(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外箱と内箱間に発泡断熱材を充填して成る断熱箱体を備え、前記外箱の発泡断熱材側の面に真空断熱パネルを配設して成る低温貯蔵庫において、
前記内箱内は−８０℃以下の低温に冷却されると共に、
前記真空断熱パネルの前記内箱側の面が、当該真空断熱パネルの耐低温限界温度以上となるようにしたことを特徴とする低温貯蔵庫。
【請求項２】
前記真空断熱パネルの前記内箱側の面が、略−５０℃となるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の低温貯蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外箱と内箱間に発泡断熱材と真空断熱パネルを有してなる断熱箱体により構成される低温貯蔵庫に関するものであり、特に内箱内を例えば−８０℃以下のような超低温とする低温貯蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷蔵庫や冷凍庫などの低温貯蔵庫を構成する断熱箱体は、内箱と外箱とを組み合わせて構成される空間に発泡断熱材を充填して内箱内の冷熱の漏洩量の低減を図っている。このとき、外部と内箱内との温度差を考慮して、内箱と外箱との間に充填される断熱材の厚さが決められるが、内箱内の温度を例えば−８０℃以下のような超低温に維持するためには、断熱材の厚さは相当の厚さを確保しなければならない。そのため、内箱内の貯蔵室内の収容量を確保するためには、低温貯蔵庫自体を大型化し、消費電力も大きなものであった。
【０００３】
そこで、断熱箱体の厚さ寸法を薄くするための技術として、真空断熱材を内箱と外箱との空間に配設し、これらの隙間にウレタンフォームなどの発泡断熱材を充填するものがある（特許文献１参照）。この真空断熱材は、通気性袋内に無機微粉末を収容して所定の形状に予備成形したものを、多層フィルムにより構成される袋状の容器に収容し、当該袋内の空気を真空排気して、熱溶着により密閉して構成されるものである。これにより、通常の発泡断熱材の充填による断熱効果よりも大きな断熱能力を得ることで、断熱箱体の厚さ寸法の薄板化を図っている。
【特許文献１】特開平８−６８５９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の真空断熱材を断熱箱体内に設ける方法では、上述したような内箱内の温度を−８０℃のような超低温とした場合に、内箱内の冷熱が真空断熱材を覆う袋表面に到達し、当該冷熱により袋表面の温度が、袋の耐熱温度を下回る温度となった場合に、熱収縮により、袋自体が破壊され、真空断熱材本体の断熱能力を発揮できなくなり、結果として、断熱効果を維持することができないという問題が生じる。
【０００５】
そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するため、断熱箱体の断熱性能を向上させ、内箱内の内容量の拡大を図ることができる低温貯蔵庫及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の低温貯蔵庫は、外箱と内箱間に発泡断熱材を充填して成る断熱箱体を備え、外箱の発泡断熱材側の面に真空断熱パネルを配設して成るものであって、内箱内は−８０℃以下の低温に冷却されると共に、真空断熱パネルの内箱側の面が、当該真空断熱パネルの耐低温限界温度以上となるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明の低温貯蔵庫は、上記発明において、真空断熱パネルの内箱側の面が、略−５０℃となるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の低温貯蔵庫によれば、外箱と内箱間に発泡断熱材を充填して成る断熱箱体を備え、外箱の発泡断熱材側の面に真空断熱パネルを配設して成るものであって、内箱内は−８０℃以下の低温に冷却されると共に、真空断熱パネルの内箱側の面が、当該真空断熱パネルの耐低温限界温度以上となるようにすることにより、外箱外面が露点温度以下にならないように構成することができ、外箱外面が濡れてしまう不都合や、内箱内の冷熱が漏洩することにより、無駄な冷却エネルギーを浪費してしまう不都合を防止することが可能となる。
