技术领域
[0001] 本
发明涉及使用液氮(LN2)作为冷却源在受控的
温度和湿度
水平下冷藏和运输易腐货物，例如食物、蔬菜、水果、医药产品、鱼类、肉类等，以延长其使用期。本发明在操作上提供灵活性并且提供一种单一常用的解决方案，以便在无需对配置进行任何机械改变的情况下以高效方式贮藏和运输需要约0℃(至多+20℃)的受控温度的货物和需要最高达-50℃的冷冻温度的货物(同一配置可以提供此大范围-50℃至+20℃)。更具体地，本发明提供了一种可靠、高效且节省成本的方式，该方式借助于环路式
热管(LHP)和专
门设计的低温
飞轮单元(其具有水-
乙醇热交换器，以用于贮藏冷冻物和冷却空气的双重目的)在被称为冷舱的货物运送容器内部维持温度和湿度水平。专门设计的模
块化撬装块支持四个/八个此类冷舱与它们的温度与湿度控制单元、LN2贮藏容器、
循环泵/
风扇以及用于向
循环泵/风扇供电的
电池。撬装块被设计成使得它可以
支撑在任何车架、手推车、
铁路货车上，或者可以被视为独立式固定系统。支撑在撬装块上的具有独立温度与湿度控制单元的所有四个/八个冷舱可以维持在不同的温度和湿度水平，从而提供贮藏的灵活性。本发明还涉及冷舱设计，该冷舱设计适用于温度与湿度控制单元并且还适用于减少热
泄漏到所贮藏的易腐物，以及利用排放N2蒸气来防护并快速降低系统的冷舱的温度。简言之，本发明提出了一种模块化撬装块，其具有用于贮藏和运输易腐物的冷舱和特别开发的温度与湿度控制单元，该温度与湿度控制单元可以借助于LHP和专门设计的低温飞轮来维持大范围的温度和所需的湿度水平，所述低温飞轮包括使用LN2作为冷却源的醇-水热交换器，以及具有操作灵活性、快速降温、操作更简单且经济等固有优点。
背景技术
[0002] 本发明涉及用于在可运输的冷藏撬装块中在贮藏空间中的有效受控环境(即，在适合于给定食物或货物的受控温度和湿度条件下)下运输冷藏食物或其他货物的方法和装置。这种撬装块携载用于贮藏物品(如水果、蔬菜、药品)和需要适当受控条件的其他此类物品的环境受控的矩形/圆柱形腔室(被称为冷舱)，所述适当受控条件主要是使用液氮作为主要制冷源的温度和湿度。此撬装块执行REEFER(冷藏车)的所有功能，但是更加稳固(通常用于恶劣的路况)、提供操作灵活性并控制整体环境(温度和湿度两者)，这对于每个传统冷藏车来说是不可能的(它们中的仅一些具有此设施)。此撬装块有可能与印度和许多发展中国家正在建立的冷链整合，由此取代传统冷藏车。
[0003] 一般的惯例是在机械冷藏货车中将食物或货物运输到冷藏库、市场或商店。机械冷藏货车携载足够的食物以供应多个市场或商店。在停车时，人必须进入货车贮藏空间并卸下一定量的所选食物或货物。大体上，用于此类货车的冷却系统是典型的基于机械
压缩机的系统，包括
蒸发器和
冷凝器。这种系统不仅运营成本更高，而且此类系统易发生机械故障(对于恶劣的路况，故障
频率可能更高)，继而可能对食物的品质产生负面影响。此外，在此类系统中循环的制冷剂如果发生泄漏则可能会污染大气。制冷单元由柴油
发动机驱动，
柴油发动机不管怎样都会污染环境。
[0004] 使用液氮作为主要冷却源的少数车辆的冷却系统是已知的，使用混合系统，即，液氮与基于压缩机的系统组合，或单独使用液氮。但是这些液氮系统主要利用冷藏空间中的冷氮喷雾，并且因此通过直接引入液氮而被冷却。因此大气将会含有过量的气态氮并且将不可呼吸，由此由于缺
氧而对工作人员构成安全风险。可以找到第4,060,400号、第6,345,509B1号和第3,464,222号美国
专利以及第1,204,888号苏联专利中引用的利用液氮(直接喷射液氮或在热交换器中间接地冷却空气)的冷藏车辆的实例。
[0005] 在第4,060,400号美国专利中，在用于运输冷冻食物产品的半拖
挂车中提到的制冷机具有自动化冷却装置，该自动化冷却装置包括基于压缩机的系统和低温系统两者。这种布置由于直接喷射液氮而具有与其相关的某些风险，并且还存在如上所述的基于压缩机的系统的缺点。
[0006] 此为以下事实：基于液氮的系统比传统的基于机械压缩机的系统要优越得多，因为它在频繁开门后或最初从接近室温使冷藏车的贮藏空间的温度快速下降。
[0007] 在第1,204,888号苏联专利中，液氮沿着制冷机主体的内
侧壁供给进入敞口托盘。液氮在托盘中蒸发，致使气态氮的冷蒸气离开托盘并填充挂车中的空间，从而冷却所运输的货物。此系统需要用于确保可呼吸大气的额外安全措施，以及用于在门打开的同时安全且有效地冷藏的措施。
[0008] 第3,464,222号美国专利描述了一种使用液氮的冷藏车辆，其中液体被引导通
过喷射管装置并且同时通过
蒸发器装置。当液氮流过蒸发器装置时，它被转换成气态氮，气态氮用于驱动风扇以将空气吸入空间中来实现
环境控制。因此，当在空间内喷射液氮时，空气被吸入该空间中。然而，由于空气中的氮水平较高，因此仍然存在严重的安全风险。
[0009] 先验知识：
[0010] 此先验知识仅限于两类冷藏车(冷藏车辆)，它们是：
[0011] A.存在由
隔热的(利用PUF、挤塑聚苯乙烯等)大隔室组成的冷藏车，所述隔室由制冷机基于蒸气压缩循环进行冷却。
[0012] B.正在开发的最近领域是利用液氮进行冷却的冷藏车，但过程完全不同。例如，它们不能主动控制湿度等。它们也不能提供此类大的温度范围。其中，在常规冷藏车中喷射液氮来降低温度，由此因为容器中的氮的百分比较高而对将进入冷藏区域的工作人员构成安全风险。
[0013] 所提出的本发明在操作原理、冷却方案和构造方面完全不同。
[0014] 与迄今已知的过程/设备相关的缺点：
[0015] 此领域中的先验知识的缺点是：
[0016] a.整个冷藏车维持在相同的温度和环境条件下，并且因此整个冷藏车内必须贮藏相同的物品。不存在灵活性。一些冷藏车至多提供隔板，使得不同的物品可以贮藏在不同的隔室中，但确实会发生混合。
[0017] b.存在若干个动态部件，并且因此恶劣的路况是个大问题，尤其是在郊区道路的情况下。
[0018] c.冷藏车由传统基于蒸气压缩循环的冷藏系统进行冷却，并且当在高低不平的路况中使用时存在频繁的维护问题。
[0019] d.由于存在回程
费用的问题，所以运营成本高且利用率低。
[0020] e.使用柴油和制冷剂会导致环境退化。
[0021] f.主要的问题还有冷藏车的运营成本高，因为常规冷藏车以及基于液氮的冷藏车(其使用PUF隔热的货物腔室)存在高热量泄漏。
[0022] 发明目的
[0023] 本发明的基本目的涉及提供一种用于运送冷藏货物的基于液氮的便携式冷藏系统，该基于液氮的便携式冷藏系统针对装载在可运输撬装块上的冷舱中装载的货物/食物，通过使用利用液氮作为主要制冷源的新冷却方案在冷藏贮藏空间进行或不进行湿度控制的情况下维持所需温度。
