目的以及众多其它的目的、优点和特征，通过根据本发明的方案实现，即通过用于在预定温度下运输和储存多种农产品的冷藏集装箱来实现，所述农产品在运输和储存期间产生乙烯和其它有机化合物，所述冷藏集装箱包括：

-具有气氛的基本上封闭的储藏室；

-用于使所述储藏室保持在预定温度下的冷却装置；以及

-用于控制所述冷藏集装箱的储藏室内的气氛的气氛控制系统，所述气氛控制系统包括：

-系统入口和系统出口，在所述系统入口与所述系统出口之间限定出空气流的流动方向；

-布置在所述系统出口处的风扇；

-用于降低储藏室内气氛中的乙烯含量的降乙烯单元；

-布置在所述降乙烯单元的下游的催化剂单元，所述催化剂单元适于降低在乙烯含量的降低期间产生的臭氧的含量，所述催化剂单元具有催化剂入口、催化剂出口和基本上布置在所述催化剂入口与所述催化剂出口之间的催化剂中段；以及

-控制单元，

其中，在所述催化剂入口的上游布置有第一测量点，在所述催化剂中段处布置有第二测量点，所述第一测量点和所述第二测量点至少与第一臭氧传感器连接以便能通过第一测量点测量在空气进入所述催化剂单元之前的空气的第一臭氧浓度，并且能通过第二测量点测量存在于所述催化剂单元的催化剂中段中的空气的第二臭氧浓度，所述第一臭氧传感器与所述控制单元连接，以及

其中，在所述控制单元内将所述第一臭氧浓度C1与所述第二臭氧浓度C2进行比较以计算出在所述催化剂单元的下游的空气的预计臭氧浓度以及计算该催化剂部分的效率。

臭氧下降率R的计算公式为R＝C1/C2，其中C1是所述第一臭氧浓度，且C2是所述第二臭氧浓度。此外，所述催化剂的第一部分的催化剂效率E的计算公式为E＝1-C2/C1。假设在所述中段之后的第二部分的催化剂效率E也是相同的，则这两个催化剂部分的总下降率R_tot＝R²。

所述第一测量点可与具有第一管道入口和第一管道出口的第一管道流体连接，并且所述第二测量点可与具有第二管道入口和第二管道出口的第二管道流体连接。

此外，可布置三通阀以便使所述第一管道出口与所述三通阀的第一阀入口连接，和使所述第二管道出口与所述三通阀的第二阀入口连接，并且所述第一臭氧传感器可与所述三通阀的阀出口连接。

此外，所述控制单元可通过螺线管与所述三通阀连接，所述螺线管适于激活所述三通阀，以能够分别使所述第一阀入口变为与所述阀出口流体连通和使所述第二阀入口变为与所述阀出口流体连通。

当采用所述三通阀时，所述第一臭氧传感器能够感测来自所述第一测量点和第二测量点的浓度，并且因此无需第二臭氧传感器。

此外，所述第一臭氧传感器可与所述第一测量点连接，而所述第二臭氧传感器可与所述第二测量点连接，以用于测量所述第二臭氧浓度，所述第一臭氧传感器和所述第二臭氧传感器都与所述控制单元连接。

此外，所述第一臭氧传感器可布置在所述第一管道出口处，而所述第二臭氧传感器可布置在所述第二管道出口处。

所述第一测量点和所述第二测量点可适于取出所述空气流的气体样品。

此外，所述第二臭氧浓度可以不大于所述第一臭氧浓度的1/30。

此外，所述第一臭氧传感器和/或所述第二臭氧传感器可适于测量在1ppmv以上的臭氧浓度水平。

此外，所述臭氧传感器可基于240-270nm的紫外光的光学吸收，其中所述臭氧吸收来自所述紫外光的能量。

此外，所述降乙烯单元可包括紫外线(UVC)灯，该紫外线(UVC)灯适于用紫外线(UVC)光来辐射所述空气流，从而由存在于所述空气流中的氧分子生成臭氧，借此所述臭氧破坏掉存在于所述降乙烯单元内的乙烯和/或其它有机化合物。

