JPH0652145B2 - 超低温冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は超低温冷凍装置に係り、医療用サンプル、或
いは臓器、或いはその他超低温での保存が必要な物品を
保冷庫内にて-40℃〜-115℃程度で保冷する際に、故障
や事故等で保冷庫内の温度が設定範囲外に上昇したとき
に、前記物品の解凍を無くすべく非常運転を自動的に行
える超低温冷凍装置に関する。

（従来の技術） 従来、医療用サンプル、或いは臓器、或いはその他超低
温での保存が必要な物品を保冷庫内にて-40℃〜-115℃
程度で保冷する超低温冷凍装置は、次のような構成にな
っている。

すなわち、この装置は、二つ冷凍機を備え、これらの冷
凍機のうちの一方の冷凍機の蒸発器と、他方の冷凍機に
おける凝縮器からの管路とを近接して配し、他方の冷凍
機の凝縮器からの冷媒を一方の冷凍機によって冷却すべ
く形成し、このようにして冷却された冷媒を使用して前
記他方の冷凍機によって保冷庫内を-40℃〜-115℃程度
まで二段冷却するように形成したものである。

そして、上記一方の冷凍機或いは他方の冷凍機が何等か
の原因で故障或いは異常作動した場合には、前記二段冷
却とならないから冷却が不十分となって保冷庫内の温度
が上昇する。そこで、その非常時対策として保冷庫内の
温度が所定時間以上設定温度範囲外まで上昇する異常時
には、液化炭酸ガスを利用して自動的に保冷庫内の温度
を設定範囲内に保つようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 〈従来の技術の問題点〉 ところが、このように液化炭酸ガスを使用する異常時の
場合に、平日で管理者がいる場合には何等問題はない
が、休日等の管理者がいない時に前記異常が発生した
際、液化炭酸ガスは通常ボンベに充填されているものを
使用するからその使用限度時間にかぎりがあり、次の日
に管理者が出勤する前にボンベの液化炭酸ガスは無くな
ってしまっている。そのため、管理者が出勤した時には
保冷庫内の温度は上昇してしまっていて保冷する物品は
完全に駄目になってしまう問題点があった。

〈技術的課題〉 そこで、この発明は、上述した問題点等に鑑み、医療用
サンプル、或いは臓器、或いはその他超低温での保存が
必要な物品を保冷庫内にて-40℃〜-115℃程度で保冷す
る際に、ボンベに充填されている液化炭酸ガスを使用し
なくとも、故障や事故等で保冷庫内の温度が設定範囲外
に上昇したときに、前記物品の解凍を無くすべく非常運
転を自動的に行えるようにすることを課題として創出さ
れたものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、医療用サンプル、或いは臓器、或いはその
他超低温での保存が必要な物品を保冷庫内にて-40℃〜-
115℃程度で保冷する超低温冷凍装置において、ポンプ
或いはコンプレッサー、凝縮器、絞り管部、蒸発器から
なる冷凍サイクル回路をそれぞれ有する低段側冷凍機と
高段側冷凍機と非常用低段側冷凍機との三つの冷凍器を
備え、保冷庫内には、低段側冷凍機と非常用低段側冷凍
機との蒸発器をそれぞれ適位置に配し、低段側冷凍機と
非常用低段側冷凍機とには、それぞれ絞り管部と蒸発器
との間にそれぞれ熱交換管路を設けると共に、この二つ
の熱交換管路は並設して配され、これらの熱交換管路
は、高段側冷凍機の蒸発器が配されて冷却される熱交換
部内に共に配され、低段側冷凍機が故障等により停止し
て保冷庫内の温度が設定範囲外に所定時間上昇した非常
時に非常用低段側冷凍機を自動的に作動させる制御スイ
ッチを設けたことにより上述した問題点を解決するもの
である。

（作用） この発明に係る超低温冷凍装置は、ポンプ或いはコンプ
レッサー、凝縮器、絞り管部、蒸発器からなる冷凍サイ
クル回路をそれぞれ有する高段側冷凍機、低段側冷凍
機、非常用低段側冷凍機の三つの冷凍機にてなり、高段
側冷凍機により、保冷庫内を冷却する低段側冷凍機の冷
媒から熱を奪い、そして、その冷媒を蒸発器にて気化さ
せることでその冷却効果を利用して医療用サンプル、或
いは臓器、或いはその他超低温での保存が必要な物品を
保冷する保冷庫内の温度を-40℃〜-115℃程度の超低温
にする。

この時に、通常の場合には、低段側冷凍機と非常用低段
側冷凍機との絞り管部と蒸発器との間に設けたそれぞれ
熱交換管路を並設させておいて、そのうちの低段側冷凍
機のみを作動させて高段側冷凍機の蒸発器により、熱交
換部内にて、凝縮器によって熱を放出した後の熱交換管
路内の冷媒から更に熱を奪い、保冷庫の適位置に配した
低段側冷凍機の蒸発器によりこの保冷庫内を前記超低温
にする。

