專利名稱：容器中的受控氣氛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于控制氣體組分的裝置。優(yōu)選地，本發(fā)明可適 于提供用于容器的裝置，其中這種裝置優(yōu)選地適于控制容器內(nèi)的氣體 組分。在本說明書中，本發(fā)明將參照用來控制容器內(nèi)的氣體組分，但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解對于本發(fā)明也可想到其它應(yīng)用。本發(fā)明還涉及一種用于控制氣體組分的方法。
技術(shù)背景裝運(yùn)或運(yùn)輸容器的用途公知地是長距離運(yùn)輸產(chǎn)品和商品。為了延 長或者要不然的話保存這種可運(yùn)輸產(chǎn)品的保存期，裝運(yùn)容器通常裝備 有某種形式的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，比如冷凍系統(tǒng)。在將要運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)品是易腐爛物品(比如水果和/或蔬菜)的情況下， 運(yùn)輸容器還可結(jié)合一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)適于改變被存儲內(nèi)容周圍的冷凍 空氣的組分。在新鮮水果和蔬菜代表活性生物系統(tǒng)時，容器的氣氛將 一直改變，因為氣體和潮氣通過發(fā)生在所出現(xiàn)生物系統(tǒng)內(nèi)的新陳代謝 過程(例如呼吸作用)而產(chǎn)生。此外，許多裝運(yùn)產(chǎn)品的保存期高度依 賴于容器內(nèi)氣體的組分，其中存儲容器的最佳氣態(tài)組分高度依賴于所 存儲的具體產(chǎn)品。通過將氣氛改變或控制系統(tǒng)結(jié)合入運(yùn)輸容器中，可以調(diào)節(jié)存儲產(chǎn) 品的呼吸速度和容器內(nèi)出現(xiàn)的氣體，從而除了空氣的致冷以外還提供 一種用于延長容器內(nèi)容物保存期的有效手段。特別地，存儲產(chǎn)品的呼 吸速度可通過控制容器內(nèi)的氧氣、二氧化碳和氮?dú)獾幕旌虾?或體積來 減慢。此外，容器可提供適于腐敗微生物生長和昆蟲以及其它有害生物 繁殖的環(huán)境。為了抗衡這種活動，系統(tǒng)通常依賴于使用化學(xué)物質(zhì)以消 除損害存儲產(chǎn)品的病原體和昆蟲。適于控制呼吸作用的氣氛控制系統(tǒng)5的使用還可抑制病原體產(chǎn)生和殺死昆蟲，并且因此有助于減少化學(xué)物 質(zhì)的數(shù)目和數(shù)量，所述化學(xué)物質(zhì)被應(yīng)用以減少或消除對存儲產(chǎn)品的這 種損害。例如，試驗已經(jīng)證明，對容器內(nèi)昆蟲繁殖的最強(qiáng)烈影響可通 過延長時間地保持降低水平的氧氣來獲得，這導(dǎo)致昆蟲體組織缺氧。在裝運(yùn)容器中使用的用來增加存儲產(chǎn)品保存期的普通方法是在存 儲時期開始時形成"理想"或最佳存儲氣氛(其不同于周圍空氣)并且 維持這種氣氛。在一些情況下，容器最初被清洗以移除或增加氣體， 從而在存儲產(chǎn)品周圍產(chǎn)生與周圍空氣不同的內(nèi)部氣體組分。 一旦容器 內(nèi)氣體的氧氣含量由于呼吸作用的緣故而進(jìn)一步下降，可打開入口以 允許新鮮空氣進(jìn)入容器，從而將氧氣輸送入容器。這種系統(tǒng)通常依賴 于使用適于防止氣體運(yùn)動進(jìn)出容器的膜片或薄膜，并且這種系統(tǒng)通常稱之為改變氣氛(MA)系統(tǒng)。然而，通過將新鮮空氣通入容器并且釋放容器內(nèi)空氣，容器中氣 體的組分隨著時間的推移最終產(chǎn)生其中二氧化碳和氧氣含量(作為容 器氣體的總比例)接近大約21%的氣體組分。二氧化碳和氧氣的這種 比例并非必然是用于存儲某些產(chǎn)品的最佳環(huán)境。如果容器最初沒有清 洗，氧氣和二氧化碳的總和將一直保持大約21%。雖然這種系統(tǒng)可相對便宜地結(jié)合入容器，但是它們不能很好地適 于充分地控制和維持容器內(nèi)二氧化碳的最佳水平，其中這種最佳水平 通常不同于存在于周圍空氣中的二氧化碳的那些水平。而且，容器中二氧化碳和氧氣的總比例將一直保持大約21%，除需要改變這個總比例(21%)。其它方法(例如使用二氧化碳吸收性石 灰)能使用來積極地和選擇性地從容器的貨物空間中移除氣體。然而， 這些方法存在著缺點，包括已使用石灰的棄置以及無效的控制。一個可選的方法是提供一種其氧氣和/或二氧化碳濃度與周圍空 氣不同并且在存儲期間定期測量和積極地維持這些濃度的容器。特別 地，這種系統(tǒng)通常將維持低水平的氧氣以及高水平的二氧化碳(和周 圍空氣對比)以使得存儲產(chǎn)品內(nèi)出現(xiàn)的呼吸水平可以被控制。為了有效地測量容器內(nèi)氧氣和其它氣體的濃度和/或體積，這樣的系統(tǒng)經(jīng)?？?使用定位于容器內(nèi)并且適于積極地測定容器內(nèi)氣體組分的傳感器技
