一种便于冷藏的运输包装机构

技术领域

本发明涉及运输包装领域，更具体地讲，涉及一种便于冷藏的运输包装机构及其装配工艺。

背景技术

冷藏产品，诸如食品、生物医药等是和人们日常生活和身体健康有着非常关系的特别商品，因而合理的储存和使用就显得非常重要，尤其是随着食品工程、生物供药产业的迅猛发展，业内对相关技术支持的逐渐增加，需冷藏运输的品种也在逐年增长。诸如冷藏药品之类的必需品属于温度敏感性的产品，其自身的物理或化学特别容易受到外界环境温度变化的影响，因此冷链物流的发展刻不容缓。

目前采用保温箱进行冷藏运输，其成本非常昂贵，对于一些偏远地区而言，由于地理条件的限制，需要通过手提或者摩托车等方式进行运输，然而常用的保温箱不但成本高昂而且运输并不适合相关的条件，因此需要一种新型的并且低成本的便于冷藏的运输包装机构，以解决实际的需要。

发明内容

因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。

按照本发明提供的技术方案，本发明公开的便于冷藏的运输包装机构包括载物容器，载物容器的内壁上设有若干个挂钩，每个挂钩上挂设有网袋，网袋内装有需冷藏的元件，载物容器上装配有传热组件，传热组件包括相变材料容器，相变材料容器内填充有相变材料，相变材料容器位于载物容器内，相变材料容器的上方设有冷却板，冷却板上连接有帽盖，其中，帽盖将冷却板容纳于内并与载物容器的容器端口螺纹连接，帽盖的中间设有方形槽，方形槽中嵌设有热电制冷片，其中，热电制冷片的冷面与冷却板接触，帽盖的上方连接有散热器，散热器包括散热支架，散热支架上设有散热风扇和散热片，帽盖上还设有保护套筒，散热器位于保护套筒内，传热组件上还设有温度指示装置，温度指示装置套装在帽盖的周向上，便于冷藏的运输包装机构还包括绝热罩，绝热罩能够将整个传热组件和载物容器的部分罩于其内。

进一步的，温度指示装置与控制系统联通，控制系统包括微控器、温度传感器、可充电电源，其中，温度传感器位于载物容器的内部，微控器固定在帽盖上面，可充电电源固定在散热器上面；温度指示装置为LED灯带，LED灯带由微控器控制，根据温度传感器的输入信号，将输出信号以不同颜色的灯光显示。

进一步的，相变材料由如下制备工艺制备而成：首先，分别将聚乙二烯、二苯亚甲基山梨醇、石墨烯纳米板在40℃、80℃、80℃的环境下真空除水12小时；然后，称取2g的聚乙二烯于烧杯中，以200℃加热5分钟，使其达到完全熔融的状态；然后，加入7wt%的二苯亚甲基山梨醇以250℃磁石加热搅拌10分钟至完全熔融，搅拌速度为60rpm；然后，加入2wt%~8wt%的石墨烯纳米板以200℃磁石加热搅拌30分钟使其均匀分散于材料当中，搅拌速度为60rpm；最后，将加工后的材料放置于室温下降温，完成制备。

进一步的，相变材料容器的下方装配有底套，冷却板的材质为铝合金，热电制冷片的两面上均设有导热膏，散热器与热电制冷片的热面接触。

进一步的，保护套筒的上方还装配有防护盖板，防护盖板上设有锁定槽，绝热罩内部顶部板面上设有卡锁，卡锁能够与锁定槽装配。

进一步的，绝热罩包括绝热壳体，绝热壳体外部还设有外罩。

进一步的，载物容器内部腔室的直径与深度之比为1：1。

进一步的，散热片为圆柱形针翅式散热片。

进一步的，帽盖为双真空壁绝热盖。

本发明提供了一种便于冷藏的运输包装机构，该便于冷藏的运输包装机构包括载物容器，载物容器上装配有传热组件，传热组件包括相变材料容器，相变材料容器内填充有相变材料，相变材料容器位于载物容器内，传热组件还设有热电制冷片，传热组件上还设有温度指示装置，便于冷藏的运输包装机构还包括绝热罩，绝热罩能够将整个传热组件和载物容器的部分罩于其内，能够将最佳温度维持在2-8°C，可以安全有效地运输，低成本并且便于冷藏。

