(57)【要約】      （修正有）【課題】消費電力を増大させることなくプルダウン時間を短縮する。【解決手段】天板、右側板、左側板、背板及び底板を有し、前方が開口する内箱５と、内箱５を覆い、前方が開口する外箱２と、内箱５と外箱２との間に充填される断熱材と、を有する断熱筐体と、前記断熱筐体の前方の開口を開閉する断熱扉３と、圧縮機、凝縮器、減圧器、及び蒸発器を有し、この順に冷媒を循環させることによって、内箱５の内部を−８０℃以下に冷却する冷媒回路１５０と、を備え、内箱５の外表面には、内箱５の前記天板から先に冷媒が流れるような経路で前記蒸発器が装着され、内箱５の内部の天井部分には、表面積を拡大するべく凹凸部５bが形成されてなることを特徴とする超低温フリーザ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板、右側板、左側板、背板及び底板を有し、前方が開口する内箱と、前記内箱を覆い、前方が開口する外箱と、前記内箱と前記外箱との間に充填される断熱材と、を有する断熱筐体と、
前記断熱筐体の前方の開口を開閉する断熱扉と、
圧縮機、凝縮器、減圧器、及び蒸発器を有し、この順に冷媒を循環させることによって、前記内箱の内部を−８０℃以下に冷却する冷媒回路と、
を備え、
前記内箱の外表面には、前記内箱の前記天板から先に冷媒が流れるような経路で前記蒸発器が装着され、
前記内箱の内部の天井部分には、表面積を拡大するべく凹凸部が形成されてなる
ことを特徴とする超低温フリーザ。
【請求項２】
請求項１に記載の超低温フリーザであって、
前記内箱の前記天井部分は、前記天板を凹凸にプレス加工することによって前記凹凸部を有するように形成されてなる
超低温フリーザ。
【請求項３】
請求項２に記載の超低温フリーザであって、
前記凹凸部は、前記天板の外表面において、凹部の内側に沿って前記蒸発器が装着されるように形成されてなる
超低温フリーザ。
【請求項４】
請求項１に記載の超低温フリーザであって、
前記内箱の前記天井部分は、凹凸に形成された板部材を、前記内箱の内側から前記天板に重ねて装着することによって、前記凹凸部を有するように構成されてなる
超低温フリーザ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の超低温フリーザであって、
第１開口及び第２開口を有し、前記内箱の内部において前記背板に配設される中空のダクトと、
をさらに備え、
前記第１開口は、前記内箱の天井の近傍にて開口し、
前記第２開口は、前記内箱の床面の近傍にて開口する
超低温フリーザ。
【請求項６】
請求項５に記載の超低温フリーザであって、
前記内箱の内部に収納される矩形平板状の棚と、
をさらに備え、
前記棚の横手方向の長さは、前記右側板と前記左側板との間を亘るような長さに定められ、
前記棚の奥行き方向の長さは、前記断熱扉が閉じられた際に、前記ダクトの前記第２開口から排出された空気が前記天井に向かって上昇する際の流路となる空隙が前記断熱扉と前記棚との間に形成されるような長さに定められる
超低温フリーザ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の超低温フリーザであって、
複数の前記ダクトが、前記背板に配設される
超低温フリーザ。
【請求項８】
請求項５から７のいずれか一項に記載の超低温フリーザであって、
前記ダクトは、前記第１開口と前記第２開口との間に、さらに第３開口が形成されてなる
超低温フリーザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、超低温フリーザに関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍食品の長期貯蔵や生体組織の保存等のために、冷凍庫の内部を−８０℃以下の超低温に冷却する超低温フリーザが開発されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１１２３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような超低温フリーザでは、冷凍庫の内部を室温から目標温度まで冷却する際の温度差が、通常の冷凍装置に比べて格段に大きい。そのため、初期始動時や定期点検後の再始動時のように、冷凍庫内の温度を、室温から超低温の目標温度まで低下させるために要する時間（プルダウン時間）が極めて長い上、消費電力も通常の冷凍装置に比べて大きい。
【０００５】
そのため、消費電力を増大させることなくこのプルダウン時間を短縮することが望まれている。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、消費電力を増大させることなくプルダウン時間を短縮することが可能な超低温フリーザを提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る超低温フリーザは、天板、右側板、左側板、背板及び底板を有し、前方が開口する内箱と、前記内箱を覆い、前方が開口する外箱と、前記内箱と前記外箱との間に充填される断熱材と、を有する断熱筐体と、前記断熱筐体の前方の開口を開閉する断熱扉と、圧縮機、凝縮器、減圧器、及び蒸発器を有し、この順に冷媒を循環させることによって、前記内箱の内部を−８０℃以下に冷却する冷媒回路と、を備え、前記内箱の外表面には、前記内箱の前記天板から先に冷媒が流れるような経路で前記蒸発器が装着され、前記内箱の内部の天井部分には、表面積を拡大するべく凹凸部が形成されてなる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、消費電力を増大させることなくプルダウン時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態の超低温フリーザの一例の正面図である。