術(shù)。這些系統(tǒng)通常稱為受控氣氛(CA)系統(tǒng)。
這種受控氣氛(CA)系統(tǒng)適于確保在出現(xiàn)偏差時采取適當(dāng)?shù)难a(bǔ)救 措施以保證維持容器的氣體組分，或者返回至最佳水平。為了確保維 持氣體的最佳水平(通常這涉及降低的氧氣水平以及增大的二氧化碳 水平)，許多受控氣氛(CA)系統(tǒng)設(shè)有適于壓縮和分離進(jìn)入空氣組分 的過濾器。這樣，在將空氣導(dǎo)向入容器時，可防止過量的氧氣進(jìn)入容 器，這是期望的，因為其將確保容器內(nèi)呼吸活動的減緩。
受控氣氛(CA)系統(tǒng)的使用將使得容器能維持特別適合于存儲在 其中的產(chǎn)品和/或物品的最佳氣體組分，其中這種氣體組分可在整個存 儲期間被積極地控制。
雖然這種系統(tǒng)可有效地控制和維持有助于存儲產(chǎn)品耐久性的最佳 狀態(tài)，但是這種系統(tǒng)的制造和維護(hù)都非常昂貴。而且，這些系統(tǒng)傾向維護(hù)。
有利的是提供改進(jìn)的控制系統(tǒng)，其能積極地監(jiān)測容器中的氣體組 分并且為容器內(nèi)容物的存儲提供最佳環(huán)境。
有利的是提供一種系統(tǒng)，其能有效地控制流入和/或流出容器的氣 流從而促進(jìn)容器中將延長存儲產(chǎn)品保存期的氣體氣氛。有利的是提供 這種生產(chǎn)和制造都相對便宜的系統(tǒng)。
公認(rèn)地，詞語"包括，，在不同的司法解釋中被認(rèn)為具有唯一的或包 含性的意思。對于本說明書的目的，除非另有說明，詞語"包括"將具 有包含性的意思，即其視為意味著不僅包括其直接涉及的所列部件， 而且還包括其它未說明的部件或元件。在針對方法或工藝中的一個或 多個步驟使用詞語"包含"或"具有"時，也使用這種理論。
這種用于控制容器內(nèi)氣氛的裝置在國際專利申請 WO2004/107868中描述，其中公開了包括多個壁以及至少一個入口和 /或出口的容器。容器內(nèi)具有一種裝置，其包括傳感器、控制器以及透氣膜片，所述透氣膜片適合于便于氣體的不同組分以不同的速度穿過 其中。膜片將裝置分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域用于容納貨物 并且第二區(qū)域限定了氣體緩沖區(qū)域，其中至少一個入口和/或出口與緩 沖區(qū)域相通。在另一個實施例中，至少一個入口和/或出口適于能使貨物區(qū)域和 緩沖區(qū)域相互連通。要解決的問題是在貨物區(qū)域中獲得一種氣氛，其中膜片能在貨物 區(qū)域中的氣氛中獲得并控制低濃度的二氧化碳和氧氣。解決這個問題的裝置的一個實施例可以是使用具有高選擇性的膜 片，使用具有不同選擇性的數(shù)個膜片(每個膜片對于存儲期間不同階 段的氣體濃度和組分具有特定選擇性)是獲得以上氣氛的解決方案， 雖然不是最恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。依賴于使用數(shù)個膜片是不方便的；因此本發(fā)明的目的是生產(chǎn)一種 具有選擇性和滲透性的膜片，其能處理氣氛組分從大約21%氧氣至大約0%氧氣以及從0%二氧化碳至21%二氧化碳的變化。目的是提供一種膜片，其能確保通量足夠地高以匹配在過程開始時由于物品高呼 吸速度所產(chǎn)生的二氧化碳"生成"。當(dāng)氧氣濃度在貨物區(qū)域中降低并且 因此呼吸速度降低時，本發(fā)明的目的是膜片具有足夠高的選擇性以確 保二氧化碳/氧氣的通量比大于在任何最終設(shè)定點處貨物區(qū)域中氧氣 降低和二氧化碳升高期間的任何時刻通過該膜片的二氧化碳/氧氣的通量比，例如2%氧氣和2%二氧化碳、2%氧氣和1%二氧化碳、1% 氧氣和1%二氧化碳、1%氧氣和大約0%二氧化碳或者大約0%氧氣 和二氧化碳。當(dāng)過程已經(jīng)開始并且裝置已經(jīng)獲得一種平衡時，氣氛中二氧化碳 和氧氣的含量應(yīng)當(dāng)處于大于0至12-13%的范圍內(nèi)。本發(fā)明的目標(biāo)是至少解決一些前述問題或者至少給公眾提供有用 的選擇。本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點從下面僅以舉例的方式給出的描述中變 得很明顯。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，目標(biāo)是提供一種用于控制容器內(nèi)氣體組 分的裝置。
這通過使用對于二氧化碳而言的滲透性比對于氧氣而言的滲透性
高出至少8倍的膜片來獲得。