[0024] 本发明的另一个目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中用于贮藏的
真空隔热双壁舱和真空隔热传输线用来防止热量传入/传出所述系统。
[0025] 本发明的又一目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中具有相关联冷却单元和液氮容器的多个冷舱可以适当地堆叠在具有轮子的撬装块中以便于装卸、适当地堆叠在放置于货车/挂车或铁路货车等上的标准集装箱内以进行运输。
[0026] 本发明的又一目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中可以独立地控制/维持个别冷舱的温度和湿度，以运送在运输期间需要不同环境的不同食物物品，所述食物物品贮藏在不同的腔室中，同时也节约液氮的消耗。
[0027] 本发明的又一目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中可以在PLC和相关联的
电子控制系统中提供将要运输的不同材料所需的温度和湿度设定点，所述PLC和相关联的电子控制系统根据所述设定点来控制流入舱内的液氮/氮蒸气和气流的流动以维持舱内的环境。
[0028] 本发明的又一目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中该系统采用主热交换器，该主热交换器采用
选定浓度的醇-水溶液与用作冷源的液氮交换热量以针对所贮藏的食物/非食物物品将贮藏空间的温度维持在-50℃至20℃的范围内。
[0029] 本发明的又一目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中通过根据待贮藏/运输的物品的需要使环路式热管与主热交换器连通来实现湿度控制的目的。
[0030] 本发明的又一目的涉及提供用于运送冷藏货物的所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中涉及最少的动态部件，并且因此即使在恶劣的路况下，特别是在郊区道路的情况下，也能确保更长的使用寿命和更少的设备维护。
发明内容
[0031] 本发明的基本方面涉及提供一种用于运送冷藏货物的基于液氮的便携式冷藏系统，其包括：
[0032] 至少一个温度受控的冷壳体/冷舱，其限定了冷藏贮藏空间，所述冷藏贮藏空间具有用于新鲜冷空气的入口和从所述冷壳体/冷舱排出的循环空气的出口；
[0033] 醇-水热交换器，其具有乙醇水溶液的贮存器，所述贮存器相对于新鲜空气/再循环空气从所述循环空气出口进入所述冷壳体而协同地设置；
[0034] 冷却源，其包括液氮，所述冷却源可操作地连接至所述醇-水热交换器，以将乙醇水溶液冷冻至期望的受控低温；
[0035] PLC
控制器，其用于监测所述冷壳体/冷舱内的贮藏条件，并且调节温度受控的所述新鲜空气/再循环空气在
接触所述醇-水热交换器后的进入，作为温度受控的冷空气流向前流入所述冷壳体/冷舱的所述贮藏空间中，以在所述冷壳体/冷舱的所述贮藏空间内部维持设定温度并使循环空气作为从所述冷壳体/冷舱流出的返回空气流排出离开。
[0036] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其中所述温度受控的新鲜空气/再循环空气也是湿度受控的，包括涉及到与所述醇-水热交换器协作的环路式热管交换器，所述环路式热管交换器包括预冷(蒸发器)区段和再加热(冷凝器)区段以及协同电磁
阀，所述协同
电磁阀用于在连接所述预冷和再加热区段两者的管的回路上流动的空气的受控再加热。
[0037] 本发明的又一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其中每个所述冷壳体/冷舱设置有相应的低温飞轮/冷却单元，所述低温飞轮/冷却单元包括具有或不具有环绕环路式热管(LHP)的热交换器单元、用于新鲜空气供给进入和返回空气排出的受控循环的风扇/鼓风机，所述热交换器单元和所述风扇/鼓风机分别可操作地连接至由PLC控制的电磁阀。
[0038] 本发明的又一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，任选地操作管线，所述操作管线用于将来自冷舱的贮藏空间的所述返回空气流的至少一部分引导经过所述醇-水热交换器，在所述醇-水热交换器中，所述返回空气流再次被冷却至设定温度并且所述液氮经供给以接触所述乙醇水溶液，使得所述液氮根据需要在-40℃至-100℃下冷冻所述溶液。
[0039] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，所述系统包括每个所述冷壳体/冷舱具有进入所述壳体/舱的协同氮蒸气供应装置，所述协同氮蒸气供应装置用于将在所述热交换器中的液氮进行热交换后生成的氮蒸气向前运送，以利用所述氮蒸气中的残余冷量来冷却所述冷壳体/冷舱。
[0040] 本发明的又一方面涉及所述基于液氮的便携式冷藏系统，其中进入每个所述壳体/舱中的所述协同氮蒸气供应装置包括在所述冷壳体/冷舱壁内部的液氮运送管线，所述液氮运送管线连接至进入所述热交换器的所述液氮主供应线路，每个所述冷壳体/冷舱容纳在用于运输的冷壳体/冷舱运送壳体内，并且在冷却相应的冷壳体/冷舱之后，所述氮蒸气被释放至所述冷壳体/冷舱运送壳体中。
[0041] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其包括：与所述醇-水热交换器相组合的基于
氨的环路式热管交换器，所述系统具有预冷区段和再加热区段，所述区段以受控方式使返回空气流在所述热交换器中冷却之前进行预冷并且在所述热交换器中冷却之后进行再加热，以实现所需的设定湿度以及温度，优选地所述基于氨的环路式热管围绕所述低温飞轮/冷却腔室中的主热交换器放置，使得它首先使到达所述主热交换器的进入空气
过冷，然后在LHP的所述冷凝器区段中对所述空气进行再加热，所述冷凝器区段与所述热交换器一起提供同时解决除湿和冷却的设施，所述设施由提供用于控制液氮在所述系统中流动的电磁阀辅助，
[0042] 鼓风机，其用以维持所述冷舱和排气扇中的空气流动以利于空气在对冷舱进行冷却之后从所述冷舱返回，
[0043] 具有风门的低温飞轮/冷却腔室，其用以从大气中吸入空气并维持空气的新鲜度；自加压的液氮真空隔
热容器，其包括安全装置，所述安全装置包括减压阀和压
力调节阀，并且由PLC控制的电子系统来执行
对流动的控制。
