CN109690212B - 负压解除端口及冷冻装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止流路内的结冰的负压解除端口。该负压解除端口(9)具备：筒状部件，包括内部可通过流体的管(12)和底座(17)；发热体(18)，配置于管(12)的内部的一端侧；保持部件(12b)，保持发热体(18)；凸棱(12d)，连结管(12)的内壁面(12c)与保持部件(12b)；以及逆止阀，设置于在比发热体(18)更靠另一端侧的位置设置的底座(17)的内部，允许在底座(17)的内部通过的空气的、从另一端侧向一端侧的流动，且阻止从一端侧向另一端侧的流动。

Description

负压解除端口及冷冻装置

技术领域

本发明涉及负压解除端口及冷冻装置。

背景技术

以往，已知有保管细胞、微生物等的超低温的冷冻装置。冷冻装置具有：绝热箱体，具有内部空间，该内部空间被绝热部件与外部空间隔开且容纳物品；以及绝热门，配置于该绝热箱体的前表面侧开口。

通过关闭绝热门，内部空间成为密闭的状态，从而将内部空间保持为极低温状态。另一方面，若为了进行物品的存取而打开绝热门，则内部空间的空气向外部空间流出，并且外部空间的空气向内部空间流入。

若在该状态下关闭绝热门，则已流入的空气迅速冷却而收缩，从而内部空间成为负压状态。其结果，在外部空间与内部空间之间产生压力差，会发生要再打开绝热门时绝热门打不开的情形。

为了应对这样的情形，在这些冷冻装置中，有的设置有负压解除端口。负压解除端口具备连通内部空间与外部空间的流路，使得空气在其中流动。

由此，在内部空间成为负压状态时，外部空间的空气通过负压解除端口流入至内部空间，使得在外部空间与内部空间之间不产生压力差。

然而，若外部的包含湿气的空气流入至极低温状态的内部空间，则空气中所含的水分在流路内或内部空间侧的流路的端部附近结冰，有可能将流路堵塞。

为了应对这样的问题，在专利文献1中公开了一种负压解除端口，其具备导管，该导管具有导热性的管体、在内部空间露出的第一开口部、以及在外部空间露出的第二开口部，该负压解除端口是用加热线圈将该导管的导热性的管体的一部分卷绕而成的。

在专利文献1中记载的负压解除端口中，对管体进行加热，从而抑制流路内或内部空间侧的流路的端部附近的结冰。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2006-292352号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，专利文献1中记载的负压解除端口中，在管体的外侧配置加热线圈，因此负压解除端口的直径较大。因此，需要将用于插入负压解除端口的、连通外部空间与内部空间的孔扩大，从而保温性降低。

另外，专利文献1中记载的负压解除端口中，由于对管体进行加热，因此热易于向管体的外部漏出，难以使流路内的空气的温度高效地上升。并且，由于整个管体的温度上升，因此有可能对冷冻装置的冷却性能带来影响。

本发明的目的在于，提供能够高效地对流路内的空气进行加热，能够防止流路内的结露和结冰并且除去在流路内产生的冰的负压解除端口及具备该负压解除端口的冷冻装置。

解决问题的方案

本发明的负压解除端口具备：筒状部件，流体能够在其内部通过；发热体，配置于所述筒状部件的内部的一端侧；保持部件，保持所述发热体；连结部，连结所述筒状部件的内周壁与所述保持部件；以及阀，设置于比所述发热体更靠另一端侧的位置，允许在所述筒状部件的内部通过的流体的、从所述另一端侧向所述一端侧的流动，且阻止从所述一端侧向所述另一端侧的流动。

另外，本发明的冷冻装置具备：所述负压解除端口；以及箱体，具有内部空间，该内部空间被绝热部件与外部空间隔开且容纳物品，所述负压解除端口以使所述一端侧在所述内部空间露出且使所述另一端侧在所述外部空间露出的状态，设置于以连通所述外部空间与所述内部空间的方式在所述箱体的所述绝热部件上设置的通孔中。

