CN102448850A - 温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种为负荷物而设的具有机械和热稳定性的运输集装箱，且所述集装箱在装货时装配。本发明尤其涉及一种易于在飞机中运输的集装箱，例如一种飞机集装箱。在运输和供应产品和材料(尤其是运输中间品和成品)的物流领域，人们开发了可以安全保护各种产品免于物理损坏的集装箱。食品和药品在运输过程中不仅需要物理冲击和压力保护，还要求温度稳定；否则货物可能受损而且不能使用，无论这种损坏是否明显。本发明旨在提供一种运输集装箱，能够将货物维持在一个窄温度范围内，能够在吊装前节省大量的体积，而且制造经济，易于构建。本发明的进一步目的是提供一种符合标准单位集装设备规格的运输集装箱。

Description

温度控制系统

技术领域

本发明涉及一种用于集装箱的温度控制系统，例如适用于航空货运的运输集装箱。尤其是，本发明涉及一种有相同用途的被动式系统。

背景技术

在运输和供应产品和材料(尤其是运输中间品和成品)的物流领域，人们开发了可以安全保护各种产品免于物理损坏的集装箱。但是，某些类型的产品，如药品和食品在运输过程中不仅需要物理冲击和压力保护，还要求温度稳定；否则货物可能受损而且不能使用，无论这种损坏是否明显。

例如，在制药行业中，产品常常需要维持在一定温度范围之内：产品可包装在较小的集装箱中，这种集装箱相对易碎，因而隔绝材料必须可以维持产品的物理和热稳定性。

小型药物类货品经济价值高，可能还有很高的健康价值。药品管理不善而引起的破坏可能会造成严重后果。同样，在食品行业中，鱼类供应商经常使用容纳如20公斤产品的冷冻鱼箱。鱼类必须贮存在低温之中，还要放入高强度的集装箱之中以防外溢。

随着生活水平的提高，在发达国家(例如欧洲和北美)，超市、熟食美食店和类似商店中供应的热带食品(在遥远的热带地区生长)正日益增加。在生产国，从采摘至运输到配送中心的时间短，这与通过飞机将产品运至消费国所用时间相似，从而使遥远的国度采摘的水果在两三天内进入千家万户的餐盘成为寻常事。

但是，空运带来一个特殊的问题：货物可能在热带高温下运输，并包装、放置在货盘及类似容器中，由此装入飞机集装箱中。此类货物可能被留在极端温度下(+40o C)的跑道上，然后再放入飞行过程中为低压、低温环境的货舱中。在目的地机场，温度可能远低于零度以下。由此可得出一个推论，在“发达”国家中生产的热敏性药品必须经过类似的温度变化运输到地球的另一端去。

以上两种情景令运输管理人员处境艰难。对于空运来说，集装箱应当重量小，利用飞机内的非矩形货舱空间；对于货物而言，它们必须受到防冲击保护，维持在窄温度范围之内，有时还要配备温度数据记录仪，这样集装箱内的温度记录可确定药物在使用前是否由于温度控制条件不佳而遭到破坏。集装箱可配备制冷机组以保持温度稳定，但是电动发动机需要电源或燃料。该温度控制系统示例，见合肥美的荣事达电冰箱公司的CN20136863。

为简化机场、飞机和装卸设备方面的运输问题，开发了飞机单位集装设备(ULD)，该设备包括可由地面装卸机轻松装入飞机的任意一类货盘或集装箱。飞机ULD是在不使用附属设备的情况下，与飞机装载及防撞系统直接接口的设备。单位集装设备有预成型ULD，例如LD3和LD7，这些设备相当于标准配置而且可用于某些类型的飞机。另外还有其他的ULD，其外形具有一个矩形底座，而大体上不是圆柱形，也就是说当它们从底座上向上延伸时，它们向外延伸，超出底座的边侧。KR20080100401提供了一种多层组合包装箱，通过在现有新鲜食品循环系统中使用低温制冷循环来提高新鲜食品的产品价值。该多层组合包装箱包括第一、第二、第三和第四层包装材料，排列方式类似于俄罗斯套娃，其中第三层包装材料是制冷袋并嵌入到第二层包装材料中；第四层包装材料嵌入到第三层包装材料中。

