运输超低温冷冻物品的方法和装置的制作方法

专利名称：运输超低温冷冻物品的方法和装置的制作方法
背景发明领域本发明涉及在独立式集装箱中运输、贮存和冷冻超低温冷冻的易腐烂物品的方法和装置，该集装箱可使易腐烂物品保持在-50℃以下，是超低温保温的，并具有自己的超低温致冷系统。
先有技术冷冻和贮存超低温集装箱也可以用作为冷冻和贮存超低温冷冻制品的系统。使用这种用于致冷、贮存和运输三方面的集装箱与用于所有这三方面的现代系统相比可以节省大量费用。现在已有其它可用的超低温系统用于致冷，但它们很难运输，而且成本高。另外，它们必须装在建筑物内，这样便增加了成本。现有方法适于致冷，但在冷冻之后没有地方贮存制品。因此必须建很大的冷藏库，这又是很大的投资。一当建成，分开的致冷系统和贮存系统是固定的。换言之，它不容易吊起，运到世界其它地方。如果商业运作情况发生变化，则大型超低温冷冻设备在该地便不能得到使用，因而毫无价值。但本发明的系统可以保持其价值，因为它们可以容易地运到其它地方和/或出售。
对于易腐烂制品已采用各种各样的使用CO2和N2的运输、贮存和致冷装置。然而这些装置设计于使制品保持在约-20℃，不能使超低温冷冻制品保持在约-50～-60℃的温度。这些装置包括二氧化碳制冷系统(Glynn,EP和Hsu,HL的美国专利No.3695056)、具有二氧化碳喷嘴的制冷系统(Nielsen,DF的美国专利No.4399658)、集装箱CO2制冷系统(Franklin Jr,PR的美国专利No.4502293)、液氮制冷器(Orfitelli,JS的美国专利No.4580411)用在普通货运式非制冷运货车等车辆上的搬运式独立的冷却/致冷装置(Saia lll,LP的美国专利No.4825666)、制冷集装箱(Thomsen,VE的美国专利No.4891954)、用在普通货运式非制冷运货车等车辆上的搬运式独立冷却/制冷装置(Saialll,LP的美国专利No.4991402)、用在飞机、普通搬运式货运车等运输工具上的搬动式独立冷却/致冷装置(Saia lll,LP的美国专利No.5125237)、独立的冷却/致冷装置(Bartilucci AR的美国专利No.5262670)、与氮气氛集装箱联用的搬运式独立冷却/制冷装置(Bartilucci,AR的美国专利No.5598713)。
所有上述装置的特征在于，均能使易腐物品冷却或冷却到约-20℃的温度。这对于某些应用是合适的，甚至是要求的。但对于需要在约-60℃下深冻的物品，这些装置不能达到要求。另外，所有上述装置的特征在于分成两个隔间。其中第一隔间包含易腐物品，而第二隔间包含制冷剂(CO2或N2)。使冷却剂经通气系统从第二隔间喷放在第一隔间便可实现冷却作用。
运输需要在超低温冷冻条件下保存的易腐制品先前在称为超低温货运船的特殊船上被运输，这些超低温货运船具有散装贮存冷冻库，该库可使制品保持在恒定的-60℃。为了能够利用在这种超低温货运船上进行运输的方法，必须至少运输100公吨的制品。对于很多易腐制品，这是不适用的。对于很多货主这也是不实际的。对于很多需求的制品在这种超低温货运船上运输所需要的时常常达几个月，这又使这种运输方法很不适用。
附图的简要说明

图1示出具有附加保温层、通气门和CO2分配系统的集装箱顶部截面；图2是具有标准保温值的ISO标准运输集装箱的壁截面，当加上附加保温层时将产生超低温隔热的集装箱保温值。集装箱的标准r值在15～20的范围内，而此图中所示的超低温集装箱其r值在30以上。
图3示出超低温制冷/贮存集装箱的截面，该集装箱具有超低温保温壁；制冷部分和贮存部分；超低温流体供应桶；用于控制超低温流体流温度的恒温阀；电控面板，用于启动和关掉该系统，并设定要求的内部空气温度；风扇25，用于在制冷期间增加热交换；温度检测器，用于读出两个部分内的空气温度。
