专利名称：冷藏集装箱可控气氛系统的启程前检测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种冷藏集装箱的可控气氛系统，尤其涉及一种能够调节冷藏集装箱内氮气、氧气和二氧化碳含量的系统，从而获得的空气成分可以延长收获后水果和蔬菜的贮藏寿命或保持贮藏质量。
用于农产品收获运输和贮藏的可控气氛集装箱在技术上已众所周知。这样的系统通常与一个冷藏装置联用，其中冷藏装置设计成能将集装箱内部的温度降低至一个对箱中装载物而言为最佳的期望温度。已经确认，温度是控制水果和蔬菜变质速度的最重要因素。而可控气氛系统被认为是对适当温度和湿度控制的一个补充。
可控气氛系统的目的在于，控制冷藏集装箱中的氧气含量和二氧化碳含量，从而改变贮藏在集装箱中的产品的成熟速度。系统通过用氮气(N2)代替氧气(O2)和二氧化碳(CO2)来控制它们的含量。
在早期冷藏集装箱可控气氛系统的例子中，集装箱内可调节的气氛是在装载前建立的，而装载之后，在贮藏和运输期间不再进行调节。这类系统的问题是集装箱漏入和漏出空气都会改变气氛。随后的技术已能监测集装箱内氧气和二氧化碳的含量，并提供氮气和二氧化碳源，以允许在贮藏和运输期间对气氛进行调节。这类系统的缺点是，在一般距离的运输中需提供二氧化碳和氮气，以保持所要求的气氛。这种气体源庞大，笨重，不能经济合理地提供典型商业应用中所需的气体。
已开发了一些系统，其中用一种空气分离器来生成极高纯度的氮气，空气分离器中装有隔膜，能在压力下把周围的空气流分离成其基本成分，氧气和氮气。一些这样的系统使用一个电气控制器来电动操纵一个阀门，阀门将有选择地增加和减少从隔膜分离器传递至冷藏集装箱的氮气量。
在给集装箱装载有价值的货物并开始一个持久的旅程之前，希望能确认可控气氛系统中所有的系统和部件是否运行正确。为了确定这样一个系统是否运行正确，以及如果不正确，确定其原因，需要一个熟练的操作员。为了识别引起问题的部件，该操作员必须完全理解系统的运行情况，并且具有诊断问题的能力。因此，希望有这样一个系统，它能帮助操作员确定系统运行是否正常，以及如果系统运行不正常，帮助诊断故障部件。
本发明是一种用来自动检查一可控气氛系统预定功能和运行性能的方法，其中可控气氛系统用来控制有限空间内的气氛。可控气氛系统包括一个电气控制器和若干电气控制的部件。按流体流动的顺序，系统包括一空气压缩机、一具有电动排放阀的过滤器、一加热器、一将空气分离成包含其氧气和氮气等基本成分的分立气流的非电气分离器，以及二个或更多个成并联流动关系的用以改变氮气流纯度的流量阀。系统还包括一个提供控制阀阀前压力的系统压力传感器。
在一较佳实施例中，所述方法包含下述步骤启动压缩机，关闭排放阀和流量控制阀，并确定系统压力大于一预定值。启动后，经过一段预定的时延后，测量初始系统压力。然后打开排放阀，再经另一段预定时延后，测量最终系统压力，并关闭排放阀。然后计算初始压力和最终压力之间的差。如果差值不大于一预定值，则系统显示不合格测试状态。如果差值大于预定值，则显示合格状态。所述方法进一步包括确定系统压力大于一预定值的步骤和测量第二初始系统压力的步骤。然后，打开流量控制阀中的一个，并经一预定时延后测量第二最终系统压力。然后关闭控制阀，并计算第二初始压力和第二最终压力之间的差。如果差值不大于一预定值，则显示不合格状态。如果差值大于预定值，则对每个流量控制阀重复上述测试，并且当所有流量控制阀都具有差值大于预定值的结果时，显示合格状态。
在本发明的一个较佳实施例中，当可控气氛系统配备有一个氧气传感系统和一个二氧化碳传感系统时，方法包括鉴定传感器精确度和满量程的步骤。
在本发明的一较佳实施例中，系统具有两个流量控制阀和一个固定孔，它们成并联流体流动关系，同时还具有氧气和二氧化碳传感器。本发明包括的步骤是，激励空气压缩机，并确定系统压力大于一预定值。然后，使自流量控制阀流出的气流通过氧气传感器，随后，关闭两个流量控制阀以建立高氮气纯度、低流量状态。然后，把氧气传感器显示的氧气输出值与预定的期望氧气含量范围比较，并将系统压力与高压、低流量状态的预定期望高压范围比较。如果高压、低流量状态时的氧气输出值的比较和压力的比较处于期望范围内，则接着打开流量控制阀中的一个，建立中等氮气纯度、中等流量状态。然后，把氧气传感器显示的氧气输出值和系统压力与中等纯度、中等流量状态的预定范围比较。如果满足这些状态，则两个控制阀都打开，从而建立低氮气纯度、高流量状态。然后，将氧气传感器显示的氧气输出值和系统压力与低纯度、高流量状态的预定期望范围比较。如果在预定的时间间隔内满足上述每一个流量和纯度的测试，则显示合格状态。如果在预定时间间隔内没有满足上述所有的比较，则显示不合格状态。
为了更好地理解本发明的这些目的和其它目的，可以结合附图参看本发明的详细描述，附图有
