JP2018077011A - 保存装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保存装置における液体窒素の利用効率を向上させる。【解決手段】保存装置は、保存対象物、及び当該保存対象物の冷却に用いられる液体窒素を収容する収容室１１２を内部に有し、収容室１１２内の下方に窒素の液相が形成され、収容室１１２内の上方に窒素の気相１２６が形成され、保存対象物が気相１２６に配置される保存容器１０２と、気相１２６に配置されて気体窒素を凝縮させる冷却部１２８を有する冷凍機１０４と、冷却部１２８の鉛直方向下方に配置される液滴受部１３２、及び液滴受部１３２と液相とをつなぐ流路部１３４を有し、冷却部１２８により凝縮された液体窒素を液相に誘導する誘導部１０６と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は保存装置に関し、特に保存対象物を凍結保存する保存装置に関する。

従来、組織、細胞、***、卵子等の生物学的検体を、液体窒素を用いて凍結保存する保存装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される保存装置は、検体及び液体窒素が収容される保存槽と、保存槽外に設けられた凝縮室とを備えていた。そして、保存槽で蒸発した窒素を凝縮室で液化して保存槽に戻すことで、液体窒素を検体の冷却に再利用していた。保存槽と凝縮室とは、それぞれの気相同士及び液相同士が連結されていた。

特開２００４−２８５１６号公報

本発明者は、上述した保存装置について鋭意研究を重ねた結果、従来の保存装置には液体窒素の利用効率を向上させる余地があることを認識するに至った。

本願はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、保存装置における液体窒素の利用効率を向上させるための技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本願のある態様は保存装置である。当該保存装置は、保存対象物、及び当該保存対象物の冷却に用いられる液体窒素を収容する収容室を内部に有し、収容室内の下方に窒素の液相が形成され、収容室内の上方に窒素の気相が形成され、保存対象物が気相に配置される保存容器と、気相に配置されて気体窒素を凝縮させる冷却部を有する冷凍機と、冷却部の鉛直方向下方に配置される液滴受部、及び当該液滴受部と液相とをつなぐ流路部を有し、冷却部により凝縮された液体窒素を液相に誘導する誘導部と、を備える。

本願の他の態様もまた保存装置である。当該保存装置は、保存対象物、及び当該保存対象物の冷却に用いられる液体窒素を収容する収容室を内部に有し、収容室内の下方に窒素の液相が形成され、収容室内の上方に窒素の気相が形成され、保存対象物が気相に配置される保存容器と、収容室における保存対象物の収容スペースに対して水平方向位置がオフセットするように配置され且つ気相に配置されて気体窒素を凝縮させる冷却部を有する冷凍機と、冷却部の鉛直方向下方で且つ液相の液面より上方に配置され、鉛直方向に対して傾斜した面を有し、冷却部により凝縮されて落下する液体窒素を傾斜した面で受けて液体窒素の液跳ね方向を制御する液跳ね制御部と、液跳ね制御部の鉛直方向上方に配置される開口、及び液跳ね制御部の周囲を覆う側壁を有し、液跳ね制御部に当たった液滴の飛散を抑制する飛散防止部と、を備える。

本発明によれば、保存装置における液体窒素の利用効率を向上させることができる。

実施の形態１に係る保存装置の内部構造を示す正面図である。 実施の形態１に係る保存装置の内部構造を示す斜視図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、実施の形態１に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、変形例１に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。 実施の形態２に係る保存装置の内部構造を示す斜視図である。 図６（Ａ）は、実施の形態２に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、実施の形態２に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す正面図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、蓋部の挿抜に連動してカバー部が変位する様子を示す模式図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、蓋部の挿抜に連動してカバー部が変位する様子を示す模式図である。 実施の形態２に係る保存装置において液滴受部が第２姿勢にある状態を示す斜視図である。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）は、実施の形態２に係る保存装置の蓋部近傍を拡大して示す斜視図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、変形例２に係る保存装置の開口部近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。 図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）は、変形例３に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、変形例３に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。 実施の形態３に係る保存装置の内部構造を模式的に示す正面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る保存装置の内部構造を示す正面図である。図２は、実施の形態１に係る保存装置の内部構造を示す斜視図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、実施の形態１に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。本実施の形態に係る保存装置１００は、保存容器１０２と、冷凍機１０４と、誘導部１０６とを備える。

保存容器１０２は、有底状の内筒１０８と、有底状の外筒１１０とを有する。内筒１０８の内部には、収容室１１２が配置される。収容室１１２は、保存対象物及び液体窒素を収容する密閉空間である。収容室１１２に収容される保存対象物としては、様々な組織や細胞、***、卵子等の生物学的検体が例示される。なお、保存装置１００の保存対象物は生物学的検体に限定されず、液体窒素によって凍結保存すべき全てのものが含まれる。

保存容器１０２は、保存対象物を収容するトレイ１１４を有する。トレイ１１４は、水平方向で収容室１１２の略中心に配置されて鉛直方向に延在する支持軸１１６と、支持軸１１６に固定され保存対象物の収容スペースを区画する隔壁１１８とを有する。収容室１１２内には、隔壁１１８によって複数の収容スペースが形成されている。

内筒１０８と外筒１１０との間の空間は真空である。これにより、収容室１１２内が保存装置１００の外部に対して断熱されている。保存容器１０２の上面には、収容室１１２と保存容器１０２の外部とを連通する開口部１２０が設けられる。開口部１２０は、保存対象物を収容室１１２に収容する際又は収容室１１２から取り出す際に使用される。内筒１０８と開口部１２０との接続部分、及び外筒１１０と開口部１２０との接続部分は、気密に封止される。開口部１２０には、開口部１２０を開閉可能に塞ぐ蓋部１２２が設けられる。蓋部１２２は、断熱構造を有する。

蓋部１２２は、保存容器１０２の中心に対して水平方向の位置がオフセットするように配置される。また、トレイ１１４は、支持軸１１６を回動中心として回動させることができる。保存装置１００の使用者は、トレイ１１４を回動させることで所望の収容スペースを蓋部１２２の鉛直方向直下に移動させることができる。トレイ１１４に回転構造を採用することで、保存対象物の出し入れのし易さを犠牲にすることなく、開口部１２０及び蓋部１２２の寸法を小さくすることができる。開口部１２０及び蓋部１２２を小さくすることで、収容室１１２の保温性を高めることができ、よって液体窒素の蒸発を抑制することができる。特に蓋部１２２が一般的な断熱材で構成される場合、蓋部１２２の小型化は収容室１１２の保温性を高める上で重要である。これは、断熱材の熱伝導率が真空断熱の熱伝導率に比べて大きいためである。

液体窒素は、保存対象物の冷却に用いられる。液体窒素により、収容室１１２内は約−１９６℃以上約−１５０℃以下の低温状態に維持される。これにより、保存対象物を凍結状態のまま保存することができる。収容室１１２内の下方には窒素の液相１２４が形成され、収容室１１２内の上方には窒素の気相１２６が形成（配置）される。液相１２４の液体窒素が蒸発して、気相１２６が形成（配置）される。保存対象物は、気相１２６に配置される。保存対象物を気相１２６に配置することで、保存対象物と液体窒素との接触によって起こる、マイコプラズマ等による汚染やコンタミネーションを防ぐことができる。特に、保存対象物が生物学的検体である場合、マイコプラズマ汚染やコンタミネーションの防止が重要である。

冷凍機１０４は、収容室１１２内の気体窒素を凝縮して液体窒素を生成する。生成される液体窒素は、保存対象物の冷却に再利用される。冷凍機１０４は、窒素を凝縮できる温度まで冷却可能なものであれば特に限定されず、例えばスターリング冷凍機、ギフォード・マクマホン式（ＧＭ）冷凍機、パルスチューブ冷凍機等を使用することができる。冷凍機１０４は、保存容器１０２の上面に蓋部１２２とは別に設けられる。冷凍機１０４は、保存容器１０２を貫通するように設置される。

