JP2007303791A - Refrigerating apparatus - Google Patents

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Hidetoshi Shinya
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerating apparatus capable of measuring the temperature in a storing chamber using a measuring hole without exerting any influence on installation environment. <P>SOLUTION: This refrigerating apparatus 1 includes a low temperature side refrigerant circuit 38 constructed by a compressor 20, an evaporation pipe 62 and so on, and the storage chamber 4 constructed in a heat insulating box 2 by the evaporation pipe 62 is cooled to a very low temperature. The apparatus includes a machine room 3 constructed on the side of the heat insulating box 2 to install the compressor 20 and so on. The measuring hole 19 communicated with the interior of the storage chamber 4 is constructed in a side wall on the machine room 3 side of the heat insulating box 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧縮機及び蒸発器などから構成された冷媒回路を備え、蒸発器により断熱箱体内に構成された貯蔵室を超低温に冷却してなる冷凍装置に関するものである。   The present invention relates to a refrigeration apparatus that includes a refrigerant circuit composed of a compressor, an evaporator, and the like, and cools a storage chamber formed in a heat insulating box by an evaporator to an extremely low temperature.

従来より、庫内を超低温に維持する冷凍装置は、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構成される断熱箱体により本体が構成され、当該断熱箱体内に形成される貯蔵室内に例えば二次元冷凍方式の冷凍装置によって、例えば−８０℃以下のような超低温空間を形成している（特許文献１参照）。   Conventionally, a refrigeration apparatus that keeps the inside of a refrigerator at an extremely low temperature has a main body constituted by a heat insulating box body that is configured by filling a space formed by combining an inner box and an outer box with a foam heat insulating material, and the heat insulating box. An ultra-low temperature space of, for example, −80 ° C. or lower is formed in a storage chamber formed in the body by, for example, a two-dimensional refrigeration system refrigeration apparatus (see Patent Document 1).

一般に、貯蔵室内を−８０℃以下などの超低温に維持する冷凍装置は、上面に開口を有する断熱箱体と、当該上面開口を開閉自在に閉塞する断熱扉により構成され、断熱箱体の側方に二次元冷凍方式の冷却装置を配設する機械室が形成されている。断熱箱体は、内箱内の冷熱の漏洩量の低減を図るため、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相当厚さの断熱材が充填される。   In general, a refrigeration apparatus that maintains a storage chamber at an ultra-low temperature such as −80 ° C. or less includes a heat insulating box having an opening on the upper surface and a heat insulating door that opens and closes the upper surface opening. A machine room in which a two-dimensional refrigeration cooling device is disposed is formed. Insulation box body is filled with heat insulating material of considerable thickness between inner box and outer box in consideration of temperature difference between outside and inner box in order to reduce leakage of cold heat in inner box Is done.

一方、当該冷凍装置は、理化学実験室などにおいて生体細胞の保存等に用いられ、貯蔵室内に収容されたサンプルが実際に保管されている温度を精密に測定し、記録する場合がある。係る場合には、冷凍装置に設けられている温度制御用の温度センサではなく、格別に実際の貯蔵室内の温度を測定するための温度センサを貯蔵室内のサンプル等に設置する必要があり、当該温度センサを導入するための測定孔が必要となる。   On the other hand, the refrigeration apparatus is used for preservation of living cells in a physics and chemistry laboratory and the like, and sometimes accurately measures and records the temperature at which the sample stored in the storage chamber is actually stored. In such a case, it is necessary to install a temperature sensor for measuring the actual temperature in the storage room, not the temperature sensor for temperature control provided in the refrigeration apparatus, in the sample in the storage room. A measurement hole for introducing the temperature sensor is required.

図１０は、従来の冷凍装置１００の斜視図を示している。当該冷凍装置１００は、上面に開口を有し、内部に貯蔵室を形成して成る断熱箱体１０１と、この断熱箱体１０１の側方に隣接して形成される機械室１０２とから構成されており、断熱箱体１０１の上面開口は、断熱扉１０３にて開放自在に閉塞される。そして、この断熱箱体１０１の機械室１０２が形成される側とは反対側に位置する側面１０１Ａに測定孔１０５が形成されている。   FIG. 10 shows a perspective view of a conventional refrigeration apparatus 100. The refrigeration apparatus 100 includes a heat insulating box 101 having an opening on the upper surface and forming a storage chamber therein, and a machine room 102 formed adjacent to the side of the heat insulating box 101. The upper surface opening of the heat insulation box 101 is closed by the heat insulation door 103 so as to be freely opened. And the measurement hole 105 is formed in the side surface 101A located in the opposite side to the side in which the machine room 102 of this heat insulation box 101 is formed.

この測定孔１０５は、外部から貯蔵室内に温度センサを挿入することが可能であり、温度センサから引き出される配線は、当該測定孔１０５を介して外部の記録装置本体に接続されている。そして、この測定孔１０５は、配線との隙間をスポンジ状の変形可能な特殊材料にて構成される栓１０６によって閉塞される。尚、温度センサが取り付けられていない状態では、測定孔１０５は、当該栓１０６によって、断熱的に閉塞される。
特開昭６２−７３０４６号公報 The measurement hole 105 can insert a temperature sensor into the storage chamber from the outside, and wiring drawn from the temperature sensor is connected to an external recording apparatus main body through the measurement hole 105. Then, the measurement hole 105 is closed with a plug 106 made of a spongy deformable special material in the gap with the wiring. When the temperature sensor is not attached, the measurement hole 105 is adiabatically closed by the stopper 106.
JP-A-62-73046

ここで、当該冷凍装置は、理化学実験室などにおいて壁際や他の機器に沿って設置されることが多いことから、当該貯蔵庫の背面に測定孔を形成してしまうと、記録用の温度センサを出し入れし難いこととなるため、断熱箱体の機械室が形成される側とは反対側に位置する側面に形成されることが多い。   Here, since the refrigeration apparatus is often installed along the wall or in other equipment in a physics and chemistry laboratory or the like, if a measurement hole is formed in the back of the storage, a temperature sensor for recording is used. Since it is difficult to take in and out, it is often formed on the side surface of the heat insulating box located on the opposite side to the side on which the machine room is formed.

しかしながら、係る構成では、当該冷凍装置を設置する際に、測定孔が形成されている側の断熱箱体の側面を、実験室などの壁や他の機器から所定の寸法を離間して設置しなければ、当該測定孔を使用することが困難となる問題があった。   However, in such a configuration, when the refrigeration apparatus is installed, the side surface of the heat insulation box on the side where the measurement hole is formed is installed with a predetermined dimension away from a wall such as a laboratory or other equipment. Otherwise, there is a problem that it becomes difficult to use the measurement hole.

他方、この冷凍装置は、上述したように貯蔵室内を所定の超低温に維持するため、所定厚さの断熱材が充填された断熱箱体を用いる必要がある。そのため、貯蔵室内の容積に対する全体寸法が大型化する。これに加えて、上記測定孔を使用するために実験室などの壁や他の機器から所定の寸法を離間して冷凍装置を設置しなければならないことから、当該冷凍装置の設置に要する面積が拡大する問題があった。   On the other hand, this refrigeration apparatus needs to use a heat insulating box filled with a heat insulating material of a predetermined thickness in order to maintain the storage chamber at a predetermined ultra-low temperature as described above. For this reason, the overall dimensions with respect to the volume in the storage chamber are increased. In addition to this, since the refrigeration apparatus must be installed with a predetermined dimension away from walls and other equipment such as a laboratory in order to use the measurement hole, the area required for the installation of the refrigeration apparatus is reduced. There was an expanding problem.

そこで、本発明は従来の技術的課題を解決するためになされたものであり、設置環境に影響を及ぼすことなく、測定孔を用いて貯蔵室内の温度等を測定することを可能とする冷凍装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the conventional technical problem, and a refrigeration apparatus that can measure the temperature and the like in the storage chamber using the measurement hole without affecting the installation environment. The purpose is to provide.

本発明の冷凍装置は、圧縮機及び蒸発器などから構成された冷媒回路を備え、蒸発器により断熱箱体内に構成された貯蔵室を超低温に冷却して成るものであって、断熱箱体の側方に構成され、圧縮機などが設置される機械室を備え、貯蔵室内に連通する測定孔を、断熱箱体の機械室側の側壁に構成したことを特徴とする。   The refrigeration apparatus of the present invention includes a refrigerant circuit composed of a compressor, an evaporator, and the like, and is formed by cooling the storage chamber configured in the heat insulation box with an evaporator to an ultra-low temperature. A machine room is provided on the side and provided with a compressor and the like, and the measurement hole communicating with the storage room is formed on the side wall of the heat insulation box on the machine room side.

請求項２の発明の冷凍装置は、上記発明において、断熱箱体は、真空断熱パネルと発泡断熱材との複合構成で形成されており、真空断熱パネルを、断熱箱体の前後壁及び機械室とは反対側の側壁内に配置したことを特徴とする。   In the refrigeration apparatus according to a second aspect of the present invention, in the above invention, the heat insulating box is formed of a composite structure of a vacuum heat insulating panel and a foam heat insulating material, and the vacuum heat insulating panel is connected to the front and rear walls of the heat insulating box and the machine room. It arrange | positions in the side wall on the opposite side to.

請求項３の発明の冷凍装置は、上記各発明において、機械室には測定孔を隠蔽する開閉可能なパネルを設けたことを特徴とする。   A refrigeration apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that, in each of the above inventions, an openable / closable panel for concealing the measurement hole is provided in the machine room.

請求項４の発明の冷凍装置は、上記発明において、機械室の天面パネルを開閉可能に構成し、該天面パネルを開放した状態で測定孔を操作可能としたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the above invention, the top panel of the machine room is configured to be openable and closable, and the measurement hole can be operated with the top panel open.

本発明によれば、圧縮機及び蒸発器などから構成された冷媒回路を備え、蒸発器により断熱箱体内に構成された貯蔵室を超低温に冷却して成る冷凍装置において、断熱箱体の側方に構成され、圧縮機などが設置される機械室を備え、貯蔵室内に連通する測定孔を、断熱箱体の機械室側の側壁に構成したことにより、機械室側から測定孔に測定機器を挿入することにより、容易に貯蔵室内に測定機器を設置することが可能となる。   According to the present invention, in a refrigeration apparatus that includes a refrigerant circuit composed of a compressor, an evaporator, and the like, and cools a storage chamber configured in the heat insulation box by the evaporator to an ultra-low temperature, the side of the heat insulation box And a measuring hole communicating with the storage chamber is formed on the side wall on the machine room side of the heat insulation box, so that the measuring device can be connected to the measurement hole from the machine room side. By inserting, it becomes possible to easily install the measuring device in the storage chamber.

これにより、当該冷凍装置を設置環境の壁や他の機器に隣接して設置する場合であっても、格別に測定孔を使用するために必要な間隔を存する必要がなくなり、冷凍装置の設置に要するための面積の狭小化を図ることが可能となる。実験室などのレイアウトを行う上で好適なものとなる。   As a result, even when the refrigeration unit is installed adjacent to the wall of the installation environment or other equipment, it is not necessary to have a special interval for using the measurement hole, and the refrigeration unit can be installed. It is possible to reduce the area required. This is suitable for the layout of a laboratory or the like.

請求項２の発明によれば、上記発明において、断熱箱体は、真空断熱パネルと発泡断熱材との複合構成で形成されており、真空断熱パネルを、断熱箱体の前後壁及び機械室とは反対側の側壁内に配置したことにより、断熱箱体に形成される測定孔の位置に影響されることなく、真空断熱パネルを断熱箱体に配設することが可能となり、貯蔵室内の冷熱の漏洩量を低減させることができ、無駄な冷却エネルギーの浪費を抑制することが可能となる。   According to invention of Claim 2, in the said invention, the heat insulation box is formed by the composite structure of a vacuum heat insulation panel and a foam heat insulating material, and the front and rear walls of a heat insulation box and a machine room are made into a vacuum heat insulation panel. Is placed in the opposite side wall, so that the vacuum heat insulation panel can be arranged in the heat insulation box without being affected by the position of the measurement hole formed in the heat insulation box. The amount of leakage can be reduced, and wasteful use of cooling energy can be suppressed.