膜片可限定為薄的障礙并且這種可滲透膜片適于便于氣體的不同 分子種類或組分以不同速度輸送穿過障礙(膜片)。此外，材料滲透穿 過膜片可由相對材料濃度、應(yīng)用于膜片兩側(cè)的氣體組分的局部壓力和/ 或極性差異、氣體組分為分子、原子等來驅(qū)動。優(yōu)選地至少一個容器 壁適于定位所述膜片。
本發(fā)明的范圍是以充分且穩(wěn)定的方式控制容器內(nèi)的氣氛。 如果必須設(shè)計一種特定的膜片與每種易腐爛的物品(比如水果和/ 或蔬菜)一起使用，那么這是不恰當(dāng)?shù)?。因此?yōu)選地設(shè)計一種單個膜 片，這種膜片能處理貨物區(qū)域中從盡可能接近0%二氧化碳至大約 21%二氧化碳以及從大約21%氧氣至盡可能接近0%氧氣的氣體濃 度。
膜片適于促進(jìn)作為包含在氣氛中的氣體組分的不同分子種類以不 同速度穿過膜片。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中使用一種膜片，其中二氧 化碳的滲透性比氧氣的滲透性高出至少8倍。
在本發(fā)明的另 一個實施例中，使用其中二氧化碳的滲透性比氧氣 的滲透性高出至少9.5倍的膜片。
在本發(fā)明的另一個實施例中，使用其中二氧化碳的滲透性比氧氣 的滲透性高出至少19倍的膜片。
在本發(fā)明的又一實施例中，使用其中二氧化碳的滲透性比氧氣的 滲透性高出至少38倍的膜片。
在本發(fā)明的又一實施例中，第一區(qū)域和第二區(qū)域被膜片分隔或分離。
周圍空氣中二氧化碳和氧氣的組合比例為大約21%。然而，二氧 化碳和氧氣的這種比值或組分通常不適合或提供用于增加大量存儲產(chǎn)品保存期的最佳環(huán)境。
另外，在正常的需氧呼吸期間，氧氣量將用完并且由二氧化碳(以 及增大水平的水蒸汽)替換。在封閉環(huán)境中，比如密封容器中，易腐 爛物品的保存期已經(jīng)顯示為受到負(fù)面的影響，也就是長期存儲在缺氧 環(huán)境中的水果和蔬菜將變壞和/或腐爛。這種現(xiàn)象認(rèn)為是厭氧呼吸開始 的結(jié)果，其副產(chǎn)品是更多的二氧化碳還有酒精和乙醛。這些副產(chǎn)品可 迅速累計至導(dǎo)致水果和蔬菜組織褐變及死亡的有害水平。于是，為了 延長存儲產(chǎn)品的保存期，考慮到必須確?？色@得容器內(nèi)氧氣的最佳濃 度和/或體積。
因此，在容器內(nèi)的氧氣水平降低時，控制器可適于發(fā)送指令以啟 動(與雙向流動裝置以及入口或出口相聯(lián)系的)閥以使得新鮮空氣能 經(jīng)由入口流入容器。相反地，在新鮮空氣流入容器時，二氧化碳的體 積可經(jīng)由定位在容器中的出口而從容器排出。
流動裝置表示為提供來引導(dǎo)或輸送氣體或氣體混合物的裝置，比 如導(dǎo)管、管、管道、軟管、通道，將氣體或氣體混合物(或周圍空氣) 從一個包圍物引導(dǎo)或輸送至另一個和/或從包圍物至周圍大氣和/或從 周圍大氣至包圍物。
因此，為了提高存儲產(chǎn)品的耐久性，必須控制容器內(nèi)的氣體組分
以使得二氧化碳和氧氣的比率或總比例不同于周圍空氣(大約21%)。 優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的裝置可包括僅一個膜片，但是也能使用多 于一個的大致相同類型的膜片以增大總膜片面積。膜片優(yōu)選地可由容 器的至少一個壁定位并且可適于附著至容器內(nèi)部以便將所述容器分成 至少兩個區(qū)段。例如，附著至容器側(cè)壁、頂部以及底板的膜片可有效 地將容器分為兩個室，第一室大致定位于容器的前面附近，并且第二 室大致定位于容器的后面或門端附近。
在另一個優(yōu)選實施例中，膜片可大致定位于容器的后面附近。在 這樣的實施例中，氣體緩沖區(qū)域因此可定位于容器的后面附近。此外， 這種膜片可定位成在至少一個雙向流動裝置周圍提供一真空(void) 或緩沖區(qū)域，所述雙向流動裝置適于控制空氣(從容器外部)流入緩
10沖區(qū)域、氣體從緩沖區(qū)域流出、進(jìn)入存儲室以及完全流出容器。然而，在可選實施例中，氣體可滲透膜片可相對于容器以任何數(shù) 量的方位定位或布置并且不需要大致定位在容器后面附近以便將容器 分成兩個室。例如，氣體可滲透膜片可形成為袋或盒狀。通過將氣體 可滲透膜片形成為袋或盒狀，緩沖區(qū)域能形成為獨(dú)立或可替換的單元， 其能定位于容器的內(nèi)部或外部上，其甚至能定位于容器的外側(cè)和內(nèi)側(cè)。 在可選實施例中，容器可包括兩個、三個或更多膜片，它們定位來將 容器分成三個、四個或更多區(qū)域。另外，適于和本發(fā)明一起使用的膜種:的材料形成。-'本°領(lǐng);技術(shù)人員-應(yīng)當(dāng)理解;i，也能想到可i透膜-的其它位置以及膜片的數(shù)量和性質(zhì)，并且僅在本說明書中對以上的參 照不應(yīng)當(dāng)視為是限制性的。