发明效果

根据本发明，能够高效地对负压解除端口的流路内的空气进行加热，能够防止流路内的结露和结冰并且除去在流路内产生的冰。

附图说明

图1是二元冷冻装置的整体结构图。

图2是表示负压解除端口的安装状态的剖面图。

图3是负压解除端口的主体部的分解立体图。

图4是负压解除端口的周边部件的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。此外，以下说明的实施方式是一例，本发明不限于该实施方式。

图1是二元冷冻装置1的整体结构图。二元冷冻装置1具备：前表面开口的主体2、可自由开闭地设置于主体2的前表面开口的前表面门3、和设置于主体2的下方的机械室4。

主体2具备：前方开口的铁板制的内箱5(后述。参照图2)、向内箱5的外侧空出间隔地配置且前方开口的铁板制的外箱6、以及填充于内箱5和外箱6间的空间的泡沫聚氨酯绝热材料7(后述。参照图2)。

前表面门3使用铰链8可自由开闭地固定于外箱6的前表面。在本实施方式中，铰链8固定于外箱6的侧面的三个部位。通过用铁板包围绝热材料来形成前表面门3。

机械室4以支撑外箱6的整个底面的方式配置，发挥作为主体2的基座的功能。在机械室4内配置有形成未图示的高温侧制冷剂回路和低温侧制冷剂回路的一部分的压缩机和冷凝器等。

如图1所示，在主体2的背面设置有负压解除端口9。为了使得在内箱5的内部空间5a与外箱6的外部空间6a之间不产生压力差，设置了负压解除端口9。

接着，使用图2～图4，对负压解除端口9的细节进行说明。图2是表示负压解除端口9的安装状态的剖面图。图3是表示负压解除端口9的主体部的分解立体图。图4是表示负压解除端口9的周边部件的分解立体图。此外，在以下的说明中，将图2中的右侧称作“一端侧”或“前表面侧”，将左侧称作“另一端侧”或“背面侧”。

首先，使用图2，对负压解除端口9向主体2的安装进行说明。如图2所示，在填充于内箱5和外箱6间的空间的泡沫聚氨酯绝热材料7中，设置有连通外箱6的外部空间6a与内箱5的内部空间5a的通孔7a。

在内箱5和外箱6中的与通孔7a对应的位置分别设置有开口。在通孔7a中固定有管引导部10，在管引导部10中插入有负压解除端口主体11。

如图2和图3所示，负压解除端口主体11具备：管12、填密件13、阀引导部14、阀弹簧15、阀主体16、底座17、和发热体18。

如图2和图3所示，管12例如是由PBT(Polybutylene terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)等树脂构成的大致圆筒形状的部件。管12在圆筒部12a的一端侧具备保持发热体18的保持部12b，并且具备连结圆筒部12a的内壁面12c与保持部12b的凸棱12d。管12的一端在内部空间5a露出。

保持部12b具备：设置于管12的中心部且沿着管12的轴向延伸的保持筒部12ba、以及将保持筒部12ba的一端侧闭塞的保持底部12bb。

凸棱12d设置于周向上等间隔的三个部位，分别连结保持筒部12ba的外周面与圆筒部12a的内壁面12c。相邻的凸棱12d间的空间发挥作为空气通过的流路的功能。

在圆筒部12a的另一端隔着扩径锥部设置有扩径部12e。在扩径部12e的另一端侧设置有向外径侧延伸的凸缘部12f。在凸缘部12f上的对角线上的两个部位，设置有供螺丝插通的插通孔，该螺丝用于将管12固定于底座17。另外，如图2所示，扩径部12e具有比凸缘部12f更向另一端侧延伸的扩径延伸部12g。

如图2和图3所示，填密件13是环状的部件，在其侧面形成有圆环槽13a。如图2所示，一端侧的填密件13以圆环槽13a与管12的扩径延伸部12g相嵌的状态，被夹持于管12和阀引导部14之间，并将管12和阀引导部14之间密封。

另一端侧的填密件13以圆环槽13a与底座17的环状凸部17e相嵌(对细节将后述)的状态，被夹持于阀引导部14和底座17之间，并将阀引导部14和底座17之间密封。

如图2和图3所示，阀引导部14是树脂制的阶梯圆筒形状的部件。阀引导部14具备：第一圆筒部14a、从第一圆筒部14a的另一端向外径侧延伸的圆板部14b、以及从圆板部14b的外径侧端部向另一端侧延伸的第二圆筒部14c。