特に、外部に面して構成される断熱箱体の前後壁及び機械室とは反対側の側壁内に真空断熱パネルを配置したことにより、貯蔵室内を例えば−１５０℃以下のような超低温となる場合であっても、断熱箱体自体の断熱性能を向上させることが可能となり、寸法の縮小を図ることができ、従来と同様の外形寸法であっても、貯蔵室内の収容容積の拡大を図ることが可能となる。若しくは、従来と同様の収容容積であっても、外形寸法を縮小することが可能となり、これによっても、冷凍装置の設置に要するための面積の狭小化を図ることが可能となる。   In particular, by arranging the vacuum heat insulation panel in the front and rear walls of the heat insulation box configured to face the outside and the side wall opposite to the machine room, the storage chamber becomes ultra low temperature such as −150 ° C. or lower. Even if it is a case, it becomes possible to improve the heat insulation performance of the heat insulation box itself, the size can be reduced, and the accommodation volume in the storage chamber can be increased even with the same external dimensions as the conventional one. It becomes possible. Or even if it is the accommodation volume similar to the past, it becomes possible to reduce an external dimension, and also it becomes possible to aim at the narrowing of the area required for installation of a freezing apparatus.

また、請求項３の発明によれば、上記各発明において、機械室には測定孔を隠蔽する開閉可能なパネルを設けたことにより、外観に測定孔が露出しない構成とすることができ、外観の向上を図ることが可能となる。   Further, according to the invention of claim 3, in each of the above inventions, the machine room is provided with an openable / closable panel for concealing the measurement hole, so that the measurement hole is not exposed to the exterior. Can be improved.

請求項４の発明によれば、上記発明において、機械室の天面パネルを開閉可能に構成し、該天面パネルを開放した状態で測定孔を操作可能としたことにより、測定孔への操作が容易となり、作業性の向上を図ることが可能となる。また、他の機械室内機器への操作も容易となり、メンテナンス作業の向上を図ることができる。   According to the invention of claim 4, in the above invention, the top panel of the machine room is configured to be openable and closable, and the measurement hole can be operated with the top panel open. It becomes easy to improve workability. In addition, the operation to other equipment in the machine becomes easy, and the maintenance work can be improved.

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冷凍装置１の斜視図、図２は冷凍装置１の正面図、図３は冷凍装置１の平面図、図４は冷凍装置１の貯蔵室４内を透視した状態の側面図、図５は天面パネル５を開放した状態の冷凍装置１の斜視図を示している。本実施例の冷凍装置１は、例えば長期低温保存を行う生体組織や検体などの超低温保存に好適なものであり、上面に開口する断熱箱体２と、当該断熱箱体２の側方に位置して内部に圧縮機１０等が設置される機械室３とにより本体が構成されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a perspective view of a refrigeration apparatus 1 to which the present invention is applied, FIG. 2 is a front view of the refrigeration apparatus 1, FIG. 3 is a plan view of the refrigeration apparatus 1, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of the refrigeration apparatus 1 with the top panel 5 opened. The refrigeration apparatus 1 of the present embodiment is suitable for ultra-low temperature storage of, for example, a living tissue or specimen that performs long-term low-temperature storage, and is located on the side of the heat-insulating box 2 that opens to the upper surface. And the main body is comprised by the machine room 3 in which the compressor 10 grade | etc., Is installed in the inside.

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６と熱伝導性の良いアルミニウム等の金属製の内箱７と、これら両箱６、７の上端間を接続する合成樹脂製のブレーカ８と、これら外箱６、内箱７及びブレーカ８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製の断熱材９とから構成されており、内箱７内を上面が開口した貯蔵室４としている。   The heat insulating box 2 is composed of a steel plate outer box 6 having an open upper surface, an inner box 7 made of metal such as aluminum having good thermal conductivity, and a synthetic resin that connects between the upper ends of these boxes 6 and 7. And a heat insulating material 9 made of polyurethane resin filled in the space surrounded by the outer box 6, the inner box 7 and the breaker 8 by an in-situ foaming method. The inside is a storage chamber 4 whose upper surface is open.

本実施例では、目標とする貯蔵室４内温度（以下、庫内温度と称する。）を例えば−１５０℃以下とするため、貯蔵室４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製の断熱材９のみにより当該断熱能力を確保するためには、極めて厚く形成しなければならず、限られた本体寸法では、貯蔵室４内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。   In this embodiment, in order to set the target storage chamber 4 internal temperature (hereinafter referred to as the internal temperature) to −150 ° C. or lower, for example, the heat insulating box 2 that partitions the internal storage room 4 from the outside air is A large heat insulation capacity is required as compared with a low temperature in which the internal temperature is set to around 0 ° C. Therefore, in order to ensure the heat insulation capability only by the above-described heat insulating material 9 made of polyurethane resin, it must be formed extremely thick, and the limited amount of the main body allows a sufficient amount of storage in the storage chamber 4. There is a problem that cannot be secured.

そのため、本実施例における断熱箱体２は、外箱６の前壁６Ａ、後壁６Ｂ及び機械室３が設けられる側とは反対側に位置する側壁６Ｃの各内壁面にグラスウール製の真空断熱パネル１２が配置され、一端両面粘着テープにて仮に固定した後、これら両箱６、７との間に断熱材９を現場発泡方式にて充填する。   Therefore, the heat insulation box 2 in the present embodiment is a glass wool vacuum heat insulation on each inner wall surface of the side wall 6C located on the side opposite to the side where the front wall 6A, the rear wall 6B and the machine room 3 are provided. After the panel 12 is arranged and temporarily fixed with a double-sided adhesive tape at one end, a heat insulating material 9 is filled between these boxes 6 and 7 by an in-situ foaming method.

この真空断熱パネル１２は、通気性を有しないアルミニウムや合成樹脂等から成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グ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出して、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１２は当該断熱性能により、従来よりも断熱材９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。   This vacuum heat insulation panel 12 stores glass wool having heat insulation in a container formed of a multilayer film made of aluminum, synthetic resin or the like that does not have air permeability. Thereafter, the air in the container is discharged by a predetermined evacuation means, and the opening of the container is joined by thermal welding. Therefore, this vacuum heat insulation panel 12 can acquire the same heat insulation effect by making the thickness dimension of the heat insulating material 9 thinner than before due to the heat insulation performance.

他方、内箱７の断熱材９側の周面には、詳細は後述する冷却装置Ｒの冷媒回路を構成する蒸発器（蒸発パイプ）６２が交熱的に取り付けられる。   On the other hand, an evaporator (evaporation pipe) 62 constituting a refrigerant circuit of a cooling device R, which will be described in detail later, is attached to the peripheral surface of the inner box 7 on the heat insulating material 9 side in a heat exchange manner.

そして、上述の如く構成される断熱箱体２のブレーカ８の上面は、図２や図４に示されるように階段状に成形されており、そこに図示しないパッキンを介して断熱扉１３が一端、本実施例では、後端を中心に枢支部材１４、１４により回動自在に設けられる。また、当該貯蔵室４の上面開口は、断熱材料にて構成される内蓋１５が開閉自在に設けられている。また、断熱扉１３の下面には、下方に突出して構成される押さえ部が形成されており、これにより、断熱扉１３の押さえ部が内蓋１５を押圧し、これにより、貯蔵室４の上面開口は開閉自在に閉塞される。また、断熱扉１３の他端、本実施例では前端には、把手部１６が設けられており、当該把手部１６を操作することで、断熱扉１３が開閉操作される。   And the upper surface of the breaker 8 of the heat insulation box 2 comprised as mentioned above is shape | molded in step shape as FIG.2 and FIG.4 shows, and the heat insulation door 13 has one end through the packing which is not shown there. In this embodiment, the pivot members 14 and 14 are provided so as to be rotatable about the rear end. In addition, the upper opening of the storage chamber 4 is provided with an inner lid 15 made of a heat insulating material so as to be freely opened and closed. In addition, a pressing portion configured to protrude downward is formed on the lower surface of the heat insulating door 13, whereby the pressing portion of the heat insulating door 13 presses the inner lid 15, thereby the upper surface of the storage chamber 4. The opening is closed so as to be freely opened and closed. Further, a handle portion 16 is provided at the other end of the heat insulating door 13, that is, the front end in this embodiment, and the heat insulating door 13 is opened and closed by operating the handle portion 16.

他方、断熱箱体２の側方には、前面パネル３Ａ、図示しない後面パネル及び断熱箱体２が設けられる側とは反対側の側面を構成する側面パネル３Ｂにより機械室３が設けられている。本実施例における機械室３は、内部を上下に区画する仕切板１７が設けられている。仕切板１７の下方には、上述した如き冷却装置Ｒを構成する圧縮機１０、２０等が収容設置されており、当該仕切板１７下方に位置する前面パネル３Ａ及び側面パネル３Ｂには、通気用スリット３Ｃが形成されている。   On the other hand, on the side of the heat insulation box 2, a machine room 3 is provided by a side panel 3B that constitutes a side surface opposite to the side on which the front panel 3A, a rear panel (not shown) and the heat insulation box 2 are provided. . The machine room 3 in the present embodiment is provided with a partition plate 17 that divides the interior vertically. Below the partition plate 17, the compressors 10, 20 and the like constituting the cooling device R as described above are housed and installed. The front panel 3A and the side panel 3B located below the partition plate 17 are provided with ventilation A slit 3C is formed.

仕切板１７の上方には、上面が開口する上部機械室１８とされている。当該上部機械室１８の上面開口には、天面パネル５が一端、本実施例では、後端を中心に回動自在に設けられており、これにより、上部機械室１８内は開閉自在に閉塞される。尚、上部機械室１８の前面に位置して設けられるパネルは、当該冷凍装置１を操作するための操作パネル２１である。   Above the partition plate 17 is an upper machine chamber 18 having an upper surface opened. In the upper opening of the upper machine chamber 18, the top panel 5 is provided so as to be pivotable around one end, in this embodiment, the rear end, so that the inside of the upper machine chamber 18 can be opened and closed freely. Is done. The panel provided in front of the upper machine room 18 is an operation panel 21 for operating the refrigeration apparatus 1.

この上部機械室１８を構成する断熱箱体２側の側面には、測定孔１９が形成されている。この測定孔１９は、隣接して設けられる断熱箱体２内に形成される貯蔵室４と連通するように、断熱箱体２を構成する外箱６、断熱材９及び内箱７を貫通して形成される。測定孔１９は、外部から貯蔵室４内に温度センサを挿入することが可能であり、当該温度センサから引き出される配線は、測定孔１９を介して外部の記録装置本体に接続されている。そして、この測定孔１９は、配線との隙間をスポンジ状の変形可能、且つ、断熱性を有する特殊材料にて構成される栓１９Ａによって閉塞される。尚、温度センサが取り付けられていない状態では、測定孔１９は、当該栓１９Ａによって、断熱的に閉塞される。   A measurement hole 19 is formed in the side surface of the upper machine chamber 18 on the heat insulation box 2 side. The measurement hole 19 penetrates the outer box 6, the heat insulating material 9, and the inner box 7 constituting the heat insulating box 2 so as to communicate with the storage chamber 4 formed in the heat insulating box 2 provided adjacently. Formed. The measurement hole 19 can insert a temperature sensor into the storage chamber 4 from the outside, and the wiring drawn from the temperature sensor is connected to an external recording apparatus main body through the measurement hole 19. Then, the measurement hole 19 is closed with a plug 19A made of a special material that can be deformed in a sponge-like manner and has a heat insulating property. When the temperature sensor is not attached, the measurement hole 19 is adiabatically closed by the plug 19A.

