CN1948872B - 低温贮藏库的制造方法及低温贮藏库 - Google Patents

低温贮藏库的制造方法及低温贮藏库 Download PDF

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Abstract

提供一种可以提高绝热箱体的绝热性能，且扩大内箱内的内容量的低温贮藏库及其制造方法。在本发明中，低温贮藏库(1)具备在外箱(3)和内箱(4)间填充有发泡绝热材料(7)的绝热箱体(2)，并在该外箱(3)的发泡绝热材料(7)侧的面配置有真空绝热板(30)，其中，设定内箱(4)和真空绝热板(30)间的发泡绝热材料(7)的厚度尺寸，使得真空绝热板(30)的内箱侧的面成为规定温度以上。

Description

低温贮藏库的制造方法及低温贮藏库 
技术领域
本发明涉及由在外箱和内箱间具有发泡绝热材料和真空绝热板的绝热箱体构成的低温贮藏库及其制造方法，尤其涉及使内箱内为例如-80℃以下的超低温的低温贮藏库。 
背景技术
历来，构成冷藏库或冷冻库等低温贮藏库的绝热箱体，在组合内箱和外箱构成的空间内填充发泡绝热材料，降低内箱内的冷热的泄漏量。此时，考虑外部与内部的温度差，来确定填充于内箱和外箱之间的绝热材料的厚度，不过为了使内箱内的温度维持为例如-80℃以下的超低温，绝热材料的厚度必须确保相当的厚度。因此，为了确保内箱内的贮藏室内的收容量，低温贮藏库自身大型化，耗电也较大。 
因此，作为用于减小绝热箱体的厚度尺寸的技术，有如下技术：在内箱和外箱的空间内配置真空绝热材料，并在它们的间隙中填充氨基甲酸乙酯泡沫等发泡绝热材料(参照专利文献1)。该真空绝热材料如下构成：将在通气性袋内收容无机微粉末并预成形为规定的形状而得到的预成形物收容于由多层薄膜构成的袋状的容器内，对该袋内的空气进行真空排气，并通过热熔敷进行密封。由此能够获得比通常的填充发泡绝热材料起到的绝热效果更高的绝热能力，从而实现了绝热箱体的厚度尺寸的薄板化。 
【专利文献1】特开平8-68591号公报 
但是，在以往的将真空绝热材料设置于绝热箱体内的方法中，在使如上所述的内箱内的温度为-80℃那样的超低温时，产生如下问题：内箱内的冷热到达覆盖真空绝热材料的袋表面，在袋表面的温度因该冷热而成为低于袋的耐热温度的温度时，袋自身因热收缩而破坏，不能够发挥真空绝热材料主体的绝热能力，其结果是，不能够维持绝热效果。 
发明内容
本发明的目的在于，为了解决以往的技术性问题，而提供一种可以提高绝热箱体的绝热性能，且扩大内箱内的内容量的低温贮藏库及其制造方法。 
本发明的低温贮藏库的制造方法，其用于制造具备在外箱和内箱间填充有发泡绝热材料的绝热箱体，并在外箱的发泡绝热材料侧的面配置有真空绝热板的低温贮藏库，其特征在于，在内箱内的温度为-80℃以下的条件下，设定内箱和真空绝热板间的发泡绝热材料的厚度尺寸，使得真空绝热板的内箱侧的面的温度成为该真空绝热板的耐低温临界温度以上。 
第二技术方案的低温贮藏库，其特征在于，在容器内真空密封玻璃棉，构成真空绝热板。 
第三技术方案的低温贮藏库，其具备在外箱和内箱间填充有发泡绝热材料的绝热箱体，并在发泡绝热材料中配置有真空绝热板，其特征在于，真空绝热板通过在容器内真空密封玻璃棉而构成，并且内箱内被冷却到-80℃以下的低温，真空绝热板配置于外箱的发泡绝热材料侧的面，内箱和真空绝热板间的发泡绝热材料的厚度尺寸使得真空绝热板的内箱侧的面的温度为该真空绝热板的耐低温临界温度以上。 
根据本发明的低温贮藏库的制造方法，其用于制造具备在外箱和内箱间填充有发泡绝热材料的绝热箱体，并在外箱的发泡绝热材料侧的面配置有真空绝热板的低温贮藏库，其中，设定内箱和真空绝热板间的发泡绝热材料的厚度尺寸，使得真空绝热板的内箱侧的面成为规定温度以上，由此可以降低内箱内的冷热的泄漏量，且可以抑制冷却能量的无谓浪费。 
另外，如第一技术方案所述，即使在内箱内的温度成为-80℃以下的超低温时，也可以通过决定发泡绝热材料的厚度尺寸，使得真空绝热板的内箱侧的面成为规定温度以上，例如如第一技术方案所述，真空绝热板的耐低温临界温度以上，预先避免因真空绝热板自身的低温而引起的破坏，且可以更薄地形成该绝热箱体的厚度尺寸。 