冷凍機１０４は、冷却部１２８と、放熱部１３０とを有する。冷却部１２８は、気相１２６に配置されて気体窒素を凝縮させる。本明細書における「冷却部」には、冷凍機の吸熱部本体に接続されるフィンやチューブ等の熱交換部材も含まれる。熱交換部材は、例えば熱伝導性の高い銅やアルミニウムで構成される。熱交換部材を設けることで冷凍機１０４と気体窒素との接触面積を増大させることができる。本実施の形態の冷凍機１０４は、冷却部１２８として伝熱チューブを有する。伝熱チューブは、冷凍機本体の下端部から収容室１１２の内壁１１２ａ（言い換えれば内筒１０８の内壁）に向かって延伸し、水平方向で内壁１１２ａに沿って周回した後に再び冷凍機１０４の下端部に戻るように敷設されている。これにより、効率的に気体窒素を凝縮させることができる。なお、図１〜図３（Ｂ）では伝熱チューブの一部の図示を省略している。

冷却部１２８は、気相１２６中の気体窒素から熱を奪って気体窒素を凝縮させる。これにより、冷却部１２８の表面に液体窒素の液滴が生じる。放熱部１３０は、冷却部１２８が気体窒素から奪った熱を放出する。放熱部１３０は、保存容器１０２の外部に配置される。したがって、気体窒素から奪った熱は、放熱部１３０によって保存容器１０２の外部に放熱される。これにより、より効率よく気体窒素を凝縮させることができる。

誘導部１０６は、冷却部１２８により凝縮された液体窒素を液相１２４に誘導する機能を有する。誘導部１０６は、液滴受部１３２と、流路部１３４とを有する。液滴受部１３２は、冷却部１２８の鉛直方向下方に配置される。本実施の形態の液滴受部１３２は、冷却部１２８を構成する伝熱チューブにおける、冷凍機１０４の下端部から収容室１１２の内壁１１２ａに向かって延伸する部分、及び内壁１１２ａから冷凍機１０４の下端部に向かって延伸する部分、言い換えれば保存対象物の収容スペースの鉛直方向上方に延在する部分の鉛直方向下方に配置される。冷却部１２８の表面に生じる液体窒素の液滴は、液滴受部１３２に落下する。これにより、液体窒素の液滴がトレイ１１４に収容されている保存対象物に付着することを抑制することができる。

液滴受部１３２は樋状部材であり、一端（基端部）が収容室１１２の中心近傍に配置され、他端（先端部）が収容室１１２の内壁１１２ａ近傍に配置される。液滴受部１３２は、その延在方向に対して直交する断面の形状がＶ字状あるいはＵ字状である。また、液滴受部１３２は、基端部側から先端部側に向かって下方に傾斜する。したがって、液滴受部１３２に滴下した液体窒素は、液滴受部１３２の幅方向の中心に集まりながら内壁１１２ａに向かって移動する。

流路部１３４は、液滴受部１３２と液相１２４とをつなぐ部分である。本実施の形態の流路部１３４は、収容室１１２の内壁１１２ａを含む。内壁１１２ａは、鉛直壁面１１２ａ１と、鉛直壁面１１２ａ１から突出する庇部１３６を含む。したがって、流路部１３４は、鉛直壁面１１２ａ１と庇部１３６とで構成される。庇部１３６は、鉛直壁面１１２ａ１から収容室１１２の中心且つ上方に向かって突出するとともに、鉛直壁面１１２ａ１に沿って周回するように設けられる。したがって、庇部１３６は、収容室１１２の中心側から鉛直壁面１１２ａ１側に向かって下方に傾斜する。

庇部１３６は、周回方向に間隔をあけて鉛直壁面１１２ａ１に溶接等により固定される。隣接する固定部１３６ａと固定部１３６ａとの間の領域において、鉛直壁面１１２ａ１と庇部１３６とは非接触となっている。すなわち、鉛直壁面１１２ａ１と庇部１３６との接続部には、鉛直方向に貫通する貫通孔が設けられている。

液滴受部１３２の先端部は、収容室１１２の内壁１１２ａに当接する。本実施の形態の液滴受部１３２は、内壁１１２ａのうちの庇部１３６に当接する。液滴受部１３２上を内壁１１２ａに向かって移動する液体窒素は庇部１３６に到達すると、庇部１３６上を鉛直壁面１１２ａ１に向かって移動する。そして、液体窒素は、隣接する固定部１３６ａの間に位置する貫通孔を通過し、鉛直壁面１１２ａ１を伝って下降して液相１２４に到達する。なお、本実施の形態の庇部１３６は、冷却部１２８のうち鉛直壁面１１２ａ１に沿って周回する部分の鉛直方向下方に配置される。このため、庇部１３６は、冷却部１２８の周回部分に発生する液体窒素の液滴を受けることができる。したがって、庇部１３６は、液滴受部１３２としても機能する。

以上説明したように、本実施の形態に係る保存装置１００は、収容室１１２の上方に形成される窒素の気相１２６に、冷凍機１０４の冷却部１２８が配置されている。上述した従来の保存装置では、保存容器に外付けされた凝縮室に気体窒素を移送し、凝縮室で生成された液体窒素を保存容器内に送り返していた。このため、凝縮室から保存容器へ液体窒素を移送する際に熱損失が生じやすかった。これに対し、本実施の形態の保存装置１００では、保存容器１０２の内部と外部との間での液体窒素の移送がないため、液体窒素の移送による熱損失の発生を回避することができる。このため、液体窒素の利用効率を向上させることができる。

収容室１１２の上方に形成される気相１２６に冷凍機１０４の冷却部１２８を設けた場合、冷却部１２８で生じる液体窒素の液滴が落下して、保存対象物に付着するおそれがある。これに対し、保存装置１００は、冷却部１２８で生じた液体窒素を収容室１１２下方の液相１２４に誘導する誘導部１０６を備える。誘導部１０６は、冷却部１２８の鉛直方向下方に配置される液滴受部１３２と、液滴受部１３２と液相２２４とをつなぐ流路部１３４とを有する。冷却部１２８により生成された液体窒素は、液滴受部１３２及び流路部１３４を経由して液相１２４に到達する。このため、保存対象物が液体窒素で汚染されるおそれを低減することができる。また、液体窒素は自重により誘導部１０６を経由して液相２２４に至る。このため、液体窒素を液相２２４に誘導する際に、液体窒素に衝撃が加わって気化するおそれを低減することができる。

本実施の形態の流路部１３４は、収容室１１２の内壁１１２ａを含む。すなわち、保存装置が本来備える構造体である収容室１１２の内壁１１２ａを、流路部１３４の一部に利用している。このため、保存装置１００を構成する部品点数の増加を抑制することができる。また、内壁１１２ａは庇部１３６を含み、液滴受部１３２は庇部１３６に当接する。これにより、液滴受部１３２上の液体窒素をより確実に内壁１１２ａに移すことができる。なお、液滴受部１３２の端部が直に液相１２４に接してもよい。すなわち、液滴受部１３２が流路部１３４の機能を兼ね備えてもよい。言い換えれば、液滴受部１３２と流路部１３４とが一体的に構成されてもよい。

保存装置１００は、気相１２６中の窒素を凝縮させて液体窒素を生成し、この液体窒素を液相１２４に戻して再利用している。これにより、保存装置１００への液体窒素の充填回数を減らすことができるため、充填の手間を軽減することができる。また、保存装置１００への液体窒素の補充を怠ったことで保存対象物の保存状態が悪化するリスクを軽減することができる。また、液体窒素の消費量を抑制することができるため、保存対象物の保存に要する経済的な負担を軽減することができる。