图1是本发明所用的冷藏运输集装箱的简化透视图；图2是简单表示了图1集装箱中所用的冷藏装置；图3是与图1所示的集装箱装置联用的可控气氛系统的方框图；图4是图3所概括表示的可控气氛系统较佳实施例的简图5是显示冷藏控制器和可控气氛系统控制器之间关系的方框图；图6表示可控气氛控制器，显示了当对应于图4说明的系统时，控制器的输入和输出；图7说明了本发明可控气氛控制器输入键板的外形；图8说明了与可控气氛系统相关的显示器；以及图9A—E为常驻在可控气氛系统微处理器中的软件程序的流程图，该程序能在系统运行之前对所有系统功能进行自动测试。
下面，结合附图叙述本发明的实施例。
首先参看图1，图中显示了冷藏集装箱10，它装有组成一体的电动冷藏系统(冷藏系统包含若干组件12)和可控气氛系统(图中显示了其一部分14)。冷藏系统12和可控气氛系统被安装在集装箱的一端，并且分别用于调节集装箱10内的温度和气氛。
参看图2，冷藏系统12包含一个气体压缩冷藏系统，该系统在此类应用的现有技术中是众所周知的。简单地说，系统包括一电源线16，为冷藏系统控制器18提供电源。控制器18最好是一个程控微处理器，适于接收来自系统操作员和冷藏系统中各种传感器的输入，从而以现有技术中众所周知的方式控制冷藏系统各部件的运行。冷藏系统包含一个制冷回路，回路包括一个依次与蒸发盘管22和冷凝盘管24连通的电动压缩机20。同样，按常规，安装了适当的蒸发器风扇26，以使集装箱10内蒸发盘管22周围的空气再循环，并进入集装箱10内，再经适当循环后返回至蒸发盘管，以便进一步冷却。系统还安装有冷凝器风扇28，以将一股冷却气流吹向冷凝盘管周围，从而把热量排出集装箱10。冷藏系统控制器18控制各种部件，从而按现有技术维持集装箱内选定的设定点温度。
图3中更详细地说明了可控气氛系统14。可控气氛系统的基本部件是一空气压缩机30、一过滤器32、一空气加热器34、一氮气分离隔膜36、一计量阀系统38、气体传感器40和一控制器50。
可控气氛系统的目的是控制冷藏集装箱10内氧气和二氧化碳的含量，以改变贮藏在集装箱中产品的成熟速度。系统通过用从隔膜36产生的氮气取代氧气和二氧化碳来控制它们的量。
继续参看图3，当可控气氛系统14运行时，集装箱外的空气44通过防尘过滤器46进入压缩机30。然后压缩机30把大气压缩至一高压。然后高压空气在传到空气加热器34之前由微粒过滤器32过滤，以去除湿气和尘埃。过滤器32上安装着一个通常关闭的排放阀48。当可控气氛系统控制器50激励排放阀48时，它能电动地打开。控制器经编程能周期性地打开排放阀一小段时间，以排出过滤器32中聚积的滤渣。
高压空气从过滤器32传至空气加热器34，在加热器中，高压空气被加热至对系统中所用的隔膜36而言为最佳的工作温度。如图所示，加热器的输出被控制在55℃/131F。这是可作为4241型渗透器从MEDAL MEMBRANE SEPARATION SYSTEMS DUPONTAIRLIQUIDE公司(杜邦空气液体MEDAL隔膜分离系统公司)购得的隔膜分离器的最佳工作温度。可控气氛控制器50从温度传感器52接收到输入，并控制加热器开关54的激励，以保持离开空气加热器的压缩空气的温度。
从加热器34通过的加热后的高压空气进入隔膜36，在隔膜处，空气被分离成高纯度氮气和氧气/及其他气体，氮气传至氮气出口56，而氧气及其他气体传至氧气出口58。隔膜分离器36中分离的速度依赖于通过隔膜的空气流量。该流量受氮气出口56处压力的控制。氮气出口56处的压力越高，所产生的氮气纯度越高，而氮气的流量越低。隔膜36能产生纯度大于百分之九十九的氮气。当氮气出口56处的压力降低时，氮气的纯度下降，而流量增大。
富氮气体从隔膜36通过出口56传至流量控制阀38。自氧气出口58通过的氧气/其他气体被排至外界的大气中。
前述的流量控制阀38调节隔膜36的氮气出口56处的压力。为了控制集装箱中存在的氮气的百分数，对控制器50编程，反复调节流量控制阀38从而按需要增加或减少集装箱中的氮气量。如果需要，控制器50还可从外界CO2源65加入CO2。
控制器50用氧气和二氧化碳气体浓度传感器40通过采样管道64监测集装箱中氧气和二氧化碳的量。为纠正O2传感器随时间和温度的偏移而进行的定期校正，需要通过(采样)管道66对外界空气进行采样。
在正常的运行中，在装载集装箱10，并把电源线16连接至适当的电源上之后，冷藏系统控制器18被激励并编程至装载物所要求的设定点温度。同时，激励可控气氛系统的控制器50并设置装载物所要求的氧气范围和二氧化碳范围。
冷藏系统12和可控气氛系统14两者都被激励和适当编程以后，冷藏系统将立即根据其程控操作开始运行。但，可控气氛系统只有在位于冷藏控制器18中的可控气氛允许开关70合上时才开始工作。当冷藏系统控制器18确定冷藏系统的运行状态和冷藏集装箱10内的状态允许可控气氛装置运行时，才合允许开关70。
上面结合图3描述的系统代表一个典型的现有技术系统，意在理解这种系统运行的总体原理。现在参看图4，将详细描述本发明可控气氛系统14的简图(当其安装在集装箱冷藏装置中时)。为便于参考起见，简图中的虚线是用来大致定义冷藏/可控气氛冷藏集装箱装置的不同部分的，以利于描述有关这些装置部分的各种部件的位置。首先左边部分的虚线68限定的闭合部分表示冷藏集装箱10的内部。集装箱内部的右边用标号70标识的部分表示安装在集装箱一端的一体化冷藏/可控气氛装置的蒸发器部分。应该知道，蒸发器部分70中的气氛与集装箱内的气氛是相同的，因为冷藏装置12的回风扇26使气体在这两个部分间反复循环。由虚线72限定的简图的右边部分是一体化集装箱冷藏/可控气氛装置的冷凝器部分。
