超低温冰箱的制作方法

本发明涉及超低温冰箱。

背景技术：

为了生物体组织的保存、冷冻食品的长期储存等，开发了一种超低温冰箱，将冷冻库的内部冷却至例如-80℃以下的超低温。

这样的超低温冰箱为了使冷冻库的内部维持在超低温，需要具有较高的绝热性能，为此开发了各种技术(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：jp特许第5026736号

技术实现要素：

发明要解决的课题

另一方面，超低温冰箱尤其因为冷冻库内的温度较低，因此为了抑制冷冻库内的温度上升，期望能够尽可能在较短时间内进行收纳物的取放时的门的开闭。此外，为了实现从冷冻库取放容纳物时的作业的安全，还谋求能够尽可能容易地进行容纳物的取放。

此外，另一方面，对于超低温冰箱也要求高可靠性，即便是在使收纳物的取放变得容易的情况下，防止超低温冰箱的强度下降也很重要。

本发明鉴于上述课题而作，其目的在于，提供一种在抑制强度下降的同时还能够比较容易地进行容纳物的取放的超低温冰箱。

用于解决课题的手段

本发明所涉及的超低温冰箱具备：绝热箱，其对在上表面具有开口的储存室进行划分；和绝热门，其能够对所述开口进行开闭使得能够从所述绝热箱的前表面侧面对所述储存室，所述绝热箱的所述前表面的厚度比所述绝热箱的两侧表面以及后表面的厚度薄。

发明效果

根据本发明，能够提供一种在抑制强度下降的同时能够比较容易地进行容纳物的取放的超低温冰箱。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的超低温冰箱的外观立体图。

图2是本实施方式所涉及的超低温冰箱的绝热门打开的状态的外观立体图。

图3是对本实施方式所涉及的超低温冰箱的储存室内进行了透视的主视图。

图4是对本实施方式所涉及的超低温冰箱的储存室内进行了透视的俯视图。

图5是对本实施方式所涉及的超低温冰箱的储存室内进行了透视的侧视图。

图6是对本实施方式所涉及的超低温冰箱的真空绝热板进行了透视的外观立体图。

图7是从后表面侧观察本实施方式所涉及的超低温冰箱的分解立体图。

图8是示出在本实施方式所涉及的超低温冰箱安装内盖的样态的图。

图9是本实施方式所涉及的储存架的外观立体图。

图10是示出本实施方式所涉及的超低温冰箱的冷媒回路的图。

具体实施方式

通过本说明书以及附图的记载，至少以下事项变得清楚。

本实施方式所涉及的超低温冰箱1是能够将后述的储存室4内冷却至给定温度以下(例如-80℃以下)的超低温的冷冻装置，例如适于进行长期低温保存的生物体组织、检体或者冷冻食品等容纳物的超低温保存。

＝＝超低温冰箱的结构＝＝

图1示出本实施方式所涉及的超低温冰箱1的外观立体图。此外，图2示出超低温冰箱1的绝热门13打开的状态的外观立体图。图3是对储存室4进行了透视的超低温冰箱1的主视图。图4是对储存室4进行了透视的超低温冰箱1的俯视图。图5是对储存室4进行了透视的超低温冰箱1的侧视图。

另外，在以下的说明中，将在与超低温冰箱1的正面相对时从左手侧朝向右手侧的方向设为x轴的正方向，将从近前侧朝向深远侧的方向设为y轴的正方向，将铅直向上设为z轴的正方向。

超低温冰箱1构成为具备：大致长方体形状的绝热箱2，其对上表面具有开口的储存室4进行划分；绝热门13，其能够对储存室4的开口进行开闭，使得能够从绝热箱2的前表面侧面对储存室4；和机械室3，其配置在绝热箱2的侧方。

绝热箱2具有前侧绝热壁(前表面)2a、后侧绝热壁(后表面)2b、右侧绝热壁(侧表面)2c、左侧绝热壁(侧表面)2d以及绝热底2e，在内部形成了储存室4。在图2中，示出了在储存室4中收纳有储存架50的样态。