【図２】図１の超低温フリーザの側面図である。
【図３】図１の超低温フリーザのＡ−Ａ’における断面図である。
【図４】本実施の形態の冷媒回路の一例の回路図である。
【図５】本実施の形態の内箱とこの外側に貼付される第１蒸発パイプ及び第２蒸発パイプとの一例の斜視図である。
【図６】図５の第１蒸発パイプの斜視図である。
【図７】図５の第２蒸発パイプの斜視図である。
【図８】内箱の天板を示す図である。
【図９】冷凍室の内部に設置される凹凸板を示す図である。
【図１０】冷凍室の内部に設置される凹凸板を示す図である。
【図１１】冷凍室の内部に設置されるダクトを示す図である。
【図１２】冷凍室の内部に設置されるダクトを示す図である。
【図１３】冷凍室の内部に設置されるダクトを示す図である。
【図１４】冷凍室の内部に設置される棚を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１１】
===超低温フリーザ===
図１乃至図３を参照しつつ、本発明の実施形態に係る超低温フリーザ１の構成例について説明する。本実施形態に係る超低温フリーザ１は、後述する冷凍室５１内を、−８０℃以下の超低温に冷却することが可能な冷凍装置である。
【００１２】
図１は、本実施形態の超低温フリーザ１の一例の正面図である。図２は、図１の超低温フリーザ１の側面図である。図３は、図１の超低温フリーザ１のＡ−Ａ’における断面図である。
【００１３】
なお以下の説明において、超低温フリーザ１の正面に相対した時に、右手側から左手側に向かう方向をＸ軸方向とし、奥側から手前側に向かう方向をＹ軸方向とし、鉛直上向きをＺ軸方向とする。
【００１４】
図１乃至図３に例示されるように、超低温フリーザ１は、内箱（断熱筐体）５、外箱（断熱筐体）２、内扉（断熱扉）５１ａ、外扉（断熱扉）３、断熱材（断熱筐体）６、ダクト６０及び冷媒回路１５０を備えている。また後述する図１４に示すように、内箱５の内部に形成される冷凍室５１には、貯蔵対象物を載置するための矩形平板状の棚７０が収容されている。
【００１５】
なお冷媒回路１５０は、後述する蒸発器１５３や熱交換器１０９、２０９等を除く殆どが、外箱２内の機械室４に格納されている。
【００１６】
内箱５は、例えば鋼板製であり、天板（＋Ｚ側）、右側板（−Ｘ側）、左側板（＋Ｘ側）、背板（−Ｙ側）及び底板（−Ｚ側）を有し、前方（＋Ｙ側）が開口する略直方体形状の箱である。そして内箱５の内部は、冷凍物や生体組織等の貯蔵対象を貯蔵するための冷凍室５１を形成している。冷凍室５１の正面開口には、例えば合成樹脂製の内扉５１ａが所定のヒンジ（不図示）を介して開閉可能に設けられている。また、この内箱５の正面開口を除く外表面には、後述する蒸発器１５３が装着され、冷凍室５１を−８０℃以下に冷却している。
【００１７】
そして詳しくは後述するが、冷凍室５１の天井部分には、表面積が拡大するように凹凸に形成された蒸発パイプ装着溝（凹凸部）５ｂが形成されている。本実施形態に係る超低温フリーザ１は、冷凍室５１の天井部分に凹凸を形成し、天井の表面積を拡大することによって、消費電力を増加させることなく冷凍室５１の内部を効率的に冷却し、冷凍室５１の内部の温度が所定温度（本実施形態では−８０℃）以下になるまでの所要時間であるプルダウン時間を短縮するようにしている。
【００１８】
外箱２は、例えば鋼板製であり、内箱５を覆い、前方（＋Ｙ側）が開口する略直方体形状の箱である。外箱２は、機械室４及び内箱５を収容している。また、この外箱２の正面開口には、冷凍室５１に対し貯蔵対象を出し入れするための外扉３がヒンジ３３を介して開閉可能に取付けられている。
【００１９】
外扉３は、例えば鋼板を略平板形状に加工したものであり、利用者が開閉操作をするためのハンドル３１と、外箱２の正面開口を閉じた場合にこの外箱２内の気密性を確保するためのパッキン３４とが設けられている。ここで、ハンドル３１には、例えば、外扉３が外箱２の正面開口を閉じた状態を固定及びこの固定を解除するための所定のロック機構（不図示）が設けられている。
【００２０】
また、外扉３の正面には、例えば、内箱５内の温度を利用者が設定するためのキーや、内箱５内の現在の温度を表示するための液晶ディスプレイ等を有する操作パネル３２が設けられている。
【００２１】
図３に例示されるように、本実施の形態では、内箱５の冷却効率を高めるべく、この内箱５の外面と外箱２の内面との間に断熱材６が充填されている。この断熱材６は、例えば、ポリウレタン樹脂断熱材や、ガラスウール製の真空断熱材等である。また図３に例示されるように、外扉３の内部にも断熱材６が充填され、内箱５の断熱を図っている。更に図１及び図２に例示されるように、内箱５と機械室４との間にも断熱材６が充填され、内箱５の断熱を図っている。
【００２２】
このように本実施形態に係る超低温フリーザ１は、内箱５、外箱２及び断熱材６により構成される断熱筐体の前方の開口部分を、外扉３及び内扉５１ａにより構成される断熱扉によって開閉するように構成されている。
【００２３】
ダクト６０は、内箱５の内部すなわち冷凍室５１において、背板に配設される中空筒状の部材であり、冷凍室５１の天井及び床面のそれぞれの近傍に開口部（天井近傍で開口する第１開口６１、床面近傍で開口する第２開口６２）を有している。そして詳細は後述するが、ダクト６０内の空気が蒸発器１５３によって冷やされ、相対的に密度の高くなった空気が自重によってダクト６０内を降下して床面の近傍の第２開口６２から排出される。このとき、ダクト６０内の第１開口６１付近の圧力が低くなり、冷凍室５１の天井部分で冷やされた空気を第１開口６１からダクト６０の内部に取り込む。
【００２４】