[0044] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其包括：多个所述温度受控的冷壳体/冷舱，其各自为限定多个冷藏贮藏空间的真空隔热双壁壳体/冷舱；
[0045] 每个所述贮藏空间，其具有用于控制相应贮藏空间的独立冷却的相应所述醇-水热交换器；
[0046] 所述PLC控制器，其独立地监测每个所述冷壳体/冷舱内部的所述贮藏条件，并且调节新鲜空气/再循环空气在接触所述醇-水热交换器的情况下流动入的新鲜空气/再循环空气的进入，以将每个所述贮藏空间内部的设定冷却温度维持在-50℃至室温(20℃)的范围内并使循环空气从彼此独立的每个所述冷壳体/冷舱中排出，以允许将货物/物品贮藏在相应贮藏空间中所需的可变条件。
[0047] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其包括：多个基于各种形状和构型的真空隔热温度受控冷壳体/冷舱，每个冷壳体/冷舱具有可操作地连接到自加压液氮(LN2)供应容器的自含式冷却单元/低温飞轮、具有其他辅助系统的阀箱和控制器单元，所述冷壳体/冷舱是便携式的并且可装载在挂车/货车上以实现冷藏货物/物品的期望便携性；以及
[0048] PLC控制器，其用于监测所述冷壳体/冷舱内部的贮藏条件，并且调节在接触所述醇-水热交换器的情况下流入的新鲜空气/再循环空气的进入，以维持所述贮藏空间内部的设定冷却温度并使循环空气从所述冷壳体/冷舱排出。
[0049] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其包括：安装在撬装块上的多个冷舱，其具有它们的自含式冷却单元/低温飞轮，从安装在相同撬装块上的LN2容器以涉及阀箱和控制器单元的受控方式同时对冷舱上的所有所述低温飞轮馈料，根据需要并且如果需要的话，每个所述冷舱独立地且单独地从撬装块装载/卸载，而不影响其他舱的操作/性能。
[0050] 本发明的又一方面涉及一种适用于温度和湿度控制两者的基于液氮的便携式冷藏系统，其包括：冷舱的冷却单元/低温飞轮，所述冷却单元/低温飞轮包括所述热交换器、环绕的氨环路式热管、用于空气循环的风扇/鼓风机、用于分别控制新鲜空气的供给和返回空气的排出的具有风门的遮板、以及由PLC控制的电磁阀；
[0051] PLC，其控制传输线中的LN2流，以使热交换器单元适当地冷却到设定温度，随后冷氮蒸气在所述系统的初始冷却期间在逃逸至大气中之前流过缠绕在内部容器上的盘管，或直接排放至大气中，这取决于由温度
传感器感测到且通过在所述PLC的控制下控制穿过电磁阀的流来维持的冷舱的内壁的温度；
[0052] 所述PLC还适于通过以下方式来控制冷舱的贮藏空间内部的湿度并实现期望的设定点(温度和湿度)：控制热交换器单元的温度、借助于电磁阀控制LHP中的再加热，以及通过根据需要来控制风扇/鼓风机的间歇操作；
[0053] 所述可编程逻辑控制器(PLC)、优选地HMI(人机
接口)装置，其能够设置不同舱的温度和湿度要求，以便根据由用户
指定的设定点来触发不同的流量
控制阀；
[0054]
导管，所述导管用于将返回空气输送至LHP的前端，以将空气再循环至LHP的前端和热交换器单元，以便维持所需的温度和湿度。
[0055] 本发明的又一方面涉及一种仅适用于
温度控制的基于液氮的便携式冷藏系统，其包括冷舱以及相关联的冷却单元，所述相关联的冷却单元用于维持冷舱的所述贮藏空间内的所需温度；
[0056] 冷舱的所述冷却单元包括热交换器、用于空气循环的风扇/鼓风机、用于分别控制新鲜空气的供给和返回空气的排放的具有风门的遮板以及由PLC控制的电磁阀，所述PLC控制LN2在传输线中的流动以使热交换器单元适当地冷却到设定温度，然后LN2流过类似的流动路径，所述PLC还提供通过控制热交换器单元的温度并通过根据需要来控制风机/鼓风机的间歇操作控制冷舱的所述贮藏空间内部的所述温度并实现所述期望的设定温度；
[0057] 导管，其用于将返回空气输送至热交换器单元的前端以用于冷却和再循环。
[0058] 本发明的又一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其中冷舱的所述冷却单元包括具有在个别冷却回路上用于控制再加热的电磁阀的LHP、热交换器以及在液氮进入线路和输出氮蒸气线路上的电磁阀，风扇/鼓风机与导管，以及分别用于新鲜空气的供给和返回空气的排放的具有风门的遮板；
[0059] 所述PLC控制适于在新鲜空气适当供给和回流空气排出之后使混合的空气流穿过LHP和热交换器，此后具有受控温度和湿度的空气流被供给至冷舱的贮藏空间，并且在所述冷舱中交换热量和湿度后的空气作为返回流返回至冷却单元。
[0060] 本发明的另一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其包括LHP，所述LHP具有预冷(蒸发器)区段和再加热(冷凝器)区段以及电磁阀(用于连接预冷区段和再加热区段两者的管的回路上流过LHP的空气的受控再加热)，
[0061] 所述LHP可作为空气-空气热交换器来操作，以利用在再加热期间传递的热量来在预冷区段预冷进入空气流，由此提高效率。
[0062] 本发明的又一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其包括热交换器，所述热交换器包括C形乙醇水溶液回路，所述回路装配有用于LN2流动的盘管/蛇形管和用于使乙醇水溶液与空气流高效热交换的翅片式连接通道，
[0063] 所述乙醇水溶液通过操作性连接填充在C形回路和连接通道内部，并且可以在需要时通过连接排出，
[0064] 所述LN2流经电磁阀、穿过盘管/蛇形管，与填充在C形回路和连接通道内部的乙醇水溶液交换热量，
[0065] 输出N2蒸气涉及穿过缠绕在冷舱的内部容器上的盘管来冷却冷舱的内壁，或根据需要排放到大气中。
[0066] 本发明的又一方面涉及一种基于液氮的便携式冷藏系统，其中撬装块包括真空隔热冷舱、自含式冷却单元/低温飞轮、商用自加压液氮(LN2)容器和阀箱以及具有其他辅助系统的控制器单元，所述撬装块装载在包括任何拖车/货车或铁路货车的封闭货物集装箱中，并且其中所述输出蒸气在将冷量传递至舱之后围绕外部封闭货物集装箱内的撬装块排出，以充当保护气体并截留漏入系统的热量，由此利用输出蒸气中的可用冷量。
[0067] 本发明的另一方面涉及一种用于节约利用液氮作为冷却源来调节冷藏空间的方法，所述冷藏空间包括用于运输冷藏货物的便携式冷藏空间，所述方法包括：
[0068] 通过以下方式控制液氮的使用来控制液氮与所述贮藏空间的所需冷却环境之间的温差，从而将冷却划分范围并促进冷却
