JP2020125139A - 保温容器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構造で長期に亘って保温対象物の保冷を行なうことのできる保温容器を提供する。【解決手段】本発明に係る保温容器１０は、第１の開口部２２を具える有底筒状の第１の容器本体２１と、前記第１の開口部を塞ぐ第１の蓋体２６と、を有する第１の容器２０と、第２の開口部３２を具える有底筒状の第２の容器本体３１と、前記第２の開口部を塞ぐ第２の蓋体３６と、を有する第２の容器３０と、を具える保温容器であって、前記第１の容器本体及び／又は前記第２の容器本体は、真空断熱構造であり、前記第２の容器は、前記第２の容器本体に保温対象物６０を収容し、前記第１の容器に保冷剤４０と共に収納される。【選択図】図１

Description

本発明は、保温容器に関するものであり、より具体的には、長期に亘って保温対象物の保冷を行なうことのできる保温容器に関するものである。

再生医療の実用化に伴って、細胞や組織などの生体試料を低温で保冷し、輸送する技術の向上が求められている。たとえば、特許文献１では、採取された生体試料を、液体窒素サーバーから液体窒素の供給を受けて冷却する低温容器に収納し、保冷、輸送等を行なう技術を開示している。

特開２００１−１４１３４６号公報

しかしながら、液体窒素サーバーを具える構成では、保温容器が複雑且つ大型化してしまい、取り扱いも容易ではない。

本発明の目的は、簡易な構造で長期に亘って保温対象物の保冷を行なうことのできる保温容器を提供することである。

本発明に係る保温容器は、
第１の開口部を具える有底筒状の第１の容器本体と、前記第１の開口部を塞ぐ第１の蓋体と、を有する第１の容器と、
第２の開口部を具える有底筒状の第２の容器本体と、前記第２の開口部を塞ぐ第２の蓋体と、を有する第２の容器と、
を具える保温容器であって、
前記第１の容器本体及び／又は前記第２の容器本体は、真空断熱構造であり、
前記第２の容器は、前記第２の容器本体に保温対象物を収容し、前記第１の容器に保冷剤と共に収納される。

少なくとも前記第１の容器本体が真空断熱構造であることが望ましい。

前記保冷剤は、固液共存状態であるものを用いることが望ましい。

前記保冷剤は、凝固点が前記保温対象物の保冷目的温度と同等のものを採用することが望ましい。

前記第２の容器は、筒状の容器保持具を介して前記第１の容器に収納することができる。

本発明の保温容器によれば、第２の容器に保温対象物を収容し、第２の容器を第１の容器に保冷剤と共に収納することで、保温対象物を長期に亘って好適に保冷することができる。とくに、第１の容器及び／又は第２の容器を真空断熱構造にすることで、保温性能を高めることができる。そして、第１の容器を真空断熱構造とした場合には、長期に亘って保温状態を維持することができる。また、第２の容器を真空断熱構造とした場合には、保温対象物は、保冷剤から急激な冷却を受けることがなく、緩やかに冷却されるから、保温対象物にヒートショックを与えることなく保冷を行なうことができる。

本発明の保温容器は、液体窒素サーバー等の複雑な装置や外部電源等を必要とせず、比較的簡便な構成とすることができる。また、保温容器は、大きさや形状を保温対象物の大きさや要求される保冷時間等に基づいて適宜決定できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る保温容器の断面図である。 図２は、第１の蓋体、第２の蓋体を外した保温容器の断面図である。 図３は、第１の容器の断面図である。 図４は、第２の容器及び容器保持具の断面図である。 図５は、容器保持具の（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図である。 図６は、保温性能を比較したグラフである。

以下、本発明の一実施形態に係る保温容器１０について図面を参照しながら説明を行なう。

図１は、本発明の保温容器１０の断面図、図２は、第１の蓋体２６及び第２の蓋体３６を外した保温容器１０の断面図、図３は、第１の容器の断面図、図４は、第２の容器及び容器保持具の断面図、図５は、容器保持具の（ａ）平面図、（ｂ）側面図、（ｃ）底面図である。

図１に示すように、本発明の保温容器１０は、外容器となる第１の容器２０に、内容器となる第２の容器３０を保冷剤４０と共に収納して構成される。第２の容器３０には、生体試料、生物、植物、工業試料、部品、食品、飲料などの種々の保温対象物６０を収容することができる。

