JP2002267343A - 極低温フリーザー - Google Patents
極低温フリーザーInfo
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- H04M1/724—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones
- H04M1/72448—User interfaces specially adapted for cordless or mobile telephones with means for adapting the functionality of the device according to specific conditions
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】平らな内壁及び外壁を備え、低コストで最大の
貯蔵容量を有し、熱伝導性を最小にした極低温フリーザ
ーを提供する。 【解決手段】直方体形状の極低温フリーザー10であ
り、フリーザーに追加的貯蔵容量を提供する。4つの壁
と1つの底面とを有する内側コンテナー12を含み、内
側コンテナー12は、これも又4つの壁と1つの底面と
を有する外側コンテナー14に囲まれている。内側及び
外側コンテナーは、両者の間に真空空間16ができるよ
うに、頂辺で互いに連結されている。3次元幾何学グリ
ッド(ジオデシック構造)から成る反射断熱材18と支
持材22とが交互に配置された層が、真空空間に設置さ
れている。極低温フリーザーは更に、フリーザーの内側
を覆う蓋26を含んでいる。真空空間を真空引きする
と、断熱極低温フリーザーができる。支持グリッドは、
圧力差による壁の変形又は崩壊を防ぐ。
貯蔵容量を有し、熱伝導性を最小にした極低温フリーザ
ーを提供する。 【解決手段】直方体形状の極低温フリーザー10であ
り、フリーザーに追加的貯蔵容量を提供する。4つの壁
と1つの底面とを有する内側コンテナー12を含み、内
側コンテナー12は、これも又4つの壁と1つの底面と
を有する外側コンテナー14に囲まれている。内側及び
外側コンテナーは、両者の間に真空空間16ができるよ
うに、頂辺で互いに連結されている。3次元幾何学グリ
ッド(ジオデシック構造)から成る反射断熱材18と支
持材22とが交互に配置された層が、真空空間に設置さ
れている。極低温フリーザーは更に、フリーザーの内側
を覆う蓋26を含んでいる。真空空間を真空引きする
と、断熱極低温フリーザーができる。支持グリッドは、
圧力差による壁の変形又は崩壊を防ぐ。
Description
【0001】(発明の属する技術分野)本発明は、極低
温フリーザーに、厳密には、貯蔵容量の大きい真空断熱
型極低温フリーザーに関する。
温フリーザーに、厳密には、貯蔵容量の大きい真空断熱
型極低温フリーザーに関する。
【0002】(発明の背景)極低温フリーザーは、以下
に限定するわけではないが、血液、骨髄及び微生物培養
のような生物学的材料の貯蔵を含む様々な産業的用途に
供されている。これらの生物学的材料は、変質すること
なく長時間貯蔵するために、低温で保持されなければな
らない。
に限定するわけではないが、血液、骨髄及び微生物培養
のような生物学的材料の貯蔵を含む様々な産業的用途に
供されている。これらの生物学的材料は、変質すること
なく長時間貯蔵するために、低温で保持されなければな
らない。
【0003】極低温フリーザーは、極低温貯蔵環境を確
立するために、部分的に液体窒素のような極低温液体で
満たされている、2層壁の真空断熱型コンテナーであ
る。液体窒素の沸点は、絶対温度77.4度(華氏−3
20.4度)である。極低温液体は、沸点が低く、従っ
て気化熱も少ないので、周囲から熱が流入すると、気化
により極低温冷却剤の重大な損失が生じかねない。
立するために、部分的に液体窒素のような極低温液体で
満たされている、2層壁の真空断熱型コンテナーであ