如图9所示，储存架50构成为具有层叠为多层的储物间51。在各储物架51，能够分别收纳容纳了生物体组织的样本等的未图示的容器。而且，作业人员把持把手52提起储存架50，进行储存架50向储存室4的取放。

因此，在进行储存架50向储存室4的取放时，作业人员需要将储存架50提起至超过绝热箱2的前侧绝热壁2a的高度。

本实施方式所涉及的超低温冰箱1为了使储存架50向储存室4的取放变得容易，如图4所示，将前侧绝热壁2a的厚度t1形成为比后侧绝热壁2b的厚度t2、右侧绝热壁2c的厚度t3、以及左侧绝热壁2d的厚度t4薄。

通过将绝热箱2构成为这样的形状，从而作业人员在向储存室4对储存架50等容纳物进行取放时，能够在比较靠近作业人员的站立位置的位置处进行储存架50的提放，因而能够使储存架50向储存室4的取放变得容易。而且，因此，能够在比较短时间内进行储存架50向储存室4的取放，能够缩短必须打开绝热门13的时间。因此，能够抑制储存室4内的温度上升。

此外，因为能够在比较靠近作业人员的站立位置的位置处进行储存架50的提放，所以能够以不适少的姿势进行储存架50的取放作业，还能够提高作业的安全性。

另外，更优选地，前侧绝热壁2a的厚度t1设为后侧绝热壁2b的厚度t2的2/3以下为宜。通过这样的方式，能够使上述的储存架50向储存室4的取放作业变得更加容易。

进一步优选地，前侧绝热壁2a的厚度t1设为后侧绝热壁2b的厚度t2的1/3以下为宜。通过这样的方式，能够使储存架50向储存室4的取放作业更进一步变得容易。

另外，通过将前侧绝热壁2a的厚度t1设为后侧绝热壁2b的厚度t2的1/4以上，从而能够抑制绝热箱2的冷却性能的下降，并且抑制绝热箱2的机械强度下降。

此外，在图2中，示出了在储存室4内容纳了一个储存架50的样态，但是当然在储存室4内的容纳容积的范围内，能够在储存室4内容纳多个储存架50。因此，通过将前侧绝热壁2a的厚度t1如上述那样设为比后侧绝热壁2b的厚度t2薄，从而储存室4的容积扩大，还能够容纳更多的储存架50。

绝热门13被沿着后侧绝热壁2b的上端部并排设置的多个(在本实施方式中为5个)枢轴构件14进行枢支或轴支，通过围绕由这些枢轴构件14形成的在沿着后侧绝热壁2b的上端部的方向上形成的中心轴进行转动从而对绝热箱2的开口进行开闭。在绝热门13设置有把手部16，作业人员通过操作把手部16来进行绝热门13的开闭操作。

此外，本实施方式所涉及的绝热箱2构成为具有：上表面开口的内箱7、包围内箱7的周围的外箱6、断路器8、绝热材料9和真空绝热板12。

外箱6由钢板制的板材构成，上方开口，构成绝热箱2的外壁面以及外底面。内箱7由铝等热传导性良好的金属制的板材构成，同样地上方开口，构成绝热箱2的内壁面以及内底面。断路器8是合成树脂制的构件，安装为连接外箱6以及内箱7的上端间。

绝热材料9是填充在由外箱6、内箱7以及断路器8围绕的空间内的聚氨酯树脂。绝热材料9分别被填充于绝热箱2的前侧绝热壁2a、后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d以及绝热底2e。

真空绝热板12是具有绝热性的构件，其通过在由不具有通气性的铝或合成树脂等所构成的多层膜构成的容器中收纳玻璃棉，通过给定的真空排气单元将容器内的空气排出，并通过热熔接等使该容器的开口部接合，从而构成。

真空绝热板12安装在填充于内箱7与外箱6之间的上述绝热材料9与外箱6之间。

本实施方式所涉及的真空绝热板12具有比绝热材料9更高的绝热性能。因此，通过同时使用绝热材料9和真空绝热板12，从而与仅使用绝热材料9的情况相比，能够得到更高的绝热性能。