附图说明

图1为本发明的机构整体示意图。

图2为本发明的机构内部示意图。

图3为本发明的机构组装示意图。

图4为本发明的机构装配示意图。

图5为本发明的载物容器示意图。

图6为本发明的载物容器视角示意图。

图7为本发明的边传热组件示意图。

图8为本发明的传热组件细节示意图。

图9为本发明的传热组件装配示意图。

图10为本发明的传热组件组装示意图。

图11为本发明的绝热罩示意图。

图12为本发明的绝热罩装配示意图。

图13为本发明的相变材料容器装配示意图。

图14为本发明的相变材料容器装配示意图。

图15为本发明的保护套筒示意图。

图16为本发明的防护盖板示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明的便于冷藏的运输包装机构用处广泛，对于生物医药类产品尤其适用。以生物疫苗为例，疫苗作为最早被要求进行运输环境温度追踪的药品，一直以来是医药物流中难度很高的一个品类，疫苗的特性决定了其操作上的难度远远大于食品，疫苗的存储和运输温度为2℃~8℃，温度区间小并且温度下限接近了冰点，在这一温度范围内操作风险很大，因为一旦温度过低造成疫苗冻结，疫苗就会实效，而当疫苗暴露在8℃以上环境中，暴露的温度越高，疫苗的有效时间缩短得越快，因此对疫苗的包装运输的硬件要求很高。

对于本发明的便于冷藏的运输包装机构而言，其包括载物容器1，本发明的载物容器1为真空绝缘的金属保温瓶，用于保存和运输疫苗，由于疫苗的温度敏感性，该组件需要充分绝缘且可靠，本发明选择了真空密封的金属保温瓶，而不是其他类型的保温材料，因为它在限制传热方面非常有效。载物容器1的内壁上设有若干个挂钩，数量优选的为六个并通过氧树脂胶将六个挂钩粘附到距底部8cm高的载物容器1的内部，每个挂钩上挂设有网袋，六个均匀间隔的钩子与网袋结合使用，网袋可以用于装载疫苗，可将疫苗以有序排列的形式固定在载物容器1内，围绕着系统中心分布。

需要特别强调的是，传热组件2装配在载物容器1上。

具体的，传热组件2包括相变材料容器2-1，相变材料容器2-1内填充有相变材料，相变材料容器2-1位于载物容器1内。

相变材料PCM一种高新技术材料，是指物理性质能够随温度的改变而变化并且能够提供潜热的物质。物理性质发生改变的过程称为相变过程，处于这个阶段的相变材料将会释放或吸收大量的潜热。具体的相变过程为：当相变温度低于环境温度时，材料将吸收并储存热量，来降低环境温度；当相变温度高于环境温度时，材料又将会释放之前储存的热量，朱升高周围的环境温度。材料利用相变储存的能量称为潜热储能。相比显热储能，相变储能的储能密度高，温度控制恒定，节能效果显著，而且相变温度选择的范围比显热储能要宽。

对于本发明而言，相变材料由如下制备工艺制备而成：首先，分别将聚乙二烯（具体的为聚乙二烯800）、二苯亚甲基山梨醇、石墨烯纳米板在40℃、80℃、80℃的环境下真空除水12小时；然后，称取2g的聚乙二烯800于烧杯中，以200℃加热5分钟，使其达到完全熔融的状态；然后，加入7wt%的二苯亚甲基山梨醇以250℃磁石加热搅拌10分钟至完全熔融，搅拌速度为60rpm；然后，加入2wt%~8wt%(优选的为4wt%或者6wt%)的石墨烯纳米板以200℃磁石加热搅拌30分钟使其均匀分散于材料当中，搅拌速度为60rpm；最后，将加工后的材料放置于室温下降温，完成制备。

相变材料容器2-1的上方设有冷却板2-2，冷却板2-2材质为铝板，具体的为铝合金，具有出色的导热性，可以辅助热量的去除，随着温度降低，随着热量的径向吸收，PCM冻结，PCM冻结后，它将充当系统的“冷热电池”。该“冷热电池”将载物容器1的内部温度保持在4.5°C的理想温度。冷却板2-2上连接有帽盖2-3，其中，帽盖2-3将冷却板2-2容纳于内并与载物容器1的容器端口螺纹连接，帽盖2-3实现了载物容器1的容器端口的封装功能，对帽盖2-3的中间设有方形槽，方形槽中嵌设有热电制冷片2-4。

需要说明的是，本发明的热电制冷片2-4利用了帕尔贴效应，具有热面和冷面，是一种固态主动热泵，它利用电能来实现所需的冷却效果，当电流方向从空穴半导体即型半导体流向电子半导体即型半导体时，结头处温度升高并放出热量；反之，结头处温度降低并从外界吸收热量。原因是：型半导体有多余的电子，有负温差电势，型半导体电子不足，有正温差电势。当电子从型半导体通过结点至型半导体时，其能量必然增加，而且增加的能量相当于结点消耗的能量，即结点温度降低。相反即可知，当电子从型半导体流向型半导体时，结点温度升高。

而且，热电制冷片2-4的两面上均设有导热膏，热电制冷片2-4的冷面与冷却板2-2接触，散热器2-5与热电制冷片2-4的热面接触，被设置在散热器2-5和冷却板2-2之间，以最大限度地提高热效率，有效地将载物容器1内腔冷却至4.5°C。