る。液体窒素の沸点は、絶対温度77.4度(華氏−3
20.4度)である。極低温液体は、沸点が低く、従っ
て気化熱も少ないので、周囲から熱が流入すると、気化
により極低温冷却剤の重大な損失が生じかねない。
【0004】気化による極低温冷却剤の損失量を最小に
するため、極低温フリーザーには、コンテナー壁とコン
テナー壁との間に断熱材を入れ高真空状態にするような
断熱輻射遮断壁が必要である。熱伝達を低減するため
に、真空空間を多数の断熱材の層で満たしてもよい。
するため、極低温フリーザーには、コンテナー壁とコン
テナー壁との間に断熱材を入れ高真空状態にするような
断熱輻射遮断壁が必要である。熱伝達を低減するため
に、真空空間を多数の断熱材の層で満たしてもよい。
【0005】多層断熱材の例としては、伝導による熱伝
達を低減するために繊維から作成された低導電性シート
部材がある。更に、断熱材は、繊維層と組み合わせた輻
射層を備えていてもよい。輻射層は、フリーザー内の輻
射熱の伝達を減少させるが、例えば、プレストン他によ
る米国特許第5,542,255号及びガスタフソンに
よる米国特許第5,404,918号を参照されたい。
達を低減するために繊維から作成された低導電性シート
部材がある。更に、断熱材は、繊維層と組み合わせた輻
射層を備えていてもよい。輻射層は、フリーザー内の輻
射熱の伝達を減少させるが、例えば、プレストン他によ
る米国特許第5,542,255号及びガスタフソンに
よる米国特許第5,404,918号を参照されたい。
【0006】先行技術による極低温フリーザーの断熱真
空室は、極低温冷却剤の沸点が低いことによる熱伝達問
題に対処している。しかし、断熱材の特性は、極低温フ
リーザーの物理的設計に制約を加える。
空室は、極低温冷却剤の沸点が低いことによる熱伝達問
題に対処している。しかし、断熱材の特性は、極低温フ
リーザーの物理的設計に制約を加える。
【0007】コンテナーは、極低温冷却剤を保持してい
る間は、0.1ミクロンの低圧を維持できる真空空間を
備えるように設計されてきた。これらのコンテナーの形
状は円形、楕円形又は円柱形構造に限定されてきた。こ
れらの構造をとれば、そのような高真空状態に真空引き
されても、コンテナーの壁として必要な強度が確保でき
る。極低温フリーザーが長方形であれば、真空引きされ
ると、構造上の支持が不十分なため、壁は崩れるか又は
変形することになる。通常、平面パネルフリーザーの真
空空間内に配置されている断熱材は、コンテナー壁に十
分な構造上の支持を提供できない。従って、コンテナー
の形状は、円柱形に限定されている。
る間は、0.1ミクロンの低圧を維持できる真空空間を
備えるように設計されてきた。これらのコンテナーの形
状は円形、楕円形又は円柱形構造に限定されてきた。こ
れらの構造をとれば、そのような高真空状態に真空引き
されても、コンテナーの壁として必要な強度が確保でき
る。極低温フリーザーが長方形であれば、真空引きされ
ると、構造上の支持が不十分なため、壁は崩れるか又は
変形することになる。通常、平面パネルフリーザーの真
空空間内に配置されている断熱材は、コンテナー壁に十
分な構造上の支持を提供できない。従って、コンテナー
の形状は、円柱形に限定されている。
【0008】従って、高真空状態に真空引きされてもフ
リーザーの壁が形状を維持できる、立方体又は直方体の
ような最適な貯蔵容量を備えた極低温液体フリーザーを
提供することが望ましい。
リーザーの壁が形状を維持できる、立方体又は直方体の
ような最適な貯蔵容量を備えた極低温液体フリーザーを
提供することが望ましい。
【0009】本発明の目的は、平らな内壁及び外壁を備
えた、低コストで最大の貯蔵容量を提供する極低温フリ
ーザーを提供することである。本発明の別の目的は、熱
伝導性を最小にした極低温フリーザーを提供することで
ある。
えた、低コストで最大の貯蔵容量を提供する極低温フリ
ーザーを提供することである。本発明の別の目的は、熱