これにより、貯蔵室４内の温度等を測定、記録等を行う機器を用いる際には、機械室３に設けられる天面パネル５を開放し、上部機械室１８内に位置する断熱箱体２側の側面に形成される測定孔１９を介して当該測定機器を貯蔵室４内に挿入することが可能となる。そのため、測定機器を所定の超低温にまで冷却された貯蔵室４内に設置する作業が容易となる。   Thus, when using a device that measures, records, etc. the temperature in the storage chamber 4, the top panel 5 provided in the machine room 3 is opened and the heat insulating box 2 located in the upper machine room 18. The measurement instrument can be inserted into the storage chamber 4 through the measurement hole 19 formed on the side surface. Therefore, the work of installing the measuring device in the storage chamber 4 cooled to a predetermined ultra-low temperature becomes easy.

特に、本実施例における測定孔１９は、従来の冷凍装置に設けられる測定孔と異なり、断熱箱体２の機械室１８側の側面に形成されているため、当該冷凍装置１を実験室などの設置環境の壁や他の機器に隣接して設置する場合であっても、格別に測定孔１９を使用するために必要な間隔を存する必要がなくなる。これにより、冷凍装置１の設置に要するための面積の狭小化を図ることが可能となり、実験室などのレイアウトを行う上で好適なものとなる。   In particular, unlike the measurement hole provided in the conventional refrigeration apparatus, the measurement hole 19 in the present embodiment is formed on the side surface of the heat insulating box 2 on the machine room 18 side. Even when it is installed adjacent to a wall or other equipment in the installation environment, it is not necessary to have a space necessary for using the measurement hole 19 exceptionally. As a result, the area required for installing the refrigeration apparatus 1 can be reduced, which is suitable for layout of a laboratory or the like.

また、測定孔１９が機械室３と隣接する側の断熱箱体２の壁面に形成されていることで、機械室３と隣接する以外の側面、即ち、外部に面して構成される断熱箱体２の前後壁及び側面に、測定孔１９の形成位置に影響を及ぼすことなく、上述したような真空断熱パネル１２を配設することが可能となる。   Moreover, the measurement hole 19 is formed in the wall surface of the heat insulation box 2 on the side adjacent to the machine room 3, so that the heat insulation box is configured to face the side other than the machine room 3, that is, the outside. The vacuum heat insulation panel 12 as described above can be disposed on the front and rear walls and side surfaces of the body 2 without affecting the position where the measurement hole 19 is formed.

更に、当該測定孔１９が形成される断熱箱体２の壁面には、詳細は後述する如くカスケード熱交換器４３や各中間熱交換器４８等が断熱材により一体に形成された断熱構造体７０が配設されることから、真空断熱パネル１２が設けられていなくても、効果的に当該断熱構造体７０によって、貯蔵室４内を断熱することが可能となる。   Further, a heat insulating structure 70 in which a cascade heat exchanger 43, each intermediate heat exchanger 48, and the like are integrally formed of a heat insulating material on the wall surface of the heat insulating box 2 in which the measurement hole 19 is formed, as will be described in detail later. Therefore, even if the vacuum heat insulation panel 12 is not provided, the inside of the storage chamber 4 can be effectively insulated by the heat insulation structure 70.

これにより、貯蔵室４内の冷熱の漏洩量を低減させることができ、無駄な冷却エネルギーの浪費を抑制することが可能となる。   Thereby, the amount of cold heat leakage in the storage chamber 4 can be reduced, and wasteful use of cooling energy can be suppressed.

そのため、貯蔵室４内を本実施例の如く例えば−１５０℃以下のような超低温とした場合であっても、断熱箱体２自体の断熱性能を向上させることが可能となり、断熱壁の寸法の縮小を図ることができ、従来と同様の外形寸法であっても、貯蔵室４内の収納容積の拡大を図ることが可能となる。若しくは、従来と同様の収納容積であっても、外形寸法を縮小することが可能となり、これによっても、冷凍装置１の設置に要するための面積の狭小化を図ることが可能となる。   Therefore, even when the interior of the storage chamber 4 is set to an ultra-low temperature such as −150 ° C. or less as in this embodiment, the heat insulation performance of the heat insulation box 2 itself can be improved, and the size of the heat insulation wall can be improved. It is possible to reduce the size, and it is possible to increase the storage volume in the storage chamber 4 even if the external dimensions are the same as the conventional size. Or even if it is the same storage volume as before, it is possible to reduce the outer dimensions, and this also makes it possible to reduce the area required for installing the refrigeration apparatus 1.

更にまた、本実施例における測定孔１９は、上部機械室１８の上面開口を開閉可能な天面パネル５にて隠蔽可能とされることから、外観に測定孔１９が露出しない構成とすることができ、外観の向上を図ることが可能となる。また、天面パネル５を開放することで、容易に測定孔１９への操作を行うことが可能となり、作業性の向上を図ることができる。また、仕切板１７を取り外すことで、仕切板１７下方に設置される他の冷却装置Ｒを構成する機器への操作も容易となり、メンテナンス作業の向上を図ることが可能となる。当該天面パネル５は、測定孔１９への操作を行う場合以外には、機械室１８内を閉塞した状態とすることで、当該天面パネル５を作業用の側台としても用いることが可能となり、貯蔵室４内へのサンプル等の物品の納出作業等に好適なものとなる。   Furthermore, since the measurement hole 19 in the present embodiment can be concealed by the top panel 5 that can open and close the upper surface opening of the upper machine room 18, the measurement hole 19 may be configured not to be exposed to the appearance. It is possible to improve the appearance. Further, by opening the top panel 5, it becomes possible to easily operate the measurement hole 19, and workability can be improved. Moreover, by removing the partition plate 17, it becomes easy to operate the equipment constituting the other cooling device R installed below the partition plate 17, and the maintenance work can be improved. The top panel 5 can be used as a working side stand by closing the inside of the machine room 18 except when operating the measurement hole 19. Thus, it is suitable for delivery work of articles such as samples into the storage chamber 4.

尚、本実施例では、測定孔１９は、上部機械室１８の上面開口を閉塞する天面パネル５にて隠蔽しているが、これ以外に限定されるものではなく、測定孔１９近傍に、当該測定孔１９を隠蔽するための蓋部材などを設けても良いものとする。   In the present embodiment, the measurement hole 19 is concealed by the top panel 5 that closes the upper surface opening of the upper machine chamber 18, but is not limited to this, and in the vicinity of the measurement hole 19, A lid member or the like for concealing the measurement hole 19 may be provided.

次に、図６を参照して本実施例の冷凍装置１の冷媒回路について説明する。本実施例における冷凍装置１の冷媒回路は、多元多段の冷媒回路として、それぞれ独立した第１の冷媒回路としての高温側冷媒回路２５と、第２の冷媒回路としての低温側冷媒回路３８の二元二段の冷媒回路により構成されている。   Next, the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. The refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 1 in the present embodiment is a multi-stage multi-stage refrigerant circuit, which includes a high-temperature side refrigerant circuit 25 as an independent first refrigerant circuit and a low-temperature side refrigerant circuit 38 as a second refrigerant circuit. The original two-stage refrigerant circuit is used.

高温側冷媒回路２５を構成する圧縮機１０は、一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、当該圧縮機１０の吐出側配管１０Ｄは、補助凝縮器２６に接続される。この補助凝縮器２６は貯蔵室４開口縁を加熱して露付きを防止するためのフレームパイプ２７に接続される。また、このフレームパイプ２７は、圧縮機１０のオイルクーラー２９に接続された後、凝縮器２８に接続される。そして、凝縮器２８を出た冷媒配管は、低温側冷媒回路３８を構成する圧縮機２０のオイルクーラー３０に接続された後、凝縮器３１に接続され、当該凝縮器３１を出た冷媒配管は、乾燥器３２及び減圧装置としてのキャピラリーチューブ３３を順次介して蒸発器を構成する蒸発器部分としての蒸発器３４に接続される。蒸発器３４の出口側冷媒配管には、冷媒液溜としてのアキュムレータ３５が接続され、当該アキュムレータ３５を出た冷媒配管は、圧縮機１０の吸入側配管１０Ｓに接続される。尚、本実施例における補助凝縮器２６と凝縮器２８及び３１は、一体の凝縮器として構成されており、凝縮器用送風機３６により冷却される。   The compressor 10 constituting the high temperature side refrigerant circuit 25 is an electric compressor using a one-phase or three-phase AC power supply, and the discharge side pipe 10 </ b> D of the compressor 10 is connected to the auxiliary condenser 26. The auxiliary condenser 26 is connected to a frame pipe 27 for heating the opening edge of the storage chamber 4 to prevent dew condensation. The frame pipe 27 is connected to the oil cooler 29 of the compressor 10 and then connected to the condenser 28. The refrigerant pipe exiting the condenser 28 is connected to the oil cooler 30 of the compressor 20 constituting the low-temperature side refrigerant circuit 38, and then connected to the condenser 31, and the refrigerant pipe exiting the condenser 31 is In addition, a dryer 32 and a capillary tube 33 as a decompression device are connected to an evaporator 34 as an evaporator part constituting the evaporator via a tube. An accumulator 35 serving as a refrigerant reservoir is connected to the outlet side refrigerant pipe of the evaporator 34, and the refrigerant pipe exiting the accumulator 35 is connected to the suction side pipe 10 </ b> S of the compressor 10. In addition, the auxiliary condenser 26 and the condensers 28 and 31 in the present embodiment are configured as an integral condenser and are cooled by the condenser blower 36.

高温側冷媒回路２５には沸点の異なる非共沸冷媒として、Ｒ４０７Ｄとｎ−ペンタンとから成る冷媒が充填される。Ｒ４０７Ｄは、Ｒ３２（ジフルオロメタン：ＣＨ2Ｆ2）と、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ2ＣＦ3）と、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＣＨ2ＦＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ３２が１５重量％、Ｒ１２５が１５重量％、Ｒ１３４ａが７０重量％である。各冷媒の沸点は、Ｒ３２が−５１．８℃、Ｒ１２５が−４８．５７℃、Ｒ１３４ａが−２６．１６℃である。また、ｎ−ペンタンの沸点は、＋３６．１℃である。 The high temperature side refrigerant circuit 25 is filled with a refrigerant composed of R407D and n-pentane as a non-azeotropic refrigerant having different boiling points. R407D is composed of R32 (difluoromethane: CH 2 F 2 ), R125 (pentafluoroethane: CHF 2 CF 3 ), and R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane: CH 2 FCF 3 ). The composition of R32 is 15% by weight, R125 is 15% by weight, and R134a is 70% by weight. The boiling point of each refrigerant is −321.8 ° C. for R32, −48.57 ° C. for R125, and −26.16 ° C. for R134a. The boiling point of n-pentane is + 36.1 ° C.

圧縮機１０から吐出された高温ガス状冷媒は、補助凝縮器２６、フレームパイプ２７、オイルクーラー２９、凝縮器２８、低温側冷媒回路３８の圧縮機２０のオイルクーラー３０、凝縮器３１にて凝縮されて放熱液化した後、乾燥器３２で含有する水分が除去され、キャピラリーチューブ３３にて減圧されて蒸発器３４に次々に流入して冷媒Ｒ３２、Ｒ１２５及びＲ１３４ａが蒸発し、気化熱を周囲から吸収して蒸発器３４を冷却し、冷媒液溜めとしてのアキュムレータ３５を経て圧縮機１０に帰還する。   The high-temperature gaseous refrigerant discharged from the compressor 10 is condensed in the auxiliary condenser 26, the frame pipe 27, the oil cooler 29, the condenser 28, the oil cooler 30 of the compressor 20 in the low-temperature side refrigerant circuit 38, and the condenser 31. Then, the moisture contained in the dryer 32 is removed, and the pressure is reduced in the capillary tube 33 and flows into the evaporator 34 one after another to evaporate the refrigerants R32, R125, and R134a. It absorbs and cools the evaporator 34, and returns to the compressor 10 through the accumulator 35 as a refrigerant liquid reservoir.