また、一般に気相中は、上方が下方よりも温度が高くなる傾向にある。このため、気相中で保存対象物を保存する場合、保存対象物の保存温度にばらつきが生じる可能性がある。保存対象物の保存温度を一定にするためには、保存対象物の収容スペースを収容室内の一部に限定する必要がある。この場合、保存装置における保存対象物の収納効率が低下してしまう。これに対し、本実施の形態の保存装置１００は、収容室１１２の上部に冷却部１２８を有する。これにより、気相１２６中に対流を誘発して、気相１２６の温度分布を均一化することができる。このため、保存対象物の収容スペースを収容室１１２の広範囲に拡大することができる。よって、保存対象物の収容効率を向上させることができる。

また、冷凍機１０４を挿通するための新たな開口部を保存容器に形成し、また収容室の内壁に庇部１３６を固定する、という簡単な加工だけで、冷凍機を備えない従来の保存装置から本実施の形態に係る保存装置１００を製造することができる。このため、冷凍機付きの凝集室を外部に設けて液体窒素の再利用を図る場合に比べて、より簡単に、また改造に起因する収容室からの熱リークの増大を抑制しながら、液体窒素の再利用を実現することができる。

（変形例１）
上述した実施の形態１に係る保存装置１００には、変形例１を挙げることができる。変形例１に係る保存装置１００は、内壁１１２ａに代えてトレイ１１４を流路部１３４として利用している点と、冷却部１２８及び液滴受部１３２の形状が異なる点とを除き、実施の形態１に係る保存装置１００と同様の構成を備える。以下、変形例１に係る保存装置について、実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、変形例１に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。

本変形例に係る保存装置１００は、冷却部１２８として、冷凍機１０４の下端部において下方に突出する複数のフィンを有する。また、液滴受部１３２は、有底筒１３８と連結部１４０とを有する。有底筒１３８は、冷却部１２８を被覆するようにして冷凍機１０４に固定される。有底筒１３８の側面には複数の貫通孔が設けられ、貫通孔を介して冷却部１２８と気相１２６とが連通される。連結部１４０は樋状部材もしくは筒状部材であり、有底筒１３８の下端部から収容室１１２の中心に向かって延伸する。有底筒１３８は、連結部１４０との接続部分に貫通孔を有する。有底筒１３８の底面は、連結部１４０との接続部分に向かって下方に傾斜している。

流路部１３４は、トレイ１１４の支持軸１１６を含む。また、支持軸１１６は、軸本体１１６ａと、軸本体１１６ａの表面から突出する庇部１３６を含む。したがって、流路部１３４は、軸本体１１６ａと庇部１３６とで構成される。軸本体１１６ａは鉛直方向に延在する管状部材であり、上端部は気相１２６に配置され、下端部は液相１２４に配置される。庇部１３６は、軸本体１１６ａの上端部に設けられる。庇部１３６は、軸本体１１６ａの上端部の表面から上方、且つ水平方向で収容室１１２の外側に向かって広がっている。

液滴受部１３２の連結部１４０は、支持軸１１６に当接する。本変形例では、液滴受部１３２は支持軸１１６のうちの庇部１３６に当接する。この状態で連結部１４０は、有底筒１３８から庇部１３６に向かって下方に傾斜する。冷却部１２８の表面に生じた液体窒素の液滴は、有底筒１３８の底面に落下する。有底筒１３８の底面に落下した液体窒素は、連結部１４０を経由して庇部１３６に到達する。その後、液体窒素は庇部１３６から軸本体１１６ａの内壁を伝って液相１２４に到達する。

本変形例に係る保存装置１００によっても、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。なお、庇部１３６は、軸本体１１６ａの上端面ではなく、軸本体１１６ａの外側面に設けられてもよい。この場合、一例として、軸本体１１６ａの外側面に貫通孔が設けられる。庇部１３６から軸本体１１６ａに到達した液体窒素は、この貫通孔を通って軸本体１１６ａの内部に進入し、軸本体１１６ａの内壁を伝って液相１２４に到達する。また他の例として、庇部１３６における軸本体１１６ａの近傍に貫通孔が設けられ、液体窒素が貫通孔を経て軸本体１１６ａの外側面を伝って液相１２４に到達する構成であってもよい。また、流路部１３４は、支持軸１１６に代えて隔壁１１８を含んでもよい。この場合、液滴受部１３２の連結部１４０は、隔壁１１８に当接する。また、隔壁１１８は好ましくは庇部１３６を有し、連結部１４０は庇部１３６に当接する。また、冷却部１２８をフィン形状とし、液滴受部１３２を有底筒１３８及び連結部１４０で構成し、連結部１４０を内壁１１２ａに当接させる構造であってもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る保存装置は、冷凍機を蓋部に設けた点を除き、実施の形態１に係る保存装置１００と同様の構成を備える。以下、実施の形態２に係る保存装置について、実施の形態１と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図５は、実施の形態２に係る保存装置の内部構造を示す斜視図である。図６（Ａ）は、実施の形態２に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、実施の形態２に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す正面図である。

本実施の形態に係る保存装置２００は、保存容器２０２と、冷凍機２０４と、誘導部２０６とを備える。保存容器２０２は、有底状の内筒２０８と、有底状の外筒２１０とを有する。内筒２０８の内部には収容室２１２が配置される。収容室２１２には、保存対象物及び液体窒素が収容される。保存容器２０２は、保存対象物を収容するトレイ２１４を有する。トレイ２１４は、鉛直方向に延在する支持軸２１６と、保存対象物の収容スペースを区画する隔壁２１８とを有する。

内筒２０８と外筒２１０との間の空間は真空である。保存容器２０２の上面には、収容室１１２と保存容器１０２の外部とを連通する開口部２２０が設けられる。開口部２２０は、保存対象物を収容室２１２に収容する際又は収容室２１２から取り出す際に使用される。開口部２２０には、蓋部２２２が設けられる。収容室２１２に収容される液体窒素は、保存対象物の冷却に用いられる。収容室２１２内の下方には窒素の液相２２４が形成（配置）され、収容室２１２内の上方には窒素の気相２２６が形成（配置）される。保存対象物は気相２２６に配置される。

冷凍機２０４は、収容室２１２内の気体窒素を凝縮して液体窒素を生成する。冷凍機２０４は、蓋部２２２に設けられる。冷凍機２０４は、蓋部２２２を貫通するように設置される。冷凍機２０４は、冷却部２２８と、放熱部２３０とを有する。冷却部２２８は気相２２６に配置され、気体窒素から熱を奪って凝縮させる。本実施の形態の冷凍機２０４は、冷却部２２８として冷凍機２０４の下端部において下方に突出する複数のフィンを有する。各フィンの下端面は中心が尖った形状を有する。このため、各フィンの表面に生じる液体窒素の液滴は、フィンの先端部に集まる。放熱部２３０は、冷却部２２８が気体窒素から奪った熱を放出する。放熱部２３０は、保存容器２０２の外部に配置される。

保存装置２００は、冷却部２２８を被覆して外気から遮断するカバー部２４２を備える。カバー部２４２は、蓋部２２２が開口部２２０を閉塞した状態で、すなわち蓋部２２２が開口部２２０に挿し込まれた状態で冷却部２２８を露出させる第１姿勢と、蓋部２２２が開口部２２０を開放した状態で、すなわち蓋部２２２が開口部２２０から取り外された状態で冷却部２２８を被覆する第２姿勢との間で切り替え可能である。カバー部２４２を設けることで、蓋部２２２を開口部２２０から取り外した際に、冷却部２２８が外気に曝露されることを防ぐことができる。