伝導性を最小にした極低温フリーザーを提供することで
ある。
【0010】本発明の又別の目的は、輻射エネルギー伝
達を低減した極低温フリーザーを提供することである。 (発明の概要)本発明は、生物学的産品のような材料を
貯蔵するための極低温フリーザーに関するものである。
本極低温フリーザーは直方体形状であり、フリーザーに
追加的貯蔵容量を提供する。本極低温フリーザーは、4
つの壁と1つの底面とを有する内側コンテナーを含んで
いる。内側コンテナーは、これも又4つの壁と1つの底
面とを有する外側コンテナーに囲まれている。内側及び
外側コンテナーは、両者の間に真空空間ができるよう
に、頂辺で互いに連結されている。3次元幾何学グリッ
ド(ジオデシック構造)から成る反射断熱材と支持材と
が交互に配置された層が、真空空間に設置されている。
極低温フリーザーは更に、フリーザーの内側を覆う蓋を
含んでいる。真空空間を真空引きすると、断熱極低温フ
リーザーができる。支持グリッドは、圧力差による壁の
変形又は崩壊を防ぐ。
達を低減した極低温フリーザーを提供することである。 (発明の概要)本発明は、生物学的産品のような材料を
貯蔵するための極低温フリーザーに関するものである。
本極低温フリーザーは直方体形状であり、フリーザーに
追加的貯蔵容量を提供する。本極低温フリーザーは、4
つの壁と1つの底面とを有する内側コンテナーを含んで
いる。内側コンテナーは、これも又4つの壁と1つの底
面とを有する外側コンテナーに囲まれている。内側及び
外側コンテナーは、両者の間に真空空間ができるよう
に、頂辺で互いに連結されている。3次元幾何学グリッ
ド(ジオデシック構造)から成る反射断熱材と支持材と
が交互に配置された層が、真空空間に設置されている。
極低温フリーザーは更に、フリーザーの内側を覆う蓋を
含んでいる。真空空間を真空引きすると、断熱極低温フ
リーザーができる。支持グリッドは、圧力差による壁の
変形又は崩壊を防ぐ。
【0011】(好適な実施例の詳細な説明)図1では、
本発明に従って構築された極低温フリーザー全体が、参
照番号10で示されている。極低温フリーザー10は、
内側コンテナー12と、外側コンテナー14と、両者の
間の真空空間16とにより特徴付けられる。内側コンテ
ナー12と外側コンテナー14とは、ステンレス鋼で作
るのが望ましい。真空空間16はフリーザーのサイズに
よって異なる。一般的なフリーザーの寸法は、27”×
27”×35”(L×W×H)である。
本発明に従って構築された極低温フリーザー全体が、参
照番号10で示されている。極低温フリーザー10は、
内側コンテナー12と、外側コンテナー14と、両者の
間の真空空間16とにより特徴付けられる。内側コンテ
ナー12と外側コンテナー14とは、ステンレス鋼で作
るのが望ましい。真空空間16はフリーザーのサイズに
よって異なる。一般的なフリーザーの寸法は、27”×
27”×35”(L×W×H)である。
【0012】内側コンテナー12及び外側コンテナー1
4はそれぞれ、4つの側壁と1つの底面とを有してい
る。蓋26は、内側及び外側コンテナー12、14の頂
辺に回転可能に連結されている。長方形フリーザーは、
フロアースペースに関しては、従来技術で一般的に知ら
れている円柱形極低温フリーザーと同じ容量を保有して
いる。しかし、大きな容積の長方形デザインであれば、
フリーザー内に追加的貯蔵スペースを提供できる。
4はそれぞれ、4つの側壁と1つの底面とを有してい
る。蓋26は、内側及び外側コンテナー12、14の頂
辺に回転可能に連結されている。長方形フリーザーは、
フロアースペースに関しては、従来技術で一般的に知ら
れている円柱形極低温フリーザーと同じ容量を保有して
いる。しかし、大きな容積の長方形デザインであれば、
フリーザー内に追加的貯蔵スペースを提供できる。
【0013】図2に示すように、真空空間16には、反
射材18と支持材22とが交互になった層が詰め込まれ
ている。真空空間は、分子ふるい24を含んでいる。分