其它已知的冷冻产品形式，如冰袋，含有聚合物冷却剂，该冷却剂包装在袋内，可为产品提供简单冷却方式。也可使用冷却凝胶，通常被嵌入塑料容器中；但当包装时，不一定能提供足够的热传导。但是，根据运输集装箱的性质，凝胶袋可从所选定位置移动到或以其他方式置于其他地方，由此产生不当的温度梯度，从而不能保持药物、疫苗、食物或其他产品所要求的温度；运输过程中未按照要求的温度范围进行储存的产品，如疫苗，必须弃置，不得使用。例如，如果一个集装箱的可冷冻凝胶从其正常放置位置被撞倒，并且渗漏到集装箱两个面板之间的连接位置，飞机内温度最好基本上在0摄氏度以下；随后的冷冻和冷却，可能会给容器造成无法恢复的损坏并且损毁所含物品。

需要注意的是，用于集装箱的被动热交换装置很少；几乎不能提供足够的冷却性能；更不用说能在运输过程中保留在原处。此外，从集装箱方面来讲，冷却系统需要能够轻松移除，并且能够根据相关的隔热货柜进行扁平式包装；它们要么结实但不可折叠，要么可折叠，但可折叠的货物集装箱在用叉车和其它工具移动时易于损坏，而且/或者装配过程复杂。

发明目的

本发明旨在为上述问题提供一种解决方案。本发明旨在为运输集装箱提供一种温度控制系统，该系统生产成本低、便于并易于在其所放置的箱柜中从扁平式包装进行组装。此外，本发明旨在提供一种在装配完毕时可将货物维持在一个窄温度范围之内的集装箱温度控制系统。

另外，本发明旨在提供一种被动式温度控制系统，该系统占据空间小、易于在扁平式包装储藏箱柜中使用。本发明的目的是进一步为符合标准单位集装设备规格的运输集装箱提供一种温度控制系统。

发明内容

按照本发明的通用特性，为一种具有一个底座和至少一个侧壁和一个盖板的运输集装箱提供一种温度控制系统；温度控制系统包括一个可折叠套筒，该套筒有第一和第二主面，在展开状态下，形成一个保温袋，与货柜的一侧相连，用于可操作性地保持保温袋内部的温度控制；方便的地方是，套筒内含有一个垫片，以便通过与热袋之间进行热传递来保持密闭容器内的温度，同时避免了与产品接触。

方便的地方是，套筒含有板材，如波纹塑料或瓦楞纸板等，其配置方式形成一个用于放置标准型冷却剂包的孔眼。已知冷却剂包可使用塑料材料制造，而且可使用凝胶材料填充或者可以包含一个或多个嵌入纸箱中的含有冷却剂材料的塑料袋。简单来说，冷却剂包将确定一个主体，该主体具有高热容量及在维持温度方面具有可操作性的——也就是说，冷却剂通过其高热容量，能帮助维持高于环境的温度，也能以同样的方式维持低于环境的温度。由于其具有价格相对低廉而又容易获得的优点，波纹塑料或纸板通常用于交通运输行业。

方便的地方是，本发明所使用的集装箱包含至少一个底座和多个直立壁板，其中底板和第一板类型一致，壁板和第二板类型一致。更可取的是，容器在相邻板之间含有配合榫舌和槽边，这样当容器关闭时，基本上是密封的。由于集装箱具有相当好的密封性，使用冷却包很有效，这是因为，不仅与箱柜外部的空气进行交换有助于增加箱柜内的温度，而且当在冷却包上冷却及可能结霜时，与外部气体交换还能导致饱和空气的凝结。其后所有的温度循环，包括结霜，都可能影响如纸板等材料的完整性。

另一个方面，本发明还提供了一个包括冷却系统的集装箱；集装箱可采用多种形状，尽管可能使用有正方形截面或圆柱形截面，但一般使用矩形。此类集装箱壁均配备冷却套筒。更可取的是，集装箱还包括一块或多块隔热盖板，该隔热盖板类型与第一或第二板类型一致，用以将盖板有弹性地固定在直立的壁板上。