因此，在本实施方式所涉及的超低温冰箱1中，在前侧绝热壁2a中同时使用真空绝热板12和绝热材料9。更具体而言，在本实施方式中，真空绝热板12仅在前侧绝热壁2a中，安装在内箱7与外箱6之间。在图4以及图6中示出本实施方式所涉及的超低温冰箱1仅在前侧绝热壁2a中具有真空绝热板12的样态。

通过这样的方式，从而即使在与后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d相比，将前侧绝热壁2a的厚度形成得较薄的情况下，也能够确保与后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d同等的绝热性能。因此，也能够抑制为了将储存室4内冷却至给定温度以下(例如-80℃以下)所需的功耗。

此外，因为构成为仅将前侧绝热壁2a的厚度设得较薄，并且后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d的厚度比前侧绝热壁2a厚，所以能够将绝热箱2的强度下降抑制在最小限度。因此，能够维持超低温冰箱1的抗故障性、耐久性等可靠性。

此外，在本实施方式所涉及的超低温冰箱1中，如图4所示，真空绝热板12在前侧绝热壁2a中安装在绝热材料9与外箱6之间。

像这样，通过安装真空绝热板12使得绝热材料9介于真空绝热板12与内箱7之间，从而能够抑制被冷却至与储存室4的内部同等程度的内箱6所引起的真空绝热板12的温度下降，能够防止在真空绝热板12产生裂纹、破裂、破损等破坏而导致绝热性能下降的情况。而且，能够维持超低温冰箱1的抗故障性、耐久性等可靠性。

此外，如图3、图5、图8等所示，本实施方式所涉及的超低温冰箱1能够在断路器8的内周侧的部分载置内盖15(内盖a15a、内盖b15b)。内盖15由发泡聚苯乙烯等具有绝热性的板材构成。

通过这样的方式，从而即使在打开绝热门2的期间也能够由内盖15来封闭储存室4的上方的开口，能够防止外部空气向储存室4内的侵入，能够防止储存室4内的温度上升。

此外，如图8所示，本实施方式所涉及的超低温冰箱1构成为能够使用多个内盖15(在图8所示的例子中，为一个内盖a15a和两个内盖b15b)来封闭储存室4的开口。通过这样的方式，由于无需打开向储存室4取放储存架50所不需要的场所的内盖15，因此能够将外部空气向储存室4内的侵入抑制在最小限度，能够防止储存室4内的温度上升。

此外，由于只要打开向储存室4取放储存架50所需的场所的内盖15即可，因此能够容易地进行内盖15的拆卸，能够减轻作业负担。

另外，若关闭绝热门13，则内盖15被绝热门13从上方按压，能够在绝热状态下牢固地密封储存室4。

储存室4内的冷却由第一冷媒回路100以及第二冷媒回路200来进行。

详情在后面叙述，第一冷媒回路100具有第一压缩机101、冷凝器102、104、减压器108、以及第一蒸发器111，通过按此顺序使冷媒循环，从而将绝热箱2的内部(储存室4)冷却到给定温度以下。

同样地，第二冷媒回路200具有第二压缩机201、冷凝器202、204、减压器208、以及第二蒸发器211，通过按此顺序使冷媒循环，从而将绝热箱2的内部(储存室4)冷却到给定温度以下。

而且，构成第一冷媒回路100的第一蒸发器111、以及构成第二冷媒回路200的第二蒸发器211热交换地安装为在内箱7的绝热材料9侧的周面(内箱7的外周面)包围储存室4。

此外，在本实施方式所涉及的超低温冰箱1中，构成第一冷媒回路100的热交换器109、以及构成第二冷媒回路200的热交换器209，如图4、图7所示，由绝热材料9覆盖，并且设置在绝热箱2的后侧绝热壁2b内。而且，后壁6b的设置热交换器109、209的部分由平板状的后盖6d覆盖。