図１乃至図３に示すように、第１の容器２０は、有底筒状の第１の容器本体２１と、第１の容器本体２１に形成された第１の開口部２２を塞ぐ第１の蓋体２６を含む。第１の容器本体２１は、ステンレス鋼などの金属板を真空二重構造に形成した真空断熱構造とすることが好適である。第１の容器２０は、第２の容器３０よりも大容積であり、第２の容器３０と必要量の保冷剤４０を収納可能な大きさとすることができる。

第１の容器本体２１は、第２の容器３０が余裕を持って通過することのできる第１の開口部２２を有する。第１の開口部２２は、第１の蓋体２６により気密に閉じられ、第１の容器２０の密閉状態を維持する。本実施形態では、図３に示すように、第１の開口部２２の外周にねじ山２３が形成されており、第１の蓋体２６は、第１の開口部２２の外周のねじ山２３に噛合するねじ溝２７が形成されている。なお、第１の開口部２２の内周にねじ溝を形成し、第１の蓋体２６の外周にねじ山を形成した構成としても構わない。図示の実施形態では、第１の蓋体２６の上面側は、ウレタンや発泡スチロールの如き第１の断熱材２８で覆っている。

また、本実施形態では、第１の容器本体２１は、第１の開口部２２がやや縮径した首部を有し、当該首部に内向きに保持具抑え２４が突出している。

第２の容器３０は、図１、図２及び図４に示すように、有底筒状の第２の容器本体３１と、第２の容器本体３１に形成された第２の開口部３２を塞ぐ第２の蓋体３６を含む。第２の容器本体３１は、第１の容器本体２１と同様、ステンレス鋼などの金属板を真空二重構造に形成した真空断熱構造とすることが好適である。

第２の容器本体３１は、図示の実施形態では縦長円筒状であるが、浅い皿状等、保温対象物６０の形状や大きさ、出し入れのし易さに応じた形状とすることができる。第２の容器本体３１には、保温対象物６０を出し入れする第２の開口部３２が形成されている。第２の開口部３２は、第２の蓋体３６により気密に閉じられ、第２の容器３０の密閉状態を維持する。本実施形態では、図４に示すように、第２の開口部３２の内周にねじ溝３３が形成されており、第２の蓋体３６は、外周にねじ山３７が形成された内蓋を有する。なお、第２の開口部３２の外周にねじ山を形成し、第２の蓋体３６の内周にねじ溝を形成した構成としても構わない。図示の実施形態では、第２の蓋体３６は、内蓋にウレタンや発泡スチロールの如き第２の断熱材３８を収容している。

本実施形態では、第２の容器３０は、筒状の容器保持具５０により第１の容器２０に保持された状態で収納される。第２の容器３０を容器保持具５０で保持することにより、第２の容器３０を第１の容器２０内で安定して保持することができ、容器どうしの衝突を防止できる。容器保持具５０は、たとえば樹脂製とすることができる。容器保持具５０は、本実施形態では、図１、図２、図４及び図５に示すように第２の容器本体３１の底部と胴部を包囲する枠体であり、上端に拡径した当たり部５１が形成されている。当たり部５１は、第１の容器本体２１の保持具抑え２４と当接して、容器保持具５０がそれ以上第１の容器本体２１の内部に侵入することを阻止する。なお、容器保持具５０は、第１の容器本体２１の中で、第２の容器３０と保冷剤４０が直接接触することができるように、図５に示すように、側面にスリット５２、底面に孔５３が形成されている。スリット５２や孔５３は、保冷剤４０が通過可能であり、第１の容器２０内の保冷剤４０はスリット５２等を通って第２の容器３０に接触可能となっている。

第２の容器３０と共に第１の容器２０に収納される保冷剤４０は、第２の容器３０及びこれに収容された保温対象物６０を冷却した状態で維持する予め冷却された熱媒体である。保冷剤４０は、液体４１と固体４２、たとえば水と氷の固液共存状態で使用することが望ましい。これにより、保冷剤４０は、含まれる固体４２が融けきるまで、第２の容器３０及びその内容物である保温対象物６０を凝固点以下にはならない低温で保持することができる。保冷剤４０は、凝固点が保温対象物６０の保冷目的温度と同等のものを採用することが望ましい。保冷剤４０により保温対象物６０が過度に冷却されることを防ぐためである。たとえば、保冷剤４０は、塩化ナトリウム水溶液とすることで、水に比べてより低温での保冷を行なうことができる。

然して、本発明の保温容器１０は、以下の要領で使用することができる。

まず、第２の容器３０について、第２の蓋体３６を外し、第２の容器本体３１に第２の開口部３２から保温対象物６０を挿入する。そして、第２の容器本体３１に保温対象物６０を収容した状態で第２の蓋体３６で閉じ、第２の容器３０を密閉状態で維持する。この状態で、第２の容器３０を容器保持具５０に収納する。