应该知道，冷凝器部分72是直接与正常大气接触的。虚线74表示的流体基本不能通过的隔板，把冷凝器部分72和蒸发器部分分隔开。
现将用图3中适用的标号描述图4的系统。
现仔细观察图4，进气过滤器46位于冷凝器部分72中，以便接收外界的大气44。适当的进口管道76与双缸空气压缩机30流体连通，而双缸空气压缩机30具有出口管道78，用以排出高压压缩空气。空气压缩机的电动机上装有一个过热开关80，如果压缩机达到一个不安全的温度，则可把一信号传给可控气氛控制器50。
压缩机的出口管道78与一弯曲形的冷凝盘管81连通，冷凝盘管用于冷却从压缩机排出的高压高温的空气，并把其中含有的湿气冷凝成液态。从冷凝盘管81开始，管道82从蒸发器部分通过隔板72进入冷凝器部分72。管道82中有一个施拉德(Schrader)阀84，以便于系统维修，例如，进行加压漏气检查。减压安全阀86也位于管道82中，如果系统中产生会损坏压缩机30的高反压，则减压安全阀能保护空气压缩机。
管道82中，减压安全阀86的下游是空气过滤器32，用以过滤从压缩机30中排出的高压空气。在较佳实施例中，该过滤器实际上是两个分立的过滤器，过滤大污染物的初级排气过滤器90和过滤细颗粒污染物的次级排气过滤器92。过滤器90和92都配备了一种可以定期更换的过滤介质。过滤器90、92都还配备了一个排放电磁阀94。这些电动阀一般是关闭的，并定期由可控气氛控制器50打开一段较短的时间，除去聚积在过滤器中的滤渣。
管道96将过滤器92的出口与空气加热器34的入口连通。如前面所讨论的，空气加热器受系统控制器50的控制，为系统中所用的隔膜分离器36保持最佳温度。系统控制器通过程序来控制加热操作，程序的输入来自所要求的设定点温度和位于管道100中的空气温度传感器52，其中管道100将空气加热器34的出口和隔膜36的入口连通。来自控制器50的空气加热器温度控制输入使位于加热器附近的加热器开关54反复切换。配备了一个空气加热器过热安全开关99，如果温度超过预定的安全范围，则它能切断通向加热器34的电源。
如前所述，隔膜分离器36具有一氧气出口管58，出口管58自分离器延伸，穿过隔板74，向外界大气排出氧气和其他气体。氮气出口管56也穿过隔板74延伸进冷凝器部分72中，在那里氮气出口管56与流量控制阀或计量阀系统38连通。在氮气出口管道56中装有一个为可控气氛控制器50提供压力输入信号的压力传感器98。在氮气出口管56中还图示了一个空气压力表102，可以目视读出出口管56中的氮气压力。
流量控制阀系统38包含三个分立的，按并联流体流动关系安排的计量仪。这些仪表联合控制流入氮气导出管106的氮气流量，其中氮气导出管106穿过隔板74进入蒸发器部分70。然后，冷藏系统的回风扇26使导出管106送出的氮气循环至集装箱10的内部68。在氮气导出管中显示了一流量计108，它将提供一个自流量控制阀系统38流至集装箱的氮气流量的可视读数。
流量控制阀系统38包含两个分别用A和B表示的电磁阀和一个固定孔104，在本较佳实施例中，固定孔是一毛细管。流量控制电磁阀A和B通常是关闭的，并且可响应可控气氛系统控制器50的控制算法有选择地打开和关闭，从而调节由隔膜36产生的氮气的纯度。
在本较佳实施例中，阀A和B同时打开，则流体流过所有三个计量仪，且隔膜将产生含大约百分之十五氧气和百分之八十五氮气的输出。这种状态定义为低纯度、高流量状态。打开一个阀(A或B)，则系统将产生大约百分之五的氧气和百分之九十五的氮气。这种状态定义为中等纯度、中等流量状态。阀A和B都关闭，则系统将产生大约百分之0.5的氧气和百分之99.5的氮气。这种状态定义为高纯度、低流量状态。从下文可看出，系统的控制算法将氧气值作为其初始的控制输入值。
在蒸发器部分70中，回风扇26的上方，还安装了气体传感器40。传感器包括一氧气传感器110，它用于测量集装箱内氧气的浓度。在系统的一个较佳实施例中所用的氧气传感器是一个伽伐尼燃料电池。当气体试样通过伽伐尼电池时，氧气与电池反应，产生一低电压。电压输出与氧气浓度成正比。控制器50将电压输出转换成氧气百分数，显示在数字显示器上，下面我们将描述数字显示器。系统的一个较佳实施例中使用了日本蓄电池有限公司生产的KE-50C型伽伐尼电池氧气传感器。传感器还包括-CO2传感器112，它用于测量集装箱内二氧化碳的浓度。CO2传感器即是为人所知的非色散红外线(NDIR)微阶(microbench)CO2传感器，传感器股份有限公司生产的零件号码为032。CO2传感器112具有一个内部温度传感器，其产生的信号也传给控制器。控制器50将传感器产生的信号转换成CO2百分数，显示在数字显示器上。O2和CO2传感器110、112在气体采样管114中成串联流体流动关系。在传感器下游是开向装置蒸发器部分的排气管115，而上游是一个气体采样过滤器116。