子ふるい24は、炭素又はセラミックベースの材料でも
よいが、それに限定されるものではない。分子ふるい2
4は、組み立ての際に、外側コンテナー14の内側底面
上に配置される。分子ふるい24はガス放出問題に対処
し、真空引き後に残るガスを化学的に吸収する。
射材18と支持材22とが交互になった層が詰め込まれ
ている。真空空間は、分子ふるい24を含んでいる。分
子ふるい24は、炭素又はセラミックベースの材料でも
よいが、それに限定されるものではない。分子ふるい2
4は、組み立ての際に、外側コンテナー14の内側底面
上に配置される。分子ふるい24はガス放出問題に対処
し、真空引き後に残るガスを化学的に吸収する。
【0014】代わりに、当該技術分野ではよく知られて
いるゲッタを、真空空間内のフリーザー底面に配置して
もよい。ゲッタもガス放出問題に対処する。ゲッタは、
真空引き後に残るガスを化学的に吸収する。
いるゲッタを、真空空間内のフリーザー底面に配置して
もよい。ゲッタもガス放出問題に対処する。ゲッタは、
真空引き後に残るガスを化学的に吸収する。
【0015】反射材18は、カボット社製のスーパージ
ェル・フォームのような、断熱材を取り囲む複数の反射
箔片から成る。少なくとも一片の反射箔が、断熱材のど
ちらかの側に配置される。反射箔と断熱材との間の空気
は、複数の反射箔片が一緒にシールされるように排気さ
れる。反射箔は、内側コンテナー12と外側コンテナー
14との間の真空空間を通って伝達される輻射エネルギ
ーを低減する。断熱材20は、反射箔の層と層と間に断
熱層を形成する。
ェル・フォームのような、断熱材を取り囲む複数の反射
箔片から成る。少なくとも一片の反射箔が、断熱材のど
ちらかの側に配置される。反射箔と断熱材との間の空気
は、複数の反射箔片が一緒にシールされるように排気さ
れる。反射箔は、内側コンテナー12と外側コンテナー
14との間の真空空間を通って伝達される輻射エネルギ
ーを低減する。断熱材20は、反射箔の層と層と間に断
熱層を形成する。
【0016】図3は、3次元(ジオデシック)支持材2
2の斜視図である。支持材22は、複合材、プラスチッ
ク、又はセラミックのグリッド構造でもよいが、これに
限定されるものではない。支持材22は、真空空間内の
熱伝導を制限し、ガス放出を抑制するように選択されな
ければならない。例えば支持材は、ポリウレタン、ライ
トンR4、ベクトラLCP、ベクトラE130、ノリル
GFN−3−801、ウルテン2300、バロックス4
20、プロファックスPP701N、ポリプロピレンA
moco、ナイロン66でもよいが、これに限定される
ものではない。
2の斜視図である。支持材22は、複合材、プラスチッ
ク、又はセラミックのグリッド構造でもよいが、これに
限定されるものではない。支持材22は、真空空間内の
熱伝導を制限し、ガス放出を抑制するように選択されな
ければならない。例えば支持材は、ポリウレタン、ライ
トンR4、ベクトラLCP、ベクトラE130、ノリル
GFN−3−801、ウルテン2300、バロックス4
20、プロファックスPP701N、ポリプロピレンA
moco、ナイロン66でもよいが、これに限定される
ものではない。
【0017】支持材22は、真空引きされたときに壁1
2及び14が崩壊しないように、壁12及び14に物理
的な支えを提供する。支持材は22は、グリッド構造で
あるので、最高真空状態での最大圧力に耐えることがで
きる。支持材22は、荷重を内側壁及び外側壁12、1
4上に均一に分布させる。従って内側壁及び外側壁1
2、14の厚さを低減することができる。支持パネルの
降伏強度は、15psiを上回っている。そのような材
料の供給者の1つは、マサチューセッツ州、ボストンの
モレキュラージオデシック社である。
2及び14が崩壊しないように、壁12及び14に物理
的な支えを提供する。支持材は22は、グリッド構造で
あるので、最高真空状態での最大圧力に耐えることがで