优选实施例说明下面说明特定的优选实施例。尽管本发明可以进行各种改型和具有各种替代形式，但仍通过附图示出特定实施例，并对此进行详细说明。应当明白，无意使本发明局限于公开的特定形式，相反，我们的意图是包罗属于所附权利要求书确定的精神和范围内的所有改型、等效装置和替代形式。
从市售ISO标准保温集装箱出发制作本发明装置，该集装箱装有或设计成支承一个机械制冷装置。将该机械制冷装置从头部1除去。用8～10英寸的聚氨酯保温泡塑2封闭该头部，使其隔热。在侧面部件之间的并环绕该侧面部件的集装箱的底侧面3上以及在集装箱的内部和集装箱门5的壁和天花板4上加上4英寸厚的聚氨酯泡塑保温层。在加上保温层之后沿门6的封口加上另外的密封垫，以确保正确密封。通气活页门7在容器内压力增加时可以自动打开。在加入超低温流体和超低温流体升华时，该通气门7释放压力。该门装在集装箱1头部1内，距集装箱顶部约1英寸。铺设极低温流体喷射管。该喷射管已知为TransnowCO2喷射管8，是美国专利No.4640460的研究对象。该喷射管装在超低温保温集装箱的顶部，并连接于集装箱外侧的阀门9，该阀门再连接于液体CO2管线10。上述Transnow CO2喷射管的特性和优点使得它能够以最大速率将液体CO2转换成固体CO2制品，因此以最高效率操作，降低了制冷成本。还应当明白，本发明的范围无意局限于只采用Transnow CO2喷射管，而可以应用其它任何极低温液体配送系统或固体干冰。
本发明的关键特征是增加集装箱壁的r值。图2是集装箱的横截面图，示出外加的保温层11。
图3是横截面图，示出制冷和贮存集装箱的关键特征。该集装箱是ISO标准保温集装箱，其上加装有通气门12、至少一个内壁13和连接门14，并在所有壁和门上加上泡塑保温层15，从而形成超低温的提高r值的保温壁和门。加上超低温控制系统，该系统由致冷剂管16、温度检测器17、恒温室18、电气控制面板19和极低温贮存装置20构成。
操作将要冷冻的物品或制品装入超低温保温的预先已制冷到-60℃制冷和贮存集装箱的制冷部分，使该制品冷却到周围气体温度，然后再变成超低温冷冻状态。然后再将超低温冷冻的物品或制品搬到容器的贮存部分，等待运输。
将待运的已预冷冻到超低温冷冻状态的制品或物品从贮存集装箱移出并装入已预冷冻到-60℃的超低温保温集装箱内。货物装载方式与装载于标准运输集装箱的方式相同。在大多数情况下制品用手散装，一个装于另一个顶上。可能装入的制品量也是可运输多长时间和所需固态CO2量的一个因素。然而，一当预冷冻制品或物品装入到超低温保温集装箱中，该超低温保温集装箱便在该集装箱内部形成一种喷出的包围制品的CO2气氛。在喷出CO2时，以很大的压力喷入该集装箱内。这种效果有些类似于很强的暴风雪。虽然大量的CO2干冰堆集在制品的顶部，但CO2干冰将会充满布袋和缝隙。一当制品装入超低温保温集装箱并喷入CO2，则可以运输此超低温保温集装箱，运输方式与所有其它干货运输集装箱的方式相同。其差别在于冷冻运输集装箱需要监测和电力联接。在喷射CO2之前，需要进行计算，以确定保持制品或物品在超低温冷冻状态下直到运到目的地或直到加入另外CO2到超低温保温集装箱所需要的CO2量。这种计算需根据超低温保温集装箱的隔热值、装入的超低温冷冻物品或制品的量(重量)、制品或物品的相对发热系数以及制品的运输时间。超低温保温集装箱可以装在货车车箱中运到码头的发运地点、火车站或其它运输站。然后将集装箱从货车上卸下来，放到等待装入轮船、火车或其它运输工具的保管地点。从将超低温保温集装箱装在运输工具上直至到达目的地，货主或轮船公司便不需要特别的监测或处理。
达到目的地时可以检测超低温保温集装箱的内部温度，如果需要，可以加入另外的CO2，以达到更长的贮存时间。还可以在此处将制品取出来，放在目的地的冷库中。
其它实施例这种系统还可以在例如现在尚无任何致冷运输设施但有干货集装箱设施的地区用于运送标准冷冻制品。另外，由于以干货运输费用运输本发明的集装箱，所以通常可以降低运输费用，而其它类型的运输集装箱则需要冷冻运输费用。