可以有选择地激励四个电激励电磁阀，从而为通向传感器40的进口管117提供所要求的采样气流。第一电磁阀118位于空气采样管120中，空气采样管120适用于导出自进口管100到隔膜36的暖的气体试样。由于空气供气管处于高压，所以该管线中配有一毛细管或其他适合的降压器件123。
第二电磁阀122位于与氮气导出管106连通的氮气采样管124。第三电磁阀126位于校准气体导出管128中。校准气体导出管与位于冷凝器部分72外部的一适当的气管接头130相连。气管接头适于与含有由百分之五CO2和百分之九十五氮气组成的校准气体的校准气体罐131相连。为安全起见，校准气体管128中配备了减压安全阀132。最后，第四电磁阀134位于采样管64中，采样管64适用于把集装箱10内的气体试样传至气体传感器。应该意识到，这些电磁阀中的每一个都是在可控气氛系统控制器50的控制下有选择地启动的。可以想到，O2传感器110和CO2传感器112的输出将以类似的方式传递给系统控制器，从而监测系统的运行情况及性能。
继续参看图4，系统配备有先前用标号65标识的CO2供气系统。系统包括-CO2导出管138，管中有一通常关闭的、电激励的电磁阀140。CO2供气管138中也配备了一减压安全阀142。在图示的实施例中，显示了两个放置CO2供气罐的位置。第一个在集装箱的内部68，其中CO2罐144通过一适当的管接头146和一供气管148与CO2连通。第二个CO2罐150位于整个装置的外面，通过一管接头152和一管线154与CO2系统65连通。
CO2供气系统65在实体上是与可控气氛系统的其余部分分离的，并按需要由控制气氛的控制器50，通过电磁阀140的激励而激励。位于集装箱10的内部68中有一箱门安全联锁电磁线圈156。该电磁线圈与一联锁机构相连，当集装箱中的氧气含量低于一预定数值时，联锁机构将防止集装箱的门被打开。
为使一体化的冷藏/可控气氛系统根据本发明运行，冷藏系统的控制器18和可控气氛系统的控制器必须能够相互以电的方式联系。这样联系的一个例子是冷藏控制器18通过允许开关70所作的优先控制(已在上面简要描述过)，该主题已在另一待审的申请中提出。图5简要显示了控制器18和50之间的这一关系，其中连接控制器和电子数据记录仪156的实线箭头155意在说明这些部件相互以电的方式联系的能力。数据记录仪定期地记录来自冷藏控制器和可控气氛控制器二者的信息，以供日后参考。从冷藏控制器记录到的信息一般包括循环的供应空气和返回空气的温度。从可控气氛控制器记录到的信息包括O2和CO2的含量、启程前测试的结果，报警活动，以及允许开关70的状态。
为了便于理解可控气氛控制器50在控制图4中所示的所有系统部件中所起的作用，图6概括地说明了控制器50及其输入和输出。图中标出了每一输入，并且也使用了图4中相应的标号。集装箱气氛的温度输入来自温度传感器158，该传感器在前面未有提及，它位于集装箱10的闭合空间68内。键板160的输入将在下面结合图7加以描述。而所有其它的输入已在上文结合图4所示系统的描述中讨论过了。
类似地，可控气氛控制器50的输出也都结合图4中所用的标号描述。同样，每一部件已在前面描述过了，所以这里不再详细描述。
图7说明了键板160的外形，它为控制器50提供操作员的输入。键板160上的大部分输入按钮对于理解本发明是不必要的，因此这里将不再描述。正如将要看到的，启程前按钮166和“向上”箭头按钮167将有助于理解本发明。
图8表示了可控气氛控制器50的显示器170，贯穿显示器的上部是一串七个指示灯174，它们在系统运行期间把信息通知操作员。在显示器的底部是两个字母数字液晶显示器的可视显示区域。正如人们所意识的，左边显示171和右边显示173对了解启程前运行模式的工作情况是有用的。
如上述所讨论的，微处理器控制器50通过适当的电气控制器(包括继电器和类似装置)对系统各种电气部件的操纵来控制可控气氛系统14。在依靠上述系统控制装载的昂贵产品的气氛之前，为了确保系统的正确运行，检查系统及其部件的运行是很重要的。与其对系统作试验性运行或依赖操作员的经验来诊断潜在的问题，不如事先使控制器50的微处理器编有启程前运行模式的程序。
为了启动启程前模式，操作员可按可控气氛系统键板162上的启程前键160。
按了启程前键160之后参看图9A，在步骤166中可控气氛控制器50确定键已按并进入启程前模式。在启动启程前测试之前，在步骤168中，控制器50通过电的联系(如图5所示)通知冷藏系统控制器18系统处于“启程前”状态，从而防止冷藏系统12在启程前检测期间进入解冻或去湿活动，进而防止对启程前测试的干扰。仍在步骤168，激励箱门的安全联锁电磁线圈156。然后，系统进入其启程前运行模式，其间系统进行一系列的自动测试，并在可控气氛系统显示器170上显示测试结果。