【０００９】
特に、真空断熱パネルの内箱側の面が、当該真空断熱パネルの耐低温限界温度以上、例えば、請求項２の如く略−５０℃となるようにしたので、真空断熱パネル自体の低温による破壊を未然に回避することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明を適用した超低温貯蔵庫１の正面図、図２は図１の側面図、図３は図１の平面図を示している。本実施例の超低温貯蔵庫１は、例えば長期低温保存を行う冷凍食品の貯蔵や、生体組織や検体などの超低温保存に用いられるものであり、上面に開放した断熱箱体２により本体が構成されている。
【００１１】
この断熱箱体２は、いずれも上面を開放した鋼板製の外箱３とステンレス製の内箱４と、これら両箱３、４の上端間を接続する合成樹脂製のブレーカ５と、これら外箱３、内箱４及びブレーカ５にて囲繞された空間内を現場発泡方式にて充填されたポリウレタン樹脂断熱材７とから構成されており、上記内箱４内を上面の開口した貯蔵室８としている。
【００１２】
本実施例では、目標とする貯蔵室８内温度（以下、庫内温度と称する。）を例えば−８０℃以下とするため、貯蔵室８内と外気とを区画する断熱箱体２は、庫内温度を０℃付近に設定する低温庫に比して大きな断熱能力が必要とされる。そのため、上述したようなポリウレタン樹脂断熱材７のみにより当該断熱能力を確保するためには、相当厚さ、例えば約１００ｍｍ程度に形成しなければならず、限られた本体寸法では、貯蔵室８の収納量を十分に確保することができないという問題がある。
【００１３】
そのため、本実施例における断熱箱体２は、各外箱３の左右側面と、前面の内壁面にガラスウール製の真空断熱パネル３０が配置され、一旦両面テープにて仮に固定した後、これら両箱３、４との間に断熱材７を現場発泡方式にて充填する。
【００１４】
この真空断熱パネル３０は、通気性を有しないアルミや合成樹脂等からなる多層フィルムにより構成される容器に断熱性を有するガラスウールを収納する。その後、所定の真空排気手段により容器内の空気を排気して、当該容器の開口部を熱溶着により接合することにより構成されるものである。そのため、この真空断熱パネル３０の断熱効力により、従来よりも発泡断熱材７の厚さ寸法を薄くしながら、同一の断熱効果を得ることができる。
【００１５】
ここで、図４を参照して、厚さ１５ｍｍの真空断熱パネル３０を用いた場合における各所の温度についての実験結果について説明する。この実験では、貯蔵室８内の設定温度を−８０℃とし、外気温度を＋３０℃として測定した。真空断熱パネル３０は、上述した如き方法により製造されたものを用い、外箱３内壁に近接して設けられている。また、本実験における断熱箱体２の厚さは、７０ｍｍであるため、発泡断熱材７は、内箱内壁から５５ｍｍの厚さとされている。
【００１６】
この実験によると、貯蔵室８内温度が−８０℃であるのに対し、内箱４表面（内箱４表面からの距離０）の温度は、−８１．６℃、真空断熱パネル３０の貯蔵室８側の面（内箱４表面からの距離５５ｍｍ）の温度は、−３９．１９℃、外箱３表面（内箱４表面からの距離７０ｍｍ）の温度は、＋２８．２５℃であった。尚、内箱４表面から真空断熱パネル３０の貯蔵室８側の面までは、発泡断熱材７により構成されていることから、当該厚さに対する温度の変化は、比例しており、真空断熱パネル３０の貯蔵室８側の面から外箱３表面までは、真空断熱パネル３０により構成されていることから、当該厚さに対する温度の変化は、比例していると考えられる。
【００１７】
真空断熱パネル３０を収容する容器の耐低温限界温度が例えば−６０℃乃至−７０℃である場合には、発泡断熱材７の厚さが４０ｍｍ程度であると、真空断熱パネル３０の貯蔵室８側の面の温度を所定温度とする−５０℃程度（即ち、略−５０℃）とすることができ、真空断熱パネル３０の容器自体の低温による破壊を確実に回避することが可能となる。
【００１８】
そのため、本実施例では、本実験で用いられたように、発泡断熱材７の厚さを５５ｍｍ程度とし、真空断熱パネル３０の厚さを１５ｍｍとすることにより、真空断熱パネル３０の貯蔵室８側の面の温度を耐熱温度を大きく上回る−３９．１９℃とすることが可能となり、確実に真空断熱パネル３０自体の低温による破壊を防止することができる。