カバー部２４２は、蓋部２２２の挿抜に連動して第１姿勢と第２姿勢とを切り替えることができる。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照しながら、カバー部２４２の開閉動作について詳細に説明する。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、蓋部の挿抜に連動してカバー部が変位する様子を示す模式図である。保存装置２００は、カバー部２４２の開閉機構として可動部材２４４を備える。本実施の形態の可動部材２４４は、蓋部２２２が挿入されるスリーブ形状を有し、蓋部２２２のおよそ下半分が可動部材２４４に挿入される。可動部材２４４は、外周方向に突出する係止部２４４ａを上端部に有する。係止部２４４ａは、水平方向で開口部２２０の外側まで突出している。可動部材２４４の下面には開口部２４４ｂが設けられ、開口部２４４ｂから冷却部２２８が突出する。

また、可動部材２４４の下面には、開口部２４４ｂから突出する冷却部２２８を覆うようにカバー部２４２が設けられる。カバー部２４２は可動部材２４４に対して、ヒンジ機構２４８を介して回動可能に連結される。ヒンジ機構２４８は水平方向に延びる回動軸を有する。本実施の形態では、カバー部２４２は２つの部材に分割されており、下方に観音開きできるように可動部材２４４に連結されている。また、カバー部２４２は、ヒンジ機構２４８に設けられるばね等の付勢部材によって、カバー部２４２が閉まる方向、すなわち冷却部２２８を覆う方向に付勢されている。

可動部材２４４は、蓋部２２２に対して変位可能に設けられる。具体的には、可動部材２４４は、蓋部２２２に対して、蓋部２２２の開口部２２０への挿抜方向、言い換えれば保存容器２０２の内−外方向に変位可能である。また、可動部材２４４は、蓋部２２２が開口部２２０に挿入された状態で、蓋部２２２の外周面と開口部２２０の内周面との間に配置される。

図７（Ａ）に示すように、蓋部２２２が開口部２２０から取り外されている状態で、可動部材２４４は可動範囲の下端、すなわち最も保存容器内方向（収容室２１２の中心寄り）に位置する。可動部材２４４は、ばね等の付勢部材２４６によって蓋部２２２に対して保存容器内方向、すなわち蓋部２２２から離間する方向に付勢される。この状態では、カバー部２４２は第２姿勢をとり、冷却部２２８はカバー部２４２で覆われる。

図７（Ｂ）に示すように、蓋部２２２は開口部２２０に挿入されると、主に自重により開口部２２０内へ進入していく。そして、可動部材２４４の係止部２４４ａが、開口部２２０の上縁部に突き当たる。係止部２４４ａと開口部２２０の上縁部との係合により、可動部材２４４がこれ以上保存容器内側方向へ変位することが規制される。

その結果、図８（Ａ）に示すように、蓋部２２２のみが保存容器内方向へ変位する。可動部材２４４は、蓋部２２２の開口部２２０への挿入にともなって開口部２２０の縁部により付勢部材２４６の付勢方向とは逆の方向に押圧される。これにより、可動部材２４４は、蓋部２２２に対して保存容器外方向に変位する。一方、蓋部２２２は、可動部材２４４に対して保存容器内方向に変位する。そして、蓋部２２２の下端部が開口部２４４ｂから突出して、ヒンジ機構２４８が有する付勢部材の付勢方向とは逆の方向にカバー部２４２を押圧する。これにより、カバー部２４２が開き始める。

図８（Ｂ）に示すように、蓋部２２２がさらに開口部２２０に進入すると、カバー部２４２は蓋部２２２によってさらに押圧されて、押し広げられる。これにより、カバー部２４２が第２姿勢から第１姿勢に切り替わり、冷却部２２８が気相２２６に露出する。

すなわち、可動部材２４４は、開口部２２０への蓋部２２２の挿抜にともなう開口部２２０の縁部との係合と、付勢部材２４６の付勢力とによって、蓋部２２２に対して保存容器外方向又は保存容器内方向に変位する。可動部材２４４に連結されたカバー部２４２は、可動部材２４４が蓋部２２２に対して保存容器外方向に変位すると第１姿勢となり（図８（Ｂ））、可動部材２４４が蓋部２２２に対して保存容器内方向に変位すると第２姿勢となる（図７（Ａ））。

図５、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、誘導部２０６は、冷却部２２８により凝縮された液体窒素を液相２２４に誘導する機能を有する。誘導部２０６は、液滴受部２３２と、流路部２３４とを有する。液滴受部２３２は、冷却部２２８の鉛直方向下方に配置される。冷却部２２８の表面に生じる液体窒素の液滴は、液滴受部２３２に落下する。

液滴受部２３２は樋状部材であり、一端（基端部）が収容室２１２の中心近傍に配置され、他端（先端部）が収容室２１２の内壁２１２ａ近傍に配置される。液滴受部２３２は、その延在方向に対して直交する断面の形状がＶ字状あるいはＵ字状である。また、液滴受部２３２は、基端部側から先端部側に向かって下方に傾斜する。したがって、液滴受部２３２に滴下した液体窒素は、液滴受部２３２の幅方向の中心に集まりながら内壁２１２ａに向かって移動する。

流路部２３４は、液滴受部２３２と液相２２４とをつなぐ部分である。本実施の形態の流路部２３４は、収容室２１２の内壁２１２ａを含む。内壁２１２ａは、鉛直壁面２１２ａ１と、鉛直壁面２１２ａ１から突出する庇部２３６を含む。庇部２３６は、鉛直壁面２１２ａ１から収容室２１２の中心且つ上方に向かって突出するように設けられる。庇部２３６は、鉛直壁面２１２ａ１に溶接等により固定される。庇部２３６と鉛直壁面２１２ａ１との接続部には、鉛直方向に貫通する貫通孔が設けられている。

液滴受部２３２の先端部は、収容室２１２の内壁２１２ａに当接する。本実施の形態の液滴受部２３２は、内壁２１２ａのうちの庇部２３６に当接する。液滴受部２３２上を内壁２１２ａに向かって移動する液体窒素は庇部２３６に到達すると、庇部２３６上を鉛直壁面２１２ａ１に向かって移動する。そして、液体窒素は、貫通孔を通過して鉛直壁面２１２ａ１を伝って下降し、液相２２４に到達する。

液滴受部２３２は、保存容器２０２に対してヒンジ機構２５０を介して回動可能に連結される。ヒンジ機構２５０は水平方向に延びる回動軸を有する。本実施の形態では、液滴受部２３２の基端部が開口部２２０の下端部にヒンジ機構２５０を介して回動可能に連結されている。液滴受部２３２は、基端部を支点として、蓋部２２２が開口部２２０を閉塞した状態で開口部２２０の鉛直方向下方に位置する第１姿勢と、蓋部２２２が開口部２２０を開放した状態で開口部２２０の鉛直方向下方から退避する第２姿勢との間で切り替え可能である。

図５〜図６（Ｂ）には、液滴受部２３２が第１姿勢にある状態が図示されている。第１姿勢の状態で、液滴受部２３２は略水平方向に延在し、冷却部２２８の鉛直方向下方に配置される。一方、図９には、液滴受部２３２が第２姿勢にある状態が図示されている。図９は、実施の形態２に係る保存装置２００において液滴受部２３２が第２姿勢にある状態を示す斜視図である。第２姿勢の状態で、液滴受部２３２は開口部２２０内に配置されて略鉛直方向に延在する。液滴受部２３２の先端部は、開口部２２０から保存容器２０２の外部に突出する。液滴受部２３２は第２姿勢に変位すると、少なくとも開口部２２０の中心の鉛直方向下方から退避する。すなわち、鉛直方向上方から見て、第１姿勢にある液滴受部２３２は開口部２２０の中心と重なり、第２姿勢にある液滴受部２３２は開口部２２０の中心から外れる。