圆板部14b的一端侧的面如上述那样与一端侧的填密件13抵接，圆板部14b的另一端侧的面与阀弹簧15抵接。第二圆筒部14c的另一端侧的面如上述那样与另一端侧的填密件13抵接。另外，在第二圆筒部14c的内周面设置有向内径侧延伸的多个凸棱14d，凸棱14d的内径端对阀主体16外周面进行引导。另外，相邻的凸棱14d间的空间发挥作为空气通过的流路的功能。

阀弹簧15是通过将线材卷绕而形成的所谓的螺旋弹簧。在本实施方式中，阀弹簧15的线径例如为0.5mm，设置载荷例如为7克。因此，端口是基于内部空间5a与外部空间6a之间的微小的压力差打开的。

如图2和图3所示，阀主体16具有：圆板部16a、从圆板部16a的外周端向一端侧扩径而延伸的锥部16b、和从锥部16b的外周端向一端侧延伸的圆筒部16c。另外，在圆板部16a上设置有向一端侧竖立设置的立设部16d。

如图2和图3所示，锥部16b和另一端侧的填密件13共同形成阀。另外，如上所述，圆筒部16c的外周面被阀引导部14的凸棱14d的内径端引导。

如图2和图3所示，立设部16d由在圆板部16a的中心竖立设置的中心部16da、和从中心部16da向径向外侧延伸的六张放射板部16db构成。

阀弹簧15的内周面被放射板部16db的外径端引导。另外，相邻的放射板部16db间的空间发挥作为空气通过的流路的功能。

如图2和图3所示，底座17具有：圆筒部17a、从圆筒部17a的另一端向径向外侧延伸的第一凸缘部17b以及从第一凸缘部17b的外径侧向一端侧延伸的外壁部17c。

另外，如图2所示，底座17具有从圆筒部17a的另一端向径向内侧延伸的第二凸缘部17d。在第二凸缘部17d的一端侧的面上如上述那样形成有与另一端侧的填密件13的圆环槽13a相嵌的环状凸部17e。另外，在圆筒部17a的外周上的对角线上的两个部位，设置有与将管12和底座17固定的螺丝螺合的螺孔17f。

在本实施方式中，由填密件13、阀引导部14、阀弹簧15、阀主体16和底座17，构成了允许从外部空间6a向内部空间5a的空气流入，并阻止从内部空间5a向外部空间6a的空气流出的逆止阀。

此外，关于逆止阀的结构不限于此。既可以使用球作为阀主体16，也可以使用螺旋弹簧以外的弹簧作为阀弹簧15。而且，也可以使用簧片阀(reed valve)等其他形式的逆止阀。但是，从确保搭载空间和流路面积的观点来看，本实施方式的逆止阀结构是适宜的。

另外，在本实施方式中，设为将管12具有小径部和大径部的阶梯圆筒形状，且将逆止阀与管12的大径部连接。因此，能够增大逆止阀的直径，能够大量地确保通过逆止阀的空气流量。

如图2和图3所示，发热体18具有：保持于保持部12b的发热体主体18a、以及从发热体主体18a延伸并与未图示的电源装置连接的电力线18b。此外，在图2中省略了细节，但是，电力线18b通过管12的内部，从设置于管12的凸缘部12f上的孔导出到管12的外部。

发热体主体18a是通过在玻璃棒上卷绕镍铬丝而形成的。从电源装置通过电力线18b对发热体18供给电力，通过发热体18发热，对管12的内部的空气进行加热。

在本实施方式中，发热体18构成为，在二元冷冻装置1运行的期间，时常以50℃～60℃发热。此外，也可以在管12内设置温度传感器，根据管12内的温度使发热体18的发热量变化。由此，能够抑制能量的消耗。