形成集装箱侧壁的隔热板可由一种或多种板构成，包括挤塑聚苯乙烯、聚氨酯泡沫、发泡聚苯乙烯、纸板、层压聚氨酯泡沫、层压发泡聚苯乙烯或模压塑料。层压面板可包括纸片、胶合板、聚丙烯、铝或铁中的一种。

方便的地方是，可将防风雨膜盖住使用中的组装集装箱。更可取的是，防风雨膜使用了一层隔热层。方便的地方是，吊货网含有防风雨板，位于托盘底座的凹处，用于提供一个全面的防风雨集装箱系统，该系统能缓冲运输集装箱内的货物；热板位于板的四周并使用吊货网进行固定，并使用底座构件进行固定并与之配合。方便的地方是，吊货网包括任意一条或多条带子或弹性索。方便的地方是，吊货网带有地脚，位于底座周边的凹槽内。

本发明的另一方面是提供一种集装箱，其侧壁的内表面有一个用于容纳温度控制袋的封套，封套包括一个其宽度和深度适合容纳一个或多个温度控制袋的孔，温度控制袋通过间隔构件和集装箱内部的产品隔开。方便的地方是，集装箱的第一和第二板的排列是相互关联的，这样第一板的边缘件位于第二板确定的凹槽内。第一和第二板可包括底座板和一块墙板或墙板和墙板。

本发明所述的集装箱温度控制包可快速有效地组装。组成温度控制包的零部件可存放在一个空间较小、便于事先安装到集装箱板的地方，而且可连接到采用扁平式安装的集装箱上。本发明的一个显著优点是其构造允许不同尺寸的货箱使用相同尺寸的温度控制包，零部件的共性可以提供更经济有效的构造和/或不同的功能。

附图简要说明

为了更好地理解本发明，下面参考附图页所述图形，仅通过实例说明本发明，其中：

图1为现有技术运输集装箱的示意图；

图2为带有防风雨板的集装箱示意图；

图3a-3c就本发明一方面的首次实施例进行了详细的描述；

图4显示了符合本发明其中一方面的带有冷却套筒的集装箱；

图5显示了本发明第二实施例的透视图；

图6a和b为符合本发明要求的套筒侧视图和平面图；

图7和8分别为纸板空白和成套套筒；

图9a和b为压缩1和2状态下的套筒；

图10a、b和c为温度控制包；

图11为套筒开口端照片；

图12为压缩套筒示意图；

图13a和b分别为温度控制包的端视图和透视图；

图14为空套筒；

图15为部分嵌入温度控制包的另一实施例。

具体实施方式

以下将仅通过实施例说明发明者构想的实施本发明的最佳方式。为全面理解本发明，以下说明列出了多种具体细节。对于本领域技术人员显而易见的是，实施本发明时可变化具体细节。

图1为GB2459392中披露的集装箱的一个示例，其具有标准ULD集装箱的尺寸。虽然没有任何显示关于底板的任何详细信息，但侧板构件22a-c和23a、b采用此方式进行布置，使板构件的底边部分与底座构件的槽口相连。这样的话，在底座构件及与其连接的L形截面元件之间需指定一个槽口，但本发明可用于采用不同方式制造和组装的集装箱中。方便的地方是，材料包括挤塑聚乙烯或聚氨酯泡沫，厚度约为50-80毫米。矩形集装箱的各角使用相互类似的槽口和边缘板连接。在使用时，以LD7集装箱为例，将集装箱板安装在一个托盘上，然后安装在一个符合国际飞机标准规格的铝制底座上；通过底座周边轨道上的插头连接含有松紧带的吊货网26上。尽管隔热板彼此紧密配合以防止气体交换(以及传热)，在运输热敏性产品时通常使用隔热外袋，此类袋子可盖住集装箱并以吊货网26固定。图2显示了防风雨的集装箱。