另外，构成第一冷媒回路100的第一压缩机101、构成第二冷媒回路200的第二压缩机201与超低温冰箱1的控制电路等各种装置一起收纳于机械室3中。

控制电路具备cpu(centralprocessingunit，中央处理器)、存储器，执行用于对超低温冰箱1进行控制的控制程序。

如图1所示，机械室3具有：前表面板3a、后表面板3d、构成与设置绝热箱2的一侧相反侧的侧表面的侧表面板3b。在前表面板3a以及侧表面板3b，形成有通气用狭缝3c。

此外，在机械室3的前表面板3a，设置有用于操作超低温冰箱1的操作面板21。

此外，虽未图示，但在机械室3与绝热箱2之间贯通有测定孔。该测定孔贯通构成绝热箱2的外箱6、绝热材料9以及内箱7而形成，使得将储存室4与机械室3连通。从机械室3向储存室4内，能够通过测定孔插入温度传感器。

从插入到储存室4内的温度传感器通过测定孔将电缆引出到机械室3，该电缆与机械室3内的控制电路连接。而且，该测定孔与电缆的间隙通过由海绵状的可变形并且具有绝热性的材料构成的栓塞来封闭。另外，在未安装温度传感器的状态下，测定孔由该栓塞绝热地封闭。

＝＝超低温冰箱的冷媒回路＝＝

接下来，参照图10对本实施方式所涉及的超低温冰箱1的冷媒回路150进行说明。图10是本实施方式的冷媒回路150的一例的电路图。

如图10所例示的那样，冷媒回路150具有：大致相同的两个冷媒回路，即，第一冷媒回路100和第二冷媒回路200。

<<<第一冷媒回路>>>

第一冷媒回路100具备第一压缩机101、前段冷凝器102以及后段冷凝器104、将气液分开的分流器107、减压器108以及热交换器109、和减压器110以及第一蒸发器111，并构成为环状使得从第一压缩机101排出的冷媒再次返回到第一压缩机101。在第一冷媒回路100中，例如封入具有后述的4种冷媒的非共沸混合冷媒(以后，简称为“冷媒”)。

此外，该第一冷媒回路100在第一压缩机101内的油滞留部具备油冷却器101a，在前段冷凝器102以及油冷却器101a之间具备配管103，在后段冷凝器104以及分流器107之间具备干燥机106(dehydrator)，并在第一压缩机101的吸入侧以及热交换器109之间具备缓冲器112。

此外，在第一冷媒回路100，为了冷却前段冷凝器102以及后段冷凝器104，设置有第一风扇105。第一风扇105是具有风扇电动机105a的螺旋桨式的送风装置。

第一压缩机101对吸入的冷媒进行压缩并排出到前段冷凝器102。

前段冷凝器102由用于使从第一压缩机101排出的冷媒进行散热的例如铜或铝制的管蜿蜒而成。

后段冷凝器104由用于使从前段冷凝器102输出的冷媒进一步散热的例如铜或铝制的管蜿蜒而成。

这些前段冷凝器102以及后段冷凝器104一体地构成于相同的管板。

分流器107将从后段冷凝器104输出的冷媒分流为液相的冷媒和气相的冷媒，使液相的冷媒经由减压器(毛细管)108进行减压后，由热交换器109的外侧管109a进行蒸发。

热交换器109是具有外侧管109a以及内侧管109b的例如铜或铝制的双重管，在内侧管109b中流动来自分流器107的气相冷媒，在外侧管109a中液相冷媒蒸发从而对内侧管109b中流动的气相冷媒进行冷却。

减压器110是对在热交换器109的内侧管109b被冷却而成为液相的冷媒进行减压并输出到第一蒸发器111的例如毛细管。

第一蒸发器111是用于使由减压器110减压后的冷媒蒸发的例如铜或铝制的管，如上所述，以针对内箱7的除了上表面开口之外的外表面进行热接触的方式例如被粘贴。另外，该第一蒸发器111的安装并不限于此，只要是进行热接触的结构即可。