このとき、圧縮機１０の能力は例えば１．５ＨＰであり、運転中の蒸発器３４の最終到達温度は−２７℃乃至−３５℃になる。かかる低温下では冷媒中のｎ−ペンタンは沸点が＋３６．１℃であるので蒸発器３４では蒸発せず液状態のままであり、従って冷却には殆ど寄与しないが、圧縮機１０の潤滑油や乾燥器３２で吸収しきれなかった混入水分をその中に溶け込ませた状態で圧縮機１０に帰還せしめる機能と、その液冷媒の圧縮機１０内での蒸発により、圧縮機１０の温度を低減させる機能を奏する。   At this time, the capacity of the compressor 10 is 1.5 HP, for example, and the final temperature reached by the evaporator 34 during operation is −27 ° C. to −35 ° C. Under such a low temperature, the boiling point of n-pentane in the refrigerant is + 36.1 ° C., so that it does not evaporate in the evaporator 34 and remains in a liquid state, and therefore hardly contributes to cooling. The function of returning the mixed moisture that could not be absorbed by the dryer 32 to the compressor 10 while being dissolved therein and the evaporation of the liquid refrigerant in the compressor 10 reduce the temperature of the compressor 10. Play a function.

他方、低温側冷媒回路３８は、圧縮機２０は、前記圧縮機１０と同様に一相若しくは三相交流電源を用いる電動圧縮機であり、当該圧縮機２０の吐出側配管２０Ｄには、ワイヤコンデンサにて構成される放熱器３９を介してオイル分離器４０が接続される。このオイル分離器４０は、圧縮機２０に戻るオイル戻し管４１が接続される。オイル分離器４０の出口側に接続された冷媒配管は、前記蒸発器３４内に挿入された高圧側配管としての凝縮パイプ４２に接続される。この凝縮パイプ４２は、蒸発器３４と共に、カスケード熱交換器４３を構成している。   On the other hand, in the low-temperature side refrigerant circuit 38, the compressor 20 is an electric compressor that uses a one-phase or three-phase AC power supply in the same way as the compressor 10, and the discharge side pipe 20D of the compressor 20 has a wire condenser. An oil separator 40 is connected through a radiator 39 configured by The oil separator 40 is connected to an oil return pipe 41 that returns to the compressor 20. The refrigerant pipe connected to the outlet side of the oil separator 40 is connected to a condensing pipe 42 as a high-pressure side pipe inserted into the evaporator 34. The condensing pipe 42 and the evaporator 34 constitute a cascade heat exchanger 43.

そして、凝縮パイプ４２の出口側に接続される吐出配管は乾燥器４４を介して第１の気液分離器４６に接続される。気液分離器４６により分離された気相冷媒は、気相配管４７を介して第１の中間熱交換器４８内を通過し、第２の気液分離器４９に流入する。第１の気液分離器４６により分離された液相冷媒は、液相配管５０を介して乾燥器５１、減圧装置としてのキャピラリーチューブ５２を経て第１の中間熱交換器４８に流入して気相冷媒を蒸発することで冷却している。   The discharge pipe connected to the outlet side of the condensing pipe 42 is connected to the first gas-liquid separator 46 via the dryer 44. The gas-phase refrigerant separated by the gas-liquid separator 46 passes through the first intermediate heat exchanger 48 via the gas-phase pipe 47 and flows into the second gas-liquid separator 49. The liquid-phase refrigerant separated by the first gas-liquid separator 46 flows into the first intermediate heat exchanger 48 via the liquid-phase pipe 50, the dryer 51, and the capillary tube 52 serving as a decompression device. Cooling is achieved by evaporating the phase refrigerant.

第２の気液分離器４９により分離された液相冷媒は、液相配管５３により、乾燥器５４を経た後減圧装置としてのキャピラリーチューブ５５を経て第２の中間熱交換器５６に流入する。第２の気液分離器５４により分離された気相冷媒は、気相配管５７を介して、第２の中間熱交換器５６内を通過し、第３、第４の中間熱交換器５８、５９内を通過する間に冷却されて液化し、配管６８を介して乾燥器６０を経て減圧装置としてのキャピラリーチューブ６１に流入する。キャピラリーチューブ６１は、蒸発器としての蒸発パイプ６２に接続され、更に蒸発パイプ６２は戻り配管６９を介して第４の中間熱交換器５９に接続される。   The liquid-phase refrigerant separated by the second gas-liquid separator 49 flows through the liquid-phase piping 53 through the dryer 54 and then through the capillary tube 55 as a decompression device to the second intermediate heat exchanger 56. The gas-phase refrigerant separated by the second gas-liquid separator 54 passes through the second intermediate heat exchanger 56 via the gas-phase pipe 57, and the third and fourth intermediate heat exchangers 58, The liquid is cooled and liquefied while passing through 59, and flows into a capillary tube 61 as a pressure reducing device through a pipe 68 through a dryer 60. The capillary tube 61 is connected to an evaporation pipe 62 as an evaporator, and the evaporation pipe 62 is further connected to a fourth intermediate heat exchanger 59 via a return pipe 69.

第４の中間熱交換器５９は第３、第２及び第１の中間熱交換器５８、５６、４８に次々に接続された後、圧縮機２０の吸入側配管２０Ｓに接続される。吸入側配管２０Ｓには更に圧縮機２０停止時に冷媒を貯溜する膨張タンク６５が減圧装置としてのキャピラリーチューブ６６を介して接続されており、当該キャピラリーチューブ６６には、膨張タンク６５の方向を順方向とした逆止弁６７が並列に接続されている。   The fourth intermediate heat exchanger 59 is connected to the third, second, and first intermediate heat exchangers 58, 56, and 48 one after another, and then connected to the suction side pipe 20 </ b> S of the compressor 20. Further, an expansion tank 65 for storing refrigerant when the compressor 20 is stopped is connected to the suction side pipe 20S via a capillary tube 66 as a decompression device, and the direction of the expansion tank 65 is forward to the capillary tube 66. The check valve 67 is connected in parallel.

低温側冷媒回路３８には沸点の異なる７種類の混合冷媒として、Ｒ２４５ｆａと、Ｒ６００と、Ｒ４０４Ａと、Ｒ５０８と、Ｒ１４と、Ｒ５０、Ｒ７４０とを含む非共沸混合冷媒が封入される。Ｒ２４５ｆａは、１，１，１，−３，３−ペンタフルオロプロパン（ＣＦ3ＣＨ2ＣＨＦ2 ）であり、Ｒ６００はブタン（ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3）である。Ｒ２４５ｆａの沸点は、＋１５．３℃、Ｒ６００の沸点は、−０．５℃である。そのため、これらを所定割合で混合することで、従来用いられていた沸点が＋８．９℃のＲ２１の代替として使用可能となる。 The low temperature side refrigerant circuit 38 is filled with a non-azeotropic refrigerant mixture including R245fa, R600, R404A, R508, R14, R50, and R740 as seven types of mixed refrigerants having different boiling points. R245fa is 1,1,1, -3,3-pentafluoropropane (CF 3 CH 2 CHF 2 ), and R600 is butane (CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 ). The boiling point of R245fa is + 15.3 ° C., and the boiling point of R600 is −0.5 ° C. Therefore, by mixing these at a predetermined ratio, it can be used as a substitute for R21 having a boiling point of + 8.9 ° C., which has been conventionally used.

尚、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、不燃性として冷媒回路３８に封入するものとする。尚、本実施例では、Ｒ２４５ｆａとＲ６００を合わせた総重量に対してＲ２４５ｆａを７０重量％としているが、それ以上であれば不燃性となるため、それ以上であっても良いものとする。   Since R600 is a flammable substance, it is mixed with the nonflammable R245fa at a predetermined ratio, in this embodiment, at a ratio of R245fa / R600: 70/30, so that it is sealed in the refrigerant circuit 38 as nonflammable. And In this embodiment, R245fa is set to 70% by weight based on the total weight of R245fa and R600, but if it is more than that, it becomes nonflammable, so it may be more than that.

Ｒ４０４Ａは、Ｒ１２５（ペンタフルオロエタン：ＣＨＦ2ＣＦ3）と、Ｒ１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン：ＣＨ3ＣＦ3）と、Ｒ１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン：ＣＨ2ＦＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ１２５が４４重量％、Ｒ１４３ａが５２重量％、Ｒ１３４ａが４重量％である。当該混合冷媒の沸点は、−４６．４８℃である。そのため、従来用いられていた沸点が−４０．８℃のＲ２２の代替として使用可能となる。 R404A includes R125 (pentafluoroethane: CHF 2 CF 3 ), R143a (1,1,1-trifluoroethane: CH 3 CF 3 ), and R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane: CH 2 FCF 3 ), and the composition thereof is 44% by weight of R125, 52% by weight of R143a, and 4% by weight of R134a. The mixed refrigerant has a boiling point of −46.48 ° C. Therefore, it can be used as a substitute for R22 having a boiling point of −40.8 ° C. which has been conventionally used.

Ｒ５０８は、Ｒ２３（トリフルオロメタン：ＣＨＦ3）と、Ｒ１１６（ヘキサフルオロエタン：ＣＦ3ＣＦ3）とから構成され、その組成は、Ｒ２３が３９重量％、Ｒ１１６が６１重量％である。当該混合冷媒の沸点は、−８８．６４℃である。 R508 is composed of R23 (trifluoromethane: CHF 3 ) and R116 (hexafluoroethane: CF 3 CF 3 ), and the composition thereof is 39% by weight for R23 and 61% by weight for R116. The mixed refrigerant has a boiling point of −88.64 ° C.

また、Ｒ１４は、テトラフルオロメタン（四弗化炭素：ＣＦ4）であり、Ｒ５０は、メタン（ＣＨ4）、Ｒ７４０は、アルゴン（Ａｒ）である。これらの沸点は、Ｒ１４が−１２７．９℃、Ｒ５０が−１６１．５℃、Ｒ７４０が−１８５．８６℃である。尚、Ｒ５０は酸素との結合にて爆発を生じる危険があるが、Ｒ１４と混合することによって爆発の危険は無くなる。従って、混合冷媒の漏洩事故が発生したとしても爆発は発生しない。 R14 is tetrafluoromethane (carbon tetrafluoride: CF 4 ), R50 is methane (CH 4 ), and R740 is argon (Ar). As for these boiling points, R14 is −127.9 ° C., R50 is −161.5 ° C., and R740 is −185.86 ° C. Although R50 has a danger of causing an explosion when combined with oxygen, mixing with R14 eliminates the danger of an explosion. Therefore, even if a mixed refrigerant leakage accident occurs, no explosion occurs.

尚、これら上述した如き冷媒は、一旦、Ｒ２４５ｆａとＲ６００、及び、Ｒ１４とＲ５０を予め混合し、不燃化状態とした後、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒と、Ｒ４０４Ａと、Ｒ５０８Ａと、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒と、Ｒ７４０とを予め混合した状態で、冷媒回路に封入される。若しくは、Ｒ２４５ｆａとＲ６００、次にＲ４０４Ａ、Ｒ５０８０Ａ、Ｒ１４とＲ５０、最後にＲ７４０と沸点の高い順に封入される。各冷媒の組成は、例えば、Ｒ２４５ｆａとＲ６００の混合冷媒が１０．３重量％、Ｒ４０４Ａが２８重量％、Ｒ５０８Ａが２９．２重量％、Ｒ１４とＲ５０の混合冷媒が２６．４重量％、Ｒ７４０が５．１重量％であるものとする。   These refrigerants described above are once mixed with R245fa and R600 and R14 and R50 in advance to be incombustible state, then mixed with R245fa and R600, R404A, R508A, R14 and R50. The mixed refrigerant and R740 are mixed in advance and sealed in the refrigerant circuit. Alternatively, they are sealed in the order of R245fa and R600, then R404A, R5080A, R14 and R50, and finally R740 in descending order of boiling point. The composition of each refrigerant is, for example, 10.3% by weight of a mixed refrigerant of R245fa and R600, 28% by weight of R404A, 29.2% by weight of R508A, 26.4% by weight of a mixed refrigerant of R14 and R50, and R740. It shall be 5.1% by weight.