このように、ダクト６０内の空気は第２開口６２から排出可能なため、天井近傍の第１開口６１からダクト６０内を下降してくる空気は、乱れることなくそのままダクト６０内を降下する。このため、冷凍室５１内部のダクト６０の外では、天井付近の気圧が床面近傍の気圧よりも低くなるため、床面から天井に向けて上向きに空気の流れができる。
【００２５】
本実施形態に係る超低温フリーザ１は、このようにして、消費電力を増加させることなく冷凍室５１の内部の空気を効果的に循環させることで冷凍室５１内部の温度差を抑制し、冷却効率を高め、プルダウン時間を短縮することができる。
【００２６】
===第１冷媒回路及び第２冷媒回路===
図４を参照しつつ、本実施の形態の冷媒回路１５０の構成例について説明する。図４は、本実施形態に係る冷媒回路１５０の一例の回路図である。
【００２７】
図４に例示されるように、冷媒回路１５０は、略同一の２基の冷媒回路、即ち、第１冷媒回路１００と、第２冷媒回路２００とを有している。
【００２８】
<<<第１冷媒回路>>>
第１冷媒回路１００は、第１圧縮機１０１と、プレコンデンサ１０２及びコンデンサ１０４（第１凝縮器）と、気液を分ける分流器１０７と、減圧器１０８及び熱交換器１０９と、減圧器１１０（第１減圧器）及び第１蒸発パイプ（第１蒸発器）１１１とを備えて、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒（第１冷媒）が再び第１圧縮機１０１に戻るように所定の配管（第１配管）で環状に構成されている。第１冷媒回路１００には例えば後述する４種類の冷媒を有する非共沸混合冷媒（以後、単に「冷媒」と称する）が封入されている。
【００２９】
また、この第１冷媒回路１００は、オイルクーラ１０１ａを第１圧縮機１０１内のオイル溜りに備え、配管１０３をプレコンデンサ１０２及びオイルクーラ１０１ａの間に備え、デハイドレータ１０６をコンデンサ１０４及び分流器１０７の間に備え、緩衝器１１２を第１圧縮機１０１の吸込側及び熱交換器１０９の間に備える。
【００３０】
第１圧縮機１０１は、吸込んだ冷媒を圧縮してプレコンデンサ１０２に吐出する。
【００３１】
プレコンデンサ１０２は、第１圧縮機１０１から吐出される冷媒を放熱させるための例えば銅又はアルミニウム製の管を蛇行させたものである。
【００３２】
コンデンサ１０４は、プレコンデンサ１０２から出力される冷媒を更に放熱させるための例えば銅又はアルミニウム製の管を蛇行させたものである。
【００３３】
これらプレコンデンサ１０２及びコンデンサ１０４は、例えば同じ管板に一体に構成されているものである。尚、プレコンデンサ１０２及びコンデンサ１０４の近傍には共用ファン１０５が設けられて同コンデンサ１０２、１０４に同時に送風を行うことができるように配置構成されている。
【００３４】
分流器１０７は、コンデンサ１０４から出力される冷媒を、液相の冷媒と、気相の冷媒とに分流し、液相の冷媒を減圧器１０８（キャピラリチューブ）を介して減圧した後、熱交換器１０９の外側管１０９ａで蒸発させる。
【００３５】
熱交換器１０９は、外側管１０９ａ及び内側管１０９ｂを有する例えば銅又はアルミニウム製の２重管であり、内側管１０９ｂには分流器１０７からの気相冷媒が流れ、外側管１０９ａでは液相冷媒が蒸発して内側管１０９ｂを流れる気相冷媒を冷却するものである。
【００３６】
減圧器１１０は、熱交換器１０９の内側管１０９ｂで冷却され液相となった冷媒を減圧して、第１蒸発パイプ１１１に出力する例えばキャピラリチューブである。
【００３７】
第１蒸発パイプ１１１は、減圧器１１０によって減圧された冷媒を蒸発させるための例えば銅又はアルミニウム製の管であり、後述するように、内箱５の正面開口を除く外表面に熱的に接触するように貼付されている。
【００３８】
冷媒が第１蒸発パイプ１１１で蒸発（気化）する際の冷却作用によって内箱５内を冷すようになっている。この蒸発して気相となった冷媒は、熱交換器１０９にて先の蒸発した冷媒と共に圧縮機１０１に吸い込まれる。
【００３９】
このようにして、第１冷媒回路１００は、第１圧縮機１０１、プレコンデンサ１０２及びコンデンサ１０４（凝縮器）、減圧器１１０、及び第１蒸発パイプ（蒸発器）１１１を有し、この順に冷媒を循環させることによって、内箱５の内部を冷却する。
【００４０】
尚、配管１０３は、図１に例示されるように、外箱２の正面開口の周囲部分の内側に設けられる。この正面開口の周囲部分は、前述した外扉３を閉じた状態でそのパッキン３４が密着する部分であり、配管１０３内は第１圧縮機１０１から吐出された高温の冷媒が流れているので、この冷媒で加温されることによって、低温の内箱５側からの冷却による結露を防いでいる。これによって、外箱２内の気密性が向上する。また、デハイドレータ１０６は、冷媒中に含まれる水分を除去する。また、緩衝器１１２は、キャピラリチューブ１１２ａ及び膨張タンク１１２ｂを有し、第１圧縮機１０１の吸込側における気相の冷媒を、キャピラリチューブ１１２ａを介して膨張タンク１１２ｂに収容することによって、第１冷媒回路１００を循環する冷媒の量を適正に保っている。
【００４１】
<<<第２冷媒回路>>>
第２冷媒回路２００は、前述と同様に、第２圧縮機２０１と、プレコンデンサ２０２及びコンデンサ２０４（第２凝縮器）と、気液を分ける分流器２０７と、減圧器２０８及び熱交換器２０９と、減圧器２１０（第２減圧器）及び第２蒸発パイプ（第２蒸発器）２１１とを備えて、第２圧縮機２０１から吐出された冷媒（第２冷媒）が再び第２圧縮機２０１に戻るように所定の配管（第２配管）で環状に構成されている。第２冷媒回路２００には、前述と同様の冷媒が封入されている。また、この第２冷媒回路２００は、前述と同様に、オイルクーラ２０１ａと、配管２０３と、デハイドレータ２０６と、緩衝器２１２とを備える。ここで、熱交換器２０９は、外側管２０９ａ及び内側管２０９ｂを有する。また、緩衝器２１２は、キャピラリチューブ２１２ａ及び膨張タンク２１２ｂを有する。