又、低段側冷凍機が故障等の障害を起こして保冷庫内の
温度が設定範囲外に所定時間上昇した非常時にあって
は、制御スイッチにより非常用低段側冷凍機の方を自動
的に作動させ、凝縮器によって熱を放出した後の非常用
低段側冷凍機の熱交換管路内の冷媒から更に熱を奪い、
保冷庫の適位置に配した非常用低段側冷凍機の蒸発器に
よりこの保冷庫内を前記超低温に冷却するものである。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明すると
次の通りである。

すなわち、図に示す符号１は、医療用サンプル、或いは
臓器、或いはその他超低温での保存が必要な物品を保冷
庫２内にて、-40℃〜-115℃程度で保冷する超低温冷凍
装置であり、保冷庫２内を冷却する冷媒から熱を奪う高
段側冷凍機１１と、この高段側冷凍機１１によって熱を
奪われた冷媒を使用して保冷庫２内を-40℃〜-115℃程
度の超低温間で冷却する低段側冷凍機２１と、この低段
側冷凍機２１が故障等により所定時間以上停止した際に
作動する非常用低段側冷凍機３１との三つの冷凍機を備
えている。

そして、これらの三つの冷凍機１１，２１，３１は、ポ
ンプ或いはコンプレッサー１２，２２，３２と、凝縮器
１３，２３，３３と、絞り管部１４，２４，３４と、蒸
発器１５，２５，３５とをそれぞれ有して冷凍工程を行
うべく適宜管路にて冷凍サイクル回路が形成されてい
る。

低段側冷凍機２１には、絞り管部２４と蒸発器２５との
間に熱交換管路２６を設け、一方、非常用低段側冷凍機
３１には、絞り管部３４と蒸発器３５との間に熱交換管
路３６を設けてある。

そして、この二つの熱交換管路２６，３６は並設される
と共に、高段側冷凍機１１の蒸発器１５を配して、二つ
の凝縮器２３，３３のうちのどちらか一方の凝縮器２３
又は３３によって熱を放出した後の熱交換管路２６又は
３６内の冷媒から更に熱を奪うべく形成して熱交換部３
としてある。つまり、前記蒸発器１５によって冷却され
る熱交換部３内に二つの熱交換管路２６，３６を配する
ものである。

又、前記熱交換管路２６，３６の並設状態は、第２図に
示すように、非常用低段側冷凍機３１の熱交換管路３６
の方を規則正しい蛇行状態に形成し、この熱交換管路３
６の折曲部分以外の管路に径の大きい管を被覆させて密
封し、このように被覆した不連続な密封管同士を適宜連
通させることで低段側冷凍機２１の熱交換管路２６を形
成し、熱交換管路２６と熱交換管路３６とを並設するよ
うにしてある。

一方、前記保冷庫２には、低段側冷凍機２１と非常用低
段側冷凍機３１との蒸発器２５，３５をそれぞれ適位
置、実際には、例えば保冷庫２の側壁、或いは天壁に交
互に並べて配してある。

そして、保冷庫２内の温度が設定範囲外、例えば、その
温度設定範囲を-70℃〜-115℃とした場合に、-70℃以上
に上昇した際に、それが、所定時間、例えば１時間以上
連続した時には非常用低段側冷凍機３１を自動的に作動
させる制御スイッチ３７を非常用低段側冷凍機３１にも
設けてある。又、上記-70℃〜-115℃の温度範囲では低
段側冷凍機２１を作動させ、この低段側冷凍機２１の故
障などによって保冷庫の温度が-70℃以上に上昇した際
には、前記制御スイッチ３７によって非常用低段側冷凍
機３１が作動すると同時に、低段側冷凍機２１の電源等
をｏｆｆにする制御スイッチ２７が設けてある。これら
の制御スイッチ２７，３７は、通常、圧力スイッチが用
いられる。

次に、これが作動を説明すると次の通りである。

すなわち、高段側冷凍機１１により、保冷庫２内を冷却
する低段側冷凍機２１の冷媒から熱を奪い、そして、そ
の冷媒を蒸発器２５にて気化させることでその冷却効果
を利用して医療用サンプル、或いは臓器、或いはその他
超低温での保存が必要な物品を保冷する保冷庫内の温度
を-40℃〜115℃程度の超低温にする。

この時に、この低段側冷凍機２１が故障等により所定時
間以上停止した場合、非常用低段側冷凍機３１を作動さ
せ、それにより、保冷庫２内の温度を設定範囲外まで上
昇しないようにする。

そして、通常の場合には、低段側冷凍機２１と非常用低
段側冷凍機３１との絞り管部２４，３４と蒸発器２５，
３５との間に設けたそれぞれ熱交換管路２６，３６を並
設させておいて、そのうちの低段側冷凍機２１のみを作
動させて高段側冷凍機１１の蒸発器１５により、低段側
冷凍機２１の凝縮器２３によって熱を放出した後の熱交
換管路２６内の冷媒から更に熱を奪い、保冷庫２の適位
置に配した低段側冷凍機２１の蒸発器２５によりこの保
冷庫２内を前記超低温にする。

