JP2013120032A

JP2013120032A - 冷凍庫

Info

Publication number: JP2013120032A
Application number: JP2011268859A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kaneko; 真太郎金子; Shuhei Nagate; 修平永手
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-12-08
Filing date: 2011-12-08
Publication date: 2013-06-17
Anticipated expiration: 2031-12-08
Also published as: JP5934883B2

Abstract

【課題】極低温環境で故障し易い循環ファンによる冷気強制循環ではなく、冷気自然対流による冷気自然循環気流を起こさせ、効率のよい冷凍庫内の極低温環境の創出を目的とする。
【解決手段】冷凍保存空間６と蒸発器７との間に、冷気循環板８を設け、蒸発器７と蒸発器冷却空間９を仕切る冷気循環板８により、冷凍保存空間６と蒸発器冷却空間９との間で、自然対流を起こし、冷気自然循環気流を形成させることにより、効率よく、−６０℃以下、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、極低温環境を必要とする食品、医薬品、生体材料、蛋白、ＤＮＡなどの医療用材料などを冷凍、冷却、あるいは保冷する冷凍庫に関するものである。

従来、この種の冷凍庫は、エバポレータ周域の冷気を庫内に循環する庫内ファンを備えて、食品を冷凍する冷凍庫が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その冷凍庫について図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、冷凍庫の収納１０１内で、図示していないが冷凍サイクルによりエバポレータ１０２で冷却された冷気は、庫内ファン１０３により収納庫１０１内のトレー１０４に置かれた食品１０５に吹きつけられ、吹き付けられた冷気は衝立１０６に当たって曲げられ、エバポレータ１０２に戻り再冷却され、冷気循環気流が形成される。

庫内ファン１０３により、冷気が冷凍庫の収納庫１０１内を循環し、収納庫１０１内の食品１０５を冷却する。図５中の矢印は冷気循環空気の流れ方向を示す。

特開２００１−１１６４２２号公報

このような従来の冷凍庫においては、循環ファンにより冷凍庫内を冷気強制循環する構成となっていたので、極低温環境、例えば、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境下では、低温すぎて、適切な潤滑油が無く、駆動部を持つ循環ファンが故障し易く、また、生体材料等を保存する冷凍庫内で潤滑油を使用すると、冷凍庫内汚染に繋がる恐れが生じるという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境で故障し易い循環ファンによる冷気強制循環ではなく、効率よく、冷気自然対流による冷気自然循環気流を起こさせ、冷凍庫内を効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、周囲に壁部と底部と上部を備え、空気を冷却する冷却手段と前記冷却手段により空気を冷却して冷凍保存する冷凍保存空間を冷凍庫内に備え、前記壁部と、前記底部と、前記上部を断熱材で断熱し、前記冷却手段と前記冷凍保存空間との間に冷気循環板を備え、前記冷気循環板による冷気自然循環気流により前記冷凍保存空間を冷却する冷凍庫、としたものである。

これにより、冷却手段と冷凍保存空間との間に冷気循環板を備えることで、冷凍庫内を効率よく、冷気自然対流すなわち冷気自然循環気流を起こさせることができ、効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するものである。

また、冷凍保存空間の周囲に冷却手段と冷気循環板を備えた請求項１記載の冷凍庫、としたものであり、冷凍庫内を効率よく、冷気自然対流すなわち冷気自然循環気流を起こさせることができ、効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するものである。

また、冷気循環板をＳＵＳとした請求項１または２記載の冷凍庫、としたものであり、冷気循環板をＳＵＳとすることで、冷気循環板による冷凍庫内の冷気自然循環気流の形成と、冷凍庫内、冷凍保存空間への冷熱放射により、効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するものである。