冷媒通过由第一蒸发器111进行蒸发(气化)时的冷却作用从而将内箱7内进行冷却。该蒸发而成为气相的冷媒与在热交换器109之前蒸发的冷媒一起被吸入到压缩机101中。

另外，配管103设置在外箱6的上表面开口的周围部分的内侧。该上表面开口的周围部分是在前述的绝热门13关闭的状态下安装于绝热门13的密封件(未图示)密接的部分，因为在配管103内流动从压缩机101排出的高温的冷媒，所以通过由该冷媒进行加温，从而防止了来自低温的内箱7侧的冷却所引起的结露。由此，外箱6内的气密性提高。此外，干燥机106除去冷媒中包含的水分。此外，缓冲器112具有毛细管112a以及膨胀罐112b，通过将第一压缩机101的吸入侧的气相的冷媒经由毛细管112a而容纳于膨胀罐112b，从而适当地维持在第一冷媒回路100中循环的冷媒的量。

<<<第二冷媒回路>>>

第二冷媒回路200与前述同样地，具备第二压缩机201、前段冷凝器202以及后段冷凝器204、将气液分开的分流器207、减压器208以及热交换器209、和减压器210以及第二蒸发器211，并构成为环状使得从第二压缩机201排出的冷媒再次返回到第二压缩机201。在第二冷媒回路200中，封入与前述同样的冷媒。此外，该第二冷媒回路200与前述同样地，具备油冷却器201a、配管203、干燥机206和缓冲器212。在此，热交换器209具有外侧管209a以及内侧管209b。此外，缓冲器212具有毛细管212a以及膨胀罐212b。

此外，在第二冷媒回路200，为了冷却前段冷凝器202以及后段冷凝器204而设置有第二风扇205。第二风扇205是具有风扇电动机205a的螺旋桨式的送风装置。

另外，前述的配管103以及配管203，例如相互重叠地设置在外箱6的上表面开口的周围部分的内侧。此外，前述的第一蒸发器111以及第二蒸发器211，例如相互不重叠而以针对内箱7的除了上表面开口之外的外表面进行热接触的方式例如被粘贴。

<<<冷媒>>>

本实施方式的冷媒，例如是具有r245fa、r600、r23以及r14的非共沸混合冷媒。在此，r245fa是指五氟丙烷(chf2ch2cf3)，其沸点为+15.3℃。r600是指正丁烷(n-c4h10)，其沸点为-0.5℃。r23是指三氟甲烷(chf3)，其沸点为-82.1℃。r14是指四氟甲烷(cf4)，其沸点为-127.9℃。

另外，r600的沸点(蒸发温度)较高，容易含有油、水等。此外，r245fa是用于通过以给定比率(例如r245fa与r600为7∶3)与可燃性的r600进行混合从而使其变得不可燃的冷媒。

在第一冷媒回路100中，由第一压缩机101压缩后的冷媒在前段冷凝器102以及后段冷凝器104中散热并冷凝而成为液相后，由干燥机106实施除去水分的处理，然后由分流器107分流为液体状态的冷媒(主要是沸点较高的r245fa、r600)和气体状态的冷媒(r23、r14)。另外，在本实施方式中，在前段冷凝器102中进行了散热的冷媒在油冷却器101a中对第一压缩机101内的油进行冷却后，再次在后段冷凝器104中进行散热。

分流出的液体状态的冷媒(主要是r245fa、r600)在减压器108中被减压后，在热交换器109的外侧管109a中进行蒸发。

分流出的气体状态的冷媒(r23、r14)在通过热交换器109的内侧管109b时，被前述的外侧管109a中蒸发的冷媒(r245fa、r600)的气化热和作为从第一蒸发器111的返回的气相的冷媒(r23、r14)冷却而冷凝，成为液体状态。此时，在第一蒸发器111中未蒸发的冷媒进行蒸发。

