CN218908357U - 一种可主动制冷的物流运输包装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种可主动制冷的物流运输包装装置，包括相互配合的真空保温杯身和主动制冷杯盖，主动制冷杯盖包括封闭的高阻隔膜袋，以及设于高阻隔膜袋中的水袋、隔热层、吸水剂、导热垫片、毛细管和开关阀，水袋、吸水剂、隔热层和导热垫片依次叠设，开关阀设于导热垫片上，并与水袋通过毛细管连通。与现有技术相比，本实用新型采用主动制冷方式，使用前可于常温下存储，无需消耗能源，使用前也无需预处理工序，使用时主动启动开关阀即可立即开启制冷，可迅速达到2～8℃的冷藏温度，适用于2～8℃冷藏环境下的物品运输。

Description

一种可主动制冷的物流运输包装装置

技术领域

本实用新型涉及一种冷链运输包装，尤其是涉及一种可主动制冷的物流运输包装装置。

背景技术

冷链物流是一种以制冷技术为手段的低温物流过程。为保证产品质量，药品、易腐食品等温度敏感的物资通常需要采用冷链物流进行运输。根据制冷方式的不同，冷链运输常分为主动制冷与被动制冷。主动制冷是指利用其他能源(如电能、化学能等)作为制冷源，给特定物体进行降温的过程，该过程无视周边环境温度，可以随时开启和关闭，典型的方式如冰箱、冷藏车等，尤其适用于大型冷链设施；被动制冷则是指依靠材料自身的性质提供冷源，无需额外的能量转换，直接利用材料在自身物理变化过程中释放的潜热，如相变材料的相变过程，典型的方式如冰袋、冰排等。相较于主动制冷方式，基于相变材料的被动制冷方式无需复杂的制冷设备，操作简单，可靠性高，使用时占用体积小，空间利用率高，尤其适用于小型保温箱的运输形式。

然而，相变材料的使用也存在明显缺陷。其在使用前必须在特定温度下进行预处理，通常是在冰箱或冷库中冻存使其完全凝固后才能使用，也就是说，相变材料在使用时无需使用额外能源设备，但是在预处理时必须配套相应设备，这个过程往往需要消耗大量的能源。更重要的是，相变材料的预处理时间较久，一般需要数天才能完成，紧急条件下难以立刻使用。因此预处理设备必须长期运行且预存大量相变材料以备随时使用，造成了大量不必要的能源消耗。

因此，小型的冷链运输能否实现“无需预冷、即开即用”，对于冷链过程的节能减排和便捷性而言非常重要。目前，市面上已有一些小型的主动制冷保温盒，通过采用半导体制冷技术，可以实现即开即用，对于一些小型药物的即时冷藏保存具有很好的效果。然而，由于使用了半导体进行制冷，结构复杂，成本高昂，尤其是用于单程冷链运输时成本上难以接受；同时需要依靠电池进行供能，电池的大小严重影响了续航时间，所以这类设备普遍续航较短；且电池类设备在空运过程中受到诸多限制，使用上仍存在较大不便。

因此，开发一种成本低廉、续航时间久、无需预冷、可即开即用的小型冷链运输装备具有非常重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了提供一种可主动制冷的物流运输包装装置，采用主动制冷方式，使用前可于常温下存储，无需消耗能源，使用前也无需预处理工序，使用时主动启动开关阀即可立即开启制冷，可迅速达到2～8℃的冷藏温度，适用于2～8℃冷藏环境下的物品运输。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可主动制冷的物流运输包装装置，包括相互配合的真空保温杯身和主动制冷杯盖，

所述主动制冷杯盖包括封闭的高阻隔膜袋，以及设于高阻隔膜袋中的水袋、隔热层、吸水剂、导热垫片、毛细管和开关阀，所述水袋、吸水剂、隔热层和导热垫片依次叠设，所述开关阀设于导热垫片上，并与水袋通过毛细管连通。

