CN113046033A - 一种相变材料的蓄冷工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相变材料的蓄冷工艺，包括：将含有相变材料的冰排置于冰排框中并且相邻冰排之间留有至少0.5cm的间隙，然后将冰排框置于相变材料的凝固点以下0～5℃的环境中蓄冷18～48h使相变材料凝结成固态，所得冰排无需释冷即可直接用于维持相变材料的凝固点±3℃的温度范围环境，持效时间不短于2天；冰排框顶面开口，其余各面均设有若干通风孔；冰排框相对的两个内侧面上均设有若干个用于限位和分隔冰排的凸部。

Description

一种相变材料的蓄冷工艺
技术领域
本发明涉及医药冷链运输技术领域，具体涉及一种相变材料的蓄冷工艺。
背景技术
近年来，冷链配送要求在不断提高，保温箱加冷藏车双重保险的配送模式充分保证了冷链品种的质量安全。随着新业务形态的改变，基层和个人业务也在不断深入，经营企业考虑配送成本、配送风险等因素，乡、镇及以下客户主要以保温箱配送形式为主，其次保温箱不仅可以冷链车配送还可以用常温车配送，配送形式多样能够满足多样化的业务需求。综上所述导致目前2℃～8℃保温箱使用量不断增长，工作量增长了3倍。
冷链保温箱是用于保证冷链药品在配送过程中，符合货品储存温度的设备，设备由保温箱、冰排、温度计组成。冰排需通过制备后方可确保在途温度。但相变材料的选取，相变工艺的操作成本及操作的难易程度仍存在很多问题。
本申请人根据杭州鲁尔新材料科技有限公司开发的相变材料(蓄冷剂产品型号为OP5E，以下统称冰排)及提供的蓄冷工艺进行蓄冷即将相变材料放置在-20℃～-15℃环境中冷冻48小时，然后放置在2℃～8℃环境中释冷48小时，制备完成后使用。申请人发现存在以下几点问题：
1、冰排制备需两步完成，两个库区转换制备需采用人工搬运，员工付出劳力较多；
2、冰排制备完成需96小时后，制备时间过长无法满足业务增量，若需满足还需增加成本购进冰排。
3、基于目前的业务形态冷冻库面积有限，无法承载过多冰排制备。
4、公司为了节省运营成本，目前并非建有独立的冰排蓄冷库区，由于库区温度较低大批量的冰排一起蓄冷，容易造成库区升温，影响药品质量。
5、冰排蓄冷在-20℃～-15℃环境下进行，低温环境下工作时间较长会引起相应疾病。
6、冰排制备完成后需在有效期内使用(制备后5天内使用完成)，过期冰排需重新制备，由于每日业务量不确定，为了保证业务顺利开展，库区会储备一定冰排，以至于频繁发生过期浪费现象。
7、保温箱业务量一直趋于上升的趋势，冷冻库面积也将无法满足制备。
8、目前冰排制备无应急操作，一旦冰排制备过少则无法支持业务，造成配送延误。
发明内容
针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种相变材料的蓄冷工艺，步骤少，时间短，减少人力、物力、财力消耗，相变材料不存在过期需要重新制备的情况且可以无限循环使用。
一种相变材料的蓄冷工艺，包括：将含有相变材料的冰排置于冰排框中并且相邻冰排之间留有至少0.5cm的间隙，然后将所述冰排框置于所述相变材料的凝固点以下0～5℃的环境中蓄冷18～48h使所述相变材料凝结成固态，所得冰排无需释冷即可直接用于维持所述相变材料的凝固点±3℃的温度范围环境，持效时间不短于2天；
所述冰排框顶面开口，其余各面均设有若干通风孔；所述冰排框相对的两个内侧面上均设有若干个用于限位和分隔所述冰排的凸部。
在形成本申请技术方案之前，冰排在冷库中是密集堆叠的，相互之间紧贴无间隙，导致靠中间的冰排需要通过周边冰排传热才能进一步与冷库内的冷气进行热传递，冰排的蓄冷效果差，蓄冷效率低。因此，需要在温度远低于相变材料凝固点的环境下进行长时间冷冻才能保证所有的冰排都完成蓄冷，例如含凝固点为5℃的相变材料的冰排需要在-20℃～-15℃环境中冷冻48小时以上才能保证所有的冰排都完成蓄冷。而这样超低温冷冻的后果就是所得冰排温度过低，无法稳定维持温度在相变材料凝固点±3℃范围内，所以无法直接在相变材料凝固点±3℃的温度范围环境下长效使用。因此，上述超低温冷冻得到的冰排还需要进行较长时间的释冷过程，例如含凝固点为5℃的相变材料的冰排还需要在2℃～8℃环境中释冷48小时后才能真正用于维持2℃～8℃温度环境。显然，上述操作非常繁琐，费时费力，效率极低。