实质上，如果某个测试合格，则启程前算法移至顺序中的下一个测试，直至所有的测试都通过，此时可控气氛系统返回其正常控制模式。如果测试不合格且这是第一次不合格，控制器将自动再进行一次测试。如果第二次测试不合格或者连续几次测试不格合，则不合格结果会显示在可控气氛显示器170上，并把不合格信息传送给数据记录仪158。然后，操作员必须纠正问题或手动退出启程前模式。手动退出可以通过按住启程前键160并保持至少5秒来实现。然后，可控气氛控制器50将把退出其启程前模式的信息传送给冷藏控制器18。然后，冷藏和可控气氛系统将返回它们正常的运行模式。
在启程前运行模式期间，在正常情况下显示设定点和/或出错代码的显示器170的左边部分171显示正在进行的测试。类似地，启程前期间，在正常情况下显示气体浓度数据的右边显示器173显示正在进行的测试所剩的时间，并最后显示测试的结果，即合格或不合格。参看图9A至E，其中P0、P1、P2、P3、P4和P5分别标识各测试。若干测试具有两个部分，并且在一测试的某一部分期间的任何时刻接收到“测试不合格”指示而操作员决定重新测试时，系统会自动返回到正在运行的测试的第一部分开始端。
回来看图9A，在测试P0的步骤172中，控制器打开可控气氛控制器显示板170上的所有的指示灯174和显示部分171、173。然后，在步骤176中，控制器关上所有指示灯和显示部分三秒钟。本测试必须由操作员目测观察从而确定测试是否合格或不合格。假设测试合格且操作员不手动退出启程前模式，那么系统便自己移至步骤182。在步骤182中，系统启动可控气氛空气压缩机30，并检查，以留心务必使系统压力大于50磅/平方英时。该步骤和其他步骤中测量的系统压力是由氮气出口管56中的压力传感器98提供的。
测试P1开始于步骤184，首先关闭两个排放阀94和两个流量控制阀A和B。关闭两套阀之后，控制器等待10秒，确定系统压力，并把该压力用Pi表示。接下来，在步骤186，系统打开两个排放阀94，等待10秒，并再次测量系统压力以确定一最终压力Pf。步骤188关闭排放阀，并且在步骤190，确定Pi减去Pf是否大于15磅/平方英时。如果回答是“否”，则系统行至步骤192的“测试不合格”。此时，控制器暂停启程前测试，并把“P1第一部分”显示在显示部分171上，把“不合格”显示在显示部分173上。然后，操作员可以通过支路194决定重新测试，或者可以如上所述在步骤196手动退出启程前模式。
如果Pi减去Pf大于15磅/平方英时，则进至步骤190的“是”支路，并在步骤198显示“测试合格”，然后控制器继续行至步骤199中P1测试的第二部分，在步骤199，系统再次检查，以确保系统压力大于50磅/平方英时。当系统压力的要求得以满足时，控制器在步骤200等待10秒钟，并确定一个新的初始压力Pi。接下来，在步骤202，流量控制阀A被打开10秒钟，并测量一个新的最终压力Pf。然后步骤204关闭流量控制阀A，并在步骤206比较新的最终压力和初始压力，以确定Pi减去Pf是否大于10磅/平方英时。如果该条件不满足，则在步骤208将如上所述显示“测试不合格”。然后操作员可以如上所述决定重新测试210或退出启程模式212。
如果对于控制阀A，压力差测试206得到满足，则跟着进至“是”支路214，并且控制器在步骤216再次检查系统压力，以确定其大于50磅/平方英时。这时，系统接着进行有关流量控制阀“B”的测试，并如同上述对流量控制阀A的测试那样，提出询问和做出决定。如果流量控制阀B在步骤218初始压力与最终压力的比较符合要求，那么系统通过“是”支路218运行，并显示“测试合格”220。
现参看图9C，系统接着继续运行，以评价空气加热器34和相关控制部件的工作情况。参照步骤222，在开始该测试之前，空气压缩机30必须在运行并将大于50磅/平方英时的压力，传递给系统压力传感器98。在该条件满足的情况下，系统关闭两个排放阀94和两个流量控制阀A和B。这些阀在步骤224中一并称为“控制阀”。紧接在关闭所有这些阀之后，激励空气加热器34。
然后，控制器以并行的方式进行三个独立的询问。首先在步骤226，将空气温度传感器52所检测到的离开空气加热器34的空气的温度与期望的加热器出口设定点温度比较。如果发现加热器出口温度在设定点温度左右一个预定范围内(所说明的实施例中，为±3℃)已保持五分钟时间，那么控制器将经过“是”支路228运行，并且控制器将把“测试合格”230显示在显示器173上。现参照步骤232，应当知道，在开始加热器测试时要起动30分钟的计时器。结果，如果在该30分钟的时间里，加热器未实现5分钟的所要求的控制状态，那么测试时间就会大于30分钟，测试不合格，从而控制器将通过“是”支路234把“不合格”235显示在显示器173上。
在加热器测试期间，控制器在步骤236对加热器过热开关99的状态进行监测。如果测试期间，过热温度开关断开，则加热器测试将不合格，并且通过“是”支路237把“不合格”结果显示在显示器173上。同样，从“测试不合格”235，操作员的选择是重新测试238，或者手动退出启程前模式240。