所述真空保温杯身包括呈圆柱状，且顶部设有与主动制冷杯盖配合的开口，真空保温杯身的杯壁和杯底内设有真空腔，且杯壁和杯底内的真空腔相互连通。

所述导热垫片的隔热层的横截面的外缘形状和真空保温杯身的横截面的内缘形状匹配，所述吸水剂的横截面的外缘的尺寸大于真空保温杯身的横截面的内缘的尺寸。

所述导热垫片的横截面的形状和隔热层的横截面形状一致。

所述毛细管共设有多根。

所述导热垫片上设有用于水汽通过气孔阵列。

所述毛细管的孔径小于1毫米。

所述毛细管的长度为1-10厘米。

所述真空保温杯身为不锈钢制件。

所述隔热层为多孔隔热层。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、采用主动制冷方式，使用前可于常温下存储，无需消耗能源，使用前也无需预处理工序，使用时主动启动开关阀即可立即开启制冷，可迅速达到2～8℃的冷藏温度，适用于2～8℃冷藏环境下的物品运输。

2、不采用任何电子元件，不使用危险性化学性物质，安全可靠，一次性使用后即可作为普通废弃物抛弃，使用成本低廉。

3、采用杯身和杯盖的结构，可以快捷使用，简单方便。

4、导热垫片进入到杯身内，采用吸水剂作为承托部件，可以提高整体的保温性能，并便于吸水剂向外部散热。

5、真空保温杯身作为真空保温容器，其内壁采用真空进行保温，保温性能优异，结构坚固，安全可靠，可重复多次使用。

6、本装置可使容器内部温度维持在2～8℃范围内超过24小时，满足日常冷链运输需求；也可通过替换保温模块进一步延长保温时效，方便快捷。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种主动制冷模块结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种真空保温容器侧视剖面结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种物流运输包装使用时装置的组装示意图；

图4为示例1的保温测试结果；

图5为示例2的保温测试结果；

图6为示例3的保温测试结果；

图7为对比例1的保温测试结果；

图8为对比例2的保温测试结果；

其中：1、水袋，2、水，3、吸水剂，4、隔热层，5、导热垫片，6、开关阀，7、毛细管，8、不锈钢杯壁，9、真空腔，10、真空杯容器内腔，11、主动制冷杯盖，12、制冷模块封装膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步的定义和解释。

一种可主动制冷的物流运输包装装置，如图1和图3所示，包括相互配合的真空保温杯身和主动制冷杯盖，

如图1所示，主动制冷杯盖包括封闭的高阻隔膜袋，以及设于高阻隔膜袋中的水袋、隔热层、吸水剂、导热垫片、毛细管和开关阀，水袋、吸水剂、隔热层和导热垫片依次叠设，开关阀设于导热垫片上，并与水袋通过毛细管连通。

采用主动制冷方式，使用前可于常温下存储，无需消耗能源，使用前也无需预处理工序，使用时主动启动开关阀即可立即开启制冷，可迅速达到2～8℃的冷藏温度，适用于2～8℃冷藏环境下的物品运输。并且采用杯身和杯盖的结构，可以快捷的使用，使用方便。

如图2所示，真空保温杯身包括呈圆柱状，且顶部设有与主动制冷杯盖配合的开口，真空保温杯身的杯壁和杯底内设有真空腔，且杯壁和杯底内的真空腔相互连通。

导热垫片的隔热层的横截面的外缘形状和真空保温杯身的横截面的内缘形状匹配，吸水剂的横截面的外缘的尺寸大于真空保温杯身的横截面的内缘的尺寸，导热垫片进入到杯身内，采用吸水剂作为承托部件，可以提高整体的保温性能，并便于吸水剂向外部散热。

导热垫片的横截面的形状和隔热层的横截面形状一致，

在一些实施例中，毛细管共设有多根，提高制冷效率。

在一部分实施例中，导热垫片上设有用于水汽通过气孔阵列，从而减小流阻。

在某些实施例中，隔热层为多孔隔热层。

其中，真空保温杯身为不锈钢制件，由不锈钢材质组成，容器顶部开口，容器壁和杯底连为一体，内部为真空负压状态。

本申请装置使用前可于常温条件下存储，无需经过特殊低温处理。

其中，使用时需手动启动制冷模块的开关阀，随后将制冷面插入真空保温杯容器开口处作为上盖，0～2h后容器内部即可从室温降到并稳定于2～8℃。随后即可放入待运输物品进行冷链运输。该装置可保持容器内部2～8℃时间24小时以上。

