(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物品が収納される内箱と、
開口部を有する外箱と、
前記内箱及び前記外箱間の空間に発泡充填され、前記外箱の前記開口部において凹部を有する発泡材と、
前記凹部の表面に密着して配置された弾性シートと、
を備え、
前記凹部の側面の形状は、当該凹部に配置される部品の側面に倣った形状をなし、
前記弾性シートには、縦横に整列した複数の空気抜き孔が設けられ、
前記空気抜き孔は、メッシュシートで塞がれている、断熱箱体。
【請求項２】
請求項１に記載の断熱箱体を備え、前記凹部にカスケードコンデンサが配置された、フリーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断熱箱体及びフリーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、細胞、微生物等を保管する超低温の冷凍装置として、二元冷凍装置が知られている。特許文献１には、断熱箱体の背面に設けた凹部に、カスケードコンデンサが組み込まれた二元冷凍装置が開示されている。【０００３】
断熱箱体の背面に凹部を形成する場合、外箱の開口部に真空成形で加工されたトレイを配置し、内箱及び外箱間の空間に発泡ウレタンを注入し、発泡充填させている。この際、内箱及び外箱間の空間に注入される発泡ウレタンの発泡圧でトレイが変形しないように、トレイを治具で固定した状態で発泡ウレタンの注入が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１０５０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、断熱箱体における凹部の形成に真空成形で加工されたトレイを用いる場合、トレイを製造するために真空成形用の金型が必要であり、トレイの形状を変更するたびに新規の金型が必要となる。また、トレイは可撓性を有していないため、トレイを外箱の開口部に配置した際に、トレイと外箱との間に隙間が生じやすく、その隙間から発泡ウレタンが漏れないように、外箱とトレイとの間のトレイ側にシール材を配置する必要があった。その結果として、生産性が低くなる場合があった。また、真空成形で作製されたトレイは、熱変化による収縮により割れる場合がある為、カスケードコンデンサの熱変化により発生する結露が割れ目から発泡ウレタンに付着して断熱性能を劣化させていた。【０００６】
本発明の目的は、トレイを用いずに製造することができる断熱箱体及びその断熱箱体を備えるフリ−ザを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る断熱箱体は、物品が収納される内箱と、開口部を有する外箱と、前記内箱及び前記外箱間の空間に発泡充填され、前記外箱の前記開口部において凹部を有する発泡材と、前記凹部の表面に密着して配置された弾性シートと、を備え、前記凹部の側面の形状は、当該凹部に配置される部品の側面に倣った形状をなし、前記弾性シートには、縦横に整列した複数の空気抜き孔が設けられ、前記空気抜き孔は、メッシュシートで塞がれている。
【０００８】
また、本発明に係るフリーザは、上述の断熱箱体を備え、前記凹部にカスケードコンデンサが配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、トレイを用いずに断熱箱体を製造することができる。その結果として、生産性を向上することができる。また、結露による発泡ウレタンの劣化を防ぎ断熱性能を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】二元冷凍装置の全体構成図
【図２】カスケードコンデンサが配置される凹部を示す断面図
【図３Ａ】弾性シートを示す上面図
【図３Ｂ】治具を示す断面図
【図４】凹部の形成方法を示すフローチャート
【図５Ａ】凹部を形成する工程を示す断面図
【図５Ｂ】凹部を形成する工程を示す断面図
【図５Ｃ】凹部を形成する工程を示す断面図
【図５Ｄ】凹部を形成する工程を示す断面図
【図５Ｅ】凹部を形成する工程を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は一例であり、本発明はこの実施の形態により限定されるものではない。