接着，使用图2和图4，对负压解除端口9的周边部件进行说明。如图4所示，管引导部10由管引导部主体19、管支架20、管填密件21构成。

如图2和图4所示，管引导部主体19具备另一端侧的直径比一端侧的直径大的阶梯圆筒部19a。在阶梯圆筒部19a的一端设置有向外径侧延伸的凸缘部19b、以及从凸缘部19b进一步向外径侧延伸的两个部位的卡止部19c。

另外，在阶梯圆筒部19a的另一端设置有向外径侧延伸的底座部19d。如图2所示，底座部19d安装于外箱6的壁面。

如图2和图4所示，管支架20具有安装于内箱5的壁面的底座部20a、以及从底座部20a向另一端侧延伸的圆筒部20b。在圆筒部20b的周面上设置有用于卡止管引导部主体19的卡止部19c的孔。

管填密件21是环状的部件，且被夹持于管引导部主体19的凸缘部19b的一端侧的面、与管支架20的底座部20a的另一端侧的面之间。

端口罩22是通过对薄金属板进行折边弯曲加工而形成的，在从平面部22a的缘竖立设置的立设部22b上，设置用于使空气通过的切口22c。通过将安装部22d螺丝固定于外箱6的壁面，来将端口罩22固定于外箱6。

接着，参照图2，对安装于内箱5的背面侧内壁5b的罩部件23进行说明。板金制的罩安装部件24以向前表面侧突出的方式螺丝固定于内箱5的背面侧内壁5b上，罩部件23通过在罩安装部件24上卡住并吊挂，从而固定于内箱5。

罩部件23是通过对薄金属板进行折边弯曲加工而形成的、在背面侧和下侧开口的箱体。罩部件23中，从内箱5的背面侧内壁5b向前表面侧间隔开规定距离地设置有壁面23a。

在壁面23a上的、比负压解除端口9的管12在内部空间5a露出的位置更靠上侧的位置，设置有长孔23b。另外，如图2所示，在罩部件23的侧面上也同样地设置有长孔23b。

接着，使用图2，对负压解除端口9的动作进行说明。图2示出外部空间6a与内部空间5a的压力均衡，负压解除端口9关闭的状态。

在负压解除端口9为图2的状态时，在外部空间6a与内部空间5a之间没有压力差，因此能够打开前表面门3。若将前表面门3开闭，则从外部空间6a流入的空气被关在内部空间5a内并被急冷却，从而内部空间5a的压力变得比外部空间6a的压力低。

因此，负压解除端口9中，阀主体16与阀弹簧15的推压力相抵抗并从另一端侧的填密件13离开。由此，外部空间6a的空气通过填密件13与阀主体16的间隙、相邻的凸棱14d间的空间、以及相邻的放射板部16db间的空间，流入至管12中。

此时，管12的内部被发热体18加热，因此从外部空间6a流入至管12中的空气不会迅速冷却并在管12内结冰。

另外，通过管12流入至内部空间5a的空气冲撞到罩部件23的壁面23a，被迅速冷却。此时，空气中包含的水分的一部分成为微细的冰，附着于壁面23a或者向内箱5的底面落下。

另外，流入到内部空间5a的空气比原本存在于内部空间5a内的空气更暖，因此在罩部件23的内部上升，通过上部的长孔23b而向罩部件23的外部移动。

此时，在上升途中进一步被冷却的空气中包含的水分的一部分成为微细的冰，附着于长孔23b的边缘。由此，通过外部空间6a的空气流入至内部空间5a而产生的微细的冰的大部分向内箱5的底面落下，或者被罩部件23收集。

此外，在本实施方式中，将罩部件23设为背面侧和下侧开口的箱体，但不限于此。例如也可以将下方封闭，使得外部空间6a的空气流入至内部空间5a而产生的微细的冰都附着于罩部件23并收集。

另外，在本实施方式中构成为，由保持部12b保持发热体18，但不限于此。例如，也可以构成为，使用电热线作为发热体18，将该电热线利用耐热性的胶带等粘贴于管12的内壁面12c来保持。