【００４２】
このようにして、第２冷媒回路２００も、第２圧縮機２０１、プレコンデンサ２０２及びコンデンサ２０４（凝縮器）、減圧器２１０、及び第２蒸発パイプ（蒸発器）２１１を有し、この順に冷媒を循環させることによって、内箱５の内部を冷却する。
【００４３】
尚、前述した配管１０３及び配管２０３は、例えば互いに重ねてフレーム管１５１として、外箱２の正面開口の周囲部分の内側に設けられている。また、プレコンデンサ２０２及びコンデンサ２０４近傍には共用ファン２０５が設けられて同コンデンサ２０２、２０４に同時に送風を行うことができるように配置構成されている。
【００４４】
また、図４に例示されるように、本実施の形態における超低温フリーザ１は、第１冷媒回路１００及び第２冷媒回路２００から構成された二元冷媒回路１５０を有しているが、冷媒回路はこれに限られず、単元冷媒回路であってもよいし、多元冷媒回路であってもよい。また、多段冷媒回路であってもよい。
【００４５】
<<<第１冷媒及び第２冷媒>>>
本実施の形態の冷媒（第１冷媒、第２冷媒）は、例えば、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ２３、及びＲ１４を有する非共沸混合冷媒である。ここで、Ｒ２４５ｆａは、ペンタフルオロプロパン（CHF2CH2CF3）を意味し、沸点は＋１５．３℃である。Ｒ６００は、ノルマルブタン（n-C4H10）を意味し、沸点は−０．５℃である。Ｒ２３は、トリフルオロメタン（CHF3）を意味し、沸点は−８２．１℃である。Ｒ１４は、テトラフルオロメタン（CF4）を意味し、沸点は−１２７．９℃である。
【００４６】
尚、Ｒ６００は、沸点（蒸発温度）が高く、オイルや水等を含有し易いものである。また、Ｒ２４５ｆａは、可燃性のＲ６００と所定比率（例えばＲ２４５ｆａとＲ６００とが７：３）で混合することにより、これを不燃化するための冷媒である。
【００４７】
第１冷媒回路１００においては、第１圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、プレコンデンサ１０２及びコンデンサ１０４で放熱し凝縮して液相となった後、デハイドレータ１０６で水分除去の処理が施され、分流器１０７で液相の冷媒（主に沸点の高いＲ２４５ｆａ、Ｒ６００）と、気相の冷媒（Ｒ２３、Ｒ１４）とに分流される。尚、本実施の形態では、プレコンデンサ１０２で放熱した冷媒は、オイルクーラ１０１ａで第１圧縮機１０１内のオイルを冷却した後、再度、コンデンサ１０４で放熱する。
【００４８】
分流された液相の冷媒（主にＲ２４５ｆａ、Ｒ６００）は、減圧器１０８で減圧された後に、熱交換器１０９の外側管１０９ａにおいて蒸発する。
【００４９】
分流された気相の冷媒（Ｒ２３、Ｒ１４）は、熱交換器１０９の内側管１０９ｂを通過する間、前述した外側管１０９ａで蒸発した冷媒（Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００）の気化熱と、後述する第１蒸発パイプ１１１からの戻りである気相の冷媒（Ｒ２３、Ｒ１４）とによって冷却されて凝縮し、液相になる。この時、第１蒸発パイプ１１１で蒸発しなかった冷媒が蒸発する。
尚、以上は、第２冷媒回路２００についても同様である。
【００５０】
また、前述したように、Ｒ２４５ｆａの沸点はおよそ１５℃であり、Ｒ６００の沸点はおよそ０℃であり、Ｒ２３の沸点はおよそ−８２℃であり、Ｒ１４の沸点はおよそ−１２８℃である。そのため、冷媒回路１００及び２００では非共沸混合冷媒のうちのＲ２３及びＲ１４をＲ６００の蒸発作用で冷却し、液相となったＲ２３、Ｒ１４を蒸発器１５３（第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１）に導いて蒸発させることにより、冷却対象を例えばＲ２３及びＲ１４の沸点に相当する温度（例えばおよそ−８２℃乃至−１２８℃）まで冷却することができる。尚、前述したように、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１での未蒸発冷媒は熱交換器１０９、２０９で蒸発するものである。
【００５１】
このようにして本実施形態に係る超低温フリーザ１は、内箱５の内部の冷凍室５１を−８０℃以下の超低温に冷却する。
【００５２】
===第１蒸発パイプ及び第２蒸発パイプ===
図５乃至図７を参照しつつ、本実施の形態の蒸発器１５３（第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１）の構成例について説明する。図５は、本実施の形態の内箱５とこの外表面に装着される第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１との一例を示す斜視図である。図６は、図５の第１蒸発パイプ１１１の斜視図である。図７は、図５の第２蒸発パイプ２１１の斜視図である。
【００５３】
尚、第１蒸発パイプ１１１は、連続した１本のパイプであるが、図６では、視線の手前のパイプと視線の奥のパイプとが交差する部分では、斜視図としての見易さから、奥のパイプが途切れるように示されている。また、第２蒸発パイプ２１１は、連続した１本のパイプであるが、図５及び図７では、第１蒸発パイプ１１１を示す実線と区別するために、便宜上、点線で示されている。更に、図６及び図７は、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１の斜視図としての見易さから、これらが貼付される内箱５は点線で示されている。