本発明によれば、周囲に壁部と底部と上部を備え、空気を冷却する冷却手段と前記冷却手段により空気を冷却して冷凍保存する冷凍保存空間を冷凍庫内に備え、前記壁部と、前記底部と、前記上部を断熱材で断熱し、前記冷却手段と前記冷凍保存空間との間に冷気循環板を備え、前記冷気循環板による冷気自然循環気流により前記冷凍保存空間を冷却する冷凍庫、という構成にしたことにより、冷却手段と冷凍保存空間との間に冷気循環板を備えることで、冷凍庫内を効率よく、冷気自然対流である冷気自然循環気流を起こさせることができ、効率よく−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の冷凍庫の平面断面図同縦断面図同冷凍保存空間の周囲を冷気循環板で完全に囲った場合の平面断面図同縦断面図従来の冷凍庫の縦断面図

本発明の請求項１記載の冷凍庫は、周囲に壁部と底部と上部を備え、空気を冷却する冷却手段と前記冷却手段により空気を冷却して冷凍保存する冷凍保存空間を冷凍庫内に備え、前記壁部と、前記底部と、前記上部を断熱材で断熱し、前記冷却手段と前記冷凍保存空間との間に冷気循環板を備え、前記冷気循環板による冷気自然循環気流により前記冷凍保存空間を冷却する冷凍庫、という構成を有する。

これにより、冷却手段と冷凍保存空間との間に冷気循環板を備えることで、冷凍庫内を効率よく、冷気自然対流である冷気自然循環気流を起こさせることができ、効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するという効果を奏する。

また、冷凍保存空間の周囲に冷却手段と冷気循環板を備えた請求項１記載の冷凍庫、という構成にしてもよい。これにより、冷凍庫内を効率よく、冷気自然対流である冷気自然循環気流を起こさせることができ、効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するという効果を奏する。

また、冷気循環板をステンレス、すなわちＳＵＳとした請求項１または２記載の冷凍庫、という構成にしてもよい。これにより、冷気循環板をＳＵＳとすることで、冷気循環板による自然対流である冷凍庫内の冷気自然循環気流の形成と、冷凍庫内、冷凍保存空間への冷熱放射により、効率よく、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境を創出する冷凍庫を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１および図２に示すように、冷凍庫１は、冷凍庫１の周囲の壁部２、底部３、上部４が断熱材５で断熱されている。上部４が図示されていないが開閉自在の断熱蓋となっており、上部４から、冷凍庫１内の冷凍保存空間６に極低温環境を必要とする食品、医薬品、生体材料、蛋白、ＤＮＡなどの医療用材料などの対象商品を出し入れし、冷凍保存空間６で冷凍、冷却、あるいは保冷し、保存する。

冷凍庫１内に、図示していないが蒸発器７は冷凍サイクルを形成し、その冷凍サイクルを形成する冷却手段としての蒸発器７が冷凍保存空間６の周囲に置かれ、その周囲に置かれた蒸発器７により、冷凍庫１内、冷凍保存空間６が冷凍、冷却、あるいは保冷される。

冷凍保存空間６と蒸発器７との間に、冷気循環板８が設けられ、冷気循環板８により冷凍保存空間６と蒸発器７が置かれている蒸発器冷却空間９が仕切られている。蒸発器冷却空間９を仕切る冷気循環板８により、冷凍保存空間６と蒸発器冷却空間９との間で、自然対流が起こり、冷気自然循環気流が形成される。

冷却手段としての蒸発器７により蒸発器７の周囲の空気が冷却され極低温となり、下降流となり、冷気循環板８の下側から冷凍保存空間６に入り、上昇し、冷気循環板８の上から蒸発器冷却空間９に入り、再び蒸発器７により冷却されるという自然対流が起こり、冷気自然循環気流が形成される。

冷却手段としての蒸発器７と冷気循環板８により、冷気自然対流である冷凍庫１内の冷気自然循環気流が形成され、冷凍庫１内、冷凍保存空間６が、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境に冷凍、冷却、あるいは保冷される。