優(yōu)選地，氣體可滲透膜可適于促進(jìn)二氧化碳從容器貨物室流動至 容器的氣體緩沖區(qū)域。如上所述，正常的需氧呼吸要求可獲得氧氣并 且產(chǎn)生作為廢產(chǎn)物的二氧化碳。這種廢產(chǎn)物的有效處理是基本的，因 為高于特定閾值水平、容器中高濃度的二氧化碳和低水平的氧氣會產(chǎn) 生易腐爛物品的新陳代謝不平衡，從而導(dǎo)致物品內(nèi)部損壞。在又一優(yōu)選實施例中，膜片全部或部分地包括聚合物材料。在一 個實施例中這種膜片是適合的，其中緩沖區(qū)域形成為一種盒。這種盒 最終可更換并且能位于容器內(nèi)側(cè)或容器外側(cè)，其中膜片暴露于周圍大 氣或貨物區(qū)域中的氣氛。而且，膜片能全部或部分地由陶瓷材料或陶瓷和聚合物材料的組 合組成。然而，在最佳水平，二氧化碳的濃度可用作易腐爛貨物呼吸活動 的抑制劑。此外，容器內(nèi)二氧化碳的最佳組分，與最佳的氧氣組分相 組合，可使得存儲的易腐爛貨物存在于接近休眠狀態(tài)下，其結(jié)果是自 然成熟并且允許農(nóng)作物在接近成熟時收割或暴露于延長的運(yùn)輸期。容器的貨物區(qū)域內(nèi)的二氧化碳的組分通常增大(由于存儲產(chǎn)品的 自然呼吸)。這種二氧化碳因此可適于穿過可滲透膜片從貨物存儲室流入氣體緩沖區(qū)域，從而降低貨物區(qū)域內(nèi)二氧化碳的體積。
二氧化碳從貨物區(qū)域至氣體緩沖區(qū)域的流動將繼續(xù)，只要貨物區(qū) 域內(nèi)二氧化碳的濃度保持高于氣體緩沖區(qū)域中二氧化碳的濃度。 一旦 貨物區(qū)域內(nèi)二氧化碳的濃度等于氣體緩沖區(qū)域內(nèi)二氧化碳的濃度，將 達(dá)到平衡一也就是，二氧化碳穿過可滲透膜片的流動將停止。
在又一優(yōu)選實施例中，氣體可滲透膜可適于促進(jìn)氧氣從容器的氣 體緩沖區(qū)域流入容器的存儲室。特別地，選擇性可滲透的聚合物膜片 可允許氧氣穿過其中，只要這種流動的方向與二氧化碳的流動方向相 反。
在又一優(yōu)選實施例中，定位于容器內(nèi)的傳感器可適于感測容器的 貨物存儲室內(nèi)二氧化碳的濃度和/或體積。
傳感器可適當(dāng)?shù)囟ㄎ粊斫?illicit)容器的不同區(qū)域內(nèi)二氧化碳 的濃度。特別地，當(dāng)貨物區(qū)域內(nèi)的二氧化碳水平處于表示容器內(nèi)已經(jīng) 發(fā)生呼吸活動的水平時，傳感器能檢測或感測到。在這種情況下，傳 感器可將信號(比如數(shù)字或模擬信號，或者電壓或振幅值)發(fā)送至控 制器，控制器適于啟動或停用控制雙向流動裝置的閥，以使得定位于 氣體緩沖區(qū)域中的出口可打開，從而從該區(qū)域排出二氧化碳并且允許
二氧化碳繼續(xù)流動穿過膜片。
優(yōu)選地，定位于容器后面附近的雙向流動裝置可打開以允許空氣 流入緩沖區(qū)域。在這種情況下，緩沖區(qū)域內(nèi)二氧化碳的組分將降低并 且其內(nèi)氧氣濃度增大。
由于大量二氧化碳產(chǎn)生于貨物區(qū)域中并且穿過膜片進(jìn)入緩沖區(qū)域 中(并且然后經(jīng)由雙向流動裝置從容器中消除)，所以貨物區(qū)域內(nèi)的壓
力將由于氧氣和二氧化碳體積的減少而降低。
因此，并且在又一優(yōu)選實施例中，控制器可啟動或停用控制雙向 流動裝置的閥，以打開入口使得空氣可流入容器的貨物區(qū)域。在容器 內(nèi)的氧氣濃度減小時(由于正常需氧呼吸的結(jié)果)或者在貨物區(qū)域內(nèi) 操作的壓力減小時，定位在容器的貨物室內(nèi)的入口可打開以將大量新 鮮空氣供應(yīng)入容器。這種入口的操作可由控制器來控制，所述控制器從適于感測容器 內(nèi)氧氣和/或二氧化碳組分的傳感器接收信號。于是，通過適當(dāng)?shù)卮蜷_和關(guān)閉容器的入口和出口，容器內(nèi)的氣體 組分能被控制。這種操作使用控制器來實現(xiàn)并且可由多個適于檢測容 器內(nèi)氣體組分的傳感器來促進(jìn)。另外，提供適于附著至容器內(nèi)部的選擇性可滲透膜片將使得二氧 化碳能從容器的貨物區(qū)域排出到氣體緩沖區(qū)域。氣體緩沖區(qū)域能類似 地通過雙向流動裝置的操作被排空，所述雙向流動裝置作為出口工作， 其可打開和關(guān)閉以調(diào)節(jié)空氣(從容器外側(cè))流入緩沖區(qū)域。在另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于利用一裝置控制容器內(nèi)氣 體組分的方法，所述容器包括多個壁以及至少一個入口和/或出口 ，所 述裝置包括至少一個傳感器、至少一個控制器、至少一個氣體可滲透 膜片、第一區(qū)域和第二區(qū)域，氣體的不同組分能以不同速度穿過所述 可滲透膜片，第一區(qū)域用于容納貨物并且第二區(qū)域限定氣體緩沖區(qū)域， 所述至少一個入口和/或出口與所述緩沖區(qū)域相通，該方法包括通過使 用膜片從第一區(qū)域移除二氧化碳，并且包圍物中氣體組分的調(diào)節(jié)通過 將氣體緩沖區(qū)域中的氣體組分與來自周圍大氣的空氣混合而進(jìn)行。