【００１２】
図１は、二元冷凍装置１の全体構成図である。なお、図１では、カスケードコンデンサ２が組み込まれる前の状態を示している。二元冷凍装置１は、前面が開口した本体３と、本体３の前面開口に開閉自在に設けられた前面扉４と、本体３の下方に設けられた機械室５とを備える。
【００１３】
本体３は、前方が開口した鉄板製の内箱３１（後述。図２参照。）と、内箱３１の外側に間隔をあけて配置され、前方が開口した鉄板製の外箱３２と、内箱３１及び外箱３２間の空間に発泡充填された断熱材としての発泡ウレタン断熱材３３（後述。図２参照。）と、を備える。
【００１４】
図１に示すように、本体３の背面には、凹部３４が形成されている。凹部３４には、高温側冷媒回路及び低温側冷媒回路間の熱交換を行うカスケードコンデンサ２が組み込まれる。
【００１５】
図１に示すように、カスケードコンデンサ２は、その本体部が断熱材としての発泡ウレタンで囲まれ、略直方体形状に形成されている。本体３の背面の凹部３４にカスケードコンデンサ２が配置された後、鉄板製の第１の背面パネル６が、外箱３２の背面（以下、「外箱背面」という。）３２ａに不図示のネジを用いて固定される。
【００１６】
さらに、断熱材としての発泡ウレタンを鉄板で取り囲むことで形成された第２の背面パネル７が、第１の背面パネル６の背面側に、不図示のネジを用いて固定される。このようにして、カスケードコンデンサ２が本体３に組み込まれる。
【００１７】
図１に示すように、前面扉４は、外箱３２の前面に、ヒンジ８を用いて開閉自在に固定されている。本実施の形態では、ヒンジ８は外箱３２の側面に３箇所固定されている。前面扉４は、断熱材としての発泡ウレタンを鉄板で取り囲むことで形成されている。
【００１８】
図１に示すように、機械室５は、外箱３２の底面全体を支えるように配置されており、本体３の台座として機能する。機械室５内には、不図示の高温側冷媒回路及び低温側冷媒回路の一部を形成する圧縮機、凝縮器等が配置されている。
【００１９】
図２は、カスケードコンデンサ２が組み込まれた状態の凹部３４を示す断面図である。図２に示すように、内箱３１の背面（以下、「内箱背面」という。）３１ａ及び外箱背面３２ａ間の空間に発泡充填された発泡ウレタン断熱材３３には、外箱背面３２ａの開口部３２ｂにおいて、凹部３４が形成されている。
【００２０】
発泡ウレタン断熱材３３における凹部３４の表面には、ポリウレタンエラストマー製で、可撓性及び伸縮性を有し、水等の液体の透過を防ぐ弾性シート９が密着固定されている。弾性シート９は、−９０℃の低温下でも可撓性及び伸縮性を有するシートである。弾性シート９の厚さは、例えば０．０５ｍｍである。
【００２１】
ここで、弾性シート９について、図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、組み付け前の弾性シート９を示す上面図である。図３Ａに示すように、弾性シート９は矩形であり、図３Ａにおける左下部に位置決め用孔９ａが設けられている。また、図３Ａに示すように、弾性シート９には、位置決め用孔９ａとは別に、縦横に整列した複数の孔９ｂが設けられている。
【００２２】
さらに、孔９ｂには、メッシュシート９ｃが貼付されている。図３Ａに示す例では、横方向に整列した複数の孔９ｂを１枚のメッシュシート９ｃで塞いでいる。メッシュシート９ｃにおけるメッシュサイズは、空気等の気体は透過可能であるが、水等の液体の透過を防ぐものが好適である。これにより、後述する発泡ウレタンの発泡時に、孔９ｂを利用した空気抜きを行うことができるとともに、弾性シート９における水等の液体の透過を防ぐ機能が担保される。
【００２３】
図２に示すように、表面に弾性シート９が密着固定された凹部３４に、カスケードコンデンサ２が配置される。そして、第１の背面パネル６及び第２の背面パネル７が外箱背面３２ａに固定されることで、凹部３４からの脱落が防止され、また、外気とも遮断される。
【００２４】
図２に示すように、弾性シート９の縁部は、不図示のシール材を介して開口部３２ｂを取り囲むように外箱背面３２ａの表面上に延在している。第１の背面パネル６が外箱背面３２ａに固定されることで、弾性シート９の縁部は、外箱背面３２ａ及び第１の背面パネル６により挟まれる。これにより、カスケードコンデンサ２が配置された空間が密閉される。