其中，冷链运输完成后，制冷模块不可重复利用，可直接抛弃，真空保温容器可重复多次使用。

主动制冷杯盖作为关键制冷模块，其原理如下：

制冷原理通过控制水分的蒸发吸热而产生。在制冷模块中，水2被封装于水袋1中，水袋是一种阻水膜，通过毛细管7连接到装置底部开关6，在装置启动前，水2与吸水剂3无法直接接触，因而各自保持稳定状态。使用时，手动开启底部开关6后，水2通过毛细管7流出，由于高阻隔膜袋12内部处于真空状态而直接汽化，然后水蒸气穿过导热垫片5和由多孔隔热材料制成的隔热层4，被吸水剂3吸收。在这个过程中，水在开关阀的出口处发生气化，在汽化位置由于真空汽化过程而不断吸热，导致相应位置温度不断下降到2-8℃左右，而吸水剂3由于吸水则会适当发热，多孔隔热材料则帮助隔离发热部分和降温部分，使制冷面保持制冷能力。由于毛细管7的孔径很小，导致水流动速度缓慢，从而达到长时间持续制冷的目的。而流出的水2因为被吸水剂3不断吸收，因而不会降低高阻隔膜袋12内部的真空度，这样可以保证流出的水一直维持汽化过程。在该结构的作用下，不开启时该制冷模块可直接放置在常温环境下，开启后则可以高效运转超过24小时，通过调节组件参数和产品大小，甚至可以稳定运行超过72小时。

此外，水袋1采用高阻水性塑料薄膜，如选用PE与PET、尼龙、EVOH、PP或铝箔等的复合膜。

吸水剂3采用无机类吸水材料，如选用无水氯化钙、氧化钙、氯化锂、分子筛、吸水硅胶等高吸水类物质，也可以采用有机类吸水高分子或复合型吸水材料。

多孔隔热材料4采用吸水性差的开孔泡沫类隔热材料，如玻纤棉，开孔聚氨酯泡沫，开孔酚醛泡沫等。

导热垫片5采用导热性良好的膜状或片状材料，如导热石墨纸、导热硅胶片、金属箔等。可选的，在导热片上预留通气孔便于水汽通过。

毛细管7采用孔径<1mm的微型导管，长度优选1-10cm，材质可选用塑料(如聚酰亚胺)、金属(如铜、不锈钢)或其他无机非金属材料(如石英)。

制冷模块封装膜12采用多层复合的具有高水汽和氧气阻隔性的塑料薄膜，如选用PE与PET、尼龙、EVOH、PP或铝箔等材料的多层复合膜。

模块内部真空度应小于500Pa。

在一种真空保温容器中，

不锈钢杯壁8材料采用不锈钢材质，优选304不锈钢，或316不锈钢，或216不锈钢。

杯体内壁采用无缝冲压式杯体，也可选用有缝的焊接式内胆杯体。

真空腔9采用抽真空处理。可选的，内表面镀铜或其他金属提高保温效果；可选的，在杯壁空间内部填充其他隔热材料以进一步提高保温性能。

实施例1

实施例1中，制冷模块采用如下方法进行制作：将100g水封装在直径为12cm的由聚乙烯-PET复合阻水膜袋中，经由一根毛细管与底部开关位置相连接，封口和连接处用热封机完成密封连接。取500g氧化钙封装于直径为12cm的布袋中备用。多孔隔热材料采用密度为150g/m³的玻纤棉片，单层厚度约为2mm，裁成直径为10cm的圆片，叠放为10层的圆柱体后备用。导热片采用厚度为5mm的石墨纸，裁成直径10cm的圆形备用。然后将以上组件按照图1所示顺序依次堆叠后，放入预先缝制好的高阻隔镀铝复合膜袋，膜袋最内层为聚乙烯材质便于热封。将装好组件的膜袋放入真空封口机，设定真空度为150Pa，抽真空后完成热封口，一个制冷模块即完成制作。