有各种各样的保温层型式可以取代或加添于聚氨酯上。任何将集装箱的r值提高到15～20以上的保温层系统均构成本发明的附加实施例。
最后，运输集装箱也可以用于贮存，而贮存和制冷集装箱也可以用于运输。使贮存/致冷集装箱与运输集装箱相组合的系统都是本发明的附加实施例。
例1制冷和贮存集装箱将五个1马力的风扇装在例1的系统上，该风扇装在后部区域，并将喷射管分开到两个部分。装上两个温度检测器(一个隔间中一个)来检测空气温度。温度检测器连接于电气开关盒，该开关盒可以在各个隔间中设定要求的温度。该开关和温度检测器连接于阀门，该阀门根据各个隔间中设定的要求温度和实际空气温度可以打开和关闭。
将新鲜金枪鱼装在框架内并将框架放在集装箱的制冷部分。将门关闭，并使风扇和氮气输送开关接通。金属线温度检测器插在鱼的心肉内。当心肉温度达到约-50℃时，将各个部件断开，打开集装箱的门，放出氮气，然后取出框架，浸入水中几秒种，使鱼有光泽。然后将有光泽的鱼装入超低温保温区。然后可按上述方法运输该集装箱。
例2运输集装箱制造超低温保温运输集装箱，用该集装箱装金枪鱼，从意大利运到日本，结果在完全超低温冷冻状态下到达日本。细节如下
从Transnow CO2购买ISO标准的40英尺保温集装箱。改装该集装箱，方法是加标准的2×4壁柱及外部的胶合板，然后穿过胶合板将聚合物泡沫注射在2×4壁柱之间。并在天花板和底架上喷涂聚合物泡沫，使所有表面增厚4英寸。然后将该集装箱运到意大利。在该处，该集装箱在两个月的生产和采集期间用于冷冻和贮存金枪鱼。在该期间大约生产和冷冻了5公吨金枪鱼。每天检测空气温度和鱼的心部温度。当温度高于-60℃时，再加CO2，使制品恒定地保持在-50℃以下。周期性地加入大量CO2可以获得最佳效果。当集装箱装满金枪鱼腰肉，并准备好运送约22公吨要加入的液体CO2时，将整个集装箱运到日本，由日本邮船会社(NYK Line)的“大阪弯”号轮船运送，装货单为NYKS57708098。运送时间为28天。最后一次注入CO2到在日本打开集装箱之间总的时间是36天。当通向超低温保温贮存隔间的门打开时，在隔间内存在大块的CO2干冰。该干冰的温度为-85℃。鱼的心部温度为-60℃。
结论、分支和范围因此可以看出，本发明提供了一种用于冷冻、贮存和运输超低温冷冻物品或制品的方法和装置，该物品或制品放在一个独立的系统内，该系统可使该物体或制品长时间保持在超低温冷冻状态下。
虽然上述说明包括许多特殊性，但这些特殊性不应当解释为限制本发明的范围，它们只是例示了本发明现有一些优选实施例。在本发明范围还可能有另外的各种实施例和分支。
本发明的范围由所附的权利要求书和其合法的等效说明确定，而不是由示出的例子确定。
权利要求
1．一种用于运输超低温冷冻物品或制品的装置，该物品或制品装在一个完全独立的集装箱内。
2．如权利要求1所述的装置，该装置是商售的保温运输集装箱，该集装箱加有另外的保温层和超低温喷射系统。
3．如权利要求1所述的装置，该装置是商售的保温运输集装箱，该集装箱上加上聚合物泡沫绝缘层以增加集装箱的r值，还加有CO2喷射管、液体CO2喷射系统和门的密封件，以使集装箱中的物品或制品保持在-50℃或低于-50℃的温度下。
4．如权利要求3所述的装置，还包括复后CO2喷射管和温度调节系统，该调节系统包括一个或多个连接于开关的温度检测器和控制冷冻剂喷射的阀门。
5．一种用于运输超低温冷冻制品或物品的方法，该物品或制品装在一个完全独立的集装箱内。
6．如权利要求5所述的方法，包括以下步骤独立的运输集装箱包括具有另外保温层和超低温喷射系统的商售保温集装箱；将要运输的超低温冷冻制品或物品放在该独立的集装箱内；将装有超低温冷冻制品或物品的独立运输集装箱运输到远地。
7．如权利要求6所述的方法，其特征在于，运输前用水处理超低温冷冻制品或物品，使其具有光泽。