【００５４】
図５に例示されるように、内箱５は、天板（＋Ｚ側板）、背板（−Ｙ側板）、右側板（−Ｘ側板）左側板（＋Ｘ側板）、及び底板（−Ｚ側板）から構成され、両側板及び背板の境界部分５ａは、上側（＋Ｚ側）から見て円弧形状の輪郭をなす曲面で形成されている。図５の下方の挿入図に例示されるように、この境界部分５ａの曲面は、その曲率が第２蒸発パイプ２１１の曲率と等しくなるように形成されている。これは、第１蒸発パイプ１１１の場合も同様である。このような構成によって、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１の双方は、内箱５の両側板及び背板の境界部分５ａに亘って熱的に接触する。つまり、１本の第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１を、境界部分５ａに熱的に接触させつつ、また一定のコンダクタンスを保ちつつ、折り曲げることができるため、内箱５の内部（冷凍室５１）の温度分布の均一性を向上させつつ、溶接や複雑な折り曲げ等の工程が省ける。特に後者は、内箱５に対する蒸発器１５３の装着を容易にする。
【００５５】
尚、以後、便宜上、内箱５の天板の外表面を「天面」、内箱５の背板の外表面を「背面」、内箱５の側板の外表面を「側面」、内箱５の底板の外表面を「底面」と称する。
【００５６】
図６に例示されるように、第１蒸発パイプ１１１は、部位１１１ａ乃至１１１ｈが一体の管として構成されている。
【００５７】
第１蒸発パイプ１１１は、熱交換器１０９から減圧器１１０を経て内箱５の背面及び底面の境界部分まで冷媒が流れる部位１１１ａと、内箱５の左側面（＋Ｘ側面）及び背面の境界部分５ａに平行に下方から上方まで冷媒が流れる部位１１１ｂとを形成している。尚、この上下方向に直線形状をなす部位１１１ｂは、後述する部位１１１ｄ及び部位１１１ｅの間の折り曲げ部分の外側に配置されている。
【００５８】
部位１１１ｂから続く第１蒸発パイプ１１１は、まず、天面に蛇行状に装着される（部位１１１ｃ）。
【００５９】
部位１１１ｃから続く第１蒸発パイプ１１１は、冷媒が流れる上流側から下流側へ向かうに連れて、内箱５の両側面及び背面に亘る幅を上側から下側へ蛇行して両側面及び背面に装着される部位１１１ｄ、１１１ｅ、１１１ｆを形成している。
【００６０】
部位１１１ｄは、第１蒸発パイプ１１１のうちの内箱５の左側面に装着される部位であり、部位１１１ｅは、第１蒸発パイプ１１１のうちの内箱５の背面に装着される部位であり、部位１１１ｆは、第１蒸発パイプ１１１のうちの内箱５の右側面に装着される部位である。
【００６１】
そして部位１１１ｆから続く第１蒸発パイプ１１１は、底面に蛇行状に装着される（部位１１１ｇ）。
【００６２】
最後に、部位１１１ｇから続く第１蒸発パイプ１１１は、内箱５の背面及び底面の境界部分から熱交換器１０９まで冷媒が流れる部位１１１ｈを形成している。
【００６３】
このようにして、本実施形態に係る第１蒸発パイプ１１１は、内箱５の天板から先に冷媒が流れるような経路で、内箱５の外表面に装着される。これにより、第１蒸発パイプ１１１内の冷媒は内箱５の天板から最も効率良く熱を吸収するため、天板が最もよく冷やされる。このため冷凍室５１内においては、天井に近い空気ほどより低温に冷却されることになる。
【００６４】
そして天井付近の空気は、冷凍室５１内の他の部分の空気よりも相対的に低温になると密度が上昇し、自重により冷凍室５１内を下降する。これにより冷凍室５１内の空気の循環を生じ、冷凍室５１内の温度分布を均一にするように冷却することができる。このようにして、冷凍室５１の内部を効率的に冷却し、プルダウン時間を短縮する。
【００６５】
図７に例示されるように、第２蒸発パイプ２１１は、部位２１１ａ乃至２１１ｈが一体の管として構成されている。
【００６６】
第２蒸発パイプ２１１は、熱交換器２０９から減圧器２１０を経て内箱５の背面及び底面の境界部分まで冷媒が流れる部位２１１ａと、内箱５の右側面（−Ｘ側面）及び背面の境界部分５ａに平行に下方から上方まで冷媒が流れる部位２１１ｂとを形成している。尚、この上下方向に直線形状をなす部位２１１ｂは、後述する部位２１１ｄ及び部位２１１ｅの間の折り曲げ部分の外側に配置されている。
【００６７】
部位２１１ｂから続く第２蒸発パイプ２１１は、まず、天面に蛇行状に装着される（部位２１１ｃ）。
【００６８】
部位２１１ｃから続く第２蒸発パイプ２１１は、冷媒が流れる上流側から下流側へ向かうに連れて、内箱５の両側面及び背面に亘る幅を上側から下側へ蛇行して両側面及び背面に装着される部位２１１ｄ、２１１ｅ、２１１ｆを形成している。
【００６９】
部位２１１ｄは、第２蒸発パイプ２１１のうちの内箱５の右側面に装着される部位であり、部位２１１ｅは、第２蒸発パイプ２１１のうちの内箱５の背面に装着される部位であり、部位２１１ｆは、第２蒸発パイプ２１１のうちの内箱５の左側面に装着される部位である。
【００７０】
そして部位２１１ｆから続く第２蒸発パイプ２１１は、底面に蛇行状に装着される（部位２１１ｇ）。
【００７１】
最後に、部位２１１ｇから続く第２蒸発パイプ２１１は、内箱５の背面及び底面の境界部分から熱交換器２０９まで冷媒が流れる部位２１１ｈを形成している。
【００７２】
このようにして、本実施形態に係る第２蒸発パイプ２１１も、内箱５の天板から先に冷媒が流れるような経路で、内箱５の外表面に装着される。そしてこれにより、冷凍室５１内の温度分布を均一にするように冷却することで、冷凍室５１の内部を効率的に冷却し、プルダウン時間を短縮する。
【００７３】