图3a为本发明第一次实施例；套筒50通常含有一个椭圆形盒子，可从顶端51及下端59打开。套筒50连接在集装箱板的内壁上，下端靠近集装箱底座。在一个简单的实施例中，制冷剂封套可包括一个纸板外壳，后壁(例如通过双面胶带)固定在集装箱的一个侧壁上。尽管可以使用波纹塑料，但纸板价格低廉而又容易获得。事实上(但不是必须)，套筒的下端，与底座接触。包的正面50与冷却剂包分开距离d，使用垫片形式53可包含一个单独的纸板墙或者出于方便含有一个塑料泡沫垫片。这些套筒均含有温度控制包密封装置，具有较高的热容量：第一外壳51用来放置冷冻剂或冷却剂包(如凝胶袋53)和具有较高热容量的类似物体。在使用时，其与集装箱壁54相邻；第二元件52在凝胶袋和产品(未显示)之间提供了一个最小距离dm。孔55可开在第一外壳的壁上，以确定内部冷却剂包的位置。同样地，此孔可协助对流传热。

图3b显示了以一种明显偏离套筒中心的方式处于半嵌入状态的冷却剂包53。图3c显示了制冷剂包53是如何根据图3b与套筒顶部保持齐平的。以下为有关的一些热动力性概念：传热、吸热和相变。这些原理是热动力学“第零定律”的一些要素。即所有系统都尽力达到热量均匀分布的状态。如果温度较高的物体接触温度较低的物体，高温物体将向低温物体传热。值得注意的是，某些货物必须维持在低于环境温度中；另一些货物则必须维持在高于环境的温度之中，有些则必须维持在高温。

现在转到图4，图中显示了图2a和2b中所显示的集装箱。盒41中含有温敏型物品，所以需要一个特定的、温度限制范围内保存。本发明提供了连接集装箱内壁的套筒或封套28a。盒41安装在底座21a上并可使用托盘(未显示)支撑，反过来，也可置于底座构件42上。本图也显示了纸板封套28a和能放置凝胶袋的盒28b，例如：其具有较高的热容量，有助于维持某一特定温度。集装箱底座、侧板和顶板均可由塑料泡沫板制成，例如挤塑聚乙烯或聚氨酯。但是，在某些情况下，板包含带有纸板、聚乙烯护套或其它类型护套包括玻璃增强塑料。

使用护套材料的优点是L形构件可完整成型，前提是集装箱是根据GB2459392要求制作的。但是，如图所示，长边板23a-23c之间具有互锁功能，可方便地通过相应榫合而互锁，从而最大限度地减小板之间的任何间隙。板23a和23c具有垂直的L形构件32与其相连；同样地，短边板24a和24b相互之间并和相邻的长边板互锁，L形构件确保相邻侧壁板之间的角边缘没有间隙。具体地说，第一个板在板内表面有一个带槽口的通道，通道至少靠近其中一个边缘，槽口位于板边缘表面的横截面上，还有一个普通的L形，L形截面的第一杆臂，使用中，是第一构件外壁的一部分，L形截面的第二臂的内侧面与上述板边缘面相对，这样，可使槽口位于第二板边缘部分中，便于连接和弹性固定。上隔热板27a，如上所述和底板大体相似，并且和侧壁板的上边缘咬合，L形构件协助保持侧板的边缘没有间隙。通过将单独的板弹性地固定住，可防止集装箱外侧和内侧之间出现空气通道。

现在转到图5，所示为封套50a视图，该封套连接在一块侧板的内表面23a上。这不同于套筒50，垫片方式不是由在冷却剂套筒53之间的气障来确定——例如，由纸板空盒截面所产生——或图中显示的套筒主面，垫片含有膨胀的聚苯乙烯。通常以制冷剂袋或凝胶袋(或其它种类材料)为制冷剂，用以将产品维持在规定的温度范围之内，并维持隔热运输集装箱内的热环境足以达到产品温度要求。

通过使用厚垫片，即使在集装箱不存在有效载荷的情况下，将不会使负载和制冷包直接接触。预先在集装箱中随意放置了此类制冷剂袋，有时放在货箱内。但是，这样做的缺点在于制冷剂袋可能在特定区域内聚集，特别是粗暴处理集装箱(也可由风暴及/或飞行着陆不良引起)使集装箱内温度分布不均匀，也许损坏那些接触凝胶袋的产品；同样地，凝胶袋或类似物可能受损并破裂，可能毁坏集装箱的内容物。