继续参看图9C，假设加热器测试的结果为“测试合格”230，则控制器运行至P3，即氧气传感器量程的测试。如前面所提到的，氧气传感器110产生一低电压，该电压与其检测的气体的氧气浓度成正比。可控气氛控制器50的微处理器将电压转换成显示在数字显示器173上的氧气百分读数。根据氧气量程从零至百分之20.9的传感器规格和该范围含氧量的期望电压读数对微处理器编程。把氧气传感器的量程定义为最大含氧量时氧气传感器的电压读数和最小含氧量时的读数之间的差。随着时间和温度的变化，氧气传感器会出现劣化的现象，其量程会缩小，以至传感器不能产生规定的与百分之20.9氧气相对应的电压输出。
因此，在P3氧气传感器量程的测试中，微处理器首先在步骤246进行检查，以确保空气压缩机正在运行，从而可有外界的空气流以供测试。外界空气可靠地含有百分之20.9的氧气，因此正好适合于进行该确定工作。然后，如步骤248所示，微处理器打开空气采样电磁阀118，并关闭采样电路阀134、校准气体电磁阀126和氧气电磁阀122。通过对电磁阀的如此设置，可用一八分钟计时器250开始量程的测试，计时器250与比较步骤252并行运行。在步骤252，将氧气传感器(包含有百分之20.9氧气的大气从中通过)的电压输出与存储在控制器中的有关百分之20.9氧气的传感器规格进行比较。如果相匹配，则控制器通过“是”支路254运行，以将“测试合格”显示在显示器173上。如果在计时器250设置的八分钟时间间隔内不能匹配，则如225中所示，测试不合格，并且操作员可进行常规选择。
完成了氧气传感器量程的测试，现在看图9D，控制器运行至P4“校准气体测试”，其中含有百分之五二氧化碳和百分之九十五氮气的校准气体在第1部分中用来确定氧气传感器的0％点，并在第2部分中用来确定二氧化碳传感器的量程。该测量需要一个与校准气体管接头130相连的由百分之五CO2和百分之九十五N2组成的校准气体的供气罐。如步骤256所示，通过打开校准气体电磁阀126并关闭空气电磁阀118、氮气电磁阀122和采样电磁阀134来开始氧气传感器0％点的测试。测试与上述的氧气传感器量程的测试相类似，八分钟计时器258和比较步骤260并行运行。在比较步骤中，控制器50查对氧气传感器的数值(检测不含氧气的校准气体)是否与已经编入控制器中的有关0％氧气的O2传感器规格相匹配。如果在八分钟时间限制258期间内该条件不满足，则测试不合格262。如果实现匹配，则控制器通过“是”支路264运行至“二氧化碳传感器量程测试”(P4第2部分)，该测试将检查CO2传感器的量程是否与已编程在控制器50中的关于含有5％CO2的气体的传感器规格相匹配。在该测试过程中，如P4第1部分中步骤256所设置的那样，设置控制流至传感器的气流的各电磁控制阀。
同氧气传感器0％点的测试一样，有两个测试并行运行八分钟计时器266及CO2传感器的比较268。在比较步骤中，控制器50对比CO2传感器的数值(用含有5％CO2的校准气体通过CO2传感器)是否与已编进可控气氛系统控制器50中的有关5％CO2气体的规格相匹配。如果比较268的结果是CO2传感器的满幅输出与5％CO2的传感器规格相匹配，则测试合格272。如果在测试开始的八分钟(由计时器266确定)内，CO2传感器的输出与规格不匹配，则测试不合格270，且操作员将进行常规的选择。
继续参照图9D，当成功地完成标准气体测试并将“合格”结果显示在显示器173上时，控制器50自动运行至“P5”氮气流量测试。这些测试用来确定隔膜装置36工作是否正常，乃至能否产生需要的氮气纯度。在该测试之后，还要在P6中测试二氧化碳传感器112，从而确定是否可用所产生的高纯度氮气设置其“零点”。
测试开始前的预备步骤包括在步骤274中，检查以确定CA空气压缩机30正在工作，并把至少50磅/平方英时的压力传递给系统压力传感器98。当证实了该点时，在另一预备步骤276中，控制器打开氮气电磁阀122并关闭空气电磁阀118、校准气体电磁阀126和采样电磁阀134，设置各气体控制阀，以将氮气试样传递给传感器。然后，控制器开始三个一连串的测试，评价隔膜36产生不同纯度氮气的能力。
如前文所述，隔膜36中的分离速度依赖于通过隔膜的空气的流速，该流速受氮气出口管56处的压力控制。氮气出口管56处的压力越高，所产生的氮气纯度越高，而流量则越低。相反地，当氮气出口管处的压力下降时，氮气纯度等级下降而流量增大。氮气的纯度通过测量经过隔膜的、氮气出口管56中富氮气体中的氧气含量来加以确定。通过步骤276中的电磁阀的设置，将来自氮气出口管56的气体试样传送给氧气传感器110。
因此，由隔膜流出的氮气纯度，是通过测量隔膜的氮气出口56的气体含氧量来确定的。
现在参看图9E，在预备步骤274、276之后，当开始纯度测试时，24分钟计时器284开始运行。如果在计时器到时前，并不是所有的纯度测试都满足，则系统测试不合格285。在步骤278，通过关闭两个流量控制阀A和B来开始“高纯度氮气测试”。然后，控制器50询问(在步骤280)氧气传感器110和系统压力传感器98的输出，直至确定了氧气输出落在百分之0.4至百分之1.1的范围内，且系统压力Ps落在50至115磅/平方英时范围内。如果不满足，该询问通过“否”支路282继续，或者直至计时器284计时期满，从而系统测试不合格285。