另外，以上对于第二冷媒回路200也是同样的。

此外，如上所述，r245fa的沸点为大致15℃，r600的沸点为大致0℃，r23的沸点为大致-82℃，r14的沸点为大致-128℃，因此在第一冷媒回路100以及第二冷媒回路200中通过非共沸混合冷媒当中的r600的蒸发作用对r23以及r14进行冷却，并将成为液相的r23、r14引导至第一蒸发器111以及第二蒸发器211来使其蒸发，由此能够将冷却对象冷却至例如与r23以及r14的沸点相当的温度(例如大致-82℃至-128℃)。另外，第一蒸发器111以及第二蒸发器211中的未蒸发冷媒在热交换器109、209中进行蒸发。

如上述这样，本实施方式所涉及的超低温冰箱1将储存室4的内部冷却至给定温度以下(例如-80℃以下)超低温。

而且，如上所述，本实施方式所涉及的超低温冰箱1将绝热箱2的前侧绝热壁2a的厚度形成为比后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c以及左侧绝热壁2d的厚度薄。

通过这样的方式，从而在向储存室4取放储存架50时，作业人员能够在比较靠近自己的站立位置的位置处进行储存架50的提放。因此，能够使储存架50向储存室4的取放变得容易。

而且，还能够在比较短时间内进行储存架50向储存室4的取放，从而能够缩短必须打开绝热门13的时间。因此，还能够抑制储存室4内的温度上升。

此外，因此能够在比较靠近作业人员的站立位置的位置处进行储存架50的提放，所以能够以不适少的姿势进行储存架50的取放作业，还能够提高作业的安全性。

此外，本实施方式所涉及的超低温冰箱1在内箱7与外箱6之间填充有绝热材料9，并且仅在厚度比后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c以及左侧绝热壁2d薄的前侧绝热壁2a中，在内箱7与外箱6之间安装有真空绝热板12。

通过这样的方式，从而即使在与后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d相比将前侧绝热壁2a的厚度形成得较薄的情况下，也能够确保与后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d同等的绝热性能。因此，还能够抑制将储存室4内冷却到给定温度以下(例如-80℃以下)所需的功耗。

此外，由于构成为仅将前侧绝热壁2a的厚度设得较薄，并且后侧绝热壁2b、右侧绝热壁2c、左侧绝热壁2d的厚度比前侧绝热壁2a厚，所以能够将绝热箱2的强度下降抑制在最小限度。因此，还能够维持超低温冰箱1的抗故障性、耐久性等可靠性。

此外，本实施方式所涉及的超低温冰箱1在前侧绝热壁2a中安装为使绝热材料9介于该真空绝热板12与内箱7之间。

通过这样的方式，从而能够抑制被冷却至与储存室4的内部同等程度的内箱6所引起的真空绝热板12的温度下降，能够防止在真空绝热板12产生裂纹、破裂、破损等破坏而导致绝热性能下降的情况。而且，还能够维持超低温冰箱1的抗故障性、耐久性等可靠性。

另外，上述实施方式是用于使本发明容易理解的，而并非用于对本发明进行限定解释的。本发明能够不脱离其主旨地进行变更、改进等，此外本发明也包含其等价物。

附图标记说明

1超低温冰箱

2绝热箱

2a前侧绝热壁

2b后侧绝热壁

2c右侧绝热壁

2d左侧绝热壁

2e绝热底

3机械室

3a前表面板

3b侧表面板

3c通气用狭缝

3d后表面板

4储存室

6外箱

6a前壁

6b后壁

6c侧壁

6d后盖

7内箱

8断路器

9绝热材料

12真空绝热板

13绝热门

14枢轴构件

15内盖

15a内盖a

15b内盖b

16把手部

21操作面板

50储存架

51储物架

52把手

100第一冷媒回路

101第一压缩机

101a油冷却器

102、202前段冷凝器

103、203配管

104、204后段冷凝器

105第一风扇

105a、205a风扇电动机

106、206干燥机

107、207分流器

108、110、208、210减压器

109、209热交换器

109a、209a外侧管

109b、209b内侧管

111第一蒸发器

112、212缓冲器

112a、212a毛细管

112b、212b膨胀罐

150冷媒回路

200第二冷媒回路

201第二压缩机

205第二风扇

211第二蒸发器。