凝胶袋含有很多单位固体，通常为矩形。图6显示了位于集装箱壁29a的套筒侧视图。申请人已经确定，通过将外壳51的宽度从顶部的w1减少至宽度w2，其中w2小于凝胶袋w3的宽度(例如92％-98％)，则可将凝胶袋安全地塞入外壳中而无需担心凝胶袋在装配板时脱落(可以理解的是，由于单位载荷设备的侧板高度经常约为2米或以上，随后塞入凝胶袋是不可取的，因为可能无法将凝结袋正确放入其指定位置(若有)之内)。W2的确切宽度将取决于使用的材料，纸板的宽度要比典型的塑料板宽。在集装箱的使用中这可能还具有防止溢出的优点。封套的放置位置使其和集装箱的底面之间有一个间隙，从而协助对流以使集装箱的环境内温度均匀。

尽管凝胶袋的尺寸可以变化，现已发现方便的袋尺寸和重量(3公斤)为44.7厘米x 28.6厘米x3.6厘米。封套很容易由瓦楞纸板制成。一个封套中可塞入三个或更多凝胶袋。由于凝胶袋是一种在包装行业中普遍使用的物质，封套的制作和固定为人们熟知的工艺。在孔的上部，孔的一面的中央，可粘合一条胶带；通过将一个凝胶袋的下侧接触胶带，则可以受控的方式降低凝胶袋的位置。凝胶袋的边缘可有一个缺口以协助这一操作，而无需担心凝胶袋滑向胶带的任一侧。

现在参考图7，图中所示为一个初始折叠之前的纸板平面图，具有一个可操作的圆形75标记，在连接到泡沫板和垫片泡沫时用来协助将把手定位在冷却套筒上。正面50连接到一个垫片泡沫上并与71分离，72被中间元件73隔离，用来确定安装在套筒内冷却剂包的厚度。图8显示了纸板管在使用垫片进行替代并连接到集装箱板壁之前是如何形成的。使用薄板或纸板类材料的优势见图9a和9b，其中显示了打开和折叠状态的套筒截面。正如其它地方所说，降低空闲纸箱的存储空间的能力是特别受欢迎，尤其是在航空货运业，不仅重量，体积也会造成成本。

图10a和10b显示了由厚度为0.5-2.0的纸板或塑料板制作的冷却剂包的第一和第二透视图。一个合适的纸板可含有级C180W200K175SC冲切波纹纸板；一个合适的塑料板为低密度聚乙烯产品。在使用时，众所周知，这些均填充了含有凝胶和凝胶袋/二氧化氯混合物的凝胶袋，凝胶是使用水/高吸收性聚合物以0.3％的比例混合而成的。水通常将进行三重处理-碳过滤、紫外和氯化，以符合国家、国际和工业规定。凝胶袋适当的尺寸经发现为450毫米×287毫米×40毫米。图10显示了用来折叠成制冷剂包的纸板的略图。

现在参考图11-15，图中显示的本发明各个方面的详细信息；图11显示了套筒开口端的一张照片，在图12中显示的是压缩状态。图13a和13b分别是温度控制包的端视图和透视图。图14显示了一个空套筒，使用双面胶带将塑料缓冲元件连接冷却套筒面50上。图15显示了使用部分嵌入的温度控制包的另外的实施例。

方便的地方在于，集装箱的泡沫板为层压构造，从而通过使用不同密度的泡沫实现轻质而坚固的结构。方便的地方是，板可采用市售无氟利昂发泡聚乙烯板(LDPE)而获得，其具有挤压外壳的密闭式孔结构。这带来了低吸水性和水蒸气透过率。泡沫具有较高的弹性和灵活性，具有优良的缓冲性能和优良的热绝缘性能，温度稳定在-40-+70℃之间。此结构的市售泡沫由可耐福绝缘材料的公司如美国希悦尔公司等制造。我们也发现当时不同密度的层压板时，产品面板弯曲度有降低的趋势。通过挑选合适的材料，可选择轻质板制备弹力集装箱，该集装箱可弹性变形并返回原始位置，尽管回弹程度有限。