[0069] i)提供冷却剂的中间
能量贮存器，这涉及将液氮作为具有乙醇水溶液贮存器的醇-水热交换器中的冷却源；
[0070] ii)对所述乙醇水溶液进行受控冷冻以达到期望的受控低温，这涉及加压液氮的受控供应；
[0071] iii)基于PLC的控制以监测所述乙醇水溶液进行所需的受控冷冻以达到期望的受控低温，并以期望的受控速率供应液氮，由此提供基于液氮的冷却源。
[0072] 本发明的又一方面涉及一种用于节约利用液氮作为冷却源来调节冷藏空间的方法，其包括：通过允许环境空气穿过具有所述冷冻乙醇水溶液的贮存器的所述醇-水热交换器进行接触而生成用于调节冷藏空间的受控冷空气；以及实现期望的热交换并且根据所述贮藏空间中的期望设定温度而在所述冷藏空间中间歇或连续地循环由此生成的冷空气。
[0073] 本发明的又一方面涉及一种用于节约利用液氮作为冷却源来调节冷藏空间的方法，其中使液氮经由协同设置的管线而穿过所述醇-水热交换器，使得在交换热量之后，所述管线中的冷氮蒸气延伸至所述贮藏空间并被进一步用于冷却所述贮藏空间，以便实行温度的快速下降，并且又因为这会带走作为热
辐射从外部容器进入的热量，因此使内部容器也起到
隔热罩的作用。
[0074] 本发明的另一方面涉及一种方法，其中为了在环境条件下将乙醇水溶液受控冷却至在-40℃至-100℃的范围内的期望受控低温，涉及在-150℃至-180℃的范围内的氮供应。
[0075] 本发明的又一方面涉及一种用于对贮藏空间实施制冷的方法，其包括：
[0076] 提供基于液氮的便携式冷藏系统，所述便携式冷藏系统包括基于冷壳体/冷舱的贮藏空间；
[0077] 提供新鲜冷空气的进入和循环空气从所述冷壳体/体舱排出的离开；
[0078] 提供冷却剂的所述中间能量贮存器，这涉及将液氮作为醇-水热交换器中的冷却源，所述醇-水热交换器具有相对于所述温度受控空气至所述冷壳体中的所述进入而设置的乙醇水溶液贮存器；
[0079] 供应可操作地连接至所述醇-水热交换器的液氮，以将乙醇水溶液冷冻至期望的受控低温；
[0080] 使PLC控制器参与监测所述冷壳体/冷舱内部的贮藏条件，并且调节在接触所述醇-水热交换器的情况下流入的冷空气的进入，以维持所述贮藏空间内部的设定冷却温度并使循环空气供给进入/排出所述冷壳体/冷舱。
[0081] 本发明的又一方面涉及一种方法，其中系统的初始冷却步骤包括：
[0082] 向各舱装载货物并将所需的温度和湿度设定点供给至PLC中，由此PLC将开始对贮藏容器中的LN2加压并且在LN2在所述醇水热交换器中流动期间维持所述容器内部的恒定压力；
[0083] 允许在将冷量传递至醇水混合物后生成的蒸发氮蒸气流过钎焊在冷舱的内部容器的外表面上的盘管并促进将所述舱的温度降低至由所述用户指定的所述设定点，[0084] 使在将冷量传递至舱之后的输出蒸气围绕货车的外部集装箱内的撬装块排出，使得所述输出蒸气充当保护气体并截留漏入所述舱的热量，从而进一步有助于节约所述过程；
[0085] 一旦使用LN2对所述醇水热交换器进行装填并且所述舱已经由所述输出的蒸气冷却，空气循环就将开始，这将所述冷舱内的具有或不具有所需湿度控制的温度维持在所述指定范围内；
[0086] 所述空气流动实际上任选为间歇的，取决于
环境温度和由所述用户指定的所述设定点；以及
[0087] 一旦达到醇水热交换器的期望温度(-40℃至-100℃)就停止供应LN2，并且当醇水热交换器的温度不再能维持温度和湿度时再次恢复所述供应。
[0088] 本发明的另一方面涉及一种方法，其中在系统初始冷却之后维持所需环境的步骤包括：
[0089] 在所述冷舱的所述壁的温度已经达到由所述用户设定的所述期望温度之后，使所述N2蒸气旁通以避免对舱进行任何进一步冷却，并且任选地使所述N2蒸气旁通至运送货物的撬装块/集装箱以减少所述系统的有效热负荷，使用PLC根据所述舱的所述壁的所述温度和由所述PLC监测的N2供应的状态来控制所述
旁通阀，使得当贮藏在所述醇水热交换器中的冷量不足以维持所需的温度和湿度水平时，再次启动LN2供应以冷却醇水热交换器，由此LN2供应和空气流动两者实际上都是间歇性的，或者可以根据要维持并且由所述用户在PLC中指定的设定点确定的条件的需要而实际上连续流动。
[0090] 本发明的又一方面涉及一种包括湿度控制步骤的方法，所述湿度控制步骤包括：
[0091] 根据贮藏的食物的类型将湿热(比湿度)的新鲜室外空气与从冷藏库返回的温暖循环空气按比例混合，以及通过在PLC的有效控制下操作环绕环路式热管的制冷剂回路上的电磁阀来维持湿度。
[0092] 本发明的又一方面涉及一种方法，其中
[0093] 在环绕可控的环路式热管的预冷区段中将混合空气预冷至期望条件，然后借助于热交换器将空气进一步冷却至低于所需条件的温度，此时的空气可能过冷和过饱和而无法供应至贮藏空间并在贮藏空间中提供设定的空气条件，此空气然后在LHP的再加热区段中进行除湿，并且在输送至所述贮藏空间之前实现最终设定条件。LHP的预冷区段连接在主热交换器单元的上游，并且LHP的再加热区段连接在所述主热交换器单元的下游，以用于遵循此类方法。
[0094] 至少一个温度受控的冷壳体/冷舱，其限定冷藏贮藏空间，所述冷藏贮藏空间具有用于新鲜空气的入口和从所述冷壳体/冷舱排出的循环空气的出口；
[0095] 醇-水热交换器，其具有乙醇水溶液的贮存器，所述贮存器相对于受控新鲜空气进入所述冷壳体而协同地设置；
[0096] 冷却源，其包括液氮，所述冷却源可操作地连接至所述醇-水热交换器，以将乙醇水溶液冷冻至期望的受控低温；
[0097] PLC控制器，其用于监测所述冷壳体/冷舱内部的贮藏条件，并且调节在接触所述醇-水热交换器的情况下流入的新鲜空气和再循环空气的进入，以维持所述贮藏空间内部的设定冷却温度并使循环空气从所述冷壳体/冷舱排出。
[0098] 本发明的又一方面涉及一种方法，其包括在产品的受控冷却下维持的所述贮藏空间中提供特定环境的步骤，所述特定环境包括在运输/海运期间的氮气或乙烯环境(用于水果催熟)、用于
腐蚀敏感产品的惰性气体环境等。
[0099] 下文参考以下非限制性说明
附图更详细地描述了本发明的上述和其他目的和优点。
附图说明
[0100] 图1a描绘了具有沿车辆的长度装载的冷舱的挂车。
[0101] 图1b描绘了冷舱垂直于挂车的长度装载的情况。
[0102] 图1c部件编号102：运送冷舱的撬装块。
[0103] 图2示出了描述来自LN2容器的氮气同时通过真空隔热传输线流到(冷舱的)个别自含式冷却单元的示意性
框图。
[0104] 图3示出了用于在冷舱的贮藏空间内部维持所需温度以及湿度的A型冷舱与相关联冷却单元的详细描述。