所述催化剂单元可包含用于破坏臭氧使其变成氧气的MnO₂和CuO。

此外，所述风扇可与所述控制单元连接。

在根据本发明的所述冷藏集装箱中，压力传感器可与所述第一管道和/或所述第二管道连接，所述压力传感器布置在所述管道入口与所述管道出口之间，所述压力传感器与所述控制单元连接。

此外，所述催化剂单元可包括温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接。

此外，所述降乙烯单元可以包括适于加热所述降乙烯单元内的空气流的加热元件，所述加热元件与所述控制单元连接。

此外，所述系统可包括湿度传感器，所述湿度传感器与所述控制单元连接。

本发明还涉及用于测量如上所述的冷藏集装箱内的空气流中的臭氧浓度的方法，所述方法包括如下步骤：

-借助臭氧降低所述冷藏集装箱的储藏室内的气氛的乙烯含量；

-在催化剂单元内降低臭氧的含量，该催化剂单元具有催化剂入口、催化剂出口和基本上布置在所述催化剂入口和所述催化剂出口之间的催化剂中段；

-在位于所述催化剂入口的上游的第一测量点处测量第一臭氧浓度；

-在位于所述催化剂中段处的第二测量点处测量第二臭氧浓度；以及

-在控制单元中将所述第一臭氧浓度与所述第二臭氧浓度进行比较，以便计算出所述催化剂单元的下游的空气流的预计臭氧浓度。

附图说明

下面将参考后附的示意性附图更详细地描述本发明及其许多优点，所述示意性附图出于示例目的示出了一些非限制性的实施例，其中：

图1以向基本上封闭的储藏室中看的俯视图示出了冷藏集装箱；

图2示意性示出了气氛控制系统的一个实施例；

图3示意性示出了气氛控制系统的另一实施例；

图4示出了臭氧传感器的测量系统；以及

图5示意性示出了气氛控制系统的另一实施例。

所有的附图是高度示意性的，未必按比例绘制，并且它们仅示出了阐明本发明所必需的那些部件，省略或仅暗示了其它部件。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的冷藏集装箱10。该冷藏集装箱适于运输和储存多种农产品11，例如水果和蔬菜。农产品11在运输和储存期间可能会产生乙烯和其它有机化合物，并且期望将所述乙烯和其它有机化合物破坏掉/除去/消耗，因为存在于冷藏集装箱中的乙烯会加速易腐货物的催熟效应。

冷藏集装箱10包括基本上封闭的储藏室12以及冷却装置13，该冷却装置用于在运输期间将储藏室12和因此农产品保持在预定温度下。根据本发明的思想，冷藏集装箱10还包括用于控制储藏室12中的气氛的气氛控制系统14。以下将结合图2和图3进一步描述气氛控制系统14。

图2示出了气氛控制系统14的一个实施例。气氛控制系统14包括系统入口161和系统出口162，在该系统入口和该系统出口之间限定出空气流的流动方向165。此外，风扇160或通风装置布置在系统出口162处，用于控制空气流的流速。

气氛控制系统14还包括用于降低储藏室气氛中乙烯的含量的降乙烯单元100。降乙烯单元100的不同构件将在下面进一步介绍。此外，催化剂单元150布置在降乙烯单元100的下游，催化剂单元150适于降低在降低乙烯含量期间产生的臭氧的含量，催化剂单元150具有催化剂入口153，催化剂出口154以及基本上布置在催化剂入口153和催化剂出口154之间的催化剂中段155。气氛控制系统14还包括控制单元200，例如CPU。