きる。支持材22は、荷重を内側壁及び外側壁12、1
4上に均一に分布させる。従って内側壁及び外側壁1
2、14の厚さを低減することができる。支持パネルの
降伏強度は、15psiを上回っている。そのような材
料の供給者の1つは、マサチューセッツ州、ボストンの
モレキュラージオデシック社である。
【0018】図4は、支持材22の上面図である。支持
材22は、最小の熱伝達経路を有するオープンセル構造
で、真空空間16から空気を排出して真空状態を形成で
きるようになっている。オープンセル・グリッド構造
は、分子ふるい24が真空空間内の残留水分及びガスを
吸収できるようにして、真空状態が長く維持できるよう
にしている。
材22は、最小の熱伝達経路を有するオープンセル構造
で、真空空間16から空気を排出して真空状態を形成で
きるようになっている。オープンセル・グリッド構造
は、分子ふるい24が真空空間内の残留水分及びガスを
吸収できるようにして、真空状態が長く維持できるよう
にしている。
【0019】支持材22の熱伝達係数が低い(K 0.
001w/mk)ので、外側壁14から内側壁12へ伝導
される熱を最小化することができる。支持材22は、開
放空間を最大にし、支持材22と壁12、14との間の
直接の接点を最小化することとにより、更に熱伝導性を
下げている。
001w/mk)ので、外側壁14から内側壁12へ伝導
される熱を最小化することができる。支持材22は、開
放空間を最大にし、支持材22と壁12、14との間の
直接の接点を最小化することとにより、更に熱伝導性を
下げている。
【0020】極低温フリーザー10は、外側コンテナー
14の内側底面上に分子ふるい24を配置して組み立て
られている。反射材18(及び断熱材)と支持材22と
の交互層は、第1層及び最終層に反射材18が配置され
るように、真空空間内に積み重ねられている。内側コン
テナー12は外側コンテナー14の内側に挿入されてい
るので、反射材18である最終層は、壁12の外側に隣
接している。内側コンテナー12が配置された後で、内
側コンテナー12と外側コンテナー14とは各先端で溶
接され、両者に挟まれた空間16が密封される。
14の内側底面上に分子ふるい24を配置して組み立て
られている。反射材18(及び断熱材)と支持材22と
の交互層は、第1層及び最終層に反射材18が配置され
るように、真空空間内に積み重ねられている。内側コン
テナー12は外側コンテナー14の内側に挿入されてい
るので、反射材18である最終層は、壁12の外側に隣
接している。内側コンテナー12が配置された後で、内
側コンテナー12と外側コンテナー14とは各先端で溶
接され、両者に挟まれた空間16が密封される。
【0021】空間16内が真空引きされるとフリーザー
の絶縁値が増す。そのために、極低温フリーザー10は
壁14にポート28を有している。ポート28は、フリ
ーザーの蓋又は底面の縁に配置される。従来技術でよく
知られている真空ポンプが、真空空間16内の空気を排
出するためにポート28に接続される。その後で、ポー
トは密封される。
の絶縁値が増す。そのために、極低温フリーザー10は
壁14にポート28を有している。ポート28は、フリ
ーザーの蓋又は底面の縁に配置される。従来技術でよく
知られている真空ポンプが、真空空間16内の空気を排
出するためにポート28に接続される。その後で、ポー
トは密封される。
【0022】以上、本発明の好適な実施例を示し説明し
てきたが、当業者には、本発明の精神及び添付の請求項
により定義されている本発明の範囲を逸脱することな
く、変更及び修正を加えうることは明白であろう。
てきたが、当業者には、本発明の精神及び添付の請求項
により定義されている本発明の範囲を逸脱することな
く、変更及び修正を加えうることは明白であろう。
【図1】本発明の極低温フリーザーの断面を示す側面図
である。
である。
【図2】図1に示す極低温フリーザーの内側及び外側コ
ンテナーの間に挿入されている支持材及び反射材の断面