[0105] 图4示出了用于在冷舱的贮藏空间内部维持所需温度的B型冷舱与相关联冷却单元的详细描述。
[0106] 图5a描绘了A型冷舱的冷却单元内部的组件，所述组件包括LHP与个别冷却回路上的用于控制再加热的电磁阀。
[0107] 图5b示出了LHP以及主热交换器单元的组件的等轴视图，指示部署了LHP的预冷(蒸发器)区段、再加热(冷凝器)区段和连接预冷区段和再加热区段的回路管以及安装在回路管上的电磁阀。
[0108] 图6示出了具有湿度控制的冷却方案或单元(如图5(a)中针对A型冷舱应用给出)。
[0109] 图7示出了说明围绕具有预热和再加热盘管的LHP可控运行的冷却循环/方案的状态点的
焓湿图。
[0110] 图8示出了说明在维持除湿环境期间的过程的焓湿图。
[0111] 图9示出了用于对货物贮藏空间进行加湿的过程的焓湿图。
[0112] 图10示出了逻辑或
流程图以示出PLC如何基于针对冷舱选定的设定点(温度、湿度)来工作/激活各种所需的控制参数。
[0113] 参照附图对本发明的优选
实施例的详细描述
[0114] 在本发明中，待运输的冷藏货物/食物装载在多个双壁真空隔热容器(被称为冷舱)中，所述容器继而与自加压液氮容器和其他辅助设备一起装载在可运输的独立撬装块上。此撬装块由任何货车/挂车在非隔热货物集装箱内运输，并且货车/挂车上的相同货物集装箱可以用于通过取出撬装块来运输非冷藏货物。本发明的主要方面涉及针对装载在可运输撬装块上的冷舱中的货物/食物，通过使用利用液氮作为主要制冷源的新冷却方案在冷藏贮藏空间中具有/不具有湿度的情况下维持所需温度。
[0115] 此冷却方案有效地利用液氮将中间贮存器(乙醇水溶液)和被称为主热交换器单元的热交换器冷却至合适的低温。此单元是“低温飞轮”的主要部分，“低温飞轮”由主热交换器、
离心泵/鼓风机、风门和环路式热管组成。
[0116] 来自冷舱的贮藏空间的返回空气流被吹送至上述主热交换器单元上，在所述主热交换器单元上所述返回空气流冷却至设定温度。然后此冷空气流供给至装载有食物/货物的贮藏空间，在所述贮藏空间中，此冷空气流交换热量以维持所需温度并作为返回空气流返回至冷却单元。因此空气在闭合回路中移动。
[0117] 用于需要严格湿度控制以及温度的贮藏货物/食物的冷却单元具有围绕上述主热交换器单元的可控环路式热管交换器(LHP)。LHP具有预冷和再加热区段，从而以受控方式在返回空气流在主热交换器单元中冷却之前预冷所述返回空气流并且在主热交换器单元中冷却之后再加热所述返回空气流，以实现所需的设定湿度以及温度。用LHP预冷返回空气流回避了主热交换器单元的过量
显热冷却能力，这节省了用于维持主热交换器单元的低温的液氮量以用于维持湿度。然而，LHP是可选装置，其将用于需要湿度控制的冷藏车中。该方案的灵活性在于以下特征：如果LHP被去除，那么系统还能工作，但维持温度而不维持湿度。由于并非所有货物都需要湿度控制，因此保留了这种供应方案。两种类型的系统分别如图3和图4所示。
[0118] 图1a和图1b中描绘了冷藏货车/挂车的两种构型。图1a描绘了具有沿着车辆的长度加载的冷舱的挂车，而图1b描绘了冷舱垂直于挂车的长度(即，横向地)加载的情况。101是
驾驶室，其将恰好具有用于显示冷舱中的设定温度和当前温度的屏幕。撬装块102(在附图列表中示出为单独的图1c)装载(借助于轮子)到挂车/货车上，所述撬装块包括真空隔热冷舱103、自含式冷却单元(制冷单元，即低温飞轮)104、商用自加压液氮(LN2)容器105以及具有其他辅助系统的阀箱和控制器单元106。此撬装块102可以装载在任何货车/挂车上的任何典型的未隔热货物集装箱内。撬装块102是独立单元，并且可以借助于相同撬装块底部处的轮子107而在适当大小的公路货车/挂车/手推车或铁路货车上装载/卸载。
[0119] 如图1a和图1b中所示的冷舱103是真空隔热双壁圆柱形/矩形容器，所述容器具有前腔室，所述前腔室含有由作为主要制冷源的LN2驱动的制冷/冷却单元104。四个/八个此类冷舱103以及它们的自含式冷却单元104安装在撬装块102上。借助于阀箱和控制器单元106以受控方式从安装在同一撬装块上的LN2容器105同时对所有四个/八个冷却单元，即冷舱103上的低温飞轮104馈料。按照需要并且如果需要的话，也可以在不影响其他舱的操作/性能的情况下从撬装块102单独地装载/卸载冷舱103。
[0120] 图2示出了描述来自LN2容器201(图1a-1b中的105)的氮气通过真空隔热传输线207同时流到(冷舱208的)个别自含式冷却单元210的示意性框图，所述氮气的流动由可编程逻辑控制器(PLC)204控制。LN2容器201上的自加压单元202也由PLC 204控制，使得它在将LN2供给至冷却单元210期间在LN2容器201中维持适当的压力，从而通过经由排气线路213将氮气排放到大气中而避免导致超压。通过传输线207供给的氮气被用在相应的冷却单元
210中，以在贮藏空间209内部维持所需温度和/或湿度水平，然后通过211排出到大气中。
[0121] 附图3和附图4中示出冷却方案和冷舱。
[0122] 已经提出了一种由基于乙醇的热交换器和环路式热管(LHP)组成的冷却方案来维持冷舱的贮藏空间内的温度和湿度水平。已经出于此目的而提出了两种替代的冷舱构型：
[0123] 1.A型冷舱：含有基于乙醇的热交换器和环路式热管(LHP)，用于需要加湿以及除湿的应用。
[0124] 2.B型冷舱：含有基于乙醇的热交换器，仅用于仅需要温度控制而不需要湿度控制的应用。
[0125] 图3示出了用于在冷舱的贮藏空间209部维持所需温度以及湿度的A型冷舱以及相关联冷却单元的详细描述。冷舱的冷却单元210(即，低温飞轮)由下列项组成：主热交换器单元308(也在图5中示出)、环绕的环路式热管(LHP)309、用于空气循环的风扇/鼓风机304、用于分别控制新鲜空气的供给和返回空气的排放的具有风门的遮板306和307，以及由PLC 204控制的电磁阀。传输线301(图2中的207)中的PLC控制的LN2流动使主换热器单元308适当地冷却到设定温度，随后冷氮蒸气在系统的初始冷却期间在逃逸至大气中之前流过缠绕在内部容器上的盘管310，或直接排放至大气中，具体取决于由温度传感器感测到且通过借助于PLC 204相应地控制穿过电磁阀302和303的流来维持的冷舱的内壁的温度。PLC 204还通过以下方式来控制冷舱的贮藏空间内的温度和湿度并实现期望设定点(温度和湿度)：控制主热交换器单元308的温度、(借助于电磁阀311)控制LHP 309中的再加热，以及通过根据需要来控制风扇/鼓风机304的间歇操作。305示出了用于将返回空气输送至LHP309的前端进行再循环以维持所需的温度和湿度的导管。