因此，即使是内箱内的温度成为超低温的低温贮藏库，也可以通过提 高绝热箱体自身的绝热能力，实现尺寸的缩小，所以即使是与以往相同的外形尺寸，也可以扩大内箱内的收容容积。 
根据第二技术方案，在上述技术方案中，因为在容器内真空密封玻璃棉，构成真空绝热板，所以即使在较薄地形成该真空绝热板的厚度尺寸时，也可以获得较高的绝热效果。因此，可以更薄地形成绝热箱体的厚度尺寸，从而可以扩大内箱内的收容容积。 
根据第三技术方案的低温贮藏库，其具备在外箱和内箱间填充有发泡绝热材料的绝热箱体，并在发泡绝热材料中配置有真空绝热板，其中，真空绝热板通过在容器内真空密封玻璃棉而构成，并且内箱内被冷却到-80℃以下的低温，由此即使是内箱内成为-80℃以下的超低温贮藏库，也可以减小绝热箱体的厚度尺寸，且获得必要的绝热效果。因此，可以构成为缩小绝热箱体的厚度尺寸且外箱外面不成为露点温度以下，可以防止外箱外面润湿的不良情况、或因内箱内的冷热泄漏而引起冷却能量的无谓浪费的不良情况。 
另外，因为真空绝热板配置于外箱的发泡绝热材料侧的面，真空绝热板的内箱侧的面为该真空绝热板的耐低温临界温度以上，所以可以预先避免因真空绝热板自身的低温而引起的破坏。 
附图说明
图1是应用了本发明的超低温贮藏库的主视图； 
图2是图1的侧视图； 
图3是图1的俯视图； 
图4是表示绝热箱体的各厚度位置的温度的图； 
图5是开口附近的局部放大剖面图； 
图6是本实施例中的制冷剂回路图。 
图中，R-冷冻装置；1-超低温贮藏库；2-绝热箱体；3-外箱；4-内箱；5-断路器(breaker)；7-发泡绝热材料；8-贮藏室；9-绝热门；9A-按压部；11-密封圈(packing)；12-制冷剂回路；13-蒸发器； 14-压缩机；19-内盖；30-真空绝热板。 
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。图1表示应用了本发明的超低温贮藏库1的主视图，图2表示图1的侧视图，图3表示图1的俯视图。本实施例的超低温贮藏库1，用于例如进行长期低温保存的冷冻食品的贮藏、或生物体组织或试样等的超低温保存，由上面开放的绝热箱体2构成主体。 
该绝热箱体2包括：外箱3，其开放上面且为钢板制；内箱4，其也开放上面且为不锈钢制；断路器5，其连接这两箱3、4的上端间且为合成树脂制；以及聚氨基甲酸乙酯树脂绝热材料7，其以现场发泡方式填充于由这些外箱3、内箱4及断路器5围绕而得到的空间内，且该绝热箱体2使上述内箱4内为上面开口的贮藏室8。 
在本实施例中，为了使作为目标的贮藏室8内温度(以下，称为库内温度)达到例如-80℃以下，划分贮藏室8内和外气的绝热箱体2，需要具有比将库内温度设定为0℃附近的低温库高的绝热能力。因此，有如下的问题：为了仅由上述的聚氨基甲酸乙酯树脂绝热材料7确保该绝热能力，必须形成为相当厚度例如约100mm左右，从而受到限制的主体尺寸不能够充分地确保贮藏室8的收纳量。 
由此本实施例中的绝热箱体2，在各外箱3的左右侧面和前面的内壁面配置玻璃棉制的真空绝热板30，暂时由两面带(tape)临时固定，然后以现场发泡方式在这两箱3、4之间填充绝热材料7。 
该真空绝热板30如下构成：在由多层薄膜构成的容器内收纳具有绝热性的玻璃棉，然后，通过规定的真空排气机构对容器内的空气进行排气，并通过热熔敷接合该容器的开口部，其中，所述多层薄膜由不具有通气性的铝或合成树脂等构成。因此，通过该真空绝热板30的绝热效力，可以使发泡绝热材料7的厚度尺寸薄于以往，且获得相同的绝热效果。 
在此，参照图4，说明与使用了厚度15mm的真空绝热板30时的各处的温度有关的实验结果。在该实验中，使贮藏室8内的设定温度为-80℃，并使外气温度为+30℃，由此进行了测定。真空绝热板30，使用通过如上 所述的方法制造的真空绝热板，且接近地设置于外箱3内壁。另外，因为本实验中的绝热箱体2的厚度为70mm，所以发泡绝热材料7作成为距离内箱内壁55mm的厚度。 