根据本发明，第一测量点103布置在催化剂入口153的上游，第二测量点151布置在催化剂中段155处。在本实施例中，第一测量点103与具有第一管道入口166和第一管道出口167的第一管道173流体连接，并且第二测量点151与具有第二管道入口168和第二管道出口169的第二管道172流体连接。第一臭氧传感器170布置在第一管道出口167处，第二臭氧传感器171布置在第二管道出口169处。因此，在本实施例中，第一臭氧传感器170通过第一管道173与第一测量点103连接，借此第一臭氧传感器可以测量在空气进入催化剂单元150之前的空气中的第一臭氧浓度，并且第二臭氧传感器171通过第二管道172与第二测量点151连接从而第二臭氧传感器171可测量催化剂单元150的催化剂中段155内存在的空气中的第二臭氧浓度。当第一臭氧传感器170已测量出第一臭氧浓度，它会向控制单元200发送信号175，并且当第二臭氧传感器171已测量出第二臭氧浓度，它也向控制单元200发送信号174。

在控制单元200中，将第一臭氧浓度与第二臭氧浓度进行比较以便计算出催化剂单元150下游空气中的预计臭氧浓度。

当第一臭氧浓度为C1，第二臭氧浓度为C2时，臭氧下降率R被计算为R＝C1/C2。此外，催化剂的第一部分的催化剂效率E被计算为E＝1-C2/C1。假设在中段之后的第二部分的催化剂效率E也是相同的，则这两个催化剂部分的总下降率R_tot＝R²。

举例来讲，如果测得第一臭氧浓度C1为50ppmv，且测得第二臭氧浓度C2为1ppmv，则催化剂效率E将是E＝1-C2/C1＝1-1/50＝0.98。

根据本发明的思路，第二臭氧浓度C2为催化剂中部中的臭氧浓度，第一臭氧浓度C1为进入催化剂之前的臭氧浓度。假设催化剂后半部分的效率与催化剂前半部分的效率相同，则在催化剂处理后的臭氧浓度C3将被降低到C3＝C2/(C1*C1)＝50/(50*50)＝0.02ppmv，或者是C3＝C1*(1-E)*(1-E)＝50*0.02*0.02＝0.02ppmv。

相应地，即便是臭氧传感器的检测限值为1ppmv，在催化剂出口处的臭氧浓度C3也可被确定到0.02ppmv或(1-E)倍的水平。

通过测量催化剂单元150上游的、其中臭氧浓度比催化剂单元下游的臭氧浓度高出几个数量级的降乙烯单元100中空气流中的臭氧浓度以及通过测量催化剂单元150内催化剂中段155处空气中的另一臭氧浓度，能够将上游的臭氧浓度和中段臭氧浓度进行比较，借此计算并得出催化剂单元的效率E＝1-C2/C1。由于催化剂单元150的效率E被计算成空气流上游臭氧浓度和中段臭氧浓度之间的比值，因此假定同一个传感器既用于测量上游臭氧浓度又用于测量中段臭氧浓度，则便没有了对所用传感器的实际准确度或精确度的需求。

催化剂单元下游的臭氧浓度非常低，因此很难测量准确，除非是使用非常灵敏且精确的非常昂贵的臭氧传感器。然而，由于催化剂单元上游的臭氧浓度和催化剂单元中段的臭氧浓度比催化剂单元下游的臭氧浓度高得多，因此这些浓度更容易测量，而不用使用高精确度的测量设备。由此，根据本发明的气氛控制系统，可以节省与臭氧传感器使用相关的巨大成本。

根据本发明，第一臭氧传感器170和/或第二臭氧传感器171适于测量在1ppmv以上的臭氧浓度水平。

此外，臭氧传感器可以基于240-270nm的紫外光的光学吸收，其中臭氧吸收来自紫外光的能量。紫外光可以是UV LED且检测器可以是对紫外线敏感的光电二极管。臭氧传感器优选是带有含臭氧的空气的比色皿，所述光线通过该比色皿导入。臭氧浓度为0时的光量与氧气的x％v之间的关系遵从Beer-Lambert定律，意味着在臭氧浓度为0时信号最强，并且意味着所述信号随臭氧浓度的增加呈指数减弱。

图4示出了图2中臭氧传感器170和171的测量系统。它包括比色皿302，该比色皿在一端配备有UV-LED 300，在另一端配备有光电二极管304。比色皿还包括颗粒物过滤器195、气体入口193和气体出口194，此处颗粒物过滤器195呈多孔膜195的形式。