[0126] 图4示出了用于在冷舱的贮藏空间209内部维持所需温度的B型冷舱以及相关联冷却单元的详细描述。冷舱的冷却单元210由下列项组成：主热交换器单元407(也在图5c中示出)、用于空气循环的风扇/鼓风机406、用于分别控制新鲜空气的供给和返回空气的排放的具有风门的遮板404和405，以及由PLC 204控制的电磁阀。由PLC控制的传输线401(图2中的207)中的LN2流动使主热交换器单元407适当地冷却到设定温度，随后LN2遵循与图3所述类似的流动路径。PLC 204还通过以下方式来控制冷舱的贮藏空间内的温度并实现期望设定温度：控制主热交换器单元407的温度，以及通过根据需要来控制风扇/鼓风机406的间歇操作。408示出了用于将返回空气输送至主热交换器单元407的前端以用于冷却和再循环的导管。
[0127] 图5a示出了A型冷舱的冷却单元内部的组件，所述组件包括LHP 501与个别冷却回路上的用于控制再加热的电磁阀510、主热交换器502以及在液氮进入线路511和输出氮蒸气线路512上的电磁阀、风扇/鼓风机503和504与导管505，以及分别用于新鲜空气的供给和返回空气的排放的具有风门的遮板506和507。在适当地供给进入新鲜空气和排出返回空气后，混合空气流508穿过LHP 501和主热交换器单元502。此后，将具有受控温度和湿度的空气流509a供给至冷舱的贮藏空间，并且在冷舱中交换热量和湿度后的空气作为返回流509b返回至冷却单元。图5b示出了LHP 501与主热交换器单元502的组件的等轴视图。LHP 501包括预冷(蒸发器)区段516和再加热(冷凝器)区段517以及在连接预冷和再加热区段的管的回路上的电磁阀510(用于在LHP上流动的空气的受控再加热)。LHP充当空气-空气热交换器，以利用在再加热期间传递的热量来在预冷区段处预冷进入空气流508，从而提高效率。图5c描述了由C形乙醇水溶液回路513组成的主热交换器单元502，所述回路装配有用于LN2流动的盘管/蛇形管514和用于使乙醇水溶液与空气流进行高效热交换的翅片式连接通道
515。乙醇水溶液通过连接518而填充在C形回路和连接通道内，并且可以在需要时通过连接
519排出。流经电磁阀511的LN2穿过盘管/蛇形管514，从而与填充在C形回路513和连接通道
515内的乙醇水溶液交换热量。然后输出的N2蒸气512用于冷却冷舱的内壁，或者排出到大气中，如上文在图3中所述。在不需要严格的湿度控制的情况下，用于B型冷舱的冷却单元的冷却方案和阀门布置将与不包括LHP的A型冷舱相似。
[0128] 过程简述：
[0129] 冷藏运输的来自农场的产品、冷藏产品或药物产品在需要运输时必须装入圆柱形/矩形
板条箱中。货物一旦装入板条箱就必须装载在冷舱中。需要不同温度的货物必须装载在不同的舱中。一旦所有板条箱都装载在舱中，就必须将不同舱的温度和湿度要求供给进入可编程逻辑控制器(PLC)中。PLC将根据由用户指定的设定点来触发不同的
流量控制阀。
[0130] 一旦用户供给进入了所有的输入，PLC就将维持所需的温度和湿度水平，并且不需要来自用户的其他输入。
[0131] 步骤I：系统的初始冷却：
[0132] 一旦各舱装满货物并且所需的温度和湿度设定点被供给进入PLC中，PLC就将开始对贮藏容器中的LN2加压。PLC已经被编程为在LN2在醇水热交换器中流动期间维持容器内的恒定压力。在将冷传递至醇水混合物后蒸发的蒸气将流过钎焊在冷舱内部容器的外表面上的盘管，并由此有助于将各舱的温度降低至由用户指定的设定点。这将有助于使系统温度快速下降并利用输出蒸气中可用的冷。将冷传递至舱后输出的蒸气将在货车的外部容器内的撬装块周围排出。因此，蒸气充当保护气体并截留漏入各舱的热量，这有助于维持所需的温度。一旦醇水热交换器通过使用LN2进行填充并且舱已经由输出的蒸气冷却，空气循环就将开始，这将有助于将冷舱内部的温度和湿度维持在指定范围内。空气流动实际上可以是间歇的，具体取决于环境温度和由用户指定的设定点。一旦达到醇水热交换器的期望温度(-40℃至-100℃)就可以停止供应LN2，并且当醇水热交换器的温度不再能够维持温度和湿度时将再次恢复供应。LN2的消耗在最初冷却期间将比较高，因为它必须降低舱壁和所装载的食物/货物的温度。
[0133] 步骤II：在系统初始冷却后维持所需环境：
[0134] 在冷舱的壁的温度已经达到由用户设定的期望温度之后，用于与冷舱的壁交换热量的冷N2蒸气如果继续流动的话将导
致冷舱过冷，而这并非所期望的。因此，已经采取措施来使N2蒸气直接旁通至货车的容纳撬装块和舱的集装箱并降低系统的有效热负荷。将根据舱壁的温度控制旁通阀。当N2供应被断开时，旁通的问题将不存在，并且舱壁的冷却也将由冷空气的流动产生。
[0135] 一旦贮藏在醇水热交换器中的冷量不足以维持所需的温度和湿度水平，LN2供应将再次开始以冷却醇水热交换器。因此，根据要维持的条件的需要，LN2供应和空气流动两者实际上可以是间歇或连续的，并且将由用户指定的设定点来确定。
[0136] 湿度控制
[0137] 图6和图7中示出了具有湿度控制的冷却方案或单元(如图5(a)中针对A型冷舱应用给出)。
[0138] 湿热的新鲜室外空气(1)与从冷藏贮藏空间返回的再循环空气(5)成比例地混合(比例取决于贮藏的食物的类型)。图2中示出焓湿测量过程。在环绕的可控环路式热管(LHP)的预冷区段中将混合空气(2)预冷至条件(2')。(2')处的空气随后由主冷却盘管(主热交换器单元)进一步冷却和除湿以达到条件(3)。此时的空气可能过冷和过饱和而不能供应至贮藏空间。为了在贮藏空间中提供设定的空气条件，此空气在输送至贮藏空间(4)之前在LHP的再加热区段中再加热。LHP的预冷区段连接在主热交换器单元(其为主冷却盘管)的上游，并且LHP的再加热区段连接在所述主热交换器单元的下游。
[0139] 例如，假定离开主冷却盘管(主热交换器单元)的空气的条件为约5℃至6℃和100％的
相对湿度，并且贮藏空间中所需的空气供应为约14℃至16℃和60％的相对湿度。因此，在LHP的再加热区段中对来自主热交换器单元的冷却空气流进行再加热之后，将在无需额外成本的情况下实现最终的条件。热量和湿气可以被贮藏空间中的空气吸收，并作为比空气第一次进入时更暖和更潮湿(比湿度更高)的返回空气(5)离开。适当比例的返回空气被再循环并与进入的新鲜环境空气混合，并将通过冷却单元而再次返回至贮藏空间。成比例量的空气将被排放到环境中。必须将能量供应至主冷却盘管(Δh盘管)以用于冷却和除湿，并供应至再加热盘管(Δh再加热)，以便在将空气供应至贮藏空间之前使所述空气达到设定条件。然而，从预冷(Δh预冷)回收的能量用来抵消再加热(Δh再加热)负载，从而导致