如果高纯度氮气测试条件280得以满足，则控制器通过“是”支路286运行，并在步骤288打开流量阀A以降低隔膜36上的反压，从而增大流量并降低氮气流的纯度。然后，控制器再次询问氧气传感器110和系统压力传感器98，直至步骤290中所示的中等氮气纯度条件得到满足。这些条件要求氧气含量处于百分之3.5至6.5之间，系统压力处于50磅/平方英时至95磅/平方英时之间。该询问通过“否”支路292继续直至被满足或者直至计时器284计时期满。
假设中等氮气纯度的测试条件290得以满足，则控制器运行至步骤294并打开两个流量控制阀A和B，以进一步降低隔膜上的反压，提高通过隔膜的流量并降低通过出口管56的氮气纯度。通过用这种方式设置阀门，完成如步骤298所示的氮气低纯度的测试比较，控制器寻求落在百分之十三至百分之十七范围内的氧气含量和处于50至65磅/平方英时之间的系统压力。与氮气高纯度和低纯度的测试一样，控制器将通过“否”支路300不断寻求这些条件，直至条件得以满足或者直至计时器284计时期满。
如果在计时器284计时期满之前，满足了氮气低纯度测试298，则氮气纯度测试将经过“是”支路而合格，并且显示器173将显示“合格”302。当然如果在计时器284的24分钟运行期间没有完成上述三个氮气纯度测试，则系统不在正常运行，并将通过计时器284的“是”支路把“测试不合格”显示在显示器170上。然后，操作员可以进行常规的选择。
成功完成了氮气流量测试P5后，控制器将在步骤306进行至CO2传感器零点测试P6，并关闭两个氮气流量控制阀A和B，以从隔膜产生高纯度的氮气流。将该高纯度氮气导入二氧化碳传感器112。而二氧化碳传感器的输出被传至系统控制器50，在步骤308，控制器50将二氧化碳传感器的输出与早已编入控制器的二氧化碳传感器的0％规格进行比较。九分钟计时器310与该比较并行运行。如果在九分钟期间内没有获得CO2传感器的匹配，则测试将通过“是”支路314运行至“测试不合格”285，在那里操作员可以进行常规选择。如果在九分钟时间间隔内满足了零点规格的比较，则系统合格并通过“是”支路316把“合格”显示在显示器173上。这时，可控气氛控制器50将终止启程前的运行模式，并将把有关可控气氛系统已经通过启程前测试和已经退出启程前模式的信息传送给冷藏控制器18和数据记录仪156。然后，可控气氛系统连同冷藏系统将如312所概括表示的返回其正常的工作模式。
权利要求
1.一种用来自动检查一可控气氛系统(14)之预定功能和运行性能的方法，所述可控气氛系统用来控制一有限空间(10)内的气氛，所述系统具有一电气控制器(50)和电气控制的部件，电气控制的部件按串联关系，包括一空气压缩机(30)、一个带有排放阀(48)的过滤器(32)、一加热器(34)、一将空气分离成分别包含氧气(58)和氮气(56)等基本成分的气流的非电气分离器(36)、两个或更多个成并联关系的用以改变氮气流纯度的流量控制阀(38)，并且包括一用以提供控制阀进气压力的系统压力传感器98；其特征在于，所述方法包含下述步骤(a)启动压缩机(30)；(b)关闭排放阀(48)和流量控制阀(38)；(c)确定系统压力大于一预定值；(d)经一预定时延之后，测量一初始系统压力；(e)打开排放阀(48)；(f)经一预定时延之间，测量一最终系统压力；(g)关闭排放阀(48)；(h)计算步骤(d)的初始压力和步骤(f)的最终压力之间的差，并且如果差值不大于一预定值，则显示不合格状态，如果差值大于所述预定值，则显示合格状态；(i)再次，确定系统压力大于一预定值；(j)经一预定时间之后，测量第二初始系统压力；(k)打开一个流量控制阀；(l)经一预定时延之后，测量第二最终系统压力；(m)关闭所述的流量控制阀(38)；(n)计算步骤(j)的第二初始压力与步骤(l)的第二最终压力之间的差，并且如果差值不大于一预定值，则显示不合格状态，如果差值大于一预定值，则对每一控制阀(38)重复(i)至(n)的步骤，并且当所有的流量控制阀产生的差值都大于所述预定值时，显示合格状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可控气氛系统(14)包括一具有显示部分(171，173)和指示灯(174)的显示器(170)，并且所述方法包括下列步骤显示所有显示部分(171，173)，以及点亮所有的指示灯(174)，并使两者都持续一预定的时间间隔。