続いて、第１の容器２０について、第１の蓋体２６を外し、第１の開口部２２から適量の保冷剤４０を投入し、第２の容器３０を容器保持具５０と共に挿入する。容器保持具５０は、当たり部５１が第１の容器本体２１の保持具抑え２４に当たることで、それ以上内部に侵入することなく第１の容器本体２１の内部で保持される。そして、第１の容器本体２１の第１の開口部２２を第１の蓋体２６で閉じ、第１の容器２０を密閉状態とすることで、図１に示すように、保温対象物６０を収納した保温容器１０が得られる。なお、容器保持具５０を採用しない場合には、第２の容器３０は、第１の容器本体２１に直接収納すればよい。

保温容器１０は、固液共存状態の保冷剤４０を第１の容器２０に収納することで、第２の容器３０及び保温対象物６０は、保冷剤４０の固体４２が融けきるまで、凝固点以下にはならない低温で保持することができる。

第１の容器本体２１に真空断熱構造を採用することで、外部の温度を第１の容器２０の内部に伝わり難くすることができ、保冷時間を延ばすことができる。

また、第２の容器本体３１に真空断熱構造を採用することで、保冷時間を延ばすことができることに加え、第２の容器３０の内部の温度が保冷剤４０によって急激に低下することを防止でき、保温対象物６０の温度変化に要する時間を長くすることができる。従って、保温対象物６０に過度のヒートショックを与えることはなく、保温対象物６０は緩やかに冷却される。従って、保温対象物６０が生体試料である場合にとくに有効である。

そして、第１の容器本体２１及び第２の容器本体３１の両方を真空断熱構造にすることで、保冷剤４０の保冷時間を可及的に延ばすことができ、且つ、保温対象物６０はヒートショックを受けることなく緩やかに冷却でき、保冷剤４０の固体４２が融けた後も、保温対象物６０が急激な温度上昇を受けることを防止できる。

なお、後述する実施例に示すように、第１の容器本体２１と第２の容器本体３１の何れかに真空断熱構造を採用する場合、外容器となる第１の容器本体２１に真空断熱構造を採用することが望ましい。

本発明の保温容器１０によれば、液体窒素サーバー等の複雑な装置や外部電源等を必要とせず、比較的簡便な構成とすることができる。また、保温容器１０の大きさや形状も、保温対象物６０の大きさや要求される保冷時間、外気温等に基づいて適宜決定できる。

望ましい実施形態として、第１の容器２０の容積は、第２の容器３０の２倍以上とする。また、保冷剤４０は、第１の容器２０と第２の容器３０の間に形成される空間の７０体積％となるように収納することが好適であり、８０体積％以上がより望ましい。保冷剤４０は多く収納される程、長期に亘って保冷効果を維持できる。なお、最初に第１の容器２０に収納される保冷剤４０は、液体４１と固体４２の比を７：３〜０：１０とすることが好適である。保冷剤４０の温度下限は、液体４１の凝固点により決定されるため、液体４１の割合を高くすることで温度低下の幅を小さく制御できる。また、固体４２の割合が高いと、保温時間を長くできる利点がある。なお、液体４１の比率を０にしても、第１の容器２０や第２の容器３０に固体４２が触れ、また、第１の容器２０内の雰囲気の熱により固体４２の一部は直ちに液体４１となるため、実質的には保温開始時には液体４１と固体４２が共存した状態に移行する。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

たとえば、第１の容器２０、第２の容器３０の形状、大きさ、細部の構成は上記や図示の実施形態に限定されるものではないことは勿論である。

また、第２の容器３０の内部に第３の容器、第４の容器等々を保冷剤と共に収納することもできる。これにより、保温容器１０は、可及的に保温時間を延長することができる。このとき、保冷剤は、内側の容器と共に収納される保冷剤よりも、外側の容器と共に収容される保冷剤に凝固点の低いものを採用することで、同じ凝固点のものを採用した場合に比べて、内側の容器の急激な温度変化を抑えつつ、保温時間を延長することができる効果がある。

上記実施形態では、熱媒体として保冷剤４０を用い、保温対象物６０の冷却を行なっているが、熱媒体として高温の湯を用いることで、保温対象物６０を高温で保持することもできる。

