CN103359397A - 冷链运输包装箱及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷链运输包装箱及其制作方法,包括外箱和设于外箱内部的内箱；所述外箱的四个侧壁内分别设置夹层，内箱与外箱侧壁之间分别留有空隙,所述内箱与外箱的上、下壁之间留有空隙;在外箱的夹层中有蓄冷剂，在内箱中有蓄冷剂。冷链运输包装箱的制作方法，按以下步骤：1)制作内箱;2)制作外箱;传热计算:4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144;3)确定δ1，δ2,δ3的尺寸后，最后根据上述中的公式，得出4＃蓄冷剂及5＃蓄冷剂的用量。本发明具有保温效果好，配冰量合理，成本大幅度降低，浪费少，经济效益高的特点。

Description

冷链运输包装箱及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种冷链运输包装箱及其制作方法。

背景技术

冷链运输是指在运输全过程中，无论是装卸搬运、变更运输方式、更换包装设备等环节，都使所运输货物始终保持一定温度的运输。冷链运输方式可以是公路运输、水路运输、铁路运输、航空运输，也可以是多种运输方式组成的综合运输方式。冷链运输是冷链物流的一个重要环节，冷链运输成本高，而且包含了较复杂的移动制冷技术和保温箱制造技术。目前，现有技术中的运输包装箱主要由外箱和设于外箱内部的内箱构成，在内箱中放置高价的5＃蓄冷剂，由于没有对保温箱体结构及配冰方进行科学设计，存在保温效果差和无法精确控制蓄冷剂的用量，造成在高温35-40℃运输环境中，要保持2-8℃生物制品环境温度，所存放的高温蓄冷剂量过多，浪费大，成本高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是为了提供一种冷链运输包装箱及其制作方法，采用该方法制作的冷链运输包装箱具有保温效果好，配冰量合理，成本大幅度降低，浪费少，经济效益高的特点。

本发明的目的采用如下技术方案：

一种冷链运输包装箱,其特征在于：包括外箱和设于外箱内部的内箱；所述外箱由四个侧壁、上壁和下壁围成封闭的箱体；内箱由四个侧壁、上壁和下壁围成封闭的箱体；所述外箱的四个侧壁内分别设置夹层，内箱的四个侧壁与外箱的四个侧壁之间分别留有空隙,所述内箱上、下壁与外箱的上、下壁之间分别的留有空隙;在外箱的四个夹层中分别添加有蓄冷剂，在内箱中添加有蓄冷剂。

优选的，所述4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144;其中，

$Q1=K1.\mathrm{\ΔT}1.F1=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}1}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}1\×[(a+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)$ $\×(b+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)\×2];$

$Q2=K2.\mathrm{\ΔT}2.F2=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}2}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}2\×[(a+2\×d2)\×(h+2$ $\×d3)\×2+(b+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

$Q3=K3.\mathrm{\ΔT}3.F3=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}3}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}3\×[(a+2\×d1+2\×d2)$ $\×(h+2\×d3)\×2+(b+2\×d1+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

A为内箱的长，b为内箱的宽,h为内箱的高;d1为夹层宽，d2为内箱与外箱的四个侧壁之间的空隙为,d3为内箱与外箱的上、下壁之间的空隙,a1,a2分别为箱内外空气对流换热系数，δ1为外箱的上、下壁的壁厚，λ为箱体保温材料导热系数,δ2为内箱与夹层壁之间的壁厚,δ3为外箱与夹层壁之间的壁厚,△T1为外箱与内箱温差、△T2为内箱与夹层温差、△T3为外箱与夹层温差。

优选的，δ1的范围为70-90mm；δ2的范围为10-30mm,δ3的范围为40-60mm。

优选的，在外箱的四个夹层中分别添加有4＃蓄冷剂，在内箱中添加有5#蓄冷剂；所述4＃蓄冷剂的温度为0℃，其相变潜热值335kj/㎏;所述5#蓄冷剂的温度为5℃，其相变潜热值144kj/㎏。