尚、本実施例では、Ｒ４０４Ａ中に４重量％のｎ−ペンタン（非共沸冷媒の総重量に対して０．５〜２重量％の範囲）を添加しても良いものとする。   In this embodiment, 4% by weight of n-pentane (in the range of 0.5 to 2% by weight with respect to the total weight of the non-azeotropic refrigerant) may be added to R404A.

次に、低温側の冷媒の循環を説明する。圧縮機２０から吐出された高温高圧のガス状混合冷媒は、吐出側配管２０Ｄを介して放熱器３９内に流入し、そこで放熱されて混合冷媒中の沸点が高く、オイル相溶性の良好なオイルキャリア冷媒としてのｎ−ペンタンやＲ６００の一部が凝縮液化する。   Next, the circulation of the refrigerant on the low temperature side will be described. The high-temperature and high-pressure gaseous mixed refrigerant discharged from the compressor 20 flows into the radiator 39 through the discharge-side pipe 20D and is radiated there, and the oil having a high boiling point in the mixed refrigerant and good oil compatibility. A part of n-pentane or R600 as a carrier refrigerant condenses.

放熱器３９を経た混合冷媒は、オイル分離器４０内に流入し、冷媒と混合している圧縮機２０の潤滑オイルの大部分と放熱器３９にて凝縮液化した冷媒の一部（ｎ−ペンタン、Ｒ６００の一部）が油戻し管４１にて圧縮機２０に帰還される。これにより、カスケード熱交換器４３より後段の冷媒回路３８には、より純度の高い低沸点冷媒が流れることとなり、効率的に超低温を得ることが可能となる。これにより、同一の能力の圧縮機１０及び２０であっても、より大きな容積の被冷却対象である貯蔵室４内を所定の超低温にまで冷却することが可能となり、冷凍装置１全体が大型化することなく収納容量の増大を図ることが可能となる。   The mixed refrigerant that has passed through the radiator 39 flows into the oil separator 40, and most of the lubricating oil of the compressor 20 mixed with the refrigerant and a part of the refrigerant condensed and liquefied by the radiator 39 (n-pentane). , A part of R600) is returned to the compressor 20 by the oil return pipe 41. Thereby, a low-boiling-point refrigerant with higher purity flows through the refrigerant circuit 38 subsequent to the cascade heat exchanger 43, and it is possible to efficiently obtain an ultra-low temperature. Thereby, even if it is the compressors 10 and 20 of the same capability, it becomes possible to cool the inside of the storage chamber 4 which is a to-be-cooled object of larger capacity to a predetermined ultra-low temperature, and the entire refrigeration apparatus 1 is enlarged. It is possible to increase the storage capacity without doing so.

ここで、本実施例では、オイル分離器４０内に流入される冷媒は、一旦、放熱器３９にて冷却されているため、カスケード熱交換器４３に入る冷媒温度を下げることが可能となる。具体的には、従来では、カスケード熱交換器４３内に流入される冷媒温度が＋６５℃程度であったものを本実施例では、＋４５℃程度にまで下げることが可能となる。   Here, in this embodiment, since the refrigerant flowing into the oil separator 40 is once cooled by the radiator 39, the temperature of the refrigerant entering the cascade heat exchanger 43 can be lowered. Specifically, in the present embodiment, it is possible to reduce the refrigerant temperature flowing into the cascade heat exchanger 43 from about + 65 ° C. to about + 45 ° C. in the present embodiment.

そのため、カスケード熱交換器４３において、低温側冷媒回路３５内の冷媒を冷却するための高温側冷媒回路２５の圧縮機に加わる負荷を軽減することが可能となる。また、効果的に低温側冷媒回路３５内の冷媒を冷却することが可能となるため、当該低温側冷媒回路３５を構成する圧縮機２０に加わる負荷を軽減することが可能となる。これにより、冷凍装置１全体の運転効率の改善を実現することが可能となる。   Therefore, in the cascade heat exchanger 43, it is possible to reduce the load applied to the compressor of the high temperature side refrigerant circuit 25 for cooling the refrigerant in the low temperature side refrigerant circuit 35. In addition, since the refrigerant in the low temperature side refrigerant circuit 35 can be effectively cooled, the load applied to the compressor 20 constituting the low temperature side refrigerant circuit 35 can be reduced. Thereby, it becomes possible to improve the operation efficiency of the entire refrigeration apparatus 1.

他の混合冷媒自体はカスケード熱交換器４３にて蒸発器３４より−４０℃〜−３０℃程度に冷却されて混合冷媒中の沸点の高い一部の冷媒（Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８の一部）を凝縮液化する。そして、カスケード熱交換器４３の凝縮パイプ４２を出た混合冷媒は乾燥器４４を経て第１の気液分離器４６に流入する。この時点では混合冷媒中のＲ１４とＲ５０とＲ７４０は沸点が極めて低いために未だ凝縮されておらずガス状態であり、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ４０４Ａ、Ｒ５０８の一部のみが凝縮液化されているため、Ｒ１４とＲ５０とＲ７４０は気相配管４７に、Ｒ２４５ｆａとＲ６００とＲ４０４ＡとＲ５０８Ａは液相配管５０へと分離される。   Other mixed refrigerants themselves are cooled to about −40 ° C. to −30 ° C. from the evaporator 34 by the cascade heat exchanger 43, and some of the refrigerants having a high boiling point in the mixed refrigerant (one of R245fa, R600, R404A, and R508). Part). The mixed refrigerant that has exited the condensing pipe 42 of the cascade heat exchanger 43 flows into the first gas-liquid separator 46 through the dryer 44. At this time, R14, R50, and R740 in the mixed refrigerant are not condensed yet because they have a very low boiling point, and are in a gas state, and only a part of R245fa, R600, R404A, and R508 is condensed and liquefied. , R50 and R740 are separated into the gas phase piping 47, and R245fa, R600, R404A and R508A are separated into the liquid phase piping 50.

気相配管４７に流入した冷媒混合物は第１の中間熱交換器４８と熱交換して凝縮された後、第２の気液分離器４９に至る。ここで第１の中間熱交換器４８には蒸発パイプ６２より帰還してくる低温の冷媒が流入し、更に液相配管５０に流入した液冷媒が乾燥器５１を経てキャピラリーチューブ５２で減圧された後、第１の中間熱交換器４８に流入してそこで蒸発することにより、冷却に寄与するため、未凝縮のＲ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０、及びＲ５０８の一部を冷却する結果、第１の中間熱交換器４８の中間温度は−６０℃程となっている。従って、気相配管４７を通過した混合冷媒中のＲ５０８は完全に凝縮液化され、第２の気液分離器４９に分流される。Ｒ１４、Ｒ５０、Ｒ７４０は更に沸点が低いために未だガス状態である。   The refrigerant mixture that has flowed into the gas phase piping 47 is condensed by exchanging heat with the first intermediate heat exchanger 48, and then reaches the second gas-liquid separator 49. Here, the low-temperature refrigerant returning from the evaporation pipe 62 flows into the first intermediate heat exchanger 48, and the liquid refrigerant flowing into the liquid-phase pipe 50 is decompressed by the capillary tube 52 through the dryer 51. Thereafter, it flows into the first intermediate heat exchanger 48 and evaporates there, thereby contributing to cooling. As a result, a part of uncondensed R14, R50, R740, and R508 is cooled, resulting in the first intermediate heat. The intermediate temperature of the exchanger 48 is about −60 ° C. Accordingly, R508 in the mixed refrigerant that has passed through the gas-phase pipe 47 is completely condensed and liquefied, and is divided into the second gas-liquid separator 49. R14, R50, and R740 are still in a gas state because of their lower boiling points.

第２の中間熱交換器５６では、第２の気液分離器４９で分流されたＲ５０８が乾燥器５４で水分が除去され、キャピラリーチューブ５５で減圧された後、第２の中間熱交換器５６へ流入し、蒸発パイプ６２から帰還してくる低温の冷媒と共に気相配管５７中のＲ１４、Ｒ５０及びＲ７４０を冷却し、このうちで蒸発温度が最も高いＲ１４を凝縮させる。この結果、第２の中間熱交換器５６の中間温度は−９０℃程となる。   In the second intermediate heat exchanger 56, R508 separated by the second gas-liquid separator 49 is dehydrated by the dryer 54 and decompressed by the capillary tube 55, and then the second intermediate heat exchanger 56. R14, R50, and R740 in the gas-phase pipe 57 are cooled together with the low-temperature refrigerant returning to the evaporation pipe 62 and condensing R14 having the highest evaporation temperature. As a result, the intermediate temperature of the second intermediate heat exchanger 56 is about −90 ° C.

この第２の中間熱交換器５６を通過する気相配管５７は、続いて第３の中間熱交換器５８を経て第４の中間熱交換器５９を通過する。ここで、第４の中間熱交換器５９には蒸発器６２を出て直ぐの冷媒が帰還されており、実験によれば第４の中間熱交換器５９の中間温度が−１３０℃程とかなり低い温度に達する。   The gas phase pipe 57 passing through the second intermediate heat exchanger 56 passes through the fourth intermediate heat exchanger 59 via the third intermediate heat exchanger 58. Here, the refrigerant immediately after leaving the evaporator 62 is fed back to the fourth intermediate heat exchanger 59, and according to experiments, the intermediate temperature of the fourth intermediate heat exchanger 59 is about -130 ° C. Reach low temperature.

このため、第４の中間熱交換器５９では気相配管５７中のＲ５０及びＲ７４０の一部が凝縮し、これら液化したＲ１４、Ｒ５０及びＲ７４０の一部が乾燥器６０で水分が除去され、キャピラリーチューブ６１で減圧された後、蒸発パイプ６２に流入し、そこで蒸発して周囲を冷却する。実験によれば、このとき、蒸発パイプ６２の温度は−１６０．３℃〜−１５７．３℃という超低温となった。   Therefore, in the fourth intermediate heat exchanger 59, a part of R50 and R740 in the gas-phase pipe 57 is condensed, and a part of the liquefied R14, R50 and R740 is removed by the dryer 60, and the capillary After being depressurized by the tube 61, it flows into the evaporation pipe 62, where it evaporates and cools the surroundings. According to experiments, at this time, the temperature of the evaporation pipe 62 became an extremely low temperature of −160.3 ° C. to −157.3 ° C.

このように、低温側冷媒回路３８における各冷媒の蒸発温度の差を利用して各中間熱交換器４８、５６、５８、５９でまだ気相状態にある冷媒を次々に凝縮させ、最終段の蒸発パイプ４２において−１５０℃以下という超低温を達成することができる。そのため、当該蒸発パイプ６２が内箱６の断熱材９側に沿って熱交換的に巻回して構成されることで、冷凍装置１の貯蔵室４内は、−１５２℃以下の庫内温度を実現することが可能となる。   In this way, by using the difference in the evaporation temperature of each refrigerant in the low-temperature side refrigerant circuit 38, the intermediate heat exchangers 48, 56, 58, 59 condense the refrigerant still in a gas phase state one after another, An extremely low temperature of −150 ° C. or lower can be achieved in the evaporation pipe 42. Therefore, the said evaporation pipe 62 is comprised by heat-exchanged along the heat insulating material 9 side of the inner box 6, and the inside of the storage chamber 4 of the freezing apparatus 1 has the internal temperature of -152 degrees C or less. It can be realized.