液滴受部２３２は、ヒンジ機構２５０に設けられるばね等の付勢部材によって、第１姿勢をとるように付勢されている。庇部２３６は液滴受部２３２のストッパとして機能し、液滴受部２３２の先端部が庇部２３６に当接することで第１姿勢が維持される。保存装置２００の使用者は、蓋部２２２を開口部２２０から引き抜いた後、ヒンジ機構２５０の付勢部材の付勢力に逆らって液滴受部２３２を引き起こすことで、液滴受部２３２を第２姿勢に切り替えることができる。

液滴受部２３２の先端部近傍には、図示しない係止フックが設けられている。使用者は、液滴受部２３２を第２姿勢に切り替えた後、係止フックを開口部２２０の上縁部に引っ掛けることで、液滴受部２３２の第２姿勢を維持させることができる。また、液滴受部２３２の基端部近傍には、液滴ポケット２５２が設けられている。液滴ポケット２５２は、液滴受部２３２を第２姿勢に切り替えた際に基端部側に移動する液体窒素の液滴を捕集する。これにより、液滴受部２３２が第２姿勢にある状態で、液体窒素の液滴が保存対象物に付着することを抑制することができる。

第２姿勢にある液滴受部２３２は、開口部２２０内に延在する。このため、液滴受部２３２が第２姿勢の状態のままでは蓋部２２２を開口部２２０に挿入することができない。これにより、蓋部２２２を開口部２２０に挿入する際に、液滴受部２３２を第１姿勢に戻すよう使用者に注意喚起することができる。

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）を参照しながら、蓋部２２２の開閉機構について説明する。図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）は、実施の形態２に係る保存装置の蓋部近傍を拡大して示す斜視図である。保存装置２００は、蓋部２２２の開閉機構２５４を備える。開閉機構２５４は、保存装置２００の使用者が操作するハンドル２５６と、ハンドル２５６と蓋部２２２とに連結されるリンク機構２５８とを有する。ハンドル２５６は、鉛直方向上下に変位させることができる。

図１０（Ａ）に示すように、ハンドル２５６が可動範囲の上端位置にある状態で、蓋部２２２は開口部２２０に挿入されている。図１０（Ｂ）に示すように、ハンドル２５６が下方に変位すると、ハンドル２５６にかかる力がリンク機構２５８によって蓋部２２２を上方に変位させる力に変換されて蓋部２２２に伝達される。これにより、蓋部２２２が鉛直方向上方に迫り上がる。ハンドル２５６が所定位置まで下げられると、蓋部２２２の全体が開口部２２０から引き抜かれる。図１０（Ｃ）に示すように、ハンドル２５６がさらに下方に変位すると、ハンドル２５６にかかる力がリンク機構２５８によって蓋部２２２を略水平方向に変位させる力に変換されて蓋部２２２に伝達される。これにより、蓋部２２２は開口部２２０の鉛直方向上方から退避する。

本実施の形態の保存装置２００では、蓋部２２２に冷凍機２０４が設けられている。このため、蓋部２２２の質量が比較的大きく、蓋部２２２の開閉に労力を要する。これに対し、開閉機構２５４を設けることで、蓋部２２２を容易且つ安全に開閉することができる。リンク機構２５８は、ダンパー２５９を備える。これにより、蓋部２２２の急激な変位を抑制することができ、保存装置２００の安全性を高めることができる。なお、ハンドル２５６は、可動範囲の下端位置にある状態で保存容器２０２の側方、すなわち保存容器２０２の上面よりも下方に位置するよう設計される。これにより、ハンドル２５６が保存対象物の出し入れ作業の妨げとなることを回避することができる。

以上説明した本実施の形態に係る保存装置２００によっても、実施の形態１に係る保存装置１００と同様の効果を奏することができる。また、本実施の形態では、蓋部２２２に冷凍機２０４が設けられている。このため、冷凍機を設置するための開口部を保存容器に別途設ける必要がない。よって、冷凍機付きの凝集室を外部に設けて液体窒素の再利用を図る場合に比べて、より一層簡単に、また改造に起因する収容室からの熱リークの増大を抑制しながら、液体窒素の再利用を実現することができる。

また、保存装置２００はカバー部２４２を備える。このため、蓋部２２２を取り外した際に冷却部２２８が外気に曝露されることを防ぐことができる。これにより、冷却部２２８への霜付きや結露を抑制することができ、また、冷却部２２８の熱損失を抑制することができる。さらに、カバー部２４２は、蓋部２２２の開閉に連動して自動的に開閉するように構成されている。このため、保存装置２００の使用者の作業量が増えることがなく、また、冷却部２２８が外気に曝露されることをより確実に防ぐことができる。

また、液滴受部２３２は、蓋部２２２が閉じた状態で開口部２２０の鉛直方向下方に位置する第１姿勢と、蓋部２２２が開いた状態で開口部２２０の鉛直方向下方から退避する第２姿勢との間で切り替え可能である。これにより、保存対象物を出し入れする際の作業性が低下することを抑制することができる。

（変形例２）
上述した実施の形態２に係る保存装置２００には、変形例２を挙げることができる。変形例２に係る保存装置２００は、液滴受部２３２を水平方向に回動させて第１姿勢と第２姿勢とを切り替える点を除き、実施の形態２に係る保存装置２００と同様の構成を備える。以下、変形例２に係る保存装置について、実施の形態２と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、変形例２に係る保存装置の開口部近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。

本変形例に係る保存装置２００において、液滴受部２３２は、基端部がヒンジ機構２６０を介して開口部２２０の下端に連結されている。ヒンジ機構２６０は、鉛直方向に延びる回動軸を有する。図１１（Ａ）には、液滴受部２３２が第１姿勢にある状態が図示されている。第１姿勢の状態で、液滴受部２３２は冷却部２２８の鉛直方向下方に配置される。図１１（Ｂ）には、液滴受部２３２が第２姿勢にある状態が図示されている。液滴受部２３２は、基端部を支点として先端部が水平方向に回動することで、開口部２２０の鉛直方向下方から退避する。

液滴受部２３２の上面には、所定位置に上方に突出する回動ストッパ２６２が設けられる。回動ストッパ２６２は、液滴受部２３２が第２姿勢となったときに開口部２２０の下端部に当接するように位置が定められている。液滴受部２３２は、回動ストッパ２６２が開口部２２０の下端部に当接するまで回動することで、第２姿勢となる。なお、庇部２３６は、液滴受部２３２が第２姿勢の状態で液滴受部２３２の先端部が到達する位置まで、鉛直壁面２１２ａ１に沿って延在してもよい。この場合、庇部２３６を液滴受部２３２が回動する際のガイドレールとして利用することができる。また、庇部２３６を液滴受部２３２の第１姿勢を定める位置決め機構として利用してもよい。

本変形例に係る保存装置２００によっても、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。

（変形例３）
また、上述した実施の形態２に係る保存装置２００には、変形例３を挙げることができる。変形例３に係る保存装置２００は、液滴受部２３２を蓋部２２２に設ける点、内壁２１２ａに代えてトレイ２１４を流路部２３４として利用している点、及び、液滴受部２３２の機能とカバー部２４２の機能を兼ね備えた２重筒部を備える点を除き、実施の形態２に係る保存装置２００と同様の構成を備える。以下、変形例３に係る保存装置について、実施の形態２と異なる構成を中心に説明し、共通する構成については簡単に説明するか、あるいは説明を省略する。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、変形例３に係る保存装置の冷凍機近傍の内部構造を拡大して示す斜視図である。図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）の順に、蓋部２２２が開口部２２０内に徐々に進入していく様子が図示されている。

本変形例に係る保存装置２００は、冷却部２２８として、蓋部２２２の下端部において下方に突出する複数のフィンを有する。また、保存装置２００は２重筒部２６４を備える。２重筒部２６４は、第１筒部２６６と、第２筒部２６８とを有する。第１筒部２６６は有底筒状の部材であり、蓋部２２２に固定されて冷却部２２８を被覆する。第２筒部２６８は有底筒状の部材であり、可動部材２４４に固定されて第１筒部２６６を被覆する。