优选的，所述外箱为由聚苯乙烯泡沫板(EPS泡沫板)制造而成的箱体；所述内箱为由聚苯乙烯泡沫板(EPS泡沫板)制造而成的箱体。

一种冷链运输包装箱的制作方法，其特征在于按以下步骤进行：

1)制作内箱，确定内箱的尺寸为：长为a，宽为b,高为h;

2)制作外箱:

2-1)在外箱的四个侧壁内分别设置夹层，设计夹层宽为d1，内箱与外箱的四个侧壁之间的空隙为d2,内箱与外箱的上、下壁之间的空隙为d3;

2-2)根据步骤1）和步骤2-1）中确定的尺寸,进行传热计算:

2-3)对各壁面进行热负荷计算：外箱的上、下壁的传热系数K1：

内箱的四个侧壁的传热系数K2：

外箱的四个侧壁的传热系数K3：

其中,a1,a2分别为箱内外空气对流换热系数，δ1为外箱的上、下壁的壁厚，λ为箱体保温材料导热系数,δ2为内箱与夹层壁之间的壁厚,δ3为外箱与夹层壁之间的壁厚;

2-4)传热计算：外箱滲入内箱的热:Q1=K1.△T1.F1;内箱滲入夹层的热:Q2=K2.△T2.F2;外箱滲入夹层的热:Q3=K3.△T3.F3;其中，△T1为外箱与内箱温差、△T2为内箱与夹层温差、△T3为外箱与夹层温差；F1为外箱滲入内箱的传热面积,F1=（a+δ2+δ3+d1+d2）×（b+δ2+δ3+d1+d2）×2;F2为内箱滲入夹层的传热面积,F2=（a+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d2）×（h+2×d3）×2;F3为外箱滲入夹层的传热面积,F3=（a+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2;

2-5）将上述公式结合，得出：

$Q1=K1.\mathrm{\ΔT}1.F1=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}1}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}1\×[(a+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)$ $\×(b+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)];$

$Q2=K2.\mathrm{\ΔT}2.F2=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}2}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}2\×[(a+2\×d2)\×(h+2$ $\×d3)\×2+(b+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

$Q3=K3.\mathrm{\ΔT}3.F3=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}3}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}3\×[(a+2\×d1+2\×d2)$ $\×(h+2\×d3)\×2+(b+2\×d1+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

2-6)在四个夹层中分别添加有4#蓄冷剂,其温度为0℃，其相变潜热值335kj/㎏；在内箱中添加有5#蓄冷剂，其温度为5℃，其相变潜热值144kj/㎏;4＃蓄冷剂的吸热量Q4=M4×335=Q2+Q3;5＃蓄冷剂的吸热量Q5=M5×144=Q1-Q2;从而计算出蓄冷剂的用量：4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144;

3)确定蓄冷剂的用量：设定δ1的范围为70-90mm；δ2的范围为10-30mm,δ3的范围为40-60mm,在上述范围内确定δ1，δ2,δ3的尺寸，最后根据步骤2-6）中的公式，精确得出4＃蓄冷剂及5＃蓄冷剂的用量。

优选的，2-6)中，当外箱滲入内箱的热与内箱滲入夹层底温层的热平衡时，既有Q1=Q2,从而有：K1.△T1.F1=K2.△T2.F2。

本发明的有益效果在于：

1、本发明通过在外箱的四个侧壁内分别设置夹层，内箱的四个侧壁与外箱的四个侧壁之间分别留有空隙,所述内箱上、下壁与外箱的上、下壁之间分别的留有空隙;在外箱的四个夹层中分别添加有4#蓄冷剂，在内箱中添加有5#蓄冷剂，具有保温效果好的优点。

2、本发明通过如下公式来确定蓄冷剂的用量4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144；通过确定δ1，δ2,δ3的尺寸，从而精确得出4＃蓄冷剂及5＃蓄冷剂的用量，具有配冰量合理，成本大幅度降低，浪费少，经济效益高的优点。