また、内箱５の正面開口を除く全面に対し、第１蒸発パイプ１１１が占める領域（図６）と、第２蒸発パイプ２１１が占める領域（図７）とは、互いに重なることなく、略等しく分布している。よって、第１冷媒回路１００及び第２冷媒回路２００が共に稼動する場合、庫内の温度分布の均一性が向上する。また、もし第１冷媒回路１００及び第２冷媒回路２００の一方が故障して他方のみが稼動する場合、何れの冷媒回路１００、２００が故障するかに殆ど関係なく、所定の冷却能力及び庫内の均一な温度分布を達成することができる。
【００７４】
また、図５に戻って説明すると、前述した第１蒸発パイプ１１１と、前述した第２蒸発パイプ２１１とは、内箱５の天面、背面、両側面、及び底面のそれぞれにおいて、交互に蛇行している。例えば、内箱５の天面では、左右方向（Ｘ軸方向）に見て、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１は概ね２本おきに交互に配置されている（図５）。また、内箱５の両側面及び背面では、上下方向（Ｚ軸方向）に見て、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１は概ね２本おきに交互に配置されている（図５）。但し、底面では、第１蒸発パイプ１１１は、左右方向（Ｘ軸方向）の一方側に配置されている一方、第２蒸発パイプ２１１は、左右方向の他方側に配置されている（図６及び図７）。このように各面の全体に略均一に第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１が熱的に接触することによって、庫内の温度分布の均一性がより一層向上する。
【００７５】
次に、内箱５の天板について、図８を参照しながら説明する。図８は、内箱５の天板を斜め上方から見た斜視図である。
【００７６】
図８に示すように、内箱５の天板には蒸発パイプ装着溝（凹凸部）５ｂが形成されている。蒸発パイプ装着溝５ｂは、凹部の内側に沿って第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１が装着されるように形成される。これにより、天板が、第１蒸発パイプ１１１及び第２装着パイプ２１１と向かい合う部分の面積を増大させることができるので、冷媒と天板との熱交換を効率化し、天板をより効果的に冷却することが可能となる。
【００７７】
また蒸発パイプ装着溝５ｂは、天板を凹凸にプレス加工することによって形成するとよい。これにより、内箱５の内部の冷凍室５１の天井部分には、天板を外側から見た蒸発パイプ装着溝５ｂの凹凸を逆転させた形状の凹凸が呈されることになる。このため、冷凍室５１内に呈される天板の表面積を広げることができるため、冷凍室５１の内部をより一層効率的に冷却することができる。そしてこのため、冷凍室５１のプルダウン時間をより一層短縮することが可能となる。
【００７８】
なお、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１は、天板に凹凸を呈して形成された蒸発パイプ装着溝５ｂの凹部の内側に沿って装着されているが、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１のいずれか一方は、凸部上に沿って装着されてもよい。これにより、天板に呈された凹凸の凹部及び凸部の両方を冷却できるため、天板を効果的に冷却することが可能となる。また、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１の両方が、凸部上に沿って装着されてもよい。これにより、蒸発パイプを凹部に埋設する必要がないので、例えば、寸法精度が不要となるといったように、蒸発パイプの加工及び凹部のプレス加工が容易となる。また、第１蒸発パイプ１１１又は第２蒸発パイプ２１１が、蒸発パイプ装着溝５ｂのそれぞれ凹部の内側に沿って、複数本、例えば２本ずつ装着されてもよい。具体的には、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１の両方をまとめて凹部に埋設してもよいし、いずれか１本のパイプをＵターンさせて対向する２箇所、つまり２本のパイプをまとめて並べてもよい。これにより、凹部に蒸発パイプを複数本埋設することにより冷却性を上げることが可能となる。
【００７９】
また、図８に示した蒸発パイプ装着溝５ｂは横断面が矩形であるが、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１の横断面形状に沿うように、例えば横断面を円弧にすることで、冷媒と天板との熱交換をさらに効率化することができる。
【００８０】
また、図８に示した蒸発パイプ装着溝５ｂは、直角に屈曲するように形成されているが、第１蒸発パイプ１１１及び第２蒸発パイプ２１１が蛇行する形状に沿うように形成するとよい。これにより、さらに一層冷媒と天板との熱交換を効率化することができる。
【００８１】
また、冷凍室５１の天井部分の表面積を増大させる際には、上述したように内箱５の天板をプレス加工することによって冷凍室５１の天井に凹凸部を形成する方法の他に、例えば図９や図１０に示すような凹凸に形成された凹凸板（板部材）７を、冷凍室５１の内側から天板に重ねて装着するようにしてもよい。
【００８２】
このような、表面積を増大させるように形成された凹凸板７を、内箱５の内側から天板に重ねるように（例えば接触するように）装着することで、天板と凹凸版７とが共に効果的に冷却され、そして天板と共に冷却された表面積の大きな凹凸板７によって、効果的に冷凍室５１の内部を冷却することが可能となる。
【００８３】
またこのような凹凸板７を用いる場合、内箱５の天板には平板を用いてもよく、内箱５の製造容易化を図ることもできる。
【００８４】
またこの凹凸板７を冷凍室５１から取り外すことにより、凹凸板７及び冷凍室５１の清掃を容易化することも可能である。