蒸発パイプ６２を出た冷媒は、第４の中間熱交換器５９、第３の中間熱交換器５８、第２の中間熱交換器５６、第１の中間熱交換器４８に次々に流入し、各熱交換器で蒸発した冷媒と合流して吸入配管２０Ｓから圧縮機２０に帰還する。   The refrigerant exiting the evaporation pipe 62 flows in sequence into the fourth intermediate heat exchanger 59, the third intermediate heat exchanger 58, the second intermediate heat exchanger 56, and the first intermediate heat exchanger 48, It merges with the refrigerant evaporated in each heat exchanger and returns to the compressor 20 from the suction pipe 20S.

圧縮機２０から冷媒に混入して吐出されるオイルは、大部分がオイル分離器４０により分離されて圧縮機２０に戻されているが、ミスト状となって冷媒と共にオイル分離器４０から吐出されてしまったものは、オイルとの相溶性の高いＲ６００に溶け込んだ状態で圧縮機２０に戻される。これにより、圧縮機２０の潤滑不良やロックを防止できる。また、Ｒ６００は液状態のまま圧縮機２０へ帰還してこの圧縮機２０内で蒸発されるので、圧縮機２０の吐出温度を低減できる。   Most of the oil discharged from the compressor 20 after being mixed with the refrigerant is separated by the oil separator 40 and returned to the compressor 20. However, the oil is discharged from the oil separator 40 together with the refrigerant in the form of a mist. What has been removed is returned to the compressor 20 in a state of being dissolved in R600 having high compatibility with oil. Thereby, poor lubrication and locking of the compressor 20 can be prevented. Moreover, since R600 returns to the compressor 20 in a liquid state and is evaporated in the compressor 20, the discharge temperature of the compressor 20 can be reduced.

上述した如き低温側冷媒回路３８を構成する圧縮機２０は、貯蔵室４内の庫内温度に基づき、図示しない制御装置により、ＯＮ−ＯＦＦ制御が行われる。この場合、制御装置により圧縮機２０の運転が停止されると、低温側冷媒回路３８内の混合冷媒は、膨張タンク６５方向を順方向とする逆止弁６７を介して、膨張タンク６５内に回収される。   The compressor 20 constituting the low-temperature side refrigerant circuit 38 as described above is ON / OFF controlled by a control device (not shown) based on the internal temperature in the storage chamber 4. In this case, when the operation of the compressor 20 is stopped by the control device, the mixed refrigerant in the low-temperature side refrigerant circuit 38 enters the expansion tank 65 via the check valve 67 whose forward direction is the direction of the expansion tank 65. To be recovered.

そのため、圧縮機２０の停止時においてキャピラリーチューブ６６を介して膨張タンク６５内に冷媒が回収される場合に比して、著しく迅速に逆止弁６７を介して冷媒回路３８中の冷媒を膨張タンク６５内に回収することが可能となる。   Therefore, the refrigerant in the refrigerant circuit 38 is recirculated through the check valve 67 more rapidly than when the refrigerant is collected in the expansion tank 65 through the capillary tube 66 when the compressor 20 is stopped. It becomes possible to collect in 65.

これにより、冷媒回路３８内の圧力が上昇することを防止することができ、制御装置により圧縮機２０が起動された際には、キャピラリーチューブ６６を介して徐々に膨張タンク６５から冷媒回路３８中に冷媒を戻すことで、圧縮機２０の起動負荷を軽減することが可能となる。   As a result, it is possible to prevent the pressure in the refrigerant circuit 38 from rising, and when the compressor 20 is activated by the control device, the refrigerant circuit 38 gradually enters the refrigerant circuit 38 from the expansion tank 65 via the capillary tube 66. It becomes possible to reduce the starting load of the compressor 20 by returning the refrigerant to the initial position.

従って、圧縮機２０の停止時における冷媒の膨張タンク６５への回収を迅速に行うことで、冷媒回路３８内の圧力を迅速に平衡とすることが可能となり、圧縮機２０の再起動時に、圧縮機２０に負荷をかけることなく、円滑に圧縮機２０の再起動を実行することができる。これにより、圧縮機起動時における冷媒回路３８内が平衡圧となるまでに要する時間を著しく短縮することで、圧縮機２０の運転効率を向上することができ、例えばプルダウン運転に要する時間を短縮することができ、利便性の向上を図ることができる。   Therefore, by quickly collecting the refrigerant into the expansion tank 65 when the compressor 20 is stopped, the pressure in the refrigerant circuit 38 can be quickly balanced, and the compressor 20 is compressed when the compressor 20 is restarted. The compressor 20 can be smoothly restarted without imposing a load on the machine 20. Thereby, the operation efficiency of the compressor 20 can be improved by significantly reducing the time required for the inside of the refrigerant circuit 38 to reach the equilibrium pressure when the compressor is started. For example, the time required for the pull-down operation is reduced. It is possible to improve convenience.

一方、上述した如き冷凍装置１の冷媒回路において、低温側冷媒回路３８の蒸発パイプ６２で、−１６０．３℃〜−１５７．３℃という超低温となり、カスケード熱交換器４３でも−４０℃〜−３０℃程の低温となる。更には、第１の中間熱交換器４８は、−６０℃程度、第２の中間熱交換器５６は、−９０℃程度、第３、第４の中間熱交換器５８、５９では、−１３０℃程度と超低温となる。そのため、断熱箱体２内に配設される蒸発パイプ６２を除く他の熱交換器４３等についても、十分に断熱を行う必要がある。   On the other hand, in the refrigerant circuit of the refrigeration apparatus 1 as described above, the evaporation pipe 62 of the low-temperature side refrigerant circuit 38 becomes an extremely low temperature of −160.3 ° C. to −157.3 ° C., and the cascade heat exchanger 43 also −40 ° C. to −− The temperature is as low as 30 ° C. Further, the first intermediate heat exchanger 48 is about −60 ° C., the second intermediate heat exchanger 56 is about −90 ° C., and the third and fourth intermediate heat exchangers 58 and 59 are −130 ° C. It becomes extremely low at around ℃. Therefore, it is necessary to sufficiently insulate the heat exchanger 43 and the like other than the evaporation pipe 62 disposed in the heat insulating box 2.

そこで、これらカスケード熱交換器４３と、第１、第２、第３及び第４の中間熱交換器は、これらの周囲を断熱材によって囲繞して矩形体とした断熱構造体７０とする。図７は断熱構造体７０の斜視図を示し、図８は断熱構造体７０の断熱材を取り除いた状態の斜視図を示している。   Therefore, the cascade heat exchanger 43 and the first, second, third, and fourth intermediate heat exchangers are formed as a heat insulating structure 70 that is surrounded by a heat insulating material to form a rectangular body. FIG. 7 shows a perspective view of the heat insulating structure 70, and FIG. 8 shows a perspective view of the heat insulating structure 70 with the heat insulating material removed.

ここで、断熱構造体７０の詳細な構造について説明する。尚、図６における点線で囲む部分、即ち、上記各熱交換器に加えて、高温側冷媒回路２５を構成するアキュムレータ３５、キャピラリーチューブ３３と、低温側冷媒回路３８を構成する乾燥器４４、各気液分離器４６、４９、、乾燥器５１、５４、キャピラリーチューブ５２、５５は、当該断熱構造体７０を構成する。断熱構造体７０の一端には、カスケード熱交換器４３が配設されており、このカスケード熱交換器４３の側方に位置して各中間熱交換器４８、５６、５８、５９が層状に配設されている。   Here, the detailed structure of the heat insulation structure 70 is demonstrated. 6, in addition to the heat exchangers described above, in addition to the heat exchangers described above, accumulator 35 that constitutes high-temperature side refrigerant circuit 25, capillary tube 33, and dryer 44 that constitutes low-temperature side refrigerant circuit 38, The gas-liquid separators 46 and 49, the dryers 51 and 54, and the capillary tubes 52 and 55 constitute the heat insulating structure 70. A cascade heat exchanger 43 is disposed at one end of the heat insulating structure 70, and the intermediate heat exchangers 48, 56, 58, 59 are arranged in layers in a side position of the cascade heat exchanger 43. It is installed.

各中間熱交換器４８、５６、５８、５９は、比較的大径の外側配管を螺旋状に複数段巻回して偏平としたものを相互に重合し、その内側を間隔を存して各気相配管４７、５７が内側配管となって通過する螺旋二重管構造で構成されている。本実施例では、下から温度が低い順に、即ち、最下層に第４、第３の中間熱交換器５８、５９が配置され、その上に第２の中間熱交換器５６が配置され、最上層に第１の中間熱交換器４８が配置される。   Each of the intermediate heat exchangers 48, 56, 58, and 59 superimposes a plurality of flattened outer pipes of relatively large diameter that are spirally wound in a plurality of stages, and each air gap is spaced apart from each other. The phase pipes 47 and 57 are constituted by a spiral double pipe structure that passes through as inner pipes. In the present embodiment, the fourth and third intermediate heat exchangers 58 and 59 are arranged in order from the lowest temperature from the bottom, that is, the lowermost layer, and the second intermediate heat exchanger 56 is arranged thereon, and the lowest. A first intermediate heat exchanger 48 is disposed in the upper layer.

そして、これら中間熱交換器の内側やカスケード熱交換器４３の周囲に各気液分離器４６、４９（尚、第２の気液分離器４９は、図８では図示しない）、乾燥器４４、５１、５４（図８には図示しない）、図示しない各キャピラリーチューブ３３、５２、５５及びアキュムレータ３５が配設されて、デッドスペースを少なくし、寸法の小型化を図っている。   Then, the gas-liquid separators 46 and 49 (the second gas-liquid separator 49 is not shown in FIG. 8), the dryer 44, and the inside of the intermediate heat exchanger and around the cascade heat exchanger 43. 51, 54 (not shown in FIG. 8), capillary tubes 33, 52, 55 and an accumulator 35 (not shown) are provided to reduce dead space and reduce the size.

また、当該実施例における断熱構造体７０は、当該断熱構造体７０内に配設される機器と、該断熱構造体７０外に配設される機器とを接続する配管は、前記カスケード熱交換器３４が配設される側とは反対側の一端側面に臨ませて配設されている。具体的には、カスケード熱交換器３４に接続される高温側冷媒回路２５の凝縮器３１を経た後の吐出側配管１０Ｄと、圧縮機１０に接続される吸込側配管１０Ｓ、同じくカスケード熱交換器３４に接続される低温側冷媒回路３８のオイル分離器４０を経た後の吐出側配管２０Ｄ、圧縮機２０の吸込側に接続される吸込側配管２０Ｓ、第４の中間熱交換器５９内に配設される気相配管５７から蒸発パイプ６２に接続される配管６８と、当該蒸発パイプ６２から第４の中間熱交換器５９に接続される戻り配管６９の各配管の接続部分が、断熱構造体７０の一側面に集中的に配設される。   Further, the heat insulating structure 70 in the embodiment is configured such that the pipe connecting the device disposed in the heat insulating structure 70 and the device disposed outside the heat insulating structure 70 is the cascade heat exchanger. 34 is disposed so as to face one side surface opposite to the side on which 34 is disposed. Specifically, the discharge-side pipe 10D after passing through the condenser 31 of the high-temperature side refrigerant circuit 25 connected to the cascade heat exchanger 34, the suction-side pipe 10S connected to the compressor 10, and the cascade heat exchanger 34, the discharge side pipe 20D after passing through the oil separator 40 of the low temperature side refrigerant circuit 38, the suction side pipe 20S connected to the suction side of the compressor 20, and the fourth intermediate heat exchanger 59. The connecting portion of each pipe of the pipe 68 connected to the evaporation pipe 62 from the gas-phase pipe 57 and the return pipe 69 connected to the fourth intermediate heat exchanger 59 from the evaporation pipe 62 is a heat insulating structure. 70 is concentrated on one side.