根据该实验，贮藏室8内温度为-80℃，与此相对，内箱4表面(距离内箱4表面的距离为0)的温度为-81.6℃，真空绝热板30的贮藏室8侧的面(距离内箱4表面的距离为55mm)的温度为-39.19℃，外箱3表面(距离内箱4表面的距离为70mm)的温度为+28.25℃。再有，由于从内箱4表面到真空绝热板30的贮藏室8侧的面，由发泡绝热材料7构成，因此可以认为温度对于该厚度的变化成比例，由于从真空绝热板30的贮藏室8侧的面到外箱3表面，由真空绝热板30构成，因此可以认为温度对于该厚度的变化成比例。 
在收容真空绝热板30的容器的耐低温临界温度例如为-60℃～-70℃时，若发泡绝热材料7的厚度为40mm左右，则可以使真空绝热板30的贮藏室8侧的面的温度为作为规定温度的-50℃左右，从而可以可靠地避免因真空绝热板30的容器自身的低温而引起的破坏。 
因此，在本实施例中，如本实验所述，通过使发泡绝热材料7的厚度为55mm左右，使真空绝热板30的厚度为15mm，可以使真空绝热板30的贮藏室8侧的面的温度为较大地超过耐热温度的-39.19℃，从而可以可靠地防止因真空绝热板30自身的低温而引起的破坏。 
另外，此时，相对于只以发泡绝热材料7，必须使绝热箱体2的厚度尺寸为大约100mm左右，如上述实验所示，可以将整体的厚度尺寸压缩到70mm左右，可以缩小绝热箱体2的厚度尺寸，且获得必要的绝热效果。因此，虽然缩小绝热箱体2的厚度尺寸，但也可以抑制外箱3外面成为露点温度以下的不良情况，所以即使是与以往相同的外形尺寸，也可以格外扩充贮藏室8内的收容容积。 
再有，在使贮藏室8内的设定温度例如为-152℃，且使用大约15mm左右的厚度的真空绝热板30时，通过使发泡绝热材料7的厚度尺寸为120mm左右，可以避免该真空绝热板30的贮藏室8侧的面的温度成为作为容器的耐低温临界温度的-60℃～-70℃以下的不良情况，此时，也可以同样地减薄绝热箱体2的厚度尺寸，且获得必要的绝热效果。 
再有，该真空绝热板30的厚度尺寸并不限定于上述的尺寸。因此，尤其在使真空绝热板30的厚度为10～20mm左右时，通过使发泡绝热材料7的厚度尺寸为40～120mm左右，可以维持作为-80℃以下或-150℃以下的超低温贮藏库中的绝热箱体2的绝热性能。 
并且如上述构成的绝热箱体2的断路器5的上面如图5所示成形为台阶状，在此通过密封圈11，以一端为中心，在本实施例中以后端为中心转动自如地设置有绝热门9。另外，在该贮藏室8的上面开口开闭自如地设置有由绝热材料料构成的内盖19。另外，在绝热门9的下面形成有突出到下方而构成的按压部9A。由此通过在以内盖19闭塞贮藏室8的上面开口后关闭绝热门9，绝热门9的按压部9A就按压内盖19，由此贮藏室8的上面开口被开闭自如地闭塞。另外，在绝热门9的另一端，本实施例中前端，设置有把手部10，通过操作该把手部10，开闭操作绝热门9。 
进而，在内箱4的发泡绝热材料7侧的周面，热交换地安装有构成冷冻装置R的制冷剂回路的蒸发器(制冷剂配管)13。另外，在绝热箱体2的下部构成有未图示的机械室，在该机械室内设置有构成上述冷冻装置R的制冷剂回路12的压缩机14、冷凝器15、以及用于空气冷却压缩机14或冷凝器15的未图示的鼓风机等。并且这些压缩机14、冷凝器15、干燥器17、热交换器16、作为减压装置的毛细管18以及蒸发器13如图6所示依次环状地配管连接，构成了冷冻装置R的制冷剂回路12。再有，所述热交换器16，配置在上述发泡绝热材料7内。 
图6是使用了旋转式压缩机14的制冷剂回路图。压缩机14构成为，连接有副冷却器(sub cooler)20，暂时在外部散热后，再次反馈到密闭容器的壳内，并再次将被压缩的制冷剂喷出到制冷剂喷出管21。在压缩机14的输出侧经由制冷剂喷出管21连接有冷凝器15，在冷凝器15的出口侧依次连接有干燥器17、热交换器16、以及作为减压机构的毛细管18。另外，在毛细管18的出口侧连接有蒸发器13，该蒸发器13的出口侧通过回流配管22经由热交换器16连接于压缩机14的吸入侧。 