【００８５】
凹凸板７は、例えば図９に示すように、表面を矩形状に屈曲させて、複数の凹凸溝７ａを平行に形成することで表面積を増大させるように成形（例えばプレス加工）されたものでもよいし、例えば図１０に示すように、表面にくぼみ（あるいは膨らみ）７ｂを形成することで表面積を増大させるように成形されたものでもよい。
【００８６】
次に、本実施形態に係るダクト６０について、図１１〜図１４を参照しながら説明する。
【００８７】
図１１に示すように、ダクト６０は、冷凍室５１の奥手正面の背板に配設される中空筒状の部材であり、冷凍室５１の天井及び床面のそれぞれの近傍に開口部（第１開口６１、第２開口６２）を有している。
【００８８】
第１開口６１は、冷凍室５１の天井部分によって冷却された空気がダクト６０内に流入するように、天井の近傍にて天井に面するように開口する。第２開口６２は、第１開口６１から流入した空気が、内箱５の床面の近傍に排出されるように、床面の近傍にて開口する。
【００８９】
ダクト６０内の空気が蒸発器１５３によって冷やされ、相対的に密度の高くなった空気が自重によってダクト６０内を降下して床面の近傍の第２開口６２から排出される。このとき、ダクト６０内の第１開口６１付近の圧力が低くなり、冷凍室５１の天井部分で冷やされた空気を第１開口６１からダクト６０の内部に取り込む。
【００９０】
そしてダクト６０の外部では、床面から天井に向けて上向きに空気の流れができる。
【００９１】
本実施形態に係る超低温フリーザ１は、このようにして、冷凍室５１の内部の空気を効果的に循環させることで冷凍室５１内部の温度差を抑制し、冷却効率を高めることでプルダウン時間を短縮している。
【００９２】
より詳しくは、例えばダクト６０を設けない超低温フリーザの場合は、冷凍室内において、相対的に低温の気体は下方へ移動し、相対的に高温の気体は上方へ移動することにより、冷凍室内において上昇する気体と下降する気体とが入り混じりながら緩やかに対流する。
【００９３】
しかし、本実施の形態における超低温フリーザ１は、ダクト６０による逆煙突効果によって、自然対流による効率的な冷却が可能となる。具体的には、ダクト６０内の空気が蒸発器１５３によって冷やされ、相対的に密度の高くなった空気が自重によってダクト６０内を降下して床面の近傍の第２開口６２から排出される。これにより、ダクト６０内には下降気流、つまりダクト６０内の気体を下方向（重力方向）に移動させる力が生じる。その結果、ダクト６０内の第１開口６１付近の圧力が低くなり、ダクト６０の第１開口６１の周囲の気体をダクト６０内に引き込む力が生じる。本開示では、これを逆煙突効果と呼ぶ。
【００９４】
この逆煙突効果により、天井で冷却された冷凍室５１内の上方の冷気が、ダクト６０の第１開口６１からダクト６０内に引き込まれ、ダクト６０内で下降し、ダクト６０の第２開口６２から排出されて、冷凍室５１内の下方へ運ばれる。冷凍室５１内の相対的に高温の気体は、自然対流により上方へ移動するだけでなく、ダクト６０の第２開口６２からの冷気の排出により上方へ押し出される。また、冷凍室５１内の相対的に高温の気体は、ダクト６０の第１開口６１からの引き込む力によって、冷凍室５１内の上方へ運ばれて冷却される。
【００９５】
このように、本実施の形態における超低温フリーザ１は、ダクト６０内で生じる逆煙突効果によって、天井で冷却された冷凍室５１内の上方の気体を第１開口６１からダクト６０内に引き込むとともに第２開口６２から冷凍室５１内の下方へ排出し、冷凍室５１内の気体の自然対流の速度を加速する力を生じさせることができる。
【００９６】
よって、ダクト６０を設けないものと比べて、消費電力を増加させることなく、冷凍室５１内の気体の対流速度を速くさせることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度を速めることができ、プルダウン時間の短縮も図れる。
【００９７】
なお、本実施形態に係る超低温フリーザ１は、図１〜図３に示したようにダクト６０を複数備えてもよいし、図１１に示したように、ひとつのダクト６０を備える構成でもよい。
【００９８】
本実施形態に係る超低温フリーザ１は、ダクト６０が一つの場合は、冷凍室５１の構成を簡略化しコストを削減することができると共に、内箱５の容量に占める冷凍室５１の容量を増大することができ、内箱５のサイズが同じであってもより多くの収納物を冷凍室５１に収納することが可能となる。
【００９９】
また本実施形態に係る超低温フリーザ１は、複数のダクト６０を備えることにより、冷凍室５１内の気体をより効率よく自然対流させることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度を速めることができ、より一層のプルダウン時間の短縮を図ることができる。
【０１００】
また図１２に示すように、複数のダクト６０を設けた場合には、個々のダクト６０の長さを異ならせることにより、冷気を運ぶ領域を変更させることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度分布をより均一にすることができ、冷凍室５１内の気体を効率よく自然対流させることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度を速めることができ、プルダウン時間の短縮も図れる。
【０１０１】
また図１２に示すように、ダクト６０の形状は、第１開口６１に平行な断面の開口面積が、第１開口６１に近づく程増大するように形成するとよい。このように、ダクト６０の第１開口６１側の端部を漏斗状に形成することにより、第１開口６１からダクト６０内に空気が取り込まれやすくできるため、より効率的に冷凍室５１内の空気を対流させることが可能となる。
【０１０２】