冷凍庫１は、極低温環境を必要とする生体材料などの対象商品を冷凍、冷却、あるいは保冷できれば良く、例えば、１、８００Ｌ×１、１００Ｗ×１、２００Ｈ程度であり、冷凍庫１の周囲の壁部２、底部３、および開閉自在の断熱蓋となっている上部４が、例えば、ＳＵＳなどの強度と剛性を持つ板材に、略１５０ｍｍ程度の厚みを持つ断熱材５が貼付され、断熱されている。

冷気循環板８と冷凍庫１の底部３、冷気循環板８と冷凍庫１の上部４との間隔は、それぞれ自然対流である冷気自然循環気流が形成される程度であればよく、例えば、それぞれ略５０〜２００ｍｍ程度、例えば、略１００ｍｍ程度である。

本実施の形態では、蒸発器７と冷気循環板８を冷凍庫１内、冷凍保存空間６の周囲の４箇所に設けたが、冷気自然循環気流が形成し、冷凍庫１内、冷凍保存空間６を、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、略−８０℃程度の極低温環境に冷凍、冷却、あるいは保冷されればよく、冷凍庫１の大きさに応じて、冷凍庫１内、冷凍保存空間６の対向面の２箇所、あるいは、１箇所と、適宜決めてもよい。

冷気循環板８は、冷凍保存空間６と蒸発器７が置かれている蒸発器冷却空間９を仕切って、冷気自然対流、すなわち、冷気自然循環気流が形成されれば良く、例えば、熱伝導度と冷熱放射特性と放射冷熱の反射性のよいステンレス、すなわちＳＵＳ、金属板などがある。

冷気循環板８の表面を鏡面仕上げにすれば、放射熱、放射冷熱の反射性がよく、冷凍保存空間６の周囲に設けられた冷気循環板８により、より効率的に冷凍保存空間６内の対象商品を冷却できる。

放射熱、放射冷熱の反射性のよい冷気循環板８としては、例えば、ＳＵＳ、あるいは表面を金メッキ、あるいはクロムメッキなどでメッキ処理した金属板などがある。冷気循環板８としてのＳＵＳ、あるいは金属板の厚みは、冷凍保存空間６と蒸発器冷却空間９を剛性をもって曲がらずに真っ直ぐ仕切れればよく、例えば、略０．３〜０．８ｍｍ程度、例えば、略０．５ｍｍ程度である。

冷凍保存空間６内の汚染防止で錆びが出やすい金属板は、錆が出ない、あるいは冷凍保存空間６内が汚染しないように、金メッキ、あるいはクロムメッキなどのメッキ処理したものを用いても良い。

蒸発器７の冷熱放射、あるいは冷熱対流により熱伝導度と冷熱放射特性のよいステンレス、すなわちＳＵＳ、金属板などが冷却され、その冷却された熱伝導度と冷熱放射特性のよいＳＵＳ、金属板の略全面、一面から冷凍庫１内、冷凍保存空間６に冷熱放射され、冷凍庫１内、冷凍保存空間６を−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、あるいは略−８０℃程度の極低温環境への冷凍、冷却、あるいは保冷に寄与される。

冷気循環板８の冷凍庫１内の冷気自然循環気流の形成と、冷凍庫１内、冷凍保存空間６への冷熱放射により、冷凍庫１内、冷凍保存空間６が、−６０℃以下、略−６０℃〜−１２０℃程度、あるいは略−８０℃程度の極低温環境に冷凍、冷却、あるいは保冷されることとなる。

断熱材５は防湿性と断熱性を持ち、防湿性と断熱性のよい、例えば、通気性の無い硬質ウレタンフォームなどが用いられ、冷凍庫１の周囲の壁部２、底部３、および開閉自在の断熱蓋となっている上部４が例えば略１５０ｍｍ程度の厚みを持つ断熱材５で断熱され、冷凍庫１は冷凍庫１の外部環境と断熱されている。