如上所述，根据本实施方式，将发热体18配置于管12的内部的一端侧，因此能够对管12的内部的一端侧的空气高效地进行加热。并且，能够得到如下的效果。

由于管12为热导率低的树脂制，因此能够抑制在管12的内壁面12c产生结露。而且，能够抑制管12的内部的空气所具有的热向管12的外部传递。

由于将发热体18配置于管12的内部，因此能够在管12的外周侧几乎不空出间隙地配置管引导部10。由此，能够缩小管引导部10的直径。因此，能够减少不填充绝热材料的部分，从而能够提高保冷效果。

由于将发热体18配置于管12的内部，因此与卷绕在管12的外周的情况相比，能够以较少的功耗加热管12的内部的空气。由此，能够抑制能量消耗。

由于发热体18通过凸棱12d与圆筒部12a连结，因此发热体18产生的热通过凸棱12d传递至圆筒部12a。由此，尤其能够加热圆筒部12a的靠一端的部位。因此，即使霜附着在圆筒部12a上，也能够使所附着的霜融化，能够防止霜堆积而导致流路的堵塞。

由于在比发热体18更靠另一端侧的位置配置了逆止阀，因此能够防止由发热体18加热后的管12的内部的空气向外部空间6a流出。由此，能够使管12的内部的空气的温度适当地上升。

另外，采用了将负压解除端口主体11插入到管引导部10中的结构。由此，即使在发热体18发生故障而产生无法加热流路内的空气的情形的情况下，也能够通过将负压解除端口主体11从管引导部10拔出并更换，来进行应对。

另外，以覆盖管12的一端的方式设置了罩部件23，并使罩部件23的壁面23a从内箱5的背面侧内壁5b向前表面侧间隔开规定距离地与管12的一端对置。由此，通过管12而流入至内部空间5a的空气中包含的水分结冰而产生的微细的冰冲撞到壁面23a后落下。因此，能够使微细的冰集中在一个地方，从而除霜的作业变得容易。

并且，在壁面23a的上部设置了长孔23b。由此，对于流入至内部空间5a并在内部空间5a内上升的空气中包含的水分结冰而产生的微细的冰，会被长孔23b收集。因此，只要取下罩部件23并进行除霜作业即可，从而除霜作业变得容易。

此外，在上述实施方式中，为了通过微小的压力差而打开端口，将阀弹簧15的设置载荷设为7克。但是，也可以构成为，以稳定状态下产生的内外压力差不能使端口打开。关于这点将在以下进行说明。

若前表面门3被开闭而替换了内部空间5a的空气的一部分，则被关在内部空间5a内的空气被急冷却。在内部空间5a的温度达到设定温度之后，二元冷冻装置1转变为稳定运行状态。稳定运行是指内部空间5a到达设定温度之后，使内部空间5a维持在该设定温度的运行，是使内部空间5a的温度在上限值与下限值之间重复变动的状态的运行。通过该稳定运行，将内部空间5a的温度处于保持在规定的温度范围内的状态。规定的温度范围例如是设定温度的上下3℃的范围。

转变为稳定运行状态后的内部空间5a的温度在规定的温度范围内重复进行上升和下降。这是因为重复进行二元冷冻装置1的开和关，以使内部空间5a的温度成为设定温度。此时，内部空间5a的压力也伴随温度的变动而重复进行上升和下降。

通过以使外部空间6a与内部空间5a之间的压力差稍微大的方式设定设置载荷，能够更可靠地防止稳定运行状态时的向内部空间5a的空气流入。此外，设定的设置载荷例如是40克。

由此，能够更可靠地防止在将内部空间5a的温度保持在规定的温度范围内的稳定运行状态下的、霜向负压解除端口9的圆筒部12a的附着。并且，不需要在稳定运行状态下使霜融化，因此能够抑制发热体18的发热量。

另一方面，即使这样设定设置载荷，在前表面门3被开闭而空气流入至内部空间5a后被急冷的情况下，压力差变大，因此也能够使空气通过负压解除端口9流入至内部空间5a。其结果，外部空间6a与内部空间5a之间的压力差变小，因此能够容易地开闭前表面门3。

此外，至此对将负压解除端口9安装于主体2的背面的例子进行了说明，但负压解除端口9的安装位置不限于此。例如，负压解除端口9也可以安装在前表面门3。此时，在负压解除端口9的管12上附着的微细的冰伴随着前表面门3的开闭而受到惯性力，因此容易使微细的冰落下。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式，能够在不脱离本发明的要点的范围内，进行适当变形来实施。