【００２５】
第１の背面パネル６が外箱背面３２ａに固定された状態で、カスケードコンデンサ２は、凹部３４の底部及び第１の背面パネル６に密着している。また、カスケードコンデンサ２の側面形状は、凹部３４の側面に倣った形状をしている。これにより、カスケードコンデンサ２と凹部３４との間にはほとんど隙間がなくなり、結露が抑制される。
【００２６】
図３Ｂは、本実施の形態に係る凹部の形成に用いられる治具を示す断面図である。図３Ｂに示すように、治具１０は、挿入部１０ａと、フランジ部１０ｂとを備える。
【００２７】
挿入部１０ａの基端側は、外箱背面３２ａの開口部３２ｂと略同形状である（図２参照）。挿入部１０ａは、先端側が基端側よりもすぼまったテーパ形状をなしている。挿入部１０ａにおいて基端側から先端側へ向かうテーパ角は、例えば１０°である。フランジ部１０ｂは、挿入部１０ａの基端側の側面から突出しており、フランジ部１０ｂの背面側の表面積は、外箱背面３２ａの開口部３２ｂの開口面積よりも大きい。
【００２８】
次に、本実施の形態に係る凹部３４の形成方法について、図４及び図５Ａないし図５Ｅを用いて説明する。図４は、凹部３４の形成方法を示すフローチャートである。図５Ａないし図５Ｅは、凹部３４を形成する各工程における断面図である。
【００２９】
ステップＳ１で、内箱３１の外側に、内箱３１と間隔をあけて外箱３２が配置される。具体的には、図５Ａに示すように、内箱背面３１ａの背面側に、開口部３２ｂを有する外箱背面３２ａが、例えば７０ｍｍの間隔をあけて配置される。このとき、図５Ａに示すように、カスケードコンデンサ２との接続配管１１が、内箱背面３１ａから背面側に突出している。
【００３０】
ステップＳ２で、弾性シート９が、外箱背面３２ａの背面側から、開口部３２ｂを覆うように被せられる（図５Ｂ）。このとき、上述のとおり、内箱背面３１ａから背面側に、接続配管１１が突出しており、弾性シート９に設けられた位置決め用孔９ａを接続配管１１に挿通させることで、開口部３２ｂに対する弾性シート９の位置決めが行われる。
【００３１】
なお、弾性シート９の背面側には、低摩擦テープが貼付されてもよい。これにより、後述するステップＳ５における治具の取り外しを円滑に行うことができる。
【００３２】
ステップＳ３で、治具１０が、外箱背面３２ａの背面側から、開口部３２ｂに挿入される（図５Ｃ）。具体的には、治具１０の挿入部１０ａが、外箱背面３２ａの背面側から開口部３２ｂに挿入され、治具１０のフランジ部１０ｂが、弾性シート９を介して、外箱背面３２ａと当接させられる。
【００３３】
この際、接続配管１１は、治具１０に設けられた不図示の貫通孔に挿入される。これにより、図５Ｃに示すように、弾性シート９は、治具１０の挿入部１０ａによって、内箱背面３１ａ及び外箱背面３２ａ間の空間に押し込まれる。
【００３４】
本実施の形態では、治具１０の挿入に先立って、外箱背面３２ａに、開口部３２ｂを取り囲むように外箱背面３２ａ側にスポンジ等のシール材が配置される。これにより、後述するステップＳ４における発泡の際に、外箱背面３２ａと治具１０との隙間から発泡ウレタンが漏れ出すのを抑制することができる。
【００３５】
なお、治具１０のフランジ部１０ｂと外箱背面３２ａとの間で、密着性が確保できるのであれば、シール材は配置されなくてもよい。
【００３６】
ステップＳ４で、発泡ウレタンが、内箱背面３１ａ及び外箱背面３２ａ間の空間に注入され、発泡される。ここで、上述のとおり、弾性シート９は可撓性を有しているので、発泡ウレタンの発泡圧により、弾性シート９は治具１０の挿入部１０ａの表面に沿って変形する。
【００３７】
発泡ウレタンの発泡に伴い、内箱背面３１ａ及び外箱背面３２ａ間の空間の空気は、外箱背面３２ａに設けられた不図示の空気抜き孔から排出される。図５Ｄは、発泡ウレタンの発泡後の様子を示している。
【００３８】
ステップＳ５で、治具１０が取り外され、外箱背面３２ａの背面側に延在する弾性シート９の縁部のうち、余分な部分が切り取られる（図５Ｅ）。これにより、開口部３２ｂには、弾性シート９が密着した状態で凹部３４が形成される。
【００３９】
上述の方法で形成された凹部３４には、この後、カスケードコンデンサ２が配置される。その際、内箱背面３１ａから突出した接続配管１１は、カスケードコンデンサ２と接続される。