附图说明

图1为本发明的具体实施例1的结构示意图。

具体实施方式

具体实施例1：

参照图1，一种冷链运输包装箱,包括外箱1和设于外箱1内部的内箱2；所述外箱1由四个侧壁11、上壁12和下壁13围成封闭的箱体；内箱2由四个侧壁、上壁和下壁围成封闭的箱体；所述外箱的四个侧壁内分别设置夹层3，内箱1的四个侧壁与外箱2的四个侧壁之间分别留有空隙,所述内箱上、下壁与外箱的上、下壁之间分别的留有空隙;在外箱的四个夹层中分别添加有4#蓄冷剂，在内箱中添加有5#蓄冷剂;4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144;

一种冷链运输包装箱的制作方法，按以下步骤进行：

1)制作内箱，确定内箱的尺寸为：长为a=500mm，宽为b=368mm,高为h=258mm;

2)制作外箱，在外箱的四个侧壁内分别设置夹层，设计夹层宽为d1=25mm，内箱与外箱的四个侧壁之间的空隙为d2=12.5mm,内箱与外箱的上、下壁之间的空隙为d3=32mm;

3)根据步骤1）和步骤2）中确定的尺寸，制作外箱:

3-1)对各壁面进行热负荷计算：

外箱的上、下壁的传热系数K1：

内箱的四个侧壁的传热系数K2：

外箱的四个侧壁的传热系数K3：

其中,a1=8,a2=8,分别为箱内外空气对流换热系数;δ1=80mm,为外箱的上、下壁的壁厚;λ=0.039W/(m.℃),为泡沫塑料（EPS）的导热系数;δ2=15mm,为内箱与夹层壁的壁厚;δ3=50mm,为外箱与夹层壁的壁厚;

3-2)传热计算：

外箱滲入内箱的热:Q1=K1.△T1.F1;

内箱滲入夹层的热:Q2=K2.△T2.F2;

外箱滲入夹层的热:Q3=K3.△T3.F3;

其中，药品箱内温度为2～8℃（取5℃）,环境温度为平均32.27℃(放48h);△T1=32.27-5=27.27℃,为外箱与内箱温差;△T2=5-0=5℃,为内箱与夹层温差;△T3=32.27-0=32.27℃为外箱与夹层温差；

F1为外箱滲入内箱的传热面积,F1=（a+δ2+δ3+d1+d2）×（b+δ2+δ3+d1+d2）×2=602.5×470.5×2/1000/1000=0.567㎡;

F2为内箱滲入夹层的传热面积,F2=（a+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d2）×（h+2×d3）×2=0.591㎡;

F3为外箱滲入夹层的传热面积,F3=（a+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2=0.656㎡;

3-3）将上述公式结合，得出：

Q1=K1.△T1.F1=0.434×27.27×0.567=6.71kj;

Q2=K2.△T2.F2=1.576×5×0.591=4.657kj;

Q3=K3.△T3.F3=0.653×32.27×0.656=13.823kj;

3-4)在四个夹层中分别添加有4#蓄冷剂,其温度为0℃，其相变潜热值335kj/㎏；在内箱中添加有5#蓄冷剂，其温度为5℃，其相变潜热值144kj/㎏;

4＃蓄冷剂的吸热量Q4=M4×335=Q2+Q3;

5＃蓄冷剂的吸热量Q5=M5×144=Q1-Q2;

从而计算出24小时蓄冷剂的用量：

4＃蓄冷剂的重量：

M4=(Q2+Q3)×24×3600/335/1000=(4.657+13.823)×24*3600/335/1000=4.77㎏;

5＃蓄冷剂的重量：

M5=(Q1-Q2)×24×3600/144/1000=1.23㎏;

具体实施例2：

一种冷链运输包装箱的制作方法，按以下步骤进行：

1）制作内箱，确定内箱的尺寸为：长为a=500mm，宽为b=368mm,高为h=258mm;

2)制作外箱，在外箱的四个侧壁内分别设置夹层，设计夹层宽为d1=33mm，内箱与外箱的四个侧壁之间的空隙为d2=12.5mm,内箱与外箱的上、下壁之间的空隙为d3=30mm;

3)根据步骤1）和步骤2）中确定的尺寸，制作外箱:

3-1)对各壁面进行热负荷计算：

外箱的上、下壁的传热系数K1：

内箱的四个侧壁的传热系数K2：

外箱的四个侧壁的传热系数K3：

其中,a1=7,a2=7,分别为箱内外空气对流换热系数;δ1=85mm,为外箱的上、下壁的壁厚;λ=0.033W/(m.℃),为泡沫塑料（EPS）的导热系数;δ2=20mm,为内箱与夹层壁的壁厚;δ3=55mm,为外箱与夹层壁的壁厚;

3-2)传热计算：

外箱滲入内箱的热:Q1=K1.△T1.F1;

内箱滲入夹层的热:Q2=K2.△T2.F2;

外箱滲入夹层的热:Q3=K3.△T3.F3;

其中，药品箱内温度为2～8℃（取5℃）,环境温度为平均32.27℃(放48h);△T1=32.27-5=27.27℃,为外箱与内箱温差;△T2=5-0=5℃,为内箱与夹层温差;△T3=32.27-0=32.27℃为外箱与夹层温差；

F1为外箱滲入内箱的传热面积,F1=（a+δ2+δ3+d1+d2）×（b+δ2+δ3+d1+d2）×2=0.606㎡;

F2为内箱滲入夹层的传热面积,F2=（a+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d2）×（h+2×d3）×2=0.584㎡;

F3为外箱滲入夹层的传热面积,F3=（a+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2=0.668㎡;;

3-3）将上述公式结合，得出：

Q1=K1.△T1.F1=0.35×27.27×0.606=5.784kj;

Q2=K2.△T2.F2=1.122×5×0.584=3.276kj;

Q3=K3.△T3.F3=0.513×32.27×0.668=11.058kj;

3-4)在四个夹层中分别添加有4#蓄冷剂,其温度为0℃，其相变潜热值335kj/㎏；在内箱中添加有5#蓄冷剂，其温度为5℃，其相变潜热值144kj/㎏;

4＃蓄冷剂的吸热量Q4=M4×335=Q2+Q3;

5＃蓄冷剂的吸热量Q5=M5×144=Q1-Q2;

从而计算出24小时蓄冷剂的用量：

4＃蓄冷剂的重量:

M4=(Q2+Q3)×24×3600/335/1000=(3.276+11.058)×24*3600/335/1000=3.697㎏;;

5＃蓄冷剂的重量:

M5=(Q1-Q2)×24×3600/335/1000=0.647㎏;

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.冷链运输包装箱,其特征在于：包括外箱和设于外箱内部的内箱；所述外箱由四个侧壁、上壁和下壁围成封闭的箱体；内箱由四个侧壁、上壁和下壁围成封闭的箱体；所述外箱的四个侧壁内分别设置夹层，内箱的四个侧壁与外箱的四个侧壁之间分别留有空隙,所述内箱上、下壁与外箱的上、下壁之间分别的留有空隙;在外箱的四个夹层中分别添加有第一蓄冷剂，在内箱中添加有第二蓄冷剂。

2.根据权利要求1所述的冷链运输包装箱，其特征在于：所述第一蓄冷剂为4＃蓄冷剂，其温度为0℃，其相变潜热值335kj/㎏;所述第二蓄冷剂为5#蓄冷剂，其温度为5℃，其相变潜热值144kj/㎏。

3.根据权利要求2所述的冷链运输包装箱，其特征在于：所述4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144;其中，

$Q1=K1.\mathrm{\ΔT}1.F1=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}1}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}1\×[(a+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)$ $\×(b+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)\×2];$

$Q2=K2.\mathrm{\ΔT}2.F2=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}2}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}2\×[(a+2\×d2)\×(h+2$ $\×d3)\×2+(b+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

$Q3=K3.\mathrm{\ΔT}3.F3=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}3}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}3\×[(a+2\×d1+2\×d2)$ $\×(h+2\×d3)\×2+(b+2\×d1+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

a为内箱的长，b为内箱的宽,h为内箱的高;d1为夹层宽，d2为内箱与外箱的四个侧壁之间的空隙为,d3为内箱与外箱的上、下壁之间的空隙,a1,a2分别为箱内外空气对流换热系数，δ1为外箱的上、下壁的壁厚，λ为箱体保温材料导热系数,δ2为内箱与夹层壁之间的壁厚,δ3为外箱与夹层壁之间的壁厚,△T1为外箱与内箱温差、△T2为内箱与夹层温差、△T3为外箱与夹层温差。