断熱材５にグラスウールなどの通気性を持つ繊維系断熱材を使用する場合は、断熱材５の周囲を防湿シート、例えば、ポリエチレン気密シート、あるいはアルミ箔気密材などの防湿シートで覆って、防湿性を確保し、湿気成分の断熱材内部への浸入、浸入湿気成分の凍結、凍結膨張による断熱材の損傷、断熱性能の低下を防止する。

冷凍保存空間６の周囲を冷気循環板８で完全に囲った場合を図３、図４に示す。

図３に示されるように、冷凍保存空間６内からの冷熱放射、あるいは冷気循環板８による放射冷熱の反射が冷凍保存空間６内から漏れ出ないように、冷凍保存空間６の周囲を、放射冷熱の反射特性の良いＳＵＳなどの冷気循環板８で完全に囲っても良い。この場合の完全とは、冷凍保存空間６内からの冷熱放射、あるいは冷気循環板８による放射冷熱の反射が冷凍保存空間６内から概略漏れ出ない程度であれば良い。

例えば、隣り合う冷気循環板８同士の間に隙間があったとしても、その隙間から、冷凍保存空間６内からの冷熱放射、あるいは冷気循環板８による放射冷熱の反射が漏れ出ても冷凍保存空間６内の冷凍、冷却、あるいは保冷性能に影響を与えない程度であればよい。

冷凍保存空間６の周囲を、放射冷熱の反射特性の良いＳＵＳなどの冷気循環板８で完全に囲うと、冷凍保存空間６内の冷熱が放射により、冷凍保存空間６の外に逃げ難くなり、冷凍保存空間６内の対象商品をより冷凍、冷却、あるいは保冷することができることとなる。

図４に示されるように、冷凍保存空間６の上部、および下部に、それぞれ、冷気自然循環気流が通る冷気自然循環気流領域１０、１１を介して、ＳＵＳなどの放射冷熱反射板１２、１３を設けてもよい。

その場合、冷凍保存空間６の上部のＳＵＳなどの放射冷熱反射板１２を、開閉自在の断熱蓋となっている上部４に繊維強化プラスチックなどの吊り棒１４で吊り下げても良い。

断熱蓋となっている上部４の開閉とともに、冷凍保存空間６の上面のＳＵＳなどの放射冷熱反射板１２も開閉することとなる。

このようにすれば、冷凍保存空間６の周囲、上部、および下部の周囲がＳＵＳなどの冷気循環板８と放射冷熱反射板１２、１３により囲われ、冷凍保存空間６内の冷熱が放射により、冷凍保存空間６の外により逃げ難くなり、冷凍保存空間６内の対象商品をより冷凍、冷却、あるいは保冷することができることとなる。

本発明にかかる冷凍庫は、冷却手段と冷凍保存空間との間に冷気循環板を備え、その冷気循環板による冷気自然循環気流により冷凍保存空間を冷却するものであるので、循環ファンによる汚染の心配、あるいは低温過ぎて循環ファンが使用できない冷凍空間、冷却空間を効率よく冷凍、冷却、あるいは保冷する冷凍庫などとして有用である。

１冷凍庫
２壁部
３底部
４上部
５断熱材
６冷凍保存空間
７蒸発器
８冷気循環板
９蒸発器冷却空間

Claims

周囲に壁部と底部と上部を備え、空気を冷却する冷却手段と前記冷却手段により空気を冷却して冷凍保存する冷凍保存空間を冷凍庫内に備え、前記壁部と、前記底部と、前記上部を断熱材で断熱し、前記冷却手段と前記冷凍保存空間との間に冷気循環板を備え、前記冷気循環板による冷気自然循環気流により前記冷凍保存空間を冷却する冷凍庫。
冷凍保存空間の周囲に冷却手段と冷気循環板を備えた請求項１記載の冷凍庫。
冷気循環板をステンレス、すなわちＳＵＳとした請求項１または２記載の冷凍庫。