在該方法的又一實施例中，貨物區(qū)域和緩沖區(qū)域由膜片分隔或分離。該方法還使得可以通過打開一個或多個通向周圍大氣的閥，通過 將氣體緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體組分與來自大氣的空氣相混 合而調(diào)節(jié)和/或控制包圍物中的氣體組分。此外，能通過將氣體緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體組分與來自 供應(yīng)源的氣體或氣體混合物相混合來調(diào)節(jié)和/或控制包圍物中的氣體 組分。在易腐爛物品定位于貨物區(qū)域中之后，氣體或氣體混合物能用于 沖洗貨物區(qū)域、緩沖區(qū)域或者兩者，或者氣體或氣體混合物能用于調(diào) 節(jié)貨物區(qū)域、緩沖區(qū)域或兩者內(nèi)的瞬間氣體組分。在該方法的又一實施例中，能通過以下特征中的至少一個調(diào)節(jié)和/或控制包圍物中的氣體組分
(i) 測量緩沖區(qū)域中二氧化碳的含量并且如果必要的話用來自外 面大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；
(ii) 測量貨物區(qū)域中二氧化碳的含量并且如果必要的話用來自外 面大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；
(iii) 測量緩沖區(qū)域中氧氣的含量并且如果必要的話用來自外面大 氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；
(iv) 測量貨物區(qū)域中氧氣的含量并且如果必要的話用來自外面大 氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體。
根據(jù)該方法的調(diào)節(jié)基于讀取如上所述的一個或多個傳感器。 本發(fā)明提供了超越現(xiàn)有技術(shù)控制系統(tǒng)的眾多優(yōu)點。 提供適于調(diào)節(jié)容器內(nèi)氣體組分的有效但成本經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)是一個優(yōu)點。
本發(fā)明能以現(xiàn)有技術(shù)受控氣氛(CA)系統(tǒng)的一小部分成本而有效 地集成和安裝至現(xiàn)有容器是其一個優(yōu)點。
通過本發(fā)明獲得的又一優(yōu)點是能將貨物區(qū)域中二氧化碳含量控制 在低濃度的二氧化碳和氧氣。這可用如上所述的所述膜片和方法來實 現(xiàn)。
該方法使得能通過用來自周圍大氣的空氣"稀釋，，緩沖區(qū)域中的 氣體或者通過注射來自氣體源的氣體來控制二氧化碳、氧氣或兩者的 濃度。
傳感器給出關(guān)于貨物-和/或緩沖區(qū)域中氣體或氣氛的條件或組 分的讀數(shù)，所述讀數(shù)或脈沖用于直接地或在由一個或多個處理單元處 理之后啟動一個或多個閥和/或泵、通風(fēng)孔、鼓風(fēng)機(jī)。
為了獲得具有足夠表面積并且具有適當(dāng)物理尺寸的膜片，膜片的 優(yōu)選實施例是折疊或打褶以獲得比實際物理延展更大的表面積。
因此，能通過相對小物理延展的膜片維持大體積(或通量)的流量。
通過膜片的體積流量直接與膜片面積成比例。適合膜片的可能構(gòu)造包括附著至中間層的第一層，中間層又附著 至第二層。第一層是決定膜片選擇性的選擇層。中間層優(yōu)選地具有高 于第一層的滲透性并且最優(yōu)選地具有與第二層相同的滲透性。第二層 優(yōu)選地由具有非常高滲透性的多孔材料制成。中間層以薄層的形式(優(yōu)選地比第一層薄)施加至第二層并且應(yīng) 該與第一層形成良好的粘合。


本發(fā)明的其它方面從下面參照附圖僅以舉例的方式給出的描述中將變得很明顯，其中圖1示出了根據(jù)一個優(yōu)選實施例形成的裝置的側(cè)視圖，圖2示出了一種容器，其具有定位在容器外側(cè)的緩沖區(qū)域/范圍，圖3示出了一種容器，其具有定位于容器內(nèi)部的緩沖區(qū)域/范圍，并且圖4示出了用于根據(jù)本發(fā)明的裝置中的膜片的優(yōu)選實施例的示意圖。
具體實施方式