8．一种用于将制品或物品冷冻到超低温冷冻状态然后将它们贮存在该状态的装置。
9．如权利要求8所述的装置，其特征在于，该装置是商售的保温运输集装箱，该集装箱被分成至少两个加有外加保温层和超低温喷射系统的部分。
10．如权利要求9所述的装置，其特征在于，保温材料是聚合物泡塑，用于增加r值，外加风扇，以分散冷却气体；外加控制系统，以便在冷冻和贮存期间调节温度。
11．一种用于将制品或物品冷冻到超低温冷冻状态然后在此状态下将它们贮存在独立装置中的方法。
12．如权利要求11所述的方法，包括独立装置包括已分成至少两个部分的商售保温运输集装箱，该两个部分加有外加的保温层和超低温喷射系统；将制品或物品放入使其冷冻的第一部分，使其冷冻到超低温冷冻状态；将超低温冷冻的制品或物品转移到第二部分，使其贮存在超低温冷冻状态下。
13．如权利要求11所述的方法，包括超低温保温集装箱，该集装箱已分成至少两个部分，这些部分外加有保温层、超低温分散系统和温度检测控制系统，该超低温分散系统包括分散冷气的风扇；将制品或物品放入使其冷冻的第一部分，使其冷冻到超低温冷冻状态；将超低温制品或物品转移到第二部分，使其贮存在超低温冷冻状态。
14．如权利要求11所述的方法，其特征在于，在装置的冷冻隔间中进行制品或物品的超低温冷冻，然后用水处理使其有光泽，接着将其贮存在该装置贮存隔间中的超低温冷冻状态下。
15．一种方法和装置(系统)，该系统在第一独立超低温保温集装箱中将制品或物品冷冻到超低温冷冻状态并在此状态下贮存于其中，然后为运输到远处将超低温冷冻制品或物品转移到第二独立超低温保温集装箱中，再运输第二独立集装箱。
16．如权利要求15所述的系统，包括一种装置，该装置用于在第一隔间将制品冷冻到超低温冷冻状态，然后将此状态的制品或物品贮存在第二隔间，在隔间中可用连接于温度检测控制系统的风扇分散冷气；将制品或物品放在第一冷冻隔间中，并在该第一隔间中将该制品或物品冷冻到超低温冷冻状态；将超低温冷冻制品或物品转移到第二隔间进行贮存；一种完全独立的装置，用于运输超低温冷冻制品和物品；将超低温冷冻制品或物品从第一独立的冷冻贮存集装箱转移到第二独立运输集装箱；将装有超低温冷冻制品或物品的独立运输集装箱运到远处目的地。
17．如权利要求15所述的系统，包括一种装置，用于将制品或物品冷冻到超低温冷冻状态并贮存这种状态的制品或物品，其中该装置是商售保温运输集装箱，该集装箱已被分成至少两个部分，在这些部分上加有另外的用于增加r值的聚合物泡塑以及加有分散超低温致冷剂的温度检测控制系统；将制品或物品放入第一制冷隔间并使其冷冻到超低温冷冻状态；将超低温冷冻制品或物品转移到第二贮存隔间；一种装置，用于运送超低温冷冻制品，该装置是商售保温运输集装箱，但在该集装箱上加有提高集装箱r值的聚合物泡塑保温层，其上还加装有极低温分散系统和门的封闭件，以使装在其中的制品或物品可以保持在-50℃或以下；将超低温冷冻制品或物品从第一独立的冷冻贮存装置转移到第二独立运输装置；将装有超低温冷冻制品或物品的独立运输装置运输到远处目的地。
全文摘要
一种方法和装置,用于将制品或物品冷冻到超低温冷冻状态,并贮存它们到要运输、然后在超低温冷冻条件下运输这些制品或物品。此装置由两个独立的超低温保温集装箱组成。第一装置具有至少两个隔间,一个隔间用于冷冻,另一隔间用于贮存。将待冷冻的制品或物品放在冷冻隔间中,并冷冻至超低温冷冻状态,然后再转移到贮存隔间,在其中贮存到要运输。第二装置是独立的超低温保温运输集装箱。在要运输时,将制品和物品从处于超低温冷冻状态的第一装置的贮存隔间转移到第二或运输装置上。然后关闭运输装置的门,并将装有超低温冷冻制品或物品的独立的超低温保温装置运输到远处目的地。
文档编号F25D3/10GK1297519SQ9881040
公开日2001年5月30日 申请日期1998年10月16日 优先权日1997年10月20日
发明者B·埃里克·格雷厄姆 申请人:科德维夫系统有限责任公司