【００１９】
また、この場合には、発泡断熱材７のみでは、断熱箱体２の厚さ寸法を約１００ｍｍ程度必要としていたのに対し、上記実験のように全体の厚さ寸法を７０ｍｍ程度に押さえることが可能となり、断熱箱体２の厚さ寸法を薄くしながら、必要な断熱効果を得ることが可能となる。そのため、断熱箱体２の厚さ寸法を縮小しながらも、外箱３外面が露点温度以下となる不都合を抑制することができることから、従来と同様の外形寸法であっても、貯蔵室８内の収容容積を格段に拡張することが可能となる。
【００２０】
尚、貯蔵室８内の設定温度を、例えば−１５２℃とした場合には、真空断熱パネル３０を約１５ｍｍ程度の厚さのものを用いた場合には、発泡断熱材７の厚さ寸法を１２０ｍｍ程度とすることで、当該真空断熱パネル３０の貯蔵室８側の面の温度が容器の耐低温限界温度である−６０℃乃至−７０℃以下となる不都合を回避することができ、この場合にも、同様に断熱箱体２の厚さ寸法を薄くしながら、必要な断熱効果を得ることが可能となる。
【００２１】
尚、当該真空断熱パネル３０の厚さ寸法は、上述したものに限られるものではない。そのため、特に、真空断熱パネル３０の厚さを１０〜２０ｍｍ程度とした場合に、発泡断熱材７の厚さ寸法を４０〜１２０ｍｍ程度とすることで、−８０℃以下や−１５０℃以下といった超低温貯蔵庫における断熱箱体２としての断熱性能を維持することが可能となる。
【００２２】
そして、上述の如く構成される断熱箱体２のブレーカ５の上面は図５に示されるように階段状に成形されており、そこにパッキン１１を介して断熱扉９が一端、本実施例では後端を中心に回動自在に設けられる。また、当該貯蔵室８の上面開口は、断熱材料にて構成される内蓋１９が開閉自在に設けられている。また、断熱扉９の下面には、下方に突出して構成される押さえ部９Ａが形成されている。これにより、内蓋１９にて貯蔵室８の上面開口を閉塞した後、断熱扉９を閉鎖することにより、断熱扉９の押さえ部９Ａが内蓋１９を押圧し、これにより、貯蔵室８の上面開口は開閉自在に閉塞される。また、断熱扉９の他端、本実施例では前端には、把手部１０が設けられており、当該把手部１０を操作することで、断熱扉９が開閉操作される。
【００２３】
更に、内箱４の発泡断熱材７側の周面には冷凍装置Ｒの冷媒回路を構成する蒸発器（冷媒配管）１３が交熱的に取り付けられる。また、断熱箱体２の下部には図示しない機械室が構成されており、この機械室内には上記冷凍装置Ｒの冷媒回路１２を構成する圧縮機１４と、凝縮器１５と、圧縮機１４や凝縮器１５を空冷するための図示しない送風機などが設置されている。そして、これら圧縮機１４、凝縮器１５、ドライヤー１７、熱交換器１６、減圧装置としてのキャピラリチューブ１８及び蒸発器１３は図４に示す如く順次環状に配管接続され、冷凍装置Ｒの冷媒回路１２を構成している。尚、前記熱交換器１６は、上記発泡断熱材７内に配設されている。
【００２４】
図６はロータリー式の圧縮機１４を用いた冷媒回路図である。圧縮機１４は、サブクーラ２０が接続され、一旦、外部において放熱した後、再度密閉容器のシェル内に帰還し、再び、圧縮された冷媒を冷媒吐出管２１に吐出する構成とされる。圧縮機１４の吐出側には冷媒吐出管２１を介して凝縮器１５に接続され、凝縮器１５の出口側には、ドライヤー１７、熱交換器１６、減圧手段としてのキャピラリーチューブ１８が順次接続されている。また、キャピラリーチューブ１８の出口側には、蒸発器１３が接続され、該蒸発器１３の出口側には戻り配管２２により熱交換器１６を介して圧縮機１４の吸込側に接続される。
【００２５】
本実施例では、上記冷媒回路１２内にＲ２４５ｆａとＲ６００とからなる混合冷媒と、Ｒ２３と、Ｒ１４とから構成される非共沸混合冷媒が充填されている。Ｒ２４５ｆａは、ペンタフルオロプロパン（ＣＨＦ2ＣＨ2ＣＦ3）であり、沸点は＋１５．３℃である。Ｒ６００は、ブタンであり（Ｃ4Ｈ10）、沸点は−０．５℃である。当該Ｒ６００は、圧縮機１４の潤滑油やドライヤー１７で吸収しきれなかった混合水分をその中に溶け込ませた状態で圧縮機１４に帰還せしめる機能を有する。しかし、このＲ６００は、可燃性物質であるため、不燃性であるＲ２４５ｆａと所定割合、本実施例ではＲ２４５ｆａ／Ｒ６００＝７０／３０の割合で混合することにより、不燃性として扱うことが可能となる。Ｒ２３は、トリフルオロメタン（ＣＨＦ3）であり、沸点は−８２．１℃である。Ｒ１４は、テトラフルオロメンタン（ＣＦ4）であり、沸点は、−１２７．９℃である。