如果隔热底座和L形构件有多种形式，这将是很好的。例如，底座材料可包括一个榫口部分，L形构件臂可与隔热底座材料的下方完全接触。通过采用此类布置，可以在安装集装箱侧壁以前将货物放置在底座上，以后再通过将侧壁插入L形构件中开凿的榫头槽这样的简单操作安装侧壁，无需担心侧壁倒塌。现已发现这样可以快速装载空运货盘。可以理解的是，快速运输产品缩短了产品脱离受控温度环境的时间。在本发明一个最简单的实施例中，仅底座隔热构件的L构件从底座的外边缘伸出。尽管如此，较佳的做法是至少为集装箱顶部设有隔板，板带有从外边缘伸出的L形构件，从而以同样简单的方式盖住货物。另一形式是，绑带可绕过集装箱的顶部和侧面捆扎，但是组装集装箱的许多速度优势将丧失。同样地，侧壁的角构件应受到相似的保护。

总之，值得一提的几个特点是：A)在当系统包装平整后并通过空运或通常用海运集装箱运输到使用地点或返运过程时，将冷却套筒或封套折叠平整后能降低其高度。该特点实际效果是能使单一托盘系统高度减少200mm或22％，半LD7系统的高度降低300mm或25％和全LD7系统的高度降低500mm或25％。B)绝缘材料，如XPS塑料，提供了一种缓冲层，缓冲层连接到波纹封套的前面，形成一个综合保温缓冲层，以避免运输过程中速冻产品的温度由于直接放置到插入到-20C的系统中的冷却剂包附近时被冷冻。该层的厚度只需15-20mm，对许多产品来说最好是17.5，以提供一种有效的屏障；C)波纹冷却封套顶部孔径460mm到440mm(在一模型上)并距离底部将近1m，这样设计的目的是避免撞击系统的底座保温板而导致冷却剂破裂并泄露。当插入到冷却剂封套时，缓慢移动第一个冷却剂包或将其停在离底座密封板100mm的位置，并将随后插入的包逐步将第一个包慢慢推向底座密封板表面并与其接触。

Claims (10)

1.运输集装箱温度控制系统有一个底座和至少一面侧壁及一个封盖，温度控制系统含有一个具有第一和第二主板的折叠套筒，在打开状态时，能保持温度控制包，其安装在可操作集装箱的一侧，用来维持温度控制包，以通过与大气进行热交换维持秘密集装箱内的空气温度，但避免与产品接触。

2.根据权利要求1，温度控制系统中的套筒含有用来确定集装箱内产品和套筒内温度控制包之间最小距离的间隔装置。

3.根据权利要求1，温度控制系统中的温度控制包含有一个水性凝胶，其具有较高的热容量，借此使特定温度-低于、等于或高于环境温度维持在所需的温度范围内。

4.根据权利要求1，温度控制系统中的套筒含有用来确定放置标准形状的温度控制包的孔的板材。

5.根据权利要求3，温度控制系统中的温度控制包由塑料制成并填充了凝胶材料。

6.根据权利要求3，温度控制系统的温度控制包由纸板制成并且塑料袋内填充了凝胶材料。

7.集装箱用冷却套筒含有一个通常为圆柱形的管和间隔装置，管状元件可连接到集装箱其中一个内壁上，间隔装置能使冷却剂包与货物保持一定距离，防止货物因与冷却剂包中的货物接触而损坏。

8.根据权利要求7所述的隔热运输集装箱，其中封套在使用时有一个上部和一个下部，上部的内部宽度尺寸允许温度控制袋通过，进入封套的孔中，下部孔的内部宽度小于温度控制袋的宽度。

9.根据权利要求7或8所述的隔热运输集装箱，其中封套侧壁中有孔以观察封套的内容物。

10.运输集装箱含有一个符合权利要求1-9中任何一个要求的温度控制系统。

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