从UV-LED 300辐射的紫外线的功率的特征在于对UV-LED温度的高度依赖性。为了从UV-LED 300获得稳定的辐射功率，靠近UV-LED布置加热电阻器308和温度传感器305并使加热电阻器308和温度传感器305与UV-LED保持良好的热接触。控制UV-LED 300的温度的温度控制器309通过连接件307连接至加热电阻器308并通过连接件306连接至温度传感器305。通入UV-LED的经调制的电流也通过电线313连接至该控制器309。臭氧传感器还包括信号处理器310，该信号处理器通过电线314与光电二极管连接。信号处理器310具有模拟放大器311和A/D转换器连同微处理器312。

比色皿302优选通过颗粒物过滤器195覆盖比色皿的入口来防止污染颗粒物进入。颗粒物过滤器可例如由多孔聚四氟乙烯(PTFE)制成。

这种类型的臭氧传感器比已知的电化学臭氧传感器或加热金属氧化物半导体臭氧传感器更可靠。

对于测量所述催化剂单元的上游而言，臭氧浓度可以在10-100ppmv之间，一般为约30ppmv，且在所述催化剂单元中段处的臭氧浓度一般在1ppmv以下。

在另一(未示出的)实施例中，第一臭氧传感器可与第一测量点连接，且第二臭氧传感器可与第二测量点连接，以用于测量所述第二臭氧浓度。因此，第一测量点可以与第一臭氧传感器相符，第二测量点可以与第二臭氧传感器相符。

有利地，第一测量点和第二测量点适于取出空气流的气体样品，以便与测量点连接的臭氧传感器能够测量臭氧含量，并从而能够测量气体样品的臭氧浓度。

优选地，第二臭氧浓度可以是第一臭氧浓度的1/30以下或优选1/100以下。

图2的降乙烯单元100可包括紫外线(UVC)灯120，该紫外光灯适于用紫外线(UVC)光来辐射所述空气流，从而从存在于空气流中的氧分子生成臭氧，借此使臭氧破坏降乙烯单元100中的乙烯和/或其它有机化合物。来自储藏室的空气经由系统入口161引入降乙烯单元100中并通过入口除尘器101。如上所述，通过紫外线灯120的紫外线光的辐射而由空气流中的氧分子生成臭氧。在具有空气流的降乙烯单元100中，高达1wt％的相对高的臭氧浓度破坏了存在于空气流中的乙烯和其它有机化合物。由于将离开降乙烯单元100的空气含有增高的臭氧浓度，该臭氧浓度可被降至预定水平或可接受的水平。相应地，所述空气被给送穿过催化剂单元150，从而在空气经由风扇160被返回至所述冷藏集装箱的储藏室之前，催化剂单元150破坏了臭氧使其转变成氧气。催化剂单元150可包含MnO₂和CuO，用于破坏臭氧使其转变成氧气。

此外，与通常使用高精确度的紫外吸收传感器测量催化剂单元下游非常低的臭氧浓度相比，能够以非常节约成本的方式使用可靠的紫外吸收测量系统。

如上所述，臭氧通过用紫外线光辐射空气中的氧气生成。臭氧的生成将与空气中的可从约2％至21％变化的氧气浓度成正比。这意味着可通过测量上游的臭氧浓度而计算出所述氧气浓度(所述臭氧浓度与所述氧气浓度成正比，借此在进入催化剂单元之前的臭氧浓度测量结果是氧气浓度的线性函数)。这可使用来监控冷藏集装箱的储藏室内的氧气浓度的另一个氧气传感器变得多余。

还存在影响空气中的臭氧浓度的其它参数，如空气流速、温度、185nm的紫外线效应以及进入系统入口的空气中的氧气浓度。

因此，风扇160可与控制单元200连接，从而控制单元200可通过信号201根据所测的臭氧浓度来调整风扇160的流量或转速。相应地，可以控制风扇160产生的空气流以调整并优化催化剂单元150，例如，如果催化剂单元150超负荷，则可减少空气流以降低臭氧负荷，或者如果氧气浓度低，则臭氧浓度也将低，这允许空气流被增加。