在本实施例中，在上述制冷剂回路12内填充有由R245fa和R600构成的混合制冷剂、以及由R23和R14构成的非共沸混合制冷剂。R245fa是五氟丙烷(CHF2CH2CF3)，沸点为+15.3℃。R600是丁烷(C4H10)，沸 点为-0.5℃。该R600具有如下的功能：使压缩机14的润滑油或未被干燥器17完全吸收的混入水分在溶入于其中的状态下反馈到压缩机14。但是，因为该R600是可燃性物质，所以可以通过与不燃性的R245fa以规定比例，在本实施例中R245fa/R600＝70/30的比例混合，处理为具有不燃性。R23是三氟甲烷(CHF3)，沸点为-82.1℃。R14是四氟化碳(CF4)，沸点为-127.9℃。 
并且就本实施例中的这些混合制冷剂的组成而言，R245fa和R600的混合制冷剂是整体的64重量％，R23是24重量％，R14是12重量％。 
根据以上的结构，从压缩机14喷出的高温气体状制冷剂，暂时经由副冷却器20侧的制冷剂喷出管，从密闭容器喷出到副冷却器20，散热后，再次经由制冷剂吸入管将制冷剂返回到密闭容器的壳内。暂时散热后的高温气体状制冷剂，再次在压缩机14的密闭容器内被压缩后，经由制冷剂喷出管21喷出到冷凝器15。 
流入到冷凝器15的高温气体状制冷剂冷凝并散热液化后，由干燥器17除去含有的水分，流入到热交换器16内，与热交换地配置的回流配管22内的低温的制冷剂进行热交换，由此冷却来自于压缩机14的高压气体制冷剂。因此，在经过了热交换器16的混合制冷剂由毛细管18减压并接连不断地流入到蒸发器13，制冷剂R14、R23蒸发，从周围吸收气化热，冷却蒸发器13时，可以降低制冷剂的温度，且可以促进冷凝过程提高冷却效率。通过回流配管22经由热交换器16反馈到压缩机14中。 
由此因为贮藏室8内可以实现-80℃以下的超低温，形成有该贮藏室8的绝热箱体2也对应于贮藏室8内的目标温度如上所述设定绝热箱体2的发泡绝热材料7的厚度尺寸，使得真空绝热板30的内箱4侧的面为该真空绝热板30的耐低温临界温度以上，所以可以预先避免因真空绝热板30自身的低温而引起的破坏，且可以实现绝热箱体2自身的厚度尺寸的缩小。 
由此由于可以抑制外箱3外面成为露点温度以下的不良情况，因此即使是与以往相同的外形尺寸，也可以格外扩充贮藏室8内的收容容积。另外，即使在这样较薄地形成绝热箱体2的厚度尺寸时，也可以提高绝热能力，因此，可以降低贮藏室8内的冷热的泄漏，实现耗电量的降低。 
进而，通过提高绝热箱体2自身的绝热能力，如本实施例所述，在将开口设置于上面时，即使简洁化了上面开口的与绝热门9的开口闭塞机构，也不会格外地对贮藏室8内的冷热的泄漏量带来较大影响。因此，即使在本实施例的使库内温度为-80℃以下的超低温贮藏库的情况下，也不需要采用格外的开口构造，从而可以实现整体构造的简洁化，且可以实现成本的降低。 

Claims (3)

1.一种低温贮藏库的制造方法，其用于制造具备在外箱和内箱间填充有发泡绝热材料的绝热箱体，并在所述外箱的发泡绝热材料侧的面配置有真空绝热板的低温贮藏库，其特征在于，
在所述内箱内的温度为-80℃以下的条件下，设定所述内箱和真空绝热板间的发泡绝热材料的厚度尺寸，使得所述真空绝热板的所述内箱侧的面的温度成为该真空绝热板的耐低温临界温度以上。
2.根据权利要求1所述的低温贮藏库的制造方法，其特征在于，
在容器内真空密封玻璃棉，构成所述真空绝热板。
3.一种低温贮藏库，其具备在外箱和内箱间填充有发泡绝热材料的绝热箱体，并在所述发泡绝热材料中配置有真空绝热板，其特征在于，
所述真空绝热板通过在容器内真空密封玻璃棉而构成，并且所述内箱内被冷却到-80℃以下的低温，
所述真空绝热板配置于所述外箱的发泡绝热材料侧的面，所述内箱和真空绝热板间的发泡绝热材料的厚度尺寸使得所述真空绝热板的所述内箱侧的面的温度为该真空绝热板的耐低温临界温度以上。
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