第１筒部２６６と第２筒部２６８とは、第１筒部２６６の外側面と第２筒部２６８の内側面とが摺動可能に当接する。また、図１２（Ａ）に示すように可動部材２４４がその可動範囲の下端に位置する状態では、第１筒部２６６の底面と第２筒部２６８の底面とは離間している。

第１筒部２６６及び第２筒部２６８は、それぞれの側面に貫通孔２６６ａ，２６８ａを有する。第１筒部２６６の貫通孔２６６ａと第２筒部２６８の貫通孔２６８ａとは、可動部材２４４が蓋部２２２に対して保存容器外方向に変位すると互いに重なって２重筒部２６４の内部と外部とが連通し（図１３（Ｂ）参照）、可動部材２４４が蓋部２２２に対して保存容器内方向に変位すると互いにずれて２重筒部２６４の内部と外部との連通が遮断される（図１２（Ａ）参照）ように、互いの位置関係が定められている。したがって、可動部材２４４がその可動範囲の下端に位置する状態では、貫通孔２６６ａと貫通孔２６８ａとは互いにずれ、冷却部２２８と気相２２６との連通が遮断される。

第２筒部２６８の下端部には、ヒンジ機構２７０を介して連結部２４０が回動可能に連結される。ヒンジ機構２７０は水平方向に延びる回動軸を有する。連結部２４０は樋状部材もしくは筒状部材であり、一端（基端部）の近傍がヒンジ機構２７０を介して第２筒部２６８に連結される。連結部２４０は、ヒンジ機構２７０が備えるねじ等の付勢部材によって他端（先端部）が鉛直方向上方に変位するように付勢される。可動部材２４４がその可動範囲の下端に位置する状態で、鉛直方向から見て連結部２４０は開口部２２０の延在範囲の内側に位置する。これにより、連結部２４０が蓋部２２２の取り外しを阻害することを回避することができる。

第１筒部２６６の下端部には、連結部２４０に向けて突出する突起部２７２が設けられる。また、第１筒部２６６は、突起部２７２との接続部分に貫通孔２６６ｂを有する。第１筒部２６６の底面は、貫通孔２６６ｂに向かって下方に傾斜している。

図１２（Ｂ）に示すように、蓋部２２２が開口部２２０内に進入していくと、実施の形態２で説明したように可動部材２４４の係止部２４４ａが開口部２２０の縁部に突き当たり（図７（Ｂ））、可動部材２４４の変位が規制される。したがって、可動部材２４４に固定される第２筒部２６８の変位が停止する。蓋部２２２が開口部２２０内にさらに進入すると、蓋部２２２が保存容器内方向へ変位する。このため、蓋部２２２に固定される第１筒部２６６は、第２筒部２６８に対して保存容器内方向に変位する。そして、第１筒部２６６の底面が第２筒部２６８の底面に近づいていく。この第１筒部２６６の変位により、突起部２７２は、ヒンジ機構２７０が有する付勢部材の付勢方向とは逆の方向に連結部２４０を押圧する。これにより、連結部２４０が倒れ始める。また、貫通孔２６６ａと貫通孔２６８ａとが重なり始める。

図１３（Ａ）に示すように、蓋部２２２がさらに開口部２２０に進入すると、第１筒部２６６の底面が第２筒部２６８の底面にさらに近づく。そして、突起部２７２が連結部２４０をさらに押圧し、連結部２４０がより一層倒れる。また、貫通孔２６６ａと貫通孔２６８ａとが重なる領域の面積が増加する。

図１３（Ｂ）に示すように、蓋部２２２がさらに開口部２２０に進入して可動部材２４４がその可動範囲の上端に到達すると、第１筒部２６６の底面と第２筒部２６８の底面とが当接する。連結部２４０は、先端部が流路部２３４に当接する。この状態で、連結部２４０は、基端部から先端部に向けて下方に傾斜する。また、貫通孔２６６ａと貫通孔２６８ａとが完全に重なり、冷却部２２８と気相２２６とが連通する。すなわち、２重筒部２６４は、開口部２２０への蓋部２２２の挿抜にともなって、冷却部２２８の気相２２６への露出と気相２２６からの遮蔽とを切り替えることができる。

冷却部２２８が気相２２６に露出すると、冷却部２２８の表面には液体窒素の液滴が生じる。この液滴は、第１筒部２６６に落下する。第１筒部２６６に落下した液滴は、第１筒部２６６の底面、貫通孔２６６ｂ及び連結部２４０を経て、流路部２３４に至る。したがって、第１筒部２６６は液滴受部２３２として機能する。また、蓋部２２２が開口部２２０に挿入されていない状態では、貫通孔２６６ａと貫通孔２６８ａとが互いにずれることで、冷却部２２８が外気に対して遮断される。したがって、第１筒部２６６と第２筒部２６８とはカバー部２４２として機能する。以上より、２重筒部２６４は、液滴受部２３２及びカバー部２４２を構成する。なお、第１筒部２６６が液滴受部２３２を構成し、第２筒部２６８がカバー部２４２を構成すると見ることもできる。この場合、液滴受部２３２が冷却部２２８とともにカバー部２４２に覆われることになる。これにより、液滴受部２３２が外気に曝されることを回避することができる。

流路部２３４は、トレイ２１４の支持軸２１６を含む。支持軸２１６は、軸本体２１６ａと、軸本体２１６ａの表面から突出する庇部２３６を含む。したがって、流路部２３４は、軸本体２１６ａと庇部２３６とで構成される。軸本体２１６ａは鉛直方向に延在する管状部材であり、上端部は気相２２６に配置され、下端部は液相２２４に配置される。庇部２３６は、軸本体２１６ａの上端部に設けられる。庇部２３６は、軸本体２１６ａの上端部の表面から上方、且つ水平方向で収容室２１２の外側に向かって広がっている。

連結部２４０は、支持軸２１６に当接する。本変形例では、連結部２４０は支持軸２１６のうちの庇部２３６に当接する。連結部２４０から庇部２３６に到達した液体窒素は、庇部２３６から軸本体２１６ａの内壁を伝って液相２２４に到達する。

連結部２４０の基端部には、液滴ポケット２７４が設けられている。液滴ポケット２７４は、連結部２４０の先端部が鉛直方向上方に変位している状態で基端部側に移動する液体窒素の液滴を捕集する。これにより、液体窒素の液滴が保存対象物に付着することを抑制することができる。

本変形例に係る保存装置２００によっても、実施の形態２と同様の効果を奏することができる。また、本変形例では、液滴受部２３２として機能する２重筒部２６４が蓋部２２２に設けられる。このため、液滴受部２３２を開口部２２０の鉛直方向下方から退避させるための機構を省略することができる。なお、庇部２３６は、軸本体２１６ａの上端面ではなく、軸本体２１６ａの外側面に設けられてもよい。この場合、軸本体２１６ａの外側面に貫通孔が設けられる。庇部２３６から軸本体２１６ａに到達した液体窒素は、この貫通孔を通って軸本体２１６ａの内部に進入し、軸本体２１６ａの内壁を伝って液相２２４に到達する。また、流路部２３４は、支持軸２１６に代えて隔壁２１８を含んでもよい。この場合、連結部２４０は、隔壁２１８に当接する。また、隔壁２１８は好ましくは庇部２３６を有し、連結部２４０は庇部２３６に当接する。また、２重筒部２６４を用いるとともに連結部２４０を内壁２１２ａに当接させる構造であってもよい。

（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３に係る保存装置の内部構造を模式的に示す正面図である。本実施の形態に係る保存装置３００は、保存容器３０２と、冷凍機３０４と、液跳ね制御部３７６と、飛散防止部３７８とを備える。保存装置３００は、実施の形態１，２に係る保存装置１００，２００に比べて小型の保存装置である。