圖1示出了容器1，其具有安裝為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例構(gòu)造的 裝置的元件。容器1包括頂部2、底板3、兩個側(cè)壁(未示出)、后壁 4 (形成為門)和前壁5。還示出膜片6,其形成為氣體可滲透的塑料薄膜。膜片6適于附 著至容器1的側(cè)壁、頂部2和底板3以將容器1分隔為存儲區(qū)域7和 氣體緩沖區(qū)域8。膜片6構(gòu)造為相比較對于存在于容器1內(nèi)的其它氣 體(例如氧氣、氮?dú)?、乙?具有對于二氧化碳而言更大的可滲透性。還示出了雙向流動裝置9，其包括閥IO并且適于打開以促進(jìn)氣體 流入或流出容器以及空氣進(jìn)入容器的貨物區(qū)域7。另外，示出了雙向 流動裝置11，其用作入口和出口并且在閥12的操作下適于促進(jìn)空氣 流入和/或流出氣體緩沖區(qū)域8。在示出的實施例中，由于存儲區(qū)域7內(nèi)二氧化碳的組分升高(例 如，由于正常呼吸的結(jié)果)，產(chǎn)生的大量二氧化碳經(jīng)由膜片6輸送至氣體緩沖區(qū)域8。膜片6作為選擇性滲透膜片操作，所述膜片對于二氧 化碳比對于容器1中存在的其它氣體具有更高的滲透性。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中使用膜片6，其中二氧化碳的滲透性比 氧氣的滲透性高出至少8倍。
在本發(fā)明的另一個實施例中使用膜片6，其中二氧化碳的滲透性 比氧氣的滲透性高出至少9.5倍。
在本發(fā)明的另一個實施例中使用膜片6，其中二氧化碳的滲透性 比氧氣的滲透性高出至少19倍。
在本發(fā)明的另一個實施例中使用膜片6，其中二氧化碳的滲透性 比氧氣的滲透性高出至少38倍。
適合膜片6的可能構(gòu)造包括附著至中間層14的第一層13，中間 層14又附著至第二層15。第一層13是確定膜片6的選擇性的選擇層。 中間層14優(yōu)選地具有高于第一層13的滲透性，并且最優(yōu)選地其滲透 性與第二層15相同。第二層15由具有高滲透性的多孔材料制成。
中間層14以薄層的形式(優(yōu)選地比第一層13薄)施加至第二層 15并且應(yīng)當(dāng)與第一層13形成良好的粘合。
貨物存儲區(qū)域7還包括傳感器(未示出)，其適于查詢?nèi)萜鞯膬?nèi)部 以評定容器內(nèi)氣體的組分。由于存儲區(qū)域7內(nèi)的氧氣體積減少(由于 正常需氧呼吸的結(jié)果)，傳感器(未示出)將檢測這個的發(fā)生并且將適 當(dāng)?shù)男盘柊l(fā)送至控制器(未示出)，控制器將啟動或停用閥IO以打開 流動裝置9。通過打開入口 9，空氣將供應(yīng)入存儲區(qū)域7，從而增加存 儲區(qū)域7的氧氣含量。
由于存儲在容器內(nèi)的易腐敗貨物的正常呼吸，二氧化碳的組分通 常在容器1的存儲區(qū)域7內(nèi)增大。這種二氧化碳將通過滲透性膜片6 流入氣體緩沖區(qū)域8中，從而降低存儲區(qū)域7內(nèi)二氧化碳的體積和/ 或濃度。
適當(dāng)?shù)囟ㄎ挥谌萜髦械膫鞲衅髂軝z測或感測何時貨物區(qū)域7和/ 或氣體緩沖區(qū)域8內(nèi)的二氧化碳水平處于允許水平。當(dāng)貨物區(qū)域7和/ 或氣體緩沖區(qū)域8內(nèi)的二氧化碳水平變得太高時，傳感器將信號發(fā)送至控制器以啟動或停用(與雙向流動裝置ll聯(lián)系的)閥12以打開， 這便于新鮮空氣根據(jù)需要進(jìn)入氣體緩沖區(qū)域8以及從氣體緩沖區(qū)域8 中排出二氧化碳。在緩沖區(qū)域8內(nèi)的二氧化碳的濃度降低至低于存儲區(qū)域7內(nèi)的二 氧化碳的濃度時，存儲區(qū)域7內(nèi)的二氧化碳將通過滲透性膜片6流入 緩沖區(qū)域8，從而降低存儲區(qū)域7內(nèi)的二氧化碳的濃度。因此，該系統(tǒng)在容器1中的使用將有效地控制容器1內(nèi)氣體的組 分以使得容器中二氧化碳和氧氣的總比例可從21%改變。特別地，流 出和/或流入的空氣可通過入口和出口的打開和/或關(guān)閉被積極地操 縱，這有效地控制氣體流入和/或流出容器1，從而便于根據(jù)需要改變 這個總比例(21%)。包括該裝置的系統(tǒng)使得可以使用 一種方法用于利用 一裝置控制容 器1內(nèi)氣體的組分，所述容器1包括多個壁以及至少一個入口和/或出 口 11，所述裝置包括至少一個傳感器、至少一個控制器、至少一個氣 體滲透性膜6、第一區(qū)域7和第二區(qū)域8，氣體的不同組分能以不同速 度穿過所述氣體滲透性膜片6，第一區(qū)域7用于容納貨物并且第二區(qū) 域8限定氣體緩沖區(qū)域，所述至少一個入口和/或出口 ll與所述緩沖 區(qū)域8相通，該方法包括通過使用膜片6從第一區(qū)域7移除二氧化碳， 并且通過將氣體緩沖區(qū)域8中的氣體組分與來自周圍大氣的空氣相混 合而調(diào)節(jié)包圍物中的氣體組分。在該方法的另一個實施例中，第一區(qū)域7和第二區(qū)域8由膜片6 分隔或分離。該方法還使得能通過打開一個或多個通向周圍大氣的閥，通過將 氣體緩沖區(qū)域8和/或貨物區(qū)域7中的氣體組分與來自大氣的空氣混合 來調(diào)節(jié)和/或控制包圍物中的氣體組分。