为了显著提高冰排的蓄冷效果和蓄冷效率，本发明首先设计了特殊结构的冰排框，该冰排框顶面开口，其余各面(包括侧面和底面)均开设通风孔，并且在冰排框内设置用于限位和分隔冰排的凸部，以保证相邻冰排之间的距离不小于0.5cm，这些对于冰排框结构和冰排布置的特殊设计使得盛有冰排的冰排框在冷库内蓄冷时，冰排框内具有良好的气流通路，可供冷气流动形成良好的对流环境，每个冰排都直接与冷气接触换热，蓄冷效果极佳，效率极高。本发明上述特殊设计使得冷冻冰排的环境温度(冷库温度)不用太低，只需在相变材料的凝固点以下0～5℃即可，而且冷冻时间也大大缩短，仅需18～48h(最短可短至18h)相变材料即完全凝固为固态。此外，由于冷冻冰排的环境温度与相变材料的凝固点接近(相差不超过5℃)，所以蓄冷得到的冰排无需释冷，而是可以直接用于长效维持相变材料的凝固点±3℃的温度范围环境，持效时间不短于2天。
在一优选例中，所述相变材料为有机相变材料，具体成分为饱和无环烃。
由于药品冷链运输所需环境温度一般为2～8℃，因此，作为优选，所述相变材料的凝固点为5℃，所述冰排用于运输2～8℃温区的药品。
为了更好地进行热传递，本发明优选将冰排设置成扁平形，减小厚度，增大换热面积。在一优选例中，所述冰排长300mm，宽270mm，厚15mm。
发明人研究发现，在本发明所述的相变材料的蓄冷工艺中，蓄冷18h即可让所述相变材料全部凝结成固态，但蓄冷时间优选为48h，可以获得更长效的凝固点±3℃的范围温度维持。再长的蓄冷时间几乎不会增加冰排应用时的温度维持时间，只是徒劳，意义不大。
作为优选，所述其余各面的开孔率不小于50％(即某一面上的通风孔面积之和不小于该面总面积的50％)，所述通风孔均匀分布，有利于更好地形成气流通道，有足够的冷气交换，提高蓄冷效果和蓄冷效率，缩短蓄冷时间。
作为优选，所述凸部的厚度不小于0.5cm。所述凸部的厚度直接影响相邻冰排之间的间距。通过对所述凸部的厚度进行调控保证相邻冰排间距不小于0.5cm。
作为优选，各凸部各自独立，互相之间无连接，以最大程度地形成中空环境，有利于冷气流动，充分进行热交换，提高蓄冷效果和蓄冷效率，缩短蓄冷时间。
作为优选，所述冰排框侧面设有握持部，方便工作人员拿取移动。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明通过对冰排框结构和冰排布置的特殊设计使得盛有冰排的冰排框在冷库内蓄冷时，冰排框内具有良好的气流通路，可供冷气流动形成良好的对流环境，每个冰排都直接与冷气接触换热，蓄冷效果极佳，效率极高。
本发明将含有相变材料的冰排置于冰排框中并且相邻冰排之间留有至少0.5cm的间隙，然后将冰排框置于所述相变材料的凝固点以下0～5℃的环境中蓄冷18～48h使所述相变材料凝结成固态，所得冰排无需释冷即可直接用于维持所述相变材料的凝固点±3℃的温度范围环境，持效时间不短于2天。本发明的相变材料的蓄冷工艺步骤少，时间短，减少人力、物力、财力消耗，相变材料不存在过期需要重新制备的情况且可以无限循环使用。
附图说明
图1为本发明的冰排框放置有冰排时的俯视结构示意图，图中：11-冰排框，12-凸部，13-通风孔，14-冰排；
图2为本发明的冰排框未放置冰排时的主视结构示意图，图中：11-冰排框，12-凸部，13-通风孔；
图3为本发明的冰排框未放置冰排时的左视结构示意图，图中：11-冰排框，12-凸部，13-通风孔；
图4为蓄冷后的冰排在保温箱中维持温度检测过程保温箱内测温点布置示意图，图中：1-侧面中心位置，2-上面中心位置，3-箱体中心位置，4-下面中心位置，5-后面中心位置；