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可控气氛系统(14)与一也具有一电气控制器(18)的冷藏系统(12)联用，用来控制一有限空间中的气氛和温度，有限空间有一具有电气激励门锁(157)的进出门，所述方法在步骤(a)前包括下列步骤将一个信息传送给冷藏系统控制器(18)，所述信息是，可控气氛系统处于其自动检查模式，以防止冷藏系统进入一个将会干扰自动检查模式的模式；并且激励门锁(157)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系统包括一个温度传感器(52)，用来提供脱离加热器的空气的温度，而且电气控制器包括用来把加热器控制在一预定设定点温度范围内的装置，而加热器有一过热开关(99)，所述方法包括下列步骤确定系统压力大于一预定值；关闭排放阀(48)和流量控制阀(38)；激励加热器(34)；将脱离加热器的空气的温度与预先设置点的温度比较，如果脱离加热器的空气的温度在设定点范围内已保持一段预定长的时间，则显示合格状态；如果脱离温度未能在设置点范围内保持第一段预定时间间隔，以及比较所用的时间超过第二段更长的预定时间，则显示不合格状态；和如果过热开关断开，则显示不合格状态。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系统包括一个用来产生表示气体中氧气含量的输出的氧气传感器(110)，和一个用来产生表示气体中二氧化碳含量的输出的二氧化碳传感器(112)，二传感器按相互串联流动的关系安装，而且系统包括至少能有选择地把外界空气或有限空间气氛的试样导入传感器的装置，所述方法包括下列步骤激励空气压缩机(30)；把外界空气流导向传感器；把氧气传感器所示的输出与传感器中通过含20.9％氧气的气体时预定的期望输出相比较；如果传感器输出在一预定时间间隔内与预定的期望输出相匹配，则显示合格状态；如果在匹配出现之前已经过了预定的时间间隔，则显示不合格状态。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，系统包括使一种含有5％二氧化碳和95％氮气的校准气体流至传感器的装置(126，128，130，131)，所述方法包括下列步骤使校准气体流过传感器(110，112)；将氧气传感器所示的输出与传感器中通过含0％氧气的气体时预定的期望输出相比较；如果在一预定的时间间隔内出现了实际输出和期望输出的匹配，则显示合格状态；而如果在预定的时间间隔内未出现匹配，则显示不合格状态；将二氧化碳传感器所示的输出与传感器中通过含5％二氧化碳的气体时预定的期望输出相比较；如果在一预定的时间间隔内出现实际输出与期望输出的匹配，则显示合格状态；而如果在预定的时间间隔内不出现实际输出与期望输出的匹配，则显示不合格状态。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，系统包括两个流量控制阀(A，B)和一个与阀门成并联流体流动的固定孔(104)，还有一个用来产生表示气体中氧气含量的输出的氧气传感器(110)，还有能将从控制阀流出的气体流导向通过氧气传感器的装置，所述方法包括下列步骤激励空气压缩机(30)；确定系统压力大于一预定值；使从流量阀流出的气体流通过氧气传感器(110)；关闭两个流量控制阀(A，B)，从而建立高氮气纯度、低流量状态；将氧气传感器所示的氧气输出值与一预定的期望氧气含量范围比较；将系统压力与对应于高压、低流量状态的一预定期望范围比较；如果前面两个步骤的氧气输出值比较和压力比较在期望范围内，则打开流量控制阀中的一个(A)，从而建立中等氮气纯度、中等流量状态；将氧气传感器所示的氧气输出值与一预定的期望氧气含量范围作比较；将系统压力与对应于中等纯度、中等流量状态的一预定期望范围作比较；如果前面两个步骤的氧气输出值比较和压力比较在期望的范围内，则打开两个流量控制阀(A，B)，从而建立低氮气纯度、高流量状态；将氧气传感器所示的氧气输出值与一预定的期望氧气含量范围作比较；将系统压力与对应于低纯度、高流量状态的一预定期望范围作比较；如果在一预定的时间间隔内，上述比较都满足，则显示合格状态；如果在预定的时间间隔内，未满足上述所有比较，则显示不合格状态；
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，系统包括一用来产生表示气体中二氧化碳含量的输出的二氧化碳传感器(112)，和把从所述控制阀(A，B)流出的气体流导向通过二氧化碳传感器的装置，在接收到权利要求7的合格显示后，所述方法包括下列步骤关闭两个流量控制阀(A，B)；使从流量阀流出的气体流通过二氧化碳传感器；将二氧化碳传感器所示的二氧化碳输出与一对应于含0％氧气的气体的预定期望值作比较；如果在一预定时间间隔内，出现了实际输出值与期望的0％输出值的匹配，则显示合格状态。
全文摘要
启程前自动检查冷藏集装箱可控气氛系统之预定功能和工作性能的操作方法和过程。系统具有电气控制器和包括空气压缩机、带排放阀的过滤器、加热器、隔膜分离器及二个或更多个流量阀的电气控制部件。系统提供各种压力、温度和安全控制的装置。方法包括下列测试指示灯和显示部分、排放阀和流量阀、加热器及其控制和安全装置、O
文档编号A23B7/144GK1119612SQ9510690
公开日1996年4月3日 申请日期1995年6月15日 优先权日1994年6月15日
发明者巴里·P·卡希尔-奥布赖恩, 迈克尔·W·内文, 丹尼斯·W·沙利文 申请人:运载器有限公司