另外能通過將氣體緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體組分與來自 供應(yīng)源的氣體或氣體混合物混合來調(diào)節(jié)和/或控制包圍物中的氣體組 分。在該方法的另一個實施例中，能通過至少一個下述特征來調(diào)節(jié)和/或控制包圍物中的氣體組分。(i )測量緩沖區(qū)域中二氧化碳的含量并且如果必要的話用來自外面大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；(ii) 測量貨物區(qū)域中二氧化碳的含量并且如果必要的話用來自外 面大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；(iii) 測量緩沖區(qū)域中氧氣的含量并且如果必要的話用來自外面大 氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；(iv) 測量貨物區(qū)域中氧氣的含量并且如果必要的話用來自外面大 氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；實際上，上述系統(tǒng)提供了改進(jìn)的控制方法，其能積極地監(jiān)測容器 1中氣體的組分并且為容器內(nèi)容物的存儲提供優(yōu)化的環(huán)境。參照圖2和3，代替具有如參照圖1所述適于附著至容器側(cè)壁、 頂部和底板的膜片6，該裝置是包括緩沖區(qū)域8的可互換單元，該緩 沖區(qū)域包括定位于如圖2所示容器內(nèi)部或如圖3所示容器外部的選擇 性滲透膜片6。此外，該系統(tǒng)能有效地控制氣體流入和/或流出容器從而促進(jìn)容器 中的氣體氣氛，這將延長被存儲產(chǎn)品的保存期一其中所提供系統(tǒng)的制 造和維護(hù)都相對便宜。本發(fā)明的各個方面已經(jīng)僅以舉例的方式被描述并且應(yīng)當(dāng)理解到在 不脫離其范圍之下可做出變型和增加。
權(quán)利要求
1.一種用于控制容器內(nèi)氣體組分的裝置，所述容器包括多個壁和至少一個入口和/或出口，所述裝置包括至少一個傳感器、至少一個控制器以及至少一個氣體可滲透膜片，氣體的不同組分能以不同速度穿過所述氣體可滲透膜片，所述裝置具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域用于容納貨物并且所述第二區(qū)域限定一氣體緩沖區(qū)域，所述至少一個入口和/或出口與所述緩沖區(qū)域相通，所述膜片適于允許氧氣和二氧化碳流動穿過其中，只要氧氣的流動方向與二氧化碳的流動方向相反，其中所述膜片對于二氧化碳的滲透性比對于氧氣的滲透性高出至少8倍。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述膜片對于二氧化碳的滲透性 比對于氧氣的滲透性高出至少9.5倍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述膜片對于二氧化碳的滲透性 比對于氧氣的滲透性高出至少19倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述膜片對于二氧化碳的滲透性 比對于氧氣的滲透性高出至少38倍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其具有以下特征中的至少一個(i) 所迷膜片限定定位于所述容器內(nèi)部的一氣體緩沖區(qū)域；(ii) 所述膜片限定定位于所述容器外部上的一氣體緩沖區(qū)域；(iii) 所述膜片限定定位于一盒中的一氣體緩沖區(qū)域；(W)位于所述貨物區(qū)域和所迷膜片之間的至少一個氣體緩沖區(qū) 域，并且所述膜片的一側(cè)暴露于周圍大氣；(v) 由一個或多個平行布置的膜片限定的氣體緩沖區(qū)域。(vi) 由一個或多個串聯(lián)布置的膜片限定的氣體緩沖區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中至少一個閥適于在由控制器啟動 或停用時打開，以提供供氣體流入和/或流出容器的通道。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述膜片定位成在至少一個雙向 流動裝置周圍提供一真空或緩沖區(qū)域，所述雙向流動裝置適于控制氣體流入緩沖區(qū)域、氣體流出緩沖區(qū)域、進(jìn)入存儲室以及完全流出容器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中定位于容器內(nèi)的傳感器適于感測 容器的貨物存儲室內(nèi)二氧化碳和/或氧氣的濃度和/或體積。