【００２６】
そして、本実施例におけるこれら混合冷媒の組成は、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が全体の６４重量％、Ｒ２３が２４重量％、Ｒ１４が１２重量％である。
【００２７】
以上の構成により、圧縮機１４から吐出された高温ガス状冷媒は、一旦、サブクーラ２０側の冷媒吐出管を介して密閉容器からサブクーラ２０に吐出され、放熱された後、再度冷媒吸込管を介して密閉容器のシェル内に冷媒を戻す。一旦放熱された後の高温ガス状冷媒は、再び圧縮機１４の密閉容器内において圧縮された後、冷媒吐出管２１を介して凝縮器１５に吐出される。
【００２８】
凝縮器１５に流入された高温ガス状冷媒は、凝縮されて放熱液化した後、ドライヤー１７で含有する水分が除去され、熱交換器１６内に流入して、交熱的に配設される戻り配管２２内の低温の冷媒と熱交換することで、圧縮機１４からの高圧ガス冷媒を冷却する。そのため、熱交換器１６を経た混合冷媒は、キャピラリーチューブ１８にて減圧されて蒸発器１３において次々に流入して冷媒Ｒ１４、Ｒ２３が蒸発し、気化熱を周囲から吸収して蒸発器１３を冷却する際において、冷媒の温度を低下させることが可能となり、凝縮過程を促進して冷却効率を向上させることができる。戻り配管２２により熱交換器１６を経て圧縮機１４に帰還する。
【００２９】
これにより、貯蔵室８内は、−８０℃以下の超低温を実現することが可能となり、当該貯蔵室８を形成する断熱箱体２も貯蔵室８内の目的とする温度に応じて上述の如く断熱箱体２の発泡断熱材７の厚さ寸法を、真空断熱パネル３０の内箱４側の面が当該真空断熱パネル３０の耐低温限界温度以上となるように設定されているため、真空断熱パネル３０自体の低温による破壊を未然に回避しながら、断熱箱体２自体の厚さ寸法の縮小を実現することが可能となる。
【００３０】
そのため、外箱３外面が露点温度以下となる不都合を抑制することができることから、従来と同様の外形寸法であっても、貯蔵室８内の収容容積を格段に拡張することが可能となる。また、このように断熱箱体２の厚さ寸法を薄く形成した場合であっても、断熱能力を向上させることができることから、貯蔵室８内の冷熱の漏洩を低減することができ、消費電力量の低減を図ることが可能となる。
【００３１】
更には、断熱箱体２自体の断熱能力を向上させたことにより、本実施例のように、開口を上面に設けた場合においては、上面開口における断熱扉９との開口閉塞機構を簡素化した場合であっても、格別に貯蔵室８内の冷熱の漏洩量に大きな影響を及ぼさないものとなる。そのため、本実施例のような庫内温度を−８０℃以下とする超低温貯蔵庫の場合であっても、格別な開口構造を採る必要が無くなり、全体として構造の簡素化を図ることができ、コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した超低温貯蔵庫の正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】断熱箱体の各厚さ位置における温度を示す図である。
【図５】開口付近の部分拡大断面図である。
【図６】本実施例における冷媒回路図である。
【符号の説明】
【００３３】
Ｒ    冷凍装置
１    超低温貯蔵庫
２    断熱箱体
３    外箱
４    内箱
５    ブレーカ
７    発泡断熱材
８    貯蔵室
９    断熱扉
９Ａ  押さえ部
１１  パッキン
１２  冷媒回路
１３  蒸発器
１４  圧縮機
１９  内蓋
３０  真空断熱パネル
【図１】
0004566111.tif 000002
【図２】
0004566111.tif 000003
【図３】
0004566111.tif 000004
【図４】
0004566111.tif 000005
【図５】
0004566111.tif 000006
【図６】
0004566111.tif 000007