在2016年9月12日提交的日本专利申请特愿2016-177697中包含的说明书、附图和摘要的公开内容全部引用于本申请。

工业实用性

本发明的负压解除端口适于在保管细胞、微生物等的超低温的二元冷冻装置中适用。

附图标记说明

1 二元冷冻装置

2 主体

3 前表面门

4 机械室

5 内箱

5a 内部空间

5b 背面侧内壁

6 外箱

6a 外部空间

7 泡沫聚氨酯绝热材料

7a 通孔

8 铰链

9 负压解除端口

10 管引导部

11 负压解除端口主体

12 管

12a 圆筒部

12b 保持部

12ba 保持筒部

12bb 保持底部

12c 内壁面

12d 凸棱

12e 扩径部

12f 凸缘部

12g 扩径延伸部

13 填密件

13a 圆环槽

14 阀引导部

14a 第一圆筒部

14b 圆板部

14c 第二圆筒部

14d 凸棱

15 阀弹簧

16 阀主体

16a 圆板部

16b 锥部

16c 圆筒部

16d 立设部

16da 中心部

16db 放射板部

17 底座

17a 圆筒部

17b 第一凸缘部

17c 外壁部

17d 第二凸缘部

17e 环状凸部

17f 螺孔

18 发热体

18a 发热体主体

18b 电力线

19 管引导部主体

19a 圆筒部

19b 凸缘部

19c 卡止部

19d 底座部

20 管支架

20a 底座部

20b 圆筒部

21 管填密件

22 端口罩

22a 平面部

22b 立设部

22c 切口

22d 安装部

23 罩部件

23a 壁面

23b 长孔

24 罩安装部件

Claims (8)

1.一种负压解除端口，其具备：

筒状部件，流体能够在其内部通过；

发热体，配置于所述筒状部件的内部的一端侧；

保持部件，保持所述发热体；

连结部，连结所述筒状部件的内周壁与所述保持部件，并且将所述发热体产生的热传递至所述筒状部件；以及

阀，设置于比所述发热体更靠另一端侧的位置，允许在所述筒状部件的内部通过的流体的、从所述另一端侧向所述一端侧的流动，且阻止从所述一端侧向所述另一端侧的流动，

所述保持部件具备：设置于所述筒状部件的中心部且沿着所述筒状部件的轴向延伸的保持筒部、以及将所述保持筒部的一端侧闭塞的保持底部。

2.如权利要求1所述的负压解除端口，其中，

所述连结部是从所述内周壁向内周侧突出的多个凸棱。

3.如权利要求1所述的负压解除端口，其中，

所述阀具备：阀座、阀主体、和将所述阀主体向所述阀座施力的施力部件。

4.如权利要求1所述的负压解除端口，其中，

所述发热体配置于所述筒状部件的内部的一端部。

5.一种冷冻装置，其具备：

权利要求1所述的负压解除端口；以及

箱体，具有内部空间，该内部空间被绝热部件与外部空间隔开且容纳物品，

所述负压解除端口以使所述一端侧在所述内部空间露出且使所述另一端侧在所述外部空间露出的状态，设置于以连通所述外部空间与所述内部空间的方式在所述箱体的所述绝热部件上设置的通孔中。

6.如权利要求5所述的冷冻装置，其中，

具备罩部件，该罩部件固定于所述箱体的内壁，覆盖所述筒状部件的所述一端侧，

所述罩部件在从所述筒状部件的所述一端侧所露出的位置向所述一端侧间隔开规定距离的位置具有壁面。

7.如权利要求6所述的冷冻装置，其中，

所述罩部件在比所述筒状部件的所述一端侧所露出的位置更靠上侧的位置具有可通过流体的孔。

8.如权利要求5所述的冷冻装置，其中，

在所述内部空间的温度是转变为稳定运行之后的规定的温度范围内的温度的情况下，所述阀不允许在所述筒状部件的内部通过的流体的、从所述另一端侧向所述一端侧的流动。

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