図である。
ンテナーの間に挿入されている支持材及び反射材の断面
図である。
【図3】図1に示す極低温フリーザーの内側及び外側コ
ンテナーの間に挿入されている支持材の斜視図である。
ンテナーの間に挿入されている支持材の斜視図である。
【図4】支持材の上面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロルフ・ウィーランド アメリカ合衆国ペンシルバニア州ギルバー ツヴィル,ファルコン・コート 20 (72)発明者 スティーヴ・ショー アメリカ合衆国ミネソタ州55306,バーン ズヴィル,カントリー・ロード・42 3505 Fターム(参考) 3E067 AB89 AB99 AC03 BA01A BB11A BB14A BC06A CA18 GA13 3E070 AA02 AB40 DA01 NA04 NA10 3H036 AA09 AB01 AB24 AB29 AB42 AC06 3L102 JA00 MB30
Claims (8)
- 【請求項1】 周囲と大きく異なる温度で材料を貯蔵す
るための極低温フリーザーにおいて、 a)4つの壁と1つの底面とを有する内側コンテナー
と、 b)前記内側コンテナーを取り囲んで前記内側コンテナ
ーとの間に真空空間を画定している、4つの壁と1つの
底面とを有する外側コンテナーであって、前記内側コン
テナーが前記外側コンテナーと前記壁の最上部で接合さ
れ前記真空空間を密封しているような外側コンテナー
と、 c)フリーザー内の熱伝達を低減するための、前記真空
空間内の少なくとも1つの絶縁材の層と、 d)前記真空空間から空気が排気されるとき壁の変形を
実質的に減らすために、密封された前記真空空間内に配
置されている、少なくとも1つの支持材の層と、 e)極低温フリーザーの内側を覆うための蓋とを備えて
いることを特徴とする極低温フリーザー。 - 【請求項2】 前記極低温フリーザーは、極低温フリー
ザーの貯蔵容量を増すために長方形であることを特徴と
する請求項1に記載の極低温フリーザー。 - 【請求項3】 前記内側コンテナーと前記外側コンテナ
ーとの間の前記真空空間から実質的に空気を排気するた
めの手段を更に備えていることを特徴とする請求項1に
記載の極低温フリーザー。 - 【請求項4】 前記真空空間内の何れのガスをも吸収す
るための分子ふるいを更に備えていることを特徴とする
請求項1に記載の極低温フリーザー。 - 【請求項5】 前記支持材は、3次元幾何学グリッド構
造でできていることを特徴とする請求項1に記載の極低
温フリーザー。 - 【請求項6】 前記支持材は、熱伝導を最小にするため
にオープンセル構造であることを特徴とする請求項5に
記載の極低温フリーザー。 - 【請求項7】 前記反射材は、絶縁材を取り囲んでいる
少なくとも一片の反射箔から成ることを特徴とする請求
項1に記載の極低温フリーザー。 - 【請求項8】 周囲と大きく異なる温度で材料を貯蔵す
るための、2層壁で真空絶縁されている極低温フリーザ
ーを組み立てるための方法において、 外側コンテナーに4つの壁と1つの底面とを提供する段
階と、 熱伝達を低減するために、前記外側コンテナーの内側壁
と底面に、少なくとも1層の絶縁材を配置する段階と、 真空引きされたときに壁及び底面の変形を防ぐために、
少なくとも1層の幾何学グリッド構造を前記絶縁材に隣
接して配置する段階と、 4つの壁と1つの底面とを有する内側コンテナーを前記
外側コンテナーの内側に配置して、その間に真空空間を
画定する段階と、 前記真空空間を密封するために、天井壁部で前記内側コ
ンテナーを前記外側コンテナーに接合する段階と、 前記真空空間から空気を排気する段階とから成ることを
特徴とする方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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