本発明の効果を明確にするため、以下の比較実験を行なった。実験は、発明例１：第１の容器本体及び第２の容器本体に真空断熱構造を採用した保温容器、発明例２：第１の容器本体に真空断熱構造、第２の容器本体に非断熱構造を採用した保温容器、発明例３：第１の容器本体に非断熱構造、第２の容器本体に真空断熱構造を採用した保温容器、比較例：第１の容器本体及び第２の容器本体に非断熱構造を採用した保温容器に対して実施した。なお、真空断熱構造は、容器本体をステンレス鋼からなる真空二重容器としたものであり、非断熱構造は、容器本体をステンレス鋼からなる一層構造の容器としている。

第１の容器の容積は４Ｌ、第２の容器の容積は３００ｍＬとし、保冷剤として氷１５００ｇを用いた。保冷剤の凝固点は０℃である。保温対象物に代えて、第２の容器の内部に温度センサーを設置し、保温容器を室温２１℃の環境に置いて、第２の容器の内部の温度変化を測定した。第１の容器に保冷剤を入れ、第２の容器を第１の容器に収納した状態で、氷は一部が融けて水になり、固液共存状態となっていることが目視により観察された。なお、実験は、発明例１の第２の容器の内部の温度が冷却を受けた後、５℃に戻るまで実施した。結果を図６、考察を以下に示す。

＜発明例１＞
図６を参照すると、第１の容器本体及び第２の容器本体に真空断熱構造を採用した発明例１は、他の保温容器に比べて温度変化が小さく、第２の容器の内部の温度（以下、単に「温度」という）が５℃に達するまで２６４時間（１１日）、保冷状態を保持できたことがわかる。とくに、冷却開始後の温度の下降勾配が極めて緩やかであり、保温対象物にヒートショックを与え難い構造であることがわかる。また、２４時間経過から２４０時間経過まで、温度は３℃前後を安定的に保持できていることもわかる。

＜発明例２＞
第１の容器本体のみに真空断熱構造を採用した発明例２は、温度が凝固点に向かって急激に低下している。これは、第２の容器本体が非断熱構造であるため、保冷剤により内部が直接的に冷却されたためである。その後約２１６時間、１℃前後の温度で低下と上昇が拮抗した状態が続いており、保冷剤の冷却効果が第１の容器によって保持され、第２の容器の内部に伝わっていることがわかる。最終的に、温度が５℃に達したのは約２３５時間経過後であった。

＜発明例３＞
第２の容器本体のみに真空断熱構造を採用した発明例３は、第１の容器が非断熱構造であるが故、保冷剤が急激に融けているが、第２の容器本体が真空断熱構造であるため、温度の上昇は比較例よりも緩やかであった。

＜比較例＞
第１の容器本体及び第２の容器本体の何れもが非断熱構造である比較例は、保冷剤が急激に融け、これに合わせて、温度も室温に向かって上昇していることがわかる。

上記より、第１の容器本体と第２の容器本体に真空断熱構造を採用した発明例１が最も保冷効果が高く、ヒートショックも小さいことがわかる。また、第１の容器本体と第２の容器本体の何れか一方に真空断熱構造を採用する場合、発明例２に示すように、第１の容器本体に真空断熱構造を採用した方が、保冷効果が高いことがわかる。また、発明例３のように、第２の容器本体のみに真空断熱構造を採用した場合、何れの容器本体にも真空断熱構造を採用していない比較例よりも温度上昇が緩やかであり、比較例よりもすぐれていることがわかる。

１０ 保温容器
２０ 第１の容器
２１ 第１の容器本体
２６ 第１の蓋体
３０ 第２の容器
３１ 第２の容器本体
３６ 第２の蓋体
４０ 保冷剤
５０ 容器保持具
６０ 保温対象物

Claims (5)

1. 第１の開口部を具える有底筒状の第１の容器本体と、前記第１の開口部を塞ぐ第１の蓋体と、を有する第１の容器と、
   第２の開口部を具える有底筒状の第２の容器本体と、前記第２の開口部を塞ぐ第２の蓋体と、を有する第２の容器と、
   を具える保温容器であって、
   前記第１の容器本体及び／又は前記第２の容器本体は、真空断熱構造であり、
   前記第２の容器は、前記第２の容器本体に保温対象物を収容し、前記第１の容器に保冷剤と共に収納される、
   保温容器。
2. 少なくとも前記第１の容器本体が真空断熱構造である、
   請求項１に記載の保温容器。
3. 前記保冷剤は、固液共存状態である、
   請求項１又は請求項２に記載の保温容器。
4. 前記保冷剤は、凝固点が前記保温対象物の保冷目的温度と同等である、
   請求項１乃至請求項３の何れかに記載の保温容器。
5. 前記第２の容器は、筒状の容器保持具を介して前記第１の容器に収納される、
   請求項１乃至請求項４の何れかに記載の保温容器。