对于本发明而言，当不使用热电制冷片2-4时，容器中的PCM会慢慢吸收热量，也就是说，它吸收了转移到腔室内的热能，即使在融化时，PCM也可以保持载物容器1的内部温度。

帽盖2-3可以作为整个传热组件的基础，帽盖2-3可以优选的为双真空壁绝热盖，这种结构可以大大降低通过盖的对流和传导热传递，这将延长冷藏机构在运输过程中的时间。

冷却板2-2能够容纳在帽盖2-3上，冷却板2-2通过紧固件与帽盖内部上表面连接，帽盖2-3能够给散热器2-5提供支持基础，具体的，帽盖2-3的上方连接有散热器2-5，散热器2-5包括散热支架，散热支架上设有散热风扇和散热片，本发明的冷藏机构很重要的方面之一是用于从热电制冷片2-4的热侧散发热量的，如果不能足够快地散热，则热电制冷片2-4可能会短路或效率低下。如果热电制冷片2-4不能正常工作，相变材料将不会冻结，疫苗也会变质。采用风扇和散热片的组合系统，是有效且适合该设计的系统。

进了进一步提高装置的使用周期，帽盖2-3上还设有保护套筒2-6，散热器2-5位于保护套筒2-6内，保护套筒2-6的上方还装配有防护盖板，防护盖板上设有锁定槽，同时，为了进一步提高整个机构的稳定和冷藏效果，该便于冷藏的运输包装机构还包括绝热罩4，绝热罩4能够将整个传热组件2和载物容器1的部分罩于其内，本发明的绝热罩4包括绝热壳体，绝热壳体外部还设有外罩，绝热罩4的绝热壳体内部顶部板面上设有卡锁，在进行组装时，卡锁能够与锁定槽装配，从而使得绝热罩4稳定的连接。

保持理想温度是本发明的便于冷藏的运输包装机构中的关键组成部分，为了方便的对温度进行指示，传热组件2上还设有温度指示装置3，温度指示装置3套装在帽盖2-3的周向上，本发明的温度指示装置3为LED灯带，结合360度指示灯配置，最终用户可以从任何角度了解冷藏机构的状态。

具体的，温度指示装置3与控制系统联通，控制系统包括微控器（例如ArduinoNano）、具有防水功能的温度传感器、可充电电源，当然还包括导线，具体连接方式作为公知技术这里不再赘述，其中，温度传感器位于载物容器1的内部，微控器固定在帽盖2-3上面，可充电电源固定在散热器2-5上面 LED灯带由微控器控制，根据温度传感器的输入信号，将输出信号以不同颜色的灯光显示，如亮红、绿或蓝光，当载物容器1内温度为2°C或更低时，微控制器的信号被输出为以蓝色调点亮LED灯条， 如果内部腔室的温度在3到6°C之间，则微控制器将输出并向LED灯带发出绿色信号，绿色表示疫苗处于最佳温度，最终用户无需采取任何措施，当内部温度达到7°C时，微控制器将以红色激活LED灯带，向用户指示疫苗即将达到上限温度，当内部温度达到8°C及其以上时，LED的红色环将开始发出脉冲，最终用户会产生紧急感，一旦超过上限8°C，并且红色LED灯条点亮超过10分钟，疫苗就会失去效力。

本发明还进一步公开了该便于冷藏的运输包装机构的装配工艺，具体的，便于冷藏的运输包装机构的装配工艺包括如下步骤：

A.将需冷藏的元件装入载物容器内部的网袋中；

B.向相变材料容器中填入200mL的相变材料，在相变材料容器端口内螺纹处缠绕若干道密封胶带，并使用密封堵塞块将相变材料容器端口封堵；

C.将冷却板与相变材料容器的端口焊接；

D.使用紧固件将冷却板与帽盖内部上表面连接；

E.将热电制冷片的冷热两面添加导热膏，然后将热电制冷片置于帽盖的方形槽中，并使得热电制冷片贴紧在冷却板的上表面；

F.将微控器固定与帽盖的上表面，将温度传感器穿过帽盖进入载物容器中，并使用胶布贴紧在载物容器的内壁上；

G.将相变材料容器伸入到载物容器中，将帽盖与载物容器的端口螺纹连接；

H.使用紧固件将散热器连接在帽盖的上方，并将可充电电池固定在散热器上；

I.将保护套筒连接在帽盖上，使得散热器、可充电电池位于保护套筒内，再将防护盖板装配在保护套筒上；

J.将温度指示装置装配在帽盖的周向上；

K.将绝热罩套接在已装配好的传热组件上，使得卡锁与锁定槽配合，完成装配。

本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。