真空保温容器使用模具将不锈钢基材进行冲压、焊接后依次制得内胆、外壳与底盘，然后将三者通过焊接连接，从底盘处将内壁抽真空后再封口即完成制作，制作方法与真空水杯类似。本实施例中所用容器内径为100mm，外径106mm，壁厚3mm，内部高度为100mm。

开启制冷模块后，将其如图3安装在真空保温容器上完成组装，然后将整个装置放在20～25℃常温环境下。容器内放置无线蓝牙温度计记录内部温度变化情况。

测试结果如图4所示，制冷模块需要大概1小时左右将容器内部温度冷却到8℃以下，之后一直稳定在5℃左右，持续时间约36小时后温度失控。

实施例2

实施例2中，制冷模块采用如下方法进行制作：将120g水封装在直径为12cm的由聚乙烯-尼龙复合的阻水膜袋中，经由一根毛细管与底部开关位置相连接，封口和连接处用热封口机完成密封连接。取700g无水氯化锂封装于直径为12cm的布袋中备用。多孔隔热材料采用密度为120g/m³的玻纤棉片，单层厚度约为2mm，裁成直径为10cm的圆片，叠放为10层的圆柱体后备用。导热片采用厚度为3mm的石墨纸，裁成直径10cm的圆形备用。然后将以上组件按照图1所示顺序依次堆叠后，放入预先缝制好的高阻隔铝箔复合膜袋，膜袋最内层为聚乙烯材质便于热封。将装好组件的膜袋放入真空封口机，设定真空度为100Pa，抽真空后完成热封口，一个制冷模块即完成制作。

真空保温容器内径为100mm，外径106mm，壁厚3mm，内部高度为100mm。

开启制冷模块后，将其如图3安装在真空保温容器上完成组装，然后将整个装置放在20～25℃常温环境下。容器内放置无线蓝牙温度计记录内部温度变化情况。

测试结果如图5所示，制冷模块需要大概1.5小时左右将容器内部温度冷却到8℃以下，之后一直稳定在5℃左右，持续时间约44小时后温度失控。

实施例3

实施例3中，制冷模块采用如下方法进行制作：将200g水封装在直径为17cm的由聚乙烯-EVOH-PET复合的阻水膜袋中，经由一根毛细管与底部开关位置相连接，封口和连接处用热封口机完成密封连接。取1000g无水氯化钙封装于直径为17cm的布袋中备用。多孔隔热材料采用密度为130g/m³的玻纤棉片，单层厚度约为2mm，裁成直径为12cm的圆片，叠放为15层的圆柱体后备用。导热片采用厚度为1mm的石墨纸，裁成直径12cm的圆形备用。然后将以上组件按照图1所示顺序依次堆叠后，放入预先缝制好的高阻隔无铝复合膜袋，膜袋最内层为聚乙烯材质便于热封。将装好组件的膜袋放入真空封口机，设定真空度为50Pa，抽真空后完成热封口，一个制冷模块即完成制作。

真空保温容器内径为120mm，外径128mm，壁厚4mm，内部高度为170mm。

开启制冷模块后，将其如图3安装在真空保温容器上完成组装，然后将整个装置放在20～25℃常温环境下。容器内放置无线蓝牙温度计记录内部温度变化情况。

测试结果如图6所示，制冷模块需要大概2小时左右将容器内部温度冷却到8℃以下，之后一直稳定在5℃左右，持续时间约84小时后温度失控。

对比例1

对比例1中，制冷模块采用如下方法进行制作：将100g水封装在直径为12cm的由聚乙烯-PET复合阻水膜袋中，经由一根毛细管与底部开关位置相连接，封口和连接处用热封口机完成密封连接。取500g彻底烘干的