このとき、比較的温度の高い冷媒が流通する吸込側配管１０Ｓ、２０Ｓと、吐出側配管２０Ｄは、集束されて外方に、本実施例では、当該断熱構造体７０が断熱箱体２に取り付けられた状態で、機械室３側に向けて配設されていると共に、蒸発パイプ６２に接続され、超低温の冷媒が流通する配管６８と戻り配管６９が収束されて前記吸込側配管１０Ｓ等とは反対側の外方に、本実施例では、当該断熱構造体７０が断熱箱体２に取り付けられた状態で、断熱箱体２側に向けて配設されている。尚、配管６８に接続される乾燥器６０及びキャピラリーチューブ６１は断熱構造体７０の外側に配設される。   At this time, the suction-side pipes 10S and 20S through which the refrigerant having a relatively high temperature flows and the discharge-side pipe 20D are converged outwardly, and in this embodiment, the heat insulation structure 70 is attached to the heat insulation box 2. In such a state, the pipe 68 connected to the evaporation pipe 62 and the return pipe 69 through which the ultra-low temperature refrigerant flows are converged so that the suction side pipe 10S and the like are converged. In the present embodiment, the heat insulating structure 70 is attached to the heat insulating box 2 toward the heat insulating box 2 in the outer side on the opposite side. The dryer 60 and the capillary tube 61 connected to the pipe 68 are disposed outside the heat insulating structure 70.

一方、図９は冷凍装置１の背方斜視図を示している。当該冷凍装置１は、機械室３側に位置する断熱箱体２の側壁には、前後方向に延在すると共に、後方に開放する矩形状の開口７１が形成されており、当該開口７１に対応して機械室３側の側壁後部にも切欠７２が形成されている。この開口７１には、断熱箱体２の背方から、上述した如き断熱構造体７０が挿入される。このとき、断熱構造体７０は、カスケード熱交換器３４が配設されている側から開口７１内に挿入され、これにより、断熱構造体７０の一側に延出して配設される各配管１０Ｓ、２０Ｓ、２０Ｄ、６８、６９、高温側冷媒回路２５のキャピラリーチューブ３３が接続される配管１０Ｄは、当該断熱構造体７０が挿脱される方向の面、本実施例では、断熱箱体２の背面に臨むこととなる。   On the other hand, FIG. 9 shows a rear perspective view of the refrigeration apparatus 1. In the refrigeration apparatus 1, a rectangular opening 71 extending in the front-rear direction and opening rearward is formed on the side wall of the heat insulating box 2 located on the machine room 3 side, and corresponds to the opening 71. A notch 72 is also formed in the rear portion of the side wall on the machine room 3 side. The heat insulating structure 70 as described above is inserted into the opening 71 from the back of the heat insulating box 2. At this time, the heat insulating structure 70 is inserted into the opening 71 from the side where the cascade heat exchanger 34 is disposed, and thereby each pipe 10 </ b> S that extends and is disposed on one side of the heat insulating structure 70. , 20S, 20D, 68, 69, the pipe 10D to which the capillary tube 33 of the high temperature side refrigerant circuit 25 is connected is a surface in a direction in which the heat insulating structure 70 is inserted and removed, in this embodiment, the heat insulating box 2 It will face the back.

そのため、機械室３内に圧縮機１０、２０等の機器を設置した後、最後に断熱構造体７０を開口７１内に挿入し、その状態で、配管６８、６９を断熱箱体２側に設けられる蒸発パイプ６２への配管接続を行うと共に、配管１０Ｓ、１０Ｄ、２０Ｓ、２０Ｄを機械室３側の機器と配管接続を行う。これにより、当該断熱構造体７０を構成する機器と、断熱箱体２内に配設される蒸発パイプ６２や、機械室３内に配設される圧縮機１０、２０等の機器と、断熱箱体２の背面から容易に配管接続することが可能となり、配管作業性や、組立作業性の向上を図ることが可能となる。また、当該断熱構造体７０を構成する各機器が故障等した場合であっても、当該断熱構造体７０を断熱箱体２や機械室３が構成される側ではない方向に引き出すことで、容易にメンテナンス作業を実行することが可能となる。   Therefore, after installing devices such as the compressors 10 and 20 in the machine room 3, the heat insulation structure 70 is finally inserted into the opening 71, and in this state, the pipes 68 and 69 are provided on the heat insulation box 2 side. In addition to making a pipe connection to the evaporation pipe 62, the pipes 10S, 10D, 20S, and 20D are connected to equipment on the machine room 3 side. Thereby, the apparatus which comprises the said heat insulation structure 70, the apparatus, such as the evaporation pipe 62 arrange | positioned in the heat insulation box 2, the compressors 10 and 20 arrange | positioned in the machine room 3, and a heat insulation box Piping can be easily connected from the back surface of the body 2, and piping workability and assembly workability can be improved. Further, even when each device constituting the heat insulation structure 70 is broken, it is easy to pull out the heat insulation structure 70 in a direction that is not the side where the heat insulation box 2 or the machine room 3 is formed. It is possible to perform maintenance work.

そして、当該断熱構造体７０の各配管が延出して構成される背面及び機械室３側に臨む側面の一部は、断面略Ｌ字状に折曲形成されたカバー部材７３により閉塞される。尚、この場合において、断熱構造体７０と機械室３側の側面との間に形成される隙間には、グラスウールなどを装填した図示しない断熱板を配設しても良い。   Then, the back surface constituted by extending each pipe of the heat insulating structure 70 and a part of the side surface facing the machine chamber 3 side are closed by a cover member 73 bent in a substantially L-shaped cross section. In this case, a heat insulating plate (not shown) loaded with glass wool or the like may be disposed in the gap formed between the heat insulating structure 70 and the side surface on the machine room 3 side.

上述した如き構成によれば、カスケード熱交換器４３や各中間熱交換器４８、５６、５８、５９は、断熱材により一体に形成された断熱構造体７０の状態で、断熱箱体２の機械室３側の側壁に配設されることから、従来の如く当該断熱構造体７０を断熱箱体２の背面部に設置した場合に比して、冷凍装置１全体の奥行き寸法を縮小することが可能となる。   According to the configuration as described above, the cascade heat exchanger 43 and the intermediate heat exchangers 48, 56, 58, 59 are in the state of the heat insulating structure 70 integrally formed of the heat insulating material, and the machine of the heat insulating box 2 Since it is disposed on the side wall on the chamber 3 side, the depth dimension of the entire refrigeration apparatus 1 can be reduced as compared with the case where the heat insulating structure 70 is installed on the back surface of the heat insulating box 2 as in the prior art. It becomes possible.

従って、カスケード熱交換器４３等を囲繞するための断熱構造体７０による張出部の存在により、装置１全体の奥行き寸法が大きくなる不都合を回避することができ、本実施例の如く庫内温度が−１５０℃以下の冷凍装置であっても、例えば、庫内の奥行き寸法を４９５ｍｍ程度確保しながらも、全体の奥行き寸法を７６５ｍｍ程度に抑えることが可能となり、これによって、通常の搬入口（一般的には、約８００ｍｍ程度）につかえてしまう不都合を回避することが可能となる。特に、当該断熱構造体７０は、装置１に取り付けられた状態で、一般の搬入口から納出することが可能であることから、当該設置場所において、断熱構造体７０を本体から分離・接続する必要がなくなり、煩雑な作業を回避することが可能となる。   Therefore, the presence of the overhang portion by the heat insulating structure 70 for surrounding the cascade heat exchanger 43 and the like can avoid the inconvenience that the overall depth dimension of the apparatus 1 becomes large, and the internal temperature as in this embodiment can be avoided. Even if it is a refrigeration apparatus having a temperature of −150 ° C. or lower, for example, it is possible to reduce the overall depth dimension to about 765 mm while securing the depth dimension in the warehouse to about 495 mm. In general, it is possible to avoid the inconvenience of being about 800 mm. In particular, since the heat insulating structure 70 can be delivered from a general carry-in port in a state of being attached to the apparatus 1, the heat insulating structure 70 is separated and connected from the main body at the installation location. This eliminates the need for complicated operations.

これにより、庫内の収納容積を格別に縮小することなく、容易に冷凍装置１の搬入出を実現することが可能となる。また、設置場所においても、当該カスケード熱交換器４３等を囲繞するための断熱構造体７０が背面から外方に向けて突出しないことから、設置に要する面積を狭小化することが可能となる。   This makes it possible to easily carry in and out the refrigeration apparatus 1 without particularly reducing the storage volume in the warehouse. In addition, since the heat insulating structure 70 for surrounding the cascade heat exchanger 43 and the like does not protrude outward from the back surface at the installation location, the area required for installation can be reduced.

また、従来の如く断熱箱体２の背面にカスケード熱交換器や、各中間熱交換器の周囲を囲繞するための断熱構造体が設けられていないことから、上述したように、外部に面して構成される断熱箱体２の前壁６Ａ後壁６Ｂ及び機械室とは反対側の側壁６Ｃ内に真空断熱パネル１２を配置することが可能となり、貯蔵室４内を例えば−１５０℃以下のような超低温となる場合であっても、断熱箱体２自体の断熱性能を向上させることが可能となる。そのため、寸法の縮小を図ることができ、従来と同様の外形寸法であっても、貯蔵室４内の収納容積の拡大を図ることが可能となる。若しくは、従来と同様の収納容積であっても、外形寸法を縮小することが可能となり、これによっても、冷凍装置１の設置に要するための面積の狭小化を図ることが可能となる。   In addition, since the heat insulation structure for enclosing the periphery of each cascade heat exchanger and each intermediate heat exchanger is not provided on the back surface of the heat insulation box 2 as in the prior art, as described above, it faces the outside. It is possible to dispose the vacuum heat insulation panel 12 in the front wall 6A and the rear wall 6B of the heat insulation box 2 configured as described above and in the side wall 6C opposite to the machine room. Even in the case of such an ultra-low temperature, the heat insulating performance of the heat insulating box 2 itself can be improved. Therefore, the size can be reduced, and the storage volume in the storage chamber 4 can be increased even with the same external dimensions as the conventional one. Or even if it is the same storage volume as before, it is possible to reduce the outer dimensions, and this also makes it possible to reduce the area required for installing the refrigeration apparatus 1.

尚、本実施例では、断熱構造体７０を、冷凍装置１の後方、即ち背面から断熱箱体２の側壁内に挿脱可能としているが、これに限定されるものではなく、例えば、断熱箱体２の前方から、或いは、上方から挿脱可能としても良い。これにより、本実施例と同様に、断熱構造体７０として一体化されたカスケード熱交換器４３及び各中間熱交換器４８等を容易に装置１本体に組み込むことが可能となり、組立作業性を向上させることができる。   In the present embodiment, the heat insulating structure 70 can be inserted into and removed from the rear side of the refrigeration apparatus 1, that is, from the back, into the side wall of the heat insulating box 2. However, the present invention is not limited to this. It may be possible to insert / remove from the front of the body 2 or from above. As a result, as in the present embodiment, the cascade heat exchanger 43 and the intermediate heat exchangers 48 integrated as the heat insulating structure 70 can be easily incorporated into the main body of the apparatus 1 and the assembly workability is improved. Can be made.

また、本実施例と同様に、断熱構造体７０を前方や上方に引き出すことで、装置１本体から取り出すことが可能となり、当該断熱構造体７０を構成するカスケード熱交換器４３や各中間熱交換器４８等のメンテナンス作業を容易に行うことが可能となる。   Similarly to the present embodiment, the heat insulating structure 70 can be taken out from the main body of the apparatus 1 by pulling it forward or upward, and the cascade heat exchanger 43 and the intermediate heat exchanges constituting the heat insulating structure 70 can be obtained. Maintenance work of the container 48 and the like can be easily performed.