【００４０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、外箱３２を内箱３１の外側に間隔をあけて配置し、外箱３２の開口部３２ｂを弾性シート９で外箱３２の外側から覆い、治具１０を外箱３２の外側から開口部３２ｂに挿入して弾性シート９を内箱３１と外箱３２との間の空間に押し込み、発泡ウレタン断熱材３３を内箱３１及び外箱３２間の空間に注入し、発泡させて弾性シート９と密着させるようにしたので、真空成形で加工されたトレイを用いずに断熱箱体を製造することができる。その結果として、生産性を向上することができる。
【００４１】
また、可撓性及び伸縮性を有し、水等の液体の透過を防ぐ弾性シート９を、発泡ウレタン断熱材３３と密着させたことで、以下のような効果が得られる。
【００４２】
弾性シート９は、水等の液体の透過を防ぐので、二元冷凍装置１の使用時において、カスケードコンデンサ２が低温になることに伴って発生する結露による水が、発泡ウレタン断熱材３３に浸入するのを防止することができる。これにより、発泡ウレタン断熱材３３の加水分解を抑制することができ、継続的に良好な断熱性能を得ることが可能となる。
【００４３】
また、弾性シート９は、熱変化による収縮等により割れることがない為、カスケードコンデンサの熱変化により発生する結露が割れ目から発泡ウレタンに付着して断熱性能を劣化させることを防ぐことができる。
【００４４】
弾性シート９は、可撓性及び伸縮性を有するので、容易に変形が可能である。そのため、カスケードコンデンサ２を押し込みながら第１の背面パネル６を外箱背面３２ａにネジ止めする際、発泡ウレタン断熱材３３及び弾性シート９は、カスケードコンデンサ２との接触面においてカスケードコンデンサ２の形状に倣って変形する。これにより、カスケードコンデンサ２及び凹部３４間の隙間をなくすことができ、凹部３４内での結露を抑制することが可能となる。
【００４５】
なお、本実施形態では、凹部３４にカスケードコンデンサ２を配置するものを例に挙げて説明を行ったが、これに限らない。例えば、凹部３４に、装置を制御する電装品を配置してもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、二元冷凍装置における断熱箱体を例に挙げて説明を行ったが、これに限らない。本発明に係る断熱箱体は、冷蔵庫、保冷庫等、物品を保温して保存するのに用いる様々な用途に適用が可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、弾性シート９としてポリウレタンエラストマー製のものを示して説明を行ったが、これに限らない。可撓性及び伸縮性を有し、水等の液体の透過を防ぐものであって、凹部３４に配置されたカスケードコンデンサ２などの部材が到達する温度に対して、可撓性及び伸縮性を有するシートであればよい。
【００４８】
本出願は、日本国特許庁に２０１６年７月８日付で提出した特許出願２０１６−１３５６９７に基づく優先権を主張する。特許出願２０１６−１３５６９７の内容は、参照により本出願に取り込まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本開示に係る断熱箱体及びフリーザは、二元冷凍装置に適用するのに好適である。
【符号の説明】
【００５０】
１  二元冷凍装置
２  カスケードコンデンサ
３  本体
３１  内箱
３１ａ  内箱背面
３２  外箱
３２ａ  外箱背面
３２ｂ  開口部
３３  発泡ウレタン断熱材
３４  凹部
４  前面扉
５  機械室
６  第１の背面パネル
７  第２の背面パネル
８  ヒンジ
９  弾性シート
９ａ  位置決め用孔
９ｂ  孔
９ｃ  メッシュシート
１０  治具
１０ａ  挿入部
１０ｂ  フランジ部
１１  接続配管
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
0006622406.tif 000006
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
0006622406.tif 000008
【図５Ｃ】
0006622406.tif 000009
【図５Ｄ】
0006622406.tif 000010
【図５Ｅ】
0006622406.tif 000011