分子筛并封装于直径为12cm的布袋中备用。多孔隔热材料采用密度为80g/m³的开孔聚氨酯泡沫，裁切成直径为10cm、高度25mm的圆柱后备用。导热片采用厚度为2mm的石墨纸，裁成直径10cm的圆形备用。然后将以上组件按照图1所示顺序依次堆叠后，放入预先缝制好的高阻隔镀铝复合膜袋，膜袋最内层为聚乙烯材质便于热封。将装好组件的膜袋放入真空封口机，设定真空度为20Pa，抽真空后完成热封口，一个制冷模块即完成制作。

真空保温容器内径为100mm，外径106mm，壁厚3mm，内部高度为100mm。

开启制冷模块后，将其如图3安装在真空保温容器上完成组装，然后将整个装置放在20～25℃常温环境下。容器内放置无线蓝牙温度计记录内部温度变化情况。

测试结果如图7所示，在开启的3小时内，温度持续下降，但是最低只能到10℃左右，之后便缓慢上升，从曲线判断，制冷过程只维持了12小时左右，随后便开始失效。这个结果说明了不合适的用料和参数设计对制冷模块的功能影响明显，导致制冷能力不足，无法有效提供足够的冷源保持内部低温。

对比例2

对比例1中，制冷模块采用如下方法进行制作：将100g水封装在直径为12cm的由聚乙烯-PET复合阻水膜袋中，经由一根毛细管与底部开关位置相连接，封口和连接处用热封口机完成密封连接。取500g无水氯化钙筛封装于直径为12cm的布袋中备用。多孔隔热材料采用密度为150g/m³的玻纤棉片，单层厚度约为2mm，裁成直径为10cm的圆片，叠放为10层的圆柱体后备用。导热片采用厚度为5mm的石墨纸，裁成直径10cm的圆形备用。然后将以上组件按照图1所示顺序依次堆叠后，放入预先缝制好的高阻隔镀铝复合膜袋，膜袋最内层为聚乙烯材质便于热封。将装好组件的膜袋放入真空封口机，设定真空度为50Pa，抽真空后完成热封口，一个制冷模块即完成制作。

本对比例中保温容器不采用真空保温容器，而采用普通的不锈钢杯，内径为100mm，外径102mm，壁厚1mm，内部高度为100mm。

开启制冷模块后，将其如图3安装在容器上完成组装，然后将整个装置放在20～25℃常温环境下。容器内放置无线蓝牙温度计记录内部温度变化情况。

测试结果如图8所示，可以看到开启后温度有明显下降，但是最低只能到11℃左右并维持小范围波动，制冷持续时间可以超过30小时，然后彻底失效。这个结果说明了制冷过程在持续发生，但是容器的保温性能太差，导致散热速率过快，容器内部温度无法达到预定值，只能维持相对高位且不稳定，达不到预期效果。

Claims (10)

1.一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，包括相互配合的真空保温杯身和主动制冷杯盖，

所述主动制冷杯盖包括封闭的高阻隔膜袋，以及设于高阻隔膜袋中的水袋、隔热层、吸水剂、导热垫片、毛细管和开关阀，所述水袋、吸水剂、隔热层和导热垫片依次叠设，所述开关阀设于导热垫片上，并与水袋通过毛细管连通。

2.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述真空保温杯身包括呈圆柱状，且顶部设有与主动制冷杯盖配合的开口，真空保温杯身的杯壁和杯底内设有真空腔，且杯壁和杯底内的真空腔相互连通。

3.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述导热垫片的隔热层的横截面的外缘形状和真空保温杯身的横截面的内缘形状匹配，所述吸水剂的横截面的外缘的尺寸大于真空保温杯身的横截面的内缘的尺寸。

4.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述导热垫片的横截面的形状和隔热层的横截面形状一致。

5.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述毛细管共设有多根。

6.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述导热垫片上设有用于水汽通过气孔阵列。

7.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述毛细管的孔径小于1毫米。

8.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述毛细管的长度为1-10厘米。

9.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述真空保温杯身为不锈钢制件。

10.根据权利要求1所述的一种可主动制冷的物流运输包装装置，其特征在于，所述隔热层为多孔隔热层。

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