图5为测试例1蓄冷后的冰排在23L(Ⅰ型)鲁尔保温箱内24小时温度变化曲线图(6个探头)；
图6为测试例1蓄冷后的冰排在23L(Ⅰ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(5个探头，不含环境温度)；
图7为测试例1蓄冷后的冰排在60L(Ⅰ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(6个探头)；
图8为测试例1蓄冷后的冰排在60L(Ⅰ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(5个探头，不含环境温度)；
图9为测试例1蓄冷后的冰排在125L(Ⅰ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(6个探头)；
图10为测试例1蓄冷后的冰排在125L(Ⅰ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(5个探头，不含环境温度)；
图11为测试例2蓄冷后的冰排在23L鲁尔(Ⅱ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(6个探头)；
图12为测试例2蓄冷后的冰排在23L鲁尔(Ⅱ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(5个探头，不含环境温度)；
图13为测试例2蓄冷后的冰排在125L鲁尔(Ⅱ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(6个探头)；
图14为测试例2蓄冷后的冰排在125L鲁尔(Ⅱ型)鲁尔保温箱蓄冷24小时温度曲线图(5个探头，不含环境温度)；
图15为测试例3蓄冷后的冰排在60L(Ⅱ型)鲁尔保温箱蓄冷48小时温度曲线图(6个探头)；
图16为测试例3蓄冷后的冰排在60L(Ⅱ型)鲁尔保温箱蓄冷48小时温度曲线图(5个探头，不含环境温度)。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
如图1～3所示，本发明的冰排框11为长方体结构，顶面开口，其余各面(包括侧面和底面)都均匀布设多个通风孔13，开孔率不小于50％。冰排框11相对的两个内侧面上均设有多个用于限位和分隔冰排14的凸部12。不同侧面上的凸部12两两相对，凸部12的厚度均不小于0.5cm，以保证相邻冰排14间距不小于0.5cm。各凸部12各自独立，互相之间无连接。冰排框11侧面还设有供工作人员拿取移动的握持部(未画出)。
采用杭州鲁尔新材料科技有限公司产品型号为OP5E的冰排，尺寸为GT-D01型号，长300mm，宽270mm，厚15mm，其内相变材料为有机相变材料，成分为饱和无环烃，凝固点为5℃。
利用本发明冰排框对上述具体冰排进行蓄冷工艺，包括：将含有相变材料的冰排置于冰排框中并且相邻冰排之间留有至少0.5cm的间隙，然后将所述冰排框置于0～5℃的环境中蓄冷24～48h使所述相变材料凝结成固态，所得冰排无需释冷即可直接用于维持2～8℃的温度范围环境，持效时间不短于2天。
对上述蓄冷工艺制备得到的冰排进行检测验证，利用杭州鲁尔新材料科技有限公司的保温箱，分别为：23L(Ⅰ型)、60L(Ⅰ型)、125L(Ⅰ型)、23L鲁尔(Ⅱ型)、60L鲁尔(Ⅱ型)、125L鲁尔(Ⅱ型)保温箱。检测方式：将冰排布置于保温箱中，在保温箱内布置5个测温点，测温点分布如图4所示，分别在保温箱后面中心位置5、上面中心位置2、下面中心位置4、侧面中心位置1和箱体中心位置3，在保温箱外布置1个测温点(记为6号点，未画出，用于测试环境温度)，然后实时记录温度数据，记录间隔1分钟/次，持续时间24～120小时。
测试例1