保存容器３０２は、有底状の内筒３０８と、有底状の外筒３１０とを有する。内筒３０８の内部には、収容室３１２が配置される。収容室３１２は、保存対象物及び液体窒素を収容する密閉空間である。内筒３０８と外筒３１０との間の空間は真空である。保存容器３０２の上面には、収容室３１２と保存容器３０２の外部とを連通する開口部３２０が設けられる。開口部３２０は、保存対象物を収容室３１２に収容する際又は収容室３１２から取り出す際に使用される。開口部３２０は、保存容器３０２の略中心に配置される。開口部３２０には、開口部３２０を開閉可能に塞ぐ蓋部３２２が設けられる。

保存容器３０２は、保存対象物を収容する複数のラック３８０を有する。ラック３８０は上方に延伸するフック３８０ａを有する。ラック３８０は、フック３８０ａが開口部３２０の上縁部に引っ掛けられることで、保存容器２０２に対して固定される。ラック３８０は、保存容器３０２の中心に対して水平方向位置がオフセットするように配置される。したがって、開口部３２０とラック３８０とは水平方向位置がずれる。

収容室３１２に収容される液体窒素は、保存対象物の冷却に用いられる。収容室３１２内の下方には窒素の液相３２４が形成（配置）され、収容室３１２内の上方には窒素の気相３２６が形成（配置）される。保存対象物は気相３２６に配置される。

冷凍機３０４は、収容室３１２内の気体窒素を凝縮して液体窒素を生成する。生成される液体窒素は、保存対象物の冷却に再利用される。冷凍機３０４としては、窒素を凝縮できる温度まで冷却可能なものであれば特に限定されない。冷凍機３０４は、蓋部３２２に設けられる。冷凍機３０４は、蓋部３２２を貫通するように設置される。

冷凍機３０４は、冷却部３２８と、放熱部３３０とを有する。冷却部３２８は、気相３２６に配置されて、気相３２６中の気体窒素から熱を奪って気体窒素を凝縮させる。これにより、冷却部３２８の表面に液体窒素の液滴が生じる。放熱部３３０は、冷却部３２８が気体窒素から奪った熱を放出する。放熱部３３０は、保存容器３０２の外部に配置される。したがって、気体窒素から奪った熱は、放熱部３３０によって保存容器３０２の外部に放熱される。

冷凍機３０４は蓋部３２２に設けられる。このため、冷凍機３０４は、収容室３１２における保存対象物の収容スペース、すなわちラック３８０の存在位置に対して水平方向位置がオフセットする。この場合、冷却部３２８の表面に生じる液体窒素の液滴は、落下しても保存対象物に付着することなく液相３２４に到達することができる。しかしながら、液滴が直に保存対象物に付着することはないが、落下した液滴が液相３２４の液面に衝突して液体窒素の飛沫が生じ、この飛沫が保存対象物に付着するおそれがある。

これに対し、保存装置３００は液跳ね防止機構として、液跳ね制御部３７６及び飛散防止部３７８を備える。液跳ね制御部３７６は、冷却部３２８の鉛直方向下方で且つ液相３２４の液面より上方に配置される。液跳ね制御部３７６は、鉛直方向に対して傾斜した傾斜面３７６ａを有し、冷却部３２８により凝縮されて落下する液体窒素を傾斜面３７６ａで受けて、液滴が跳ねる方向を制御する。本実施の形態の液跳ね制御部３７６は、上方に突出する頂点と、頂点から全周にわたって広がり且つ下方に傾斜する傾斜面３７６ａとを有する傘状部材である。

飛散防止部３７８は、液跳ね制御部３７６に当たった液滴の飛散を抑制する部材であり、液跳ね制御部３７６の鉛直方向上方に配置される開口３７８ａと、液跳ね制御部３７６の周囲を覆う側壁３７８ｂとを有する。本実施の形態の飛散防止部３７８は、筒状部材であり、筒の下端は収容室３１２の底面に設置される。例えば、内筒３０８は底面における飛散防止部３７８が設けられる位置に凹部を有し、この凹部に筒の下端が嵌め込まれることで飛散防止部３７８の位置決めがなされる。あるいは、筒の下端を内筒３０８の底面と同径にすることで、飛散防止部３７８の位置決めがなされる。筒の上端は気相３２６に位置し、筒の内部であって且つ液相３２４よりも上方に液跳ね制御部３７６が配置される。側壁３７８ｂには貫通孔が設けられ、貫通孔により筒の内側と外側とが連通される。

冷却部３２８から落下した液体窒素の液滴は、開口３７８ａから飛散防止部３７８の内部に進入する。そして、液跳ね制御部３７６の傾斜面３７６ａに衝突する。傾斜面３７６ａに衝突した液滴は側方に飛散し、液跳ね制御部３７６の周囲を囲う飛散防止部３７８の側壁３７８ｂに当たる。側壁３７８ｂに当たった液滴は、側壁３７８ｂの内側面に沿って下方に移動し、液相３２４に至る。なお、冷却部３２８は、液滴がより確実に開口３７８ａを通過するように下端部が尖っている。

保存装置３００は、実施の形態２、変形例２及び変形例３で説明したカバー部２４２と、カバー部２４２の開閉機構とを備えてもよい。

以上説明したように、本実施の形態に係る保存装置３００は、収容室３１２内の気相３２６に、冷凍機３０４の冷却部３２８が配置されている。このため、液体窒素の利用効率を向上させることができる。また、液跳ね制御部３７６及び飛散防止部３７８を備えるため、液体窒素によって保存対象物が汚染されるおそれを低減することができる。

保存装置３００は、気相３２６中の窒素を凝縮させて液体窒素を生成し、この液体窒素を液相３２４に戻して再利用している。これにより、保存装置３００への液体窒素の充填の手間を軽減することができる。また、保存装置３００への液体窒素の補充を怠ったことで保存対象物の保存状態が悪化するリスクを軽減することができる。また、液体窒素の消費量を抑制することができるため、保存対象物の保存に要する経済的な負担を軽減することができる。

また、保存装置３００は収容室３１２の上部に冷却部３２８を有する。これにより、気相３２６中に対流を誘発して、気相３２６の温度分布を均一化することができる。このため、保存対象物の収容スペースを収容室３１２の広範囲に拡大することができる。よって、保存対象物の収容効率を向上させることができる。

また、冷凍機３０４を蓋部に設け、また収容室に液跳ね制御部３７６及び飛散防止部３７８を設置する、という簡単な加工だけで、冷凍機を備えない従来の保存装置から本実施の形態に係る保存装置３００を製造することができる。このため、冷凍機付きの凝集室を外部に設けて液体窒素の再利用を図る場合に比べて、より簡単に、また改造に起因する収容室からの熱リークの増大を抑制しながら、液体窒素の再利用を実現することができる。

なお、液体窒素の液跳ねを防ぐ方法としては、冷却部３２８を液相３２４の液面近傍まで延伸させることが考えられる。しかしながら、この場合は冷却部３２８が蓋部３２２の挿抜の障害となり得る。あるいは、液滴の流路部を収容室３１２の底面から冷却部３２８まで突出させることも考えられるが、この場合は流路部が保存対象物の出し入れの障害となり得る。

本発明は、上述した各実施の形態及び各変形例に限定されるものではなく、これらの実施の形態及び変形例を組み合わせたり、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などのさらなる変形を加えることも可能であり、当該組み合わせ、あるいはさらなる変形が加えられて生じる新たな実施の形態も本発明の範囲に含まれる。各実施の形態及び各変形例の組み合わせ、及び各実施の形態及び各変形例へのさらなる変形の追加によって生じる新たな実施の形態は、組み合わされる実施の形態、変形例及び変形それぞれの効果をあわせもつ。