能源需求更低。
[0140] 用LHP预冷返回空气流的此举回避了主热交换器单元的过量显热冷却能力，这节省了用于维持主热交换器单元的低温的液氮量以用于维持湿度。
[0141] 通过在环绕环路式热管的制冷剂回路上安装电磁阀，可以控制在LHP的预冷与再加热区段之间的个别回路中的制冷剂流的量，并且因此有效地控制施加至空气流的再加热的量。
[0142] 实例：
[0143] 在此实例下，已经说明了要在冷舱内维持两种不同运输条件的情况，一种是具有加湿的环境，而另一种是具有除湿的环境。试验考虑以下两种条件：
[0144] 1.在12℃和70％相对湿度下贮藏南瓜，以及
[0145] 2.在0℃和90％相对湿度下贮藏番茄
[0146] 情况I：在12℃和70％RH下贮藏南瓜：
[0147] 假设环境条件为30℃和60％RH，并且必须在冷舱内部维持上述温度和湿度水平。因此，为了借助于上述针对A型冷舱的冷却方案将空气冷却至所需温度并维持所需的RH水平，遵循以下步骤。
[0148] 假设：
[0149] 1.假设每个舱的漏入热量为约100W，并且货物已经预冷至设定温度。
[0150] 2.假设使用2℃的过冷空气来维持所需的温度，即在冷舱内部维持12℃的温度，将使用10℃的冷空气流。
[0151] 3.对于这种情况，还假设供给进入10％的新鲜空气并排出10％的再循环空气。然而，随着空气的供给进入和排出量的变化，各个部件的操作将相应地改变。
[0152] 附图8示出了针对这种情况的焓湿测量过程。首先在图表上标出以下各点：
[0153] 1.环境条件：30℃和60％RH(点E)
[0154] 2.贮藏条件：12℃和70％RH(点A)
[0155] 3.进气条件：10℃和80％RH(点B)
[0156] 4.基于乙醇的热交换器条件：0℃(点G)
[0157] 必须执行以下过程以便维持与点A对应的所需贮藏条件：
[0158] 1.过程B至A：维持贮藏空间内的温度和湿度
[0159] 2.过程A至C：将10％新鲜空气与再循环空气混合
[0160] 3.过程C至D：在LHP的蒸发器中冷却空气流
[0161] 4.过程D至F：在基于乙醇的热交换器中冷却空气流
[0162] 5.过程F至B：在LHP的冷凝器区段处再加热空气以
维持期望的湿度
[0163] 过程控制逻辑和顺序：
[0164] 1.首先将预冷后的货物装入冷舱中，然后用户将设置所贮藏的货物(在此情况下为南瓜)所需的温度和湿度水平。
[0165] 2.用户还必须输入所贮藏的货物所需的新鲜空气再循环(PLC还可以被编程为具有常见水果和蔬菜所需的温度、湿度和新鲜空气再循环的默认值)。
[0166] 3.PLC将感测冷舱内的温度和湿度，并且将开始对LN2容器进行加压。
[0167] 4.PLC将开始使LN2流过基于乙醇的热交换器，并且蒸发的氮蒸气在穿
过热交换器后将被迫穿过卷绕在冷舱的内部容器上的盘管。
[0168] 5.如果冷舱的内部容器被降低至所贮藏的货物所需的温度水平，则PLC将使氮蒸气流直接旁通至大气中，而不是使其流动穿过缠绕在冷舱的内部容器上的盘管。
[0169] 6.一旦热交换器的温度下降至显著水平(已经编程在PLC中)，PLC就会发
信号通知鼓风机启动空气流动。
[0170] 7.PLC将启动/调节电动风门/遮板，以维持10％的新鲜空气再循环。
[0171] 8.空气将被迫分别穿过LHP的蒸发器区段、基于乙醇的热交换器和LHP的冷凝器区段，以使其达到期望的温度和湿度水平(点B)。
[0172] 9.离开冷舱的空气(点A)将与来自大气的新鲜空气混合并到达点C。
[0173] 10.来自点C的空气将首先在LHP的蒸发器区段中冷却(过程C至D)
[0174] 11.空气将在主热交换器单元中进一步冷却至点F(过程D至F)
[0175] 12.空气将随后在LHP的冷凝器区段中再加热(过程F至B)
[0176] 13.循环F-B-A-C-D将继续，直到在冷舱内部维持所需的温度和湿度水平。在此过程中，PLC将持续监测冷舱内的温度和湿度水平。基于这些输入，PLC将尝试维持空气循环F-B-A-C-D。
[0177] 14.PLC将控制LN2回路和LHP中的阀以分别控制温度和湿度。
[0178] 15.一旦基于乙醇的热交换器的温度已经达到编程在PLC中的设定温度(基于货物的设定温度)，PLC就将操作阀来停止LN2的流动并将释放对LN2容器的加压。
[0179] 16.PLC将以开/关模式操作鼓风机来维持所需的条件。
[0180] 17.由于基于乙醇的热交换器中具有能量贮存器，所以此过程将持续一段时间，取决于用户设定的贮藏条件。但是，一旦热交换器温度高于特定值，PLC就将返回至上述点3并再次遵循相同的过程。
[0181] 情况II：在0℃和90％RH下贮藏番茄：
[0182] 假设环境条件如上所述为30℃和60％RH，并且必须在冷舱内部维持所需温度和湿度水平。因此，必须借助于上述冷却方案来将空气冷却至所需温度并维持所需的RH水平。存在两种类型的冷舱，一种具有LHP，而另一种没有LHP。具有LHP的A型冷舱将遵循情况I中所提及的相同过程来维持所需的温度和湿度水平。然而，对于B型冷舱而言，不存在湿度控制，但是将维持由用户设定的所需温度。但是，在维持比环境温度低的温度的同时，默认维持90至100％的湿度水平。在某些情况下也可以使用小型超声
加湿器来维持所需的湿度。
[0183] 假设：假设与情况I相似，因为贮藏货物的舱将是类似的：
[0184] 1.假设每个舱的漏入热量为约100W，并且货物已经预冷至设定温度。
[0185] 2.假设使用2℃的过冷空气来维持所需的温度，即在冷舱内部维持10℃的温度，使用8℃的冷空气流。
[0186] 3.对于这种情况，还假设供给进入10％的新鲜空气并排出10％的再循环空气。然而，随着空气的供给进入和排出量的变化，各个部件的操作将相应地改变。
[0187] 附图9示出了针对这种情况的焓湿图。首先标记以下各点：
[0188] 1.点A：贮藏条件10℃和90％RH
[0189] 2.点B：进气条件8℃和100％RH
[0190] 3.点E：环境条件30℃和60％RH
[0191] 4.点G：乙醇热交换器0℃
[0192] 将必须遵循以下过程来维持所需的贮藏条件：
[0193] 1.过程B至A：维持贮藏空间内的所需条件
[0194] 2.过程A至C：将再循环空气与新鲜空气混合
[0195] 3.过程C至D：在热交换器中冷却空气流
[0196] 过程控制逻辑和顺序：
[0197] 1.首先将预冷后的货物贮藏在冷舱内部，并且用户将输入所贮藏的货物所需的温度。