将0℃～5℃环境中蓄冷24小时的冰排分别置于23L(Ⅰ型)、60L(Ⅰ型)、125L(Ⅰ型)鲁尔保温箱中，结果如图5～10所示，纵轴代表温度，单位为℃；横轴代表时间，单位为天。
由图5～6可知：温度稳定(2℃～8℃)时间(保温时间)大约3.5天。
由图7～8可知：温度稳定(2℃～8℃)时间(保温时间)大约2天。
由图9～10可知：温度稳定(2℃～8℃)时间(保温时间)大约3天。
由此可见，本发明蓄冷工艺，冰排在0-5℃中蓄冷时间24h，冰排凝固则表示蓄冷完成，即具有长效(至少2天)维持温度稳定的功能，无需更低的蓄冷温度，也不会导致冰排没有保温作用。
测试例2
将0℃～5℃环境中蓄冷24小时的冰排分别置于23L鲁尔(Ⅱ型)、125L鲁尔(Ⅱ型)保温箱中，结果如图11～14所示，纵轴代表温度，单位为℃；横轴代表时间，单位为天。
由图11～12可知：温度稳定(2℃～8℃)时间(保温时间)大约3天。
由图13～14可知：温度稳定(2℃～8℃)时间(保温时间)大约3.5天。
测试例3
将0℃～5℃环境中蓄冷48小时的冰排置于60L鲁尔(Ⅱ型)保温箱中，结果如图15～16所示，纵轴代表温度，单位为℃；横轴代表时间，单位为天。
由图15～16可知：温度稳定(2℃～8℃)时间(保温时间)大约4天。
上述测试例表明本发明蓄冷工艺通过对冰排框结构和冰排布置的特殊设计使得盛有冰排的冰排框在冷库内蓄冷时，冰排框内具有良好的气流通路，可供冷气流动形成良好的对流环境，每个冰排都直接与冷气接触换热，蓄冷效果极佳，效率极高。而且制得的冰排无需释冷即可直接用于维持所述相变材料的凝固点±3℃的温度范围环境，适用于各种保温箱，持效时间不短于2天，应用范围广泛。本发明的相变材料的蓄冷工艺步骤少，时间短，减少人力、物力、财力消耗，相变材料不存在过期需要重新制备的情况且可以无限循环使用。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，包括：将含有相变材料的冰排置于冰排框中并且相邻冰排之间留有至少0.5cm的间隙，然后将所述冰排框置于所述相变材料的凝固点以下0～5℃的环境中蓄冷18～48h使所述相变材料凝结成固态，所得冰排无需释冷即可直接用于维持所述相变材料的凝固点±3℃的温度范围环境，持效时间不短于2天；
所述冰排框顶面开口，其余各面均设有若干通风孔；所述冰排框相对的两个内侧面上均设有若干个用于限位和分隔所述冰排的凸部。
2.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，所述相变材料的成分为饱和无环烃。
3.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，所述相变材料的凝固点为5℃，所述冰排用于运输2～8℃温区的药品。
4.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，所述冰排长300mm，宽270mm，厚15mm。
5.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，蓄冷时间为48h。
6.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，所述其余各面的开孔率不小于50％，所述通风孔均匀分布。
7.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，所述凸部的厚度不小于0.5cm。
8.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，各凸部各自独立，互相之间无连接。
9.根据权利要求1所述的相变材料的蓄冷工艺，其特征在于，所述冰排框侧面设有握持部。
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