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，包括能打開以允許氣體流入緩沖區(qū)域 的雙向流動裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，包括能打開一個入口以使得氣體可 流入容器的貨物區(qū)域內(nèi)的雙向流動裝置。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，包括能打開以允許氣體在貨物區(qū)域 和緩沖區(qū)域之間流動的雙向流動裝置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，包括能打開一個入口以使得氣體可 流入容器的貨物區(qū)域內(nèi)的雙向流動裝置。
13. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，包括將來自供應(yīng)源的氣體或氣體混 合物提供給貨物區(qū)域和/或緩沖區(qū)域的流動裝置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述容器是建筑物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的裝置，其中所述容器是冷凍倉庫。
16. —種用于利用一裝置控制容器內(nèi)氣體組分的方法，所述容器 包括多個壁以及至少一個入口和/或出口 ，所述裝置包括至少一個傳感 器、至少一個控制器、至少一個氣體可滲透膜片以及第一區(qū)域和第二 區(qū)域，氣體的不同組分能以不同速度穿過所述氣體可滲透膜片，所述 第一區(qū)域用于容納貨物，所述第二區(qū)域限定一氣體緩沖區(qū)域，所述至 少一個入口和/或出口與所述緩沖區(qū)域相通，所述方法包括通過使用一 膜片從第 一 區(qū)域移除二氧化碳，其中通過將氣體緩沖區(qū)域中的氣體組 分與來自周圍大氣的空氣混合來調(diào)節(jié)包圍物中的氣體組分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中通過打開一個或多個通向周圍 大氣的閥，通過將氣體緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體組分與來自大 氣的空氣混合而調(diào)節(jié)包圍物中的氣體組分。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中包圍物中氣體組分的調(diào)節(jié)通過 將氣體緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體組分與來自供應(yīng)源的氣體或 氣體混合物相混合而進(jìn)行。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其具有以下特征中的至少一個(i) 測量緩沖區(qū)域中二氧化碳的含量，并且如果必要的話用來自 外面大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；(ii) 測量貨物區(qū)域中二氧化碳的含量，并且如果必要的話用來自 外面大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；(iii) 測量緩沖區(qū)域中氧氣的含量，并且如果必要的話用來自外面 大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體；(iv) 測量貨物區(qū)域中氧氣的含量，并且如果必要的話用來自外面 大氣的空氣混合、稀釋或替換緩沖區(qū)域和/或貨物區(qū)域中的氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于控制貨物容器內(nèi)氣體組分的裝置。該裝置包括至少一個傳感器、至少一個控制器以及至少一個氣體可滲透膜片，該氣體可滲透膜片適于促進(jìn)不同氣體組分以不同速度穿過其中。該裝置具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域用于容納貨物并且第二區(qū)域限定氣體緩沖區(qū)域，至少一個入口和/或出口與所述緩沖區(qū)域相通，所述膜片適于允許氧氣和二氧化碳流動穿過其中，只要氧氣的流動方向與二氧化碳的流動方向相反，其中膜片對于二氧化碳的滲透性比對于氧氣的滲透性高出至少8倍。本發(fā)明還涉及一種方法。
文檔編號B65D88/74GK101331071SQ200680041418
公開日2008年12月24日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月22日
發(fā)明者G·約恩森, R·D·施密特 申請人:馬士基集裝箱工業(yè)公司