4.根据权利要求3所述的冷链运输包装箱，其特征在于：δ1的范围为70-90mm；δ2的范围为10-30mm,δ3的范围为40-60mm。

5.根据权利要求1所述的冷链运输包装箱，其特征在于：所述外箱为由聚苯乙烯泡沫板制造而成的箱体；所述内箱为由聚苯乙烯泡沫板制造而成的箱体。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的冷链运输包装箱的制作方法，其特征在于按以下步骤进行：

1)制作内箱，确定内箱的尺寸为：长为a，宽为b,高为h;

2)制作外箱:

2-1)在外箱的四个侧壁内分别设置夹层，设计夹层宽为d1，内箱与外箱的四个侧壁之间的空隙为d2,内箱与外箱的上、下壁之间的空隙为d3;

2-2)根据步骤1）和步骤2-1）中确定的尺寸,进行传热计算:

2-3)对各壁面进行热负荷计算：外箱的上、下壁的传热系数K1：

内箱的四个侧壁的传热系数K2：

外箱的四个侧壁的传热系数K3：

其中,a1,a2分别为箱内外空气对流换热系数，δ1为外箱的上、下壁的壁厚，λ为箱体保温材料导热系数,δ2为内箱与夹层壁之间的壁厚,δ3为外箱与夹层壁之间的壁厚;

2-4)传热计算：外箱滲入内箱的热:Q1=K1.△T1.F1;内箱滲入夹层的热:Q2=K2.△T2.F2;外箱滲入夹层的热:Q3=K3.△T3.F3;其中，△T1为外箱与内箱温差、△T2为内箱与夹层温差、△T3为外箱与夹层温差；F1为外箱滲入内箱的传热面积,F1=（a+δ2+δ3+d1+d2）×（b+δ2+δ3+d1+d2）×2;F2为内箱滲入夹层的传热面积,F2=（a+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d2）×（h+2×d3）×2;F3为外箱滲入夹层的传热面积,F3=（a+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2+（b+2×d1+2×d2）×（h+2×d3）×2;

2-5）将上述公式结合，得出：

$Q1=K1.\mathrm{\ΔT}1.F1=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}1}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}1\×[(a+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)$ $\×(b+\mathrm{\δ}2+\mathrm{\δ}3+d1+d2)\×2];$

$Q2=K2.\mathrm{\ΔT}2.F2=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}2}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}2\×[(a+2\×d2)\×(h+2$ $\×d3)\×2+(b+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

$Q3=K3.\mathrm{\ΔT}3.F3=1/(1/a1+\frac{\mathrm{\δ}3}{\mathrm{\λ}}+1/a2)\×\mathrm{\ΔT}3\×[(a+2\×d1+2\×d2)$ $\×(h+2\×d3)\×2+(b+2\×d1+2\×d2)\×(h+2\×d3)\×2];$

2-6)在四个夹层中分别添加有4#蓄冷剂,其温度为0℃，其相变潜热值335kj/㎏；在内箱中添加有5#蓄冷剂，其温度为5℃，其相变潜热值144kj/㎏;4＃蓄冷剂的吸热量Q4=M4×335=Q2+Q3;5＃蓄冷剂的吸热量Q5=M5×144=Q1-Q2;从而计算出蓄冷剂的用量：4＃蓄冷剂的重量M4=(Q2+Q3)/335;5＃蓄冷剂的重量M5=(Q1-Q2)/144;

3)确定蓄冷剂的用量：设定δ1的范围为70-90mm；δ2的范围为10-30mm,δ3的范围为40-60mm,在上述范围内确定δ1，δ2,δ3的尺寸，最后根据步骤2-6）中的公式，精确得出4＃蓄冷剂及5＃蓄冷剂的用量。

7.根据权利要求6所述的冷链运输包装箱的制作方法，其特征在于：在步骤2-6）中，当外箱滲入内箱的热与内箱滲入夹层底温层的热平衡时，既有Q1=Q2,从而有：K1.△T1.F1=K2.△T2.F2。