また本実施の形態におけるダクト６０は、図１３に示すように、第１開口６１と第２開口６２との間に例えばスリット等の第３開口６３を有する形状であっても良い。
【０１０３】
これにより、第１開口６１からダクト６０内に引き込んだ冷気を第２開口６２からだけでなく、冷気の一部を第３開口６３から排出することが可能となる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度分布をより均一にすることができ、冷凍室５１内の気体を効率よく自然対流させることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度を速めることができ、プルダウン時間の短縮も図れる。
【０１０４】
なお、図１３に示すダクト６０は、第１開口６１からダクト６０内に入り込んだ空気の一部が適度に第３開口６３から排出されるように、風路調整板６４を有して構成されている。
【０１０５】
風路調整板６４は、第２開口６２から排出される空気の量と、第３開口６３から排出される空気の量と、の割合が適切になるように設定された傾斜角を有している。
【０１０６】
風路調整板６４は、この傾斜角を調整可能に構成されていてもよい。この場合、風路調整板６４の傾斜角を、第３開口６３の開口面に沿って、第３開口６３を閉塞するような角度に設定した場合には、第１開口６１から取り込んだほぼ全ての空気を第２開口６２から排出するようにすることができる。あるいは、風路調整板６４の傾斜角を、第３開口６３の開口面に直交させて、ダクト６０内の空気の流路を閉塞するような角度に設定した場合には、第３開口６３から下方への空気の流れを遮断し、第１開口６１から取り込んだほぼ全ての空気を第３開口６３から排出するようにすることができる。
【０１０７】
このような態様によって、冷凍室５１内において冷気を運ぶ領域を自在に調整することが可能となるため、冷凍室５１内の冷却速度分布をより一層均一にすることができ、冷凍室５１内の気体を効率よく自然対流させることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度をより一層速めることができ、プルダウン時間の短縮も図れる。
【０１０８】
もちろんダクト６０は、第３開口６３に風路調整板６４を備えない構成であってもよい。
【０１０９】
次に、図１４に示すように、本実施形態に係る超低温フリーザ１は、冷凍室５１への収容物を載置するための矩形状の棚７０を有している。
【０１１０】
ダクト６０は、この棚７０と内箱５の背板との間に設けられる。
【０１１１】
そして、この棚７０の横手方向（Ｘ軸方向）の長さは、内箱５の右側板と左側板との間を亘るような長さに定められ、奥行き方向（Ｙ軸方向）の長さは、内扉５１ａ及び外扉３が閉じられた際に、ダクト６０の第２開口６２から排出された空気が冷凍室５１の内部で天井に向かって上昇する際の流路となる空隙７１が、内扉５１ａと棚７０の手前側の端部との間に形成されるような長さに定められている。
【０１１２】
このように、本実施の形態における超低温フリーザ１は、内箱５の背板と棚７０との間にダクト６０が設けられているため、天井で冷却された冷凍室５１内の上方の気体は、冷凍室５１内の背板に沿って冷凍室５１内の下方へ運ばれ、内扉５１ａと棚７０との間に設けられる空隙７１によって、冷凍室５１内の下方の気体は、冷凍室５１内の前面側に沿って冷凍室５１の上方へ運ばれる。
【０１１３】
これにより、冷凍室５１内の自然対流の方向を一方向に規定することができるため、冷凍室５１内の気体を効率よく自然対流させることができる。その結果、冷凍室５１内の冷却速度を速めることができ、プルダウン時間の短縮も図れる。
【０１１４】
以上、本実施形態に係る超低温フリーザ１について説明したが、本実施形態に係る超低温フリーザ１によれば、消費電力を増大させることなくプルダウン時間を短縮することが可能となる。
【０１１５】
なお上記実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更や改良等が可能であり、また本発明はその等価物も含む。
【符号の説明】
【０１１６】
１  超低温フリーザ
２  外箱
３  外扉
４  機械室
５  内箱
５ａ  境界部分
５ｂ  蒸発パイプ装着溝
６  断熱材
７  凹凸板
７ａ  凹凸溝
７ｂ  窪み
３１  ハンドル
３２  操作パネル
３３  ヒンジ
３４  パッキン
５１  冷凍室
５１ａ  内扉
６０  ダクト
６０ａ本体部
６１  第１開口
６２  第２開口
６３  第３開口
６４  風路調整板
７０  棚
７１  隙間
１００  第１冷媒回路
１０１  第１圧縮機
１０１ａ  オイルクーラ
１０２、２０２  プレコンデンサ
１０３、２０３  配管
１０４、２０４  コンデンサ
１０５、２０５  共用ファン
１０６、２０６  デハイドレータ
１０７、２０７  分流器
１０８、１１０、２０８、２１０  減圧器
１０９、２０９  熱交換器
１０９ａ、２０９ａ  外側管
１０９ｂ、２０９ｂ  内側管
１１１  第１蒸発パイプ
１１２、２１２  緩衝器
１１２ａ、２１２ａ  キャピラリチューブ
１１２ｂ、２１２ｂ  膨張タンク
１５０  冷媒回路
１５１  フレーム管
１５３  蒸発器
２００  第２冷媒回路
２０１  第２圧縮機
２１１  第２蒸発パイプ
【図１】
2016183837.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2016183837.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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