実施の形態３を除く各実施の形態及び各変形例において、庇部１３６，２３６が省略されて液滴受部１３２，２３２及び連結部１４０，２４０が直に内壁１１２ａ，２１２ａや支持軸１１６，２１６、隔壁１１８，２１８に当接してもよい。また、流路部１３４，２３４は、液滴受部１３２，２３２と液相１２４，２２４とをパイプ等の接続部材で接続することで、内壁１１２a，２１２ａを含まない構造とすることもできる。例えば、パイプ等の接続部材が、内壁１１２ａ，２１２ａの近傍、もしくは支持軸１１６，２１６の内部あるいは外側面を経由して、液滴受部１３２，２３２から実質的に液相１２４，２２４の近傍まで延在する構成が例示される。

１００，２００，３００ 保存装置、 １０２，２０２，３０２ 保存容器、 １０４，２０４，３０４ 冷凍機、 １０６，２０６ 誘導部、 １１２，２１２，３１２ 収容室、 １１２ａ，２１２ａ 内壁、 １１４，２１４ トレイ、 １１６，２１６ 支持軸、 １１８，２１８ 隔壁、 １２０，２２０，３２０ 開口部、 １２２，２２２，３２２ 蓋部、 １２４，２２４，３２４ 液相、 １２６，２２６，３２６ 気相、 １２８，２２８，３２８ 冷却部、 １３０，２３０，３３０ 放熱部、 １３２，２３２ 液滴受部、 １３４，２３４ 流路部、 １３６，２３６ 庇部、 ２４２ カバー部、 ２４４ 可動部材、 ２４６ 付勢部材、 ２６４ ２重筒部、 ２６６ 第１筒部、 ２６６ａ，２６８ａ 貫通孔、 ２６８ 第２筒部、 ３７６ 液跳ね制御部、 ３７８ 飛散防止部、 ３７８ａ 開口。

Claims (14)

1. 保存対象物、及び当該保存対象物の冷却に用いられる液体窒素を収容する収容室を内部に有し、収容室内の下方に窒素の液相が形成され、収容室内の上方に窒素の気相が形成され、保存対象物が前記気相に配置される保存容器と、
   前記気相に配置されて気体窒素を凝縮させる冷却部を有する冷凍機と、
   前記冷却部の鉛直方向下方に配置される液滴受部、及び当該液滴受部と前記液相とをつなぐ流路部を有し、前記冷却部により凝縮された液体窒素を前記液相に誘導する誘導部と、
   を備えることを特徴とする保存装置。
2. 前記冷凍機は、前記冷却部が気体窒素から奪った熱を放出する放熱部を有し、
   前記放熱部は前記保存容器の外部に配置される請求項１に記載の保存装置。
3. 前記流路部は、前記収容室の内壁を含み、
   前記液滴受部は、前記内壁に当接する請求項１又は２に記載の保存装置。
4. 前記内壁は、壁面から突出する庇部を含み、
   前記液滴受部は、前記庇部に当接する請求項３に記載の保存装置。
5. 前記保存容器は、保存対象物を収容するトレイを有し、
   前記トレイは、鉛直方向に延在する支持軸と、当該支持軸に固定され保存対象物の収容スペースを区画する隔壁とを有し、
   前記流路部は、前記支持軸又は前記隔壁を含み、
   前記液滴受部は、前記支持軸又は前記隔壁に当接する請求項１又は２に記載の保存装置。
6. 前記支持軸又は前記隔壁は、表面から突出する庇部を含み、
   前記液滴受部は、前記庇部に当接する請求項５に記載の保存装置。
7. 前記収容室と前記保存容器の外部とを連通し、保存対象物を前記収容室に収容する際又は前記収容室から取り出す際に使用される開口部と、
   前記開口部を開閉可能に塞ぐ蓋部と、
   をさらに備え、
   前記冷凍機は、前記蓋部に設けられる請求項１乃至６のいずれか１項に記載の保存装置。
8. 前記液滴受部は、前記蓋部が前記開口部を閉塞した状態で前記開口部の鉛直方向下方に位置する第１姿勢と、前記蓋部が前記開口部を開放した状態で前記開口部の鉛直方向下方から退避する第２姿勢との間で切り替え可能である請求項７に記載の保存装置。
9. 前記液滴受部は、前記蓋部に設けられる請求項７に記載の保存装置。
10. 前記冷却部を被覆するカバー部をさらに備え、
    前記カバー部は、前記蓋部が前記開口部を閉塞した状態で前記冷却部を露出させる第１姿勢と、前記蓋部が前記開口部を開放した状態で前記冷却部を被覆する第２姿勢との間で切り替え可能である請求項７乃至９のいずれか１項に記載の保存装置。
11. 前記蓋部に対して変位可能に設けられる可動部材をさらに備え、
    前記可動部材は、前記開口部への前記蓋部の挿抜にともなって前記開口部の縁部と係合することで前記蓋部に対して保存容器外側方向又は保存容器内側方向に変位し、
    前記カバー部は、前記可動部材に連結され、前記可動部材が前記蓋部に対して保存容器外側方向に変位すると前記第１姿勢となり、前記可動部材が前記蓋部に対して保存容器内側方向に変位すると前記第２姿勢となる請求項１０に記載の保存装置。
12. 前記蓋部に対して前記可動部材を保存容器内側方向に付勢する付勢部材をさらに備え、
    前記可動部材は、前記蓋部の前記開口部への挿入にともなって前記開口部の縁部により前記付勢部材の付勢方向とは逆の方向に押圧され、前記蓋部に対して保存容器外側方向に変位し、
    前記蓋部は、前記可動部材に対して保存容器内側方向に変位して前記カバー部を押圧し、 前記カバー部は、前記蓋部に押圧されて前記第２姿勢から前記第１姿勢に切り替わる請求項１１に記載の保存装置。
13. 前記蓋部に固定されて前記冷却部を被覆する第１筒部、及び前記可動部材に固定されて前記第１筒部を被覆する第２筒部を有する２重筒部をさらに備え、
    前記第１筒部と前記第２筒部とは、前記第１筒部の外側面と前記第２筒部の内側面とが摺動可能に当接するとともに、それぞれの側面に貫通孔を有し、
    前記第１筒部の前記貫通孔と前記第２筒部の前記貫通孔とは、前記可動部材が前記蓋部に対して保存容器外側方向に変位すると互いに重なって前記２重筒部の内部と外部とが連通し、前記可動部材が前記蓋部に対して保存容器内側方向に変位すると互いにずれて前記２重筒部の内部と外部との連通が遮断されるように互いの位置関係が定められ、
    前記２重筒部は、前記液滴受部及び前記カバー部を構成する請求項１１に記載の保存装置。
14. 保存対象物、及び当該保存対象物の冷却に用いられる液体窒素を収容する収容室を内部に有し、収容室内の下方に窒素の液相が形成され、収容室内の上方に窒素の気相が形成され、保存対象物が前記気相に配置される保存容器と、
    前記収容室における保存対象物の収容スペースに対して水平方向位置がオフセットするように配置され且つ前記気相に配置されて気体窒素を凝縮させる冷却部を有する冷凍機と、
    前記冷却部の鉛直方向下方で且つ前記液相の液面より上方に配置され、鉛直方向に対して傾斜した面を有し、前記冷却部により凝縮されて落下する液体窒素を前記傾斜した面で受けて液体窒素の液跳ね方向を制御する液跳ね制御部と、
    前記液跳ね制御部の鉛直方向上方に配置される開口、及び前記液跳ね制御部の周囲を覆う側壁を有し、前記液跳ね制御部に当たった液滴の飛散を抑制する飛散防止部と、
    を備えることを特徴とする保存装置。

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