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原文传递用于运送冷藏货物的基于液氮的便携式冷藏系统

专利名称：	用于运送冷藏货物的基于液氮的便携式冷藏系统
摘要：	本发明涉及一种用于在受控的温度和湿度水平下贮藏和运输易腐货物/食物的基于液氮的冷藏系统。本发明提供用于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。所述系统借助于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，所述低温飞轮单元包括水‑乙醇热交换器和基于氨的环路式热管(LHP)以用于冷却空气和贮藏冷藏货物。模块化撬装块支撑四个/八个此类冷舱，所述冷舱具有LN2贮藏容器、循环泵/风扇和电池。所述撬装块被设计成使得它可以支撑在货车、手推车、铁路货车、船舶上或作为独立的固定式系统，并且支撑在撬装块上的所有四个/八个冷舱具有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。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	印度;IN
申请人：	原子能秘书部
发明人：	普拉森特·卡尔;迪帕克·库默·阿扎里;阿布希雪克·贾恩;拉克什曼·辛格;L·阿拉基利斯沃米;卢普·高希;萨里什·戈文德·基兰科;安基特·蒂瓦里;海孟德·库默·帕特尔;哈利巴西·S·沃拉;拉蒂普·库默·库什;皮尤什·萨克塞纳;苏雷斯·钱德拉·潘迪达
专利状态：	有效
申请日期：	2018-05-23T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201810504018.3
公开号：	CN110254340A
代理机构：	广州市越秀区哲力专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	汤喜友
分类号：	B60P3/20(2006.01);B;B60;B60P;B60P3
申请人地址：	印度马哈拉施特拉邦孟买
主权项：	1.一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：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；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；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； 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，以便在所述冷壳体/冷舱的所述贮藏空间内部维持设定的冷却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。 2.如权利要求1所述的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区段和再加热区段两者的管的环路上流动的空气的受控再加热。 3.如权利要求1或2中任一项所述的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。 4.如权利要求1至3中任一项所述的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，使得所述液氮在-40℃至-100℃下冷冻所述溶液。 5.如权利要求1至4中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，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。 6.如权利要求5所述的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/冷舱壁内部的氮蒸气运送管线，所述氮蒸气运送管线连接至进入所述热交换器的液氮主供应线路，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。 7.如权利要求1至4中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，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，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，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。 8.如权利要求1至7中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，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；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；所述PLC控制器，其独立地监测每个所述冷壳体/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。 9.如权利要求1至8中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，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 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。 10.如权利要求1至9中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，包括安装在撬装块上的多个冷舱，所述冷舱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进行供给，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。 11.如权利要求1至10中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，所述系统适用于温度和湿度控制两者，所述便携式冷藏系统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； 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；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；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；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。 12.如权利要求1至11中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，所述系统仅适于温度控制，所述系统包括冷舱以及相关联的冷却单元，所述冷却单元用于维持冷舱的贮藏空间内部的所需温度；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/鼓风机的间歇操作从而控制冷舱的贮藏空间内部的温度并实现所期望的设定温度；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。 13.如权利要求12所述的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单独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管线上的电磁阀，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；所述PLC控制适于实现新鲜空气的适当供给和返回空气的排出，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。 14.如权利要求1至13中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，所述系统包括具有预冷(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环路上流过LHP的空气的受控再加热)的LHP，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。 15.如权利要求1至14中任一项所述的基于液氮的便携式冷藏系统，所述系统包括热交换器，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进行高效热交换的翅片式连接通道，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，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，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。 16.如权利要求1至15中任一项所述的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/货车或铁路货车在内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所述系统的热量，由此利用输出蒸气中的可用冷量。 17.一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：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 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； 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； 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。 18.如权利要求17所述的用于节约利用液氮作为冷却源来调节冷藏空间的方法，所述方法包括：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。 19.如权利要求17或18中任一项所述的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。 20.如权利要求17至19中任一项所述的方法，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。 21.如权利要求17至20中任一项所述的方法，为了对贮藏空间实施制冷，所述方法包括：提供如权利要求1至16中任一项所述的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；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；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；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；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。 22.如权利要求21所述的方法，其中所述系统的所述初始冷却步骤包括：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；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，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；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；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。 23.如权利要求21或22所述的方法，其中在所述系统的初始冷却之后维持所需环境的步骤包括：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，或者能够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。 24.如权利要求17至23中任一项所述的方法，包括湿度控制步骤，所述湿度控制步骤包括：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。 25.如权利要求24所述的方法，其中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；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；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；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； 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。 26.如权利要求17至25中任一项所述的方法，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。
所属类别：	发明专利