[0198] 2.用户还将输入所贮藏的货物所需的新鲜空气再循环(PLC还可以被编程为具有常见水果和蔬菜所需的温度和新鲜空气再循环的默认值)。
[0199] 3.PLC将感测冷舱内部的温度和湿度水平(为了增加湿度水平，将使用超声加湿器)，并且将开始对LN2容器进行加压。
[0200] 4.一旦LN2容器被加压，PLC就将开始使LN2流过基于乙醇的热交换器。
[0201] 5.PLC还将感测冷舱的内部容器的温度，并且如果内部容器的温度高于货物的设定温度，则PLC将引导与乙醇溶液进行热交换后产生的氮蒸气穿过缠绕在冷舱的内部容器上的盘管。否则，PLC将使氮蒸气直接排放至大气中。
[0202] 6.一旦热交换器的温度下降至显著水平(已经编程在PLC中)，PLC就会发信号通知鼓风机启动空气流动。
[0203] 7.PLC将启动/调节电动风门/遮板，以维持10％的新鲜空气再循环。
[0204] 8.空气将通过与基于乙醇的热交换器进行热交换而被冷却(至B点)(过程C至B)。
[0205] 9.冷却的空气随后将维持冷舱内的所需温度(过程B至A)。
[0206] 10.基于由PLC通过湿度计获得的反馈，有时将使用超声加湿器来增加舱内的湿度水平。
[0207] 11.一旦热交换器的温度维持在所需温度，LN2的流动将由PLC停止，并且容器的加压将被释放。
[0208] 12.PLC将在开/关模式下控制鼓风机，以控制冷舱内部的所需温度。
[0209] 13.因为热交换器也具有基于乙醇溶液的热贮存器，所以此冷却过程将持续一段时间，取决于贮藏和环境条件。
[0210] 14.当基于乙醇的热交换器的温度升高到特定极限(编程在PLC中)以上时，LN2的流动将再次被启动，并且将再次遵循步骤3之后的步骤。
[0211] 因此，借助于上述过程及其顺序，可以在冷舱内维持不同的温度和湿度水平。对于A型冷舱，我们具有可以精确地控制湿度的湿度控制，但是对于B型冷舱，我们只能使用超声加湿器来增加湿度。这两种类型的舱都有它们自身的一组应用。此外，在A型冷舱中使用LHP还减少了热量浪费并使过程更经济(因为不使用加热器进行再加热)。
[0212] 附图10示出了逻辑或流程图以示出PLC如何基于针对运送在运输过程中需要不同的贮藏环境条件的不同冷藏货物的冷舱选择的设定点(温度、湿度)而工作/激活各种所需控制参数，例如液氮流量、新鲜空气和返回空气流量、排出等，描述如下：
[0213] 对于一个冷舱208的操作考虑以下输入：
[0214] 冷舱的温度ST1＝10℃；相对湿度SHd1＝60％
[0215] PLC将首先感测冷舱208的设定条件和主热交换器单元308的温度RHxT1。PLC已被编程为使得主热交换器单元的设定平均温度比冷舱208内的设定温度低约40℃。因此，热交换器的设定温度是：
[0216] SHxT1＝ST1-40(在温度以℃为单位的情况下)
[0217] PLC[编号1]随后将比较感测到的热交换器的温度(RHxT1)与如上得出的设定温度(SHxT1)。基于此比较，如果感测到的温度RHxT1大于主热交换器的设定温度SHxT1，则PLC将启动对LN2容器201的加压。PLC还将感测LN2容器内的压力，并且将控制加压阀，以使容器内的压力处于PLC中的可允许设定极限内。
[0218] 在将LN2容器加压至在编程期间编程至PLC中的设定点(SP1)后，PLC将相应地操作LN2流量阀以启动LN2的流动。LN2的这种流动将使主热交换器中的乙醇水溶液冷却至设定点(SHxT1)。一旦主热交换器的温度已经达到设定值(SHxT1)，PLC就将关闭LN2流量阀以停止LN2的流动。一旦LN2的流动停止，PLC还将打开LN2容器201的排气阀。
[0219] PLC[编号2]将感测冷舱208的温度(RT1)，如果RT1大于设定温度ST1，则PLC将启动空气循环以冷却208。PLC还将感测冷舱208中的相对湿度(RHd1)并将其与设定湿度(SHd1)进行比较。根据湿度变化，PLC将控制LHP回路的电磁阀的操作以调节加湿和除湿。一旦208中的温度达到设定温度ST1，PLC就将停止用于加湿和除湿的空气循环和LHP的操作。
[0220] 现场试验结果：
[0221] 按比例缩小的具有95kg苹果的冷舱试验运行持续5小时，结果是当维持2摄氏度的温度时消耗约4.10升的液氮。苹果最初是冷的并且处于4℃的温度，并且在冷藏车中达到2℃。(在相关领域中众所周知的是，冷藏车运输冷藏货物，但它们并不用于预冷货物。在当前情况下，只需将它冷却2℃，这并不多)。
[0222] 试验期间使用了特定的方案。环境温度是32℃。维持2℃+1℃的预设条件来作为对于苹果而言理想的公差范围。一旦温度升高至3℃，将冷传递至冷舱的风扇就会启动并将温度降至1℃。此时，由于来自温度传感器的反馈，风扇会自动停止。当热量保持漏入时，在温度再次上升至3℃的适当时候，随后风扇再次启动。风扇的这种不连续操作也节省
电能。环境的相对湿度为50％，并且系统将相对湿度维持在90％。
[0223] 使用190升的LN2杜瓦瓶。使用
转子流量计测量蒸发以测量释放的氮蒸气的量。用于测量蒸发的标准转换系数被取为700升蒸气等于1升LN2。使用测量蒸气的方案而不是使用液面传感器的方法，因为液面传感器将不会给出关于移动车辆的正确值，其中车辆内部的液体由于运动而在车辆内持续移动。
[0224] 这与实验室测试数据几乎匹配，仅增加10％。这种增加归因于由振动引起的额外蒸发。在45千米/小时的平均速度下，考虑到冷舱按比例缩小的效果，这反映了运输成本为每千米每吨0.9卢比。由于用于试验运行的冷舱的直径是设想的实际直径的一半，因此按比例缩小便形成画面。在这种情况下，虽然贮藏量变为四倍，但是实际的热量漏入增加少于两倍。远低于市场价格每千米每吨2.0至2.5卢比。实验室和试验运行数据证明了此系统的优点。由于使用氮气作为冷却源，所以此系统的工业适用性将在经济上有益且环保。
[0225] 因此，通过本发明可以提供一种基于液氮的冷藏系统来在受控的温度和湿度水平下贮藏和运输易腐货物/食物，其中提供独立的温度与湿度控制单元，使得每个舱可以独立于其他舱而维持在不同的温度和湿度水平下，以选择性贮藏和运输需要在真空隔热冷舱内维持在-50℃至+20℃的范围内的受控温度的货物。该系统借助于基于氨的环路式热管(LHP)和专门设计的低温飞轮单元来维持冷舱内的温度和湿度水平，所述低温飞轮单元具有用于贮藏冷冻物和冷却空气的双重目的水-乙醇热交换器。模块化撬装块设计使得能够装载在货车、手推车、铁路货车、
船舶上，或作为包括支撑在撬装块上的四个/八个冷舱的独立固定式系统，使得每个舱可以独立于其他舱而维持在不同的温度和湿度水平下。