此外，压力传感器180可通过管道部分182与第一管道173连接和/或通过管道部分181与第二管道172连接，压力传感器180布置在管道入口166、168与管道出口167、169之间，压力传感器180与控制单元200连接并向所述控制单元发送信号185。压力传感器180通过催化剂单元150上游的空气压力与催化剂单元150的中段处的空气压力之间的压力差来确定空气流。此外，催化剂单元150可包括温度传感器140，温度传感器140通过141与控制单元200连接。测量催化剂单元150内的温度以确保催化剂单元150具有约30℃的合适的工作温度。这可通过调整供给至加热元件130或紫外线灯120的效能来控制。

此外，降乙烯单元100可包括加热元件130，该加热元件适于加热降乙烯单元100中的空气流，加热元件130还通过203与控制单元200连接，从而控制单元200能够根据测量的催化剂温度来控制所述加热元件的温度。当周围空气的温度及紫外线灯120增加的功率已知时，由催化剂单元150中的温度传感器140测量的温度也可用作穿过催化剂的空气流的量度。

系统14还可包括湿度传感器190，湿度传感器190通过191与控制单元200连接。

催化剂单元上游的臭氧浓度还取决于紫外线灯120的紫外光功率。因此，控制单元200还可通过信号202、122控制紫外线灯120的功率。

在图3中示出了气氛控制系统14的另一实施例。图3中的系统14包括与图2中介绍的实施例中基本上相同的部件，因此在图3中不再介绍。但为了便于理解，不同部件的附图标记在图3中予以保留，尽管此处未明确描述讨论中的部件。

在该实施例中，第一测量点103也布置在催化剂入口153的上游，且第二测量点151也布置在催化剂中段155处。第一测量点103和第二测量点151与第一臭氧传感器170连接，从而可通过第一测量点103测量在空气进入催化剂单元150之前的空气的第一臭氧浓度，并可通过第二测量点151测量存在于催化剂单元150的催化剂中段155中的空气的第二臭氧浓度，第一臭氧传感器170通过185与控制单元200连接。以与在图2中描述的相同的方式，在控制单元200中将所述第一臭氧浓度与第二臭氧浓度进行比较以计算出催化剂单元150下游的空气的预计臭氧浓度。因此，在本实施例中，仅一个臭氧传感器用于测量所述第一臭氧浓度和第二臭氧浓度。

为使这成为可能，布置有三通阀177，以使得第一管道出口167与三通阀177的第一阀入口50连接，使第二管道出口169与三通阀177的第二阀入口51连接。此外，第一臭氧传感器170通过管道部分179与三通阀177的阀出口52连接。控制单元200通过螺线管178与三通阀177连接。螺线管178适于激活三通阀177，从而第一阀入口50可变为与阀出口52流体连通，和第二阀入口51可变为与阀出口52流体连通。这使得不管是在测量臭氧浓度的第一测量点还是在测量臭氧浓度的第二测量点，控制单元200都能够控制。

可通过臭氧传感器计算催化剂效率E、下降率R和R_tot。

在图5中示出了气氛控制系统的另一实施例。该气氛控制系统包括第二三通阀199，其目的是将气体供应转向第一臭氧传感器170。在阀199的一个位置上，进入臭氧传感器170的气体是通过测量点192进入的集装箱内的环境气体，臭氧浓度非常低。测量点192通过188与第二三通阀199连接。当校准臭氧传感器170时，这种低臭氧浓度可用作零参考点。在第二三通阀199的第二位置上，所测量的气体来自测量点103和151，其中浓度分别为C1和C2。通过电气连接件186将螺线管197连接至控制单元200，这使得控制所述阀成为可能。

尽管上面已经结合本发明的优选实施例对本发明进行了描述，但在不背离如下面的权利要求所限定的本发明的情况下可想到的若干变型对本领域技术人员来说是显而易见的。