尚、本実施例では、断熱構造体７０は、当該冷凍装置１を構成するカスケード熱交換器４３や各中間熱交換器４８等を一体に構成しているものであるが、これ以外にも、カスケード熱交換器４３のみ、若しくは、各中間熱交換器４８等だけを断熱構造体７０として一体に構成し、本実施例の如く断熱箱体２の側壁に挿脱可能に配設しても良いものとする。   In the present embodiment, the heat insulating structure 70 is configured integrally with the cascade heat exchanger 43, each intermediate heat exchanger 48, and the like constituting the refrigeration apparatus 1, but in addition to this, Only the cascade heat exchanger 43 or only the intermediate heat exchangers 48 or the like may be integrally formed as a heat insulating structure 70 and may be detachably disposed on the side wall of the heat insulating box 2 as in this embodiment. Shall.

また、本実施例では、冷凍装置１を構成する冷媒回路をそれぞれ圧縮機１０又は２０から吐出された冷媒を凝縮した後、蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路２５と、低温側冷媒回路３８とから構成し、低温側冷媒回路３８は、圧縮機２０、凝縮パイプ４２、蒸発パイプ６２、この蒸発パイプ６２からの帰還冷媒が流通するように直列接続された複数の、具体的には、４つの中間熱交換器４８、５６、５８、５９と、複数の、具体的には、３つのキャピラリーチューブ４２、５５、６１を有し、複数種の非共沸混合冷媒が封入され、凝縮パイプ４２を経た冷媒中の凝縮冷媒を各キャピラリーチューブを介して各中間熱交換器に合流させ、該中間熱交換器で冷媒中の未凝縮冷媒を冷却することにより、順次より低い沸点の冷媒を凝縮させ、最終段のキャピラリーチューブ６１を介して最低沸点の冷媒を蒸発パイプ６２に流入させると共に、高温側冷媒回路２５の蒸発器３４と低温側冷媒回路３８の凝縮パイプ４２とでカスケード熱交換器４３を構成し、低温側冷媒回路３８の蒸発パイプ４２にて超低温を得る二元多段方式の冷凍装置１として説明しているが、本発明は、これに限定されるものではない。   Further, in this embodiment, the refrigerant circuit constituting the refrigeration apparatus 1 condenses the refrigerant discharged from the compressor 10 or 20, respectively, and then evaporates to evaporate the refrigerant circuit, thereby forming an independent refrigerant closed circuit that exhibits a cooling action. The refrigerant circuit 25 includes a refrigerant circuit 25 and a low-temperature refrigerant circuit 38. The low-temperature refrigerant circuit 38 is connected in series so that the compressor 20, the condensation pipe 42, the evaporation pipe 62, and the return refrigerant from the evaporation pipe 62 circulate. A plurality of, specifically, four intermediate heat exchangers 48, 56, 58, 59 and a plurality of, more specifically, three capillary tubes 42, 55, 61. The boiling mixed refrigerant is enclosed, and the condensed refrigerant in the refrigerant passing through the condensation pipe 42 is joined to each intermediate heat exchanger via each capillary tube, and the uncondensed refrigerant in the refrigerant is cooled by the intermediate heat exchanger. , The refrigerant having a boiling point lower than the next is condensed, and the refrigerant having the lowest boiling point is caused to flow into the evaporation pipe 62 through the capillary tube 61 at the final stage, and at the same time, the evaporator 34 of the high temperature side refrigerant circuit 25 and the condensation pipe of the low temperature side refrigerant circuit 38. 42, the cascade heat exchanger 43 is configured as a two-stage multi-stage refrigeration apparatus 1 that obtains ultra-low temperature with the evaporation pipe 42 of the low-temperature side refrigerant circuit 38, but the present invention is limited to this. It is not a thing.

即ち、例えば、それぞれ圧縮機から吐出された冷媒を凝縮した後蒸発せしめて冷却作用を発揮する独立した冷媒閉回路を構成する高温側冷媒回路と低温側冷媒回路とを備え、高温側冷媒回路の蒸発器と低温側冷媒回路の凝縮器とでカスケード熱交換器を構成すると共に、低温側冷媒回路の蒸発器にて超低温を得る単純多元（二元）方式の冷凍装置であっても、当該カスケード熱交換器４３を本実施例の如き断熱構造体７０に構成し、当該断熱構造体７０を断熱箱体２の機械室３側の側面に挿脱自在とすることで、同様の効果を得ることができる。   That is, for example, each of the high-temperature side refrigerant circuit includes a high-temperature side refrigerant circuit and a low-temperature side refrigerant circuit that constitute an independent refrigerant closed circuit that condenses and evaporates the refrigerant discharged from the compressor and exhibits a cooling action. A cascade heat exchanger is constituted by the evaporator and the condenser of the low-temperature side refrigerant circuit, and even if it is a simple multiple (two-way) type refrigeration apparatus that obtains ultra-low temperature in the evaporator of the low-temperature side refrigerant circuit, the cascade The heat exchanger 43 is configured in the heat insulating structure 70 as in this embodiment, and the heat insulating structure 70 can be inserted into and removed from the side surface of the heat insulating box 2 on the machine room 3 side, thereby obtaining the same effect. Can do.

また、同様に、圧縮機、凝縮器、蒸発器、該蒸発器からの帰還冷媒が流通するように直列接続された複数の中間熱交換器及び複数の減圧装置を備え、複数種の非共沸混合冷媒が封入され、凝縮器を経た冷媒中の凝縮冷媒を減圧装置を介して中間熱交換器に合流させ、該中間熱交換器で冷媒中の未凝縮冷媒を冷却することにより、順次より低い沸点の冷媒を凝縮させ、最終段の減圧装置を介して最低沸点の冷媒を蒸発器に流入させることにより超低温を得る単純多段方式の冷凍装置であっても各中間熱交換器を本実施例の如き断熱構造体７０に構成し、当該断熱構造体７０を断熱箱体２の機械室３側の側面に挿脱自在とすることで、同様の効果を得ることができる。   Similarly, a compressor, a condenser, an evaporator, a plurality of intermediate heat exchangers connected in series so that a return refrigerant from the evaporator circulates, and a plurality of decompression devices are provided, and a plurality of types of non-azeotropic components are provided. The mixed refrigerant is enclosed, and the condensed refrigerant in the refrigerant that has passed through the condenser is joined to the intermediate heat exchanger via the decompression device, and the uncondensed refrigerant in the refrigerant is cooled by the intermediate heat exchanger, thereby sequentially lowering Even in a simple multi-stage refrigeration system that obtains an ultra-low temperature by condensing a boiling-point refrigerant and flowing the lowest-boiling-point refrigerant into the evaporator via a decompression device in the final stage, each intermediate heat exchanger is By configuring the heat insulating structure 70 as described above and making the heat insulating structure 70 detachable from the side surface of the heat insulating box 2 on the machine room 3 side, the same effect can be obtained.

本発明を適用した冷凍装置の斜視図である。It is a perspective view of the freezing apparatus to which this invention is applied. 図１の冷凍装置の正面図である。It is a front view of the freezing apparatus of FIG. 図１の冷凍装置の平面図である。It is a top view of the freezing apparatus of FIG. 図１の冷凍装置の貯蔵室内を透視した状態の側面図である。It is the side view of the state which saw through the storage chamber of the freezing apparatus of FIG. 天面パネルを開放した状態の冷凍装置の斜視図である。It is a perspective view of the freezing apparatus in the state where the top panel is opened. 図１の冷凍装置の冷媒回路図である。FIG. 2 is a refrigerant circuit diagram of the refrigeration apparatus in FIG. 1. 断熱構造体の斜視図である。It is a perspective view of a heat insulation structure. 断熱構造体の断熱材を取り除いた状態の斜視図である。It is a perspective view of the state where the heat insulating material of the heat insulation structure was removed. 断熱構造体を取り付ける状態を示す冷凍装置の後方斜視図である。It is a back perspective view of the freezing apparatus which shows the state which attaches a heat insulation structure. 従来の冷凍装置の斜視図である。It is a perspective view of the conventional freezing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１ 冷凍装置
２ 断熱箱体
３ 機械室
４ 貯蔵室
５ 天面パネル
１０ 高温側圧縮機
１１ 真空断熱パネル
１３ 断熱扉
１７ 仕切板
１８ 上部機械室
１９ 測定孔
１９Ａ 栓
２０ 低温側圧縮機
２５ 高温側冷媒回路
２６ 補助凝縮器
２８、３１ 凝縮器
３２、４４、５１、５４、６０ 乾燥器
３３、５２、５５、６１ キャピラリーチューブ
３４ 蒸発器
３５ アキュムレータ
３６ 凝縮器用送風機
３８ 低温側冷媒回路
３９ 放熱器
４２ 凝縮パイプ
４３ カスケード熱交換器
４６ 第１の気液分離器
４８ 第１の中間熱交換器
４９ 第２の気液分離器
５６ 第２の中間熱交換器
５８ 第３の中間熱交換器
５９ 第４の中間熱交換器
６２ 蒸発パイプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration apparatus 2 Heat insulation box 3 Machine room 4 Storage room 5 Top panel 10 High temperature side compressor 11 Vacuum heat insulation panel 13 Heat insulation door 17 Partition plate 18 Upper machine room 19 Measurement hole 19A Plug 20 Low temperature side compressor 25 High temperature side refrigerant Circuit 26 Auxiliary condenser 28, 31 Condenser 32, 44, 51, 54, 60 Dryer 33, 52, 55, 61 Capillary tube 34 Evaporator 35 Accumulator 36 Blower for condenser 38 Low temperature side refrigerant circuit 39 Heat radiator 42 Condensation pipe 43 Cascade Heat Exchanger 46 First Gas-Liquid Separator 48 First Intermediate Heat Exchanger 49 Second Gas-Liquid Separator 56 Second Intermediate Heat Exchanger 58 Third Intermediate Heat Exchanger 59 Fourth Intermediate Heat exchanger 62 Evaporation pipe

Claims (4)

圧縮機及び蒸発器などから構成された冷媒回路を備え、前記蒸発器により断熱箱体内に構成された貯蔵室を超低温に冷却して成る冷凍装置において、
前記断熱箱体の側方に構成され、前記圧縮機などが設置される機械室を備え、前記貯蔵室内に連通する測定孔を、前記断熱箱体の前記機械室側の側壁に構成したことを特徴とする冷凍装置。 In a refrigeration apparatus comprising a refrigerant circuit composed of a compressor and an evaporator, etc., and cooling the storage chamber configured in the heat insulation box by the evaporator to an ultra-low temperature,
It is configured on the side of the heat insulation box, includes a machine room in which the compressor or the like is installed, and a measurement hole communicating with the storage room is configured on a side wall on the machine room side of the heat insulation box. Refrigeration equipment characterized. 前記断熱箱体は、真空断熱パネルと発泡断熱材との複合構成で形成されており、前記真空断熱パネルを、前記断熱箱体の前後壁及び前記機械室とは反対側の側壁内に配置したことを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。   The heat insulation box is formed of a composite structure of a vacuum heat insulation panel and a foam heat insulation material, and the vacuum heat insulation panel is disposed in the front and rear walls of the heat insulation box and the side wall opposite to the machine room. The refrigeration apparatus according to claim 1. 前記機械室には前記測定孔を隠蔽する開閉可能なパネルを設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷凍装置。   The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the machine room is provided with an openable and closable panel that conceals the measurement hole. 前記機械室の天面パネルを開閉可能に構成し、該天面パネルを開放した状態で前記測定孔を操作可能としたことを特徴とする請求項３に記載の冷凍装置。   The refrigeration apparatus according to claim 3, wherein the top panel of the machine room is configured to be openable and closable, and the measurement hole can be operated with the top panel open.
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