又、低段側冷凍機２１が故障等の障害を起して保冷庫２
内の温度が設定範囲外に所定時間上昇した場合には、制
御スイッチ３７により非常用低段側冷凍機３１の方を自
動的に作動させ、凝縮器３３によって熱を放出した後の
非常用低段側冷凍機３１の熱交換管路３６内の冷媒から
更に熱を奪い、保冷庫２の適位置に配した非常用低段側
冷凍機３１の蒸発器３５によりこの保冷庫２内を前記超
低温に冷却するものである。

尚、図に示す符号２８，３８は除湿装置、２９，３９は
オイルセパレータ、１９はアキュムレータである。

又、この発明に係る超低温冷凍装置は、前述した実施例
に限定されることがないことは言うまでもない。

［発明の効果］ 上述の如く構成したこの発明は、医療用サンプル、或い
は臓器、或いはその他超低温での保存が必要な物品を保
冷庫２内にて-40℃〜-115℃程度で保冷する超低温冷凍
装置１において、ポンプ或いはコンプレッサー１２、凝
縮器１３，２３，３３、絞り管部１４，２４，３４、蒸
発器１５，２５，３５からなる冷凍サイクル回路をそれ
ぞれ有する低段側冷凍機２１と高段側冷凍機１１と非常
用低段側冷凍機３１との三つの冷凍機を備え、保冷庫２
内には、低段側冷凍機２１と非常用低段側冷凍機３１と
の蒸発器２５，３５をそれぞれ適位置に配し、低段側冷
凍機２１と非常用低段側冷凍機３１とには、それぞれ絞
り管部２４，３４と蒸発器２５，３５との間にそれぞれ
熱交換管路２６，３６を設けると共に、この二つの熱交
換管路２６，３６は並設して配され、これらの熱交換管
路２６，３６は、高段側冷凍機１１の蒸発器１５が配さ
れて冷却される熱交換部３内に共に配され、低段側冷凍
機２１が故障等により停止して保冷庫２内の温度が設定
範囲外に所定時間上昇した非常時に非常用低段側冷凍機
３１を自動的に作動させる制御スイッチ３７を設けたこ
とにより、通常の場合には、低段側冷凍機２１のみを作
動させて高段側冷凍機１１の蒸発器１５により、熱交換
部３内にて、凝縮器２３によって熱を放出した後の熱交
換管路２６内の冷媒から更に熱を奪い、保冷庫２の適位
置に配した低段側冷凍機２１の蒸発器２５によりこの保
冷庫２内を前記超低温にするから、保冷庫２内を冷却す
る際に、一台の冷凍機であると-40℃が限度であるが、
低段側冷凍機２１によって更に冷却することになるの
で、-40℃〜-115℃程度で保冷することが十分に可能で
ある。

又、低段側冷凍機２１が故障等の障害を起して保冷庫２
内の温度が設定範囲外に所定時間上昇した非常時にあっ
ては、制御スイッチ３７により非常用低段側冷凍機３１
の方を自動的に作動させ、凝縮器３３によって熱を放出
した後の非常用低段側冷凍機３１の熱交換管路３６内の
冷媒から更に熱を奪い、保冷庫２の適位置に配した非常
用低段側冷凍機３１の蒸発器３５によりこの保冷庫２内
を前記超低温に冷却するものである。

従って、低段側冷凍機２１が故障しても、上記-40℃〜-
115℃程度の範囲における設定温度範囲から外れて上昇
することはなくなる。つまり、並設されているそれぞれ
の熱交換管路２６，３６は、同一条件となっているので
どちらを作動させても保冷庫２内を上記保冷温度で保つ
ことができるものである。

しかも、保冷庫２内の温度が設定範囲外に所定時間上昇
した際に非常用低段側冷凍機３１を自動的に作動させる
制御スイッチ３７を設けたことにより、その冷凍機の切
替えを自動にて行なうので、人手は全く必要がない。

そのため、休日等の管理者がいない時に前記異常が発生
した際、液化炭酸ガスは通常ボンベに充填されているも
のを使用するからその使用限度時間にかぎりがあり、次
の日に管理者が出勤する前にボンベの液化炭酸ガスは無
くなってしまっているために、管理者が出勤した時には
保冷庫内の温度は上昇してしまっていて保冷する物品は
完全に駄目になってしまう問題点は完全に解消されるも
のである。

更には、熱交換管路２６，３６を並設しているので、ス
ペース的にも少なくてすみ、小型化をも図ることができ
る。

このように、この発明によれば、医療用サンプル、或い
は臓器、或いはその他超低温での保存が必要な物品を保
冷庫内にて-40℃〜115℃程度で保冷する際に、ボンベに
充填されている液化炭酸ガスを使用しなくとも、故障や
事故等で保冷庫内の温度が設定範囲外に上昇したとき
に、前記物品の解凍を無くすべく非常運転を自動的に行
えるようにすることができるなどの種々の優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は回路
図、第２図は熱交換管路同士の並設状態を示す一部切欠
正面図である。 １…超低温冷凍装置、２…保冷庫、３…熱交換部、 １１…高段側冷凍機、１２…コンプレッサー、１３…凝
縮器、１４…絞り管部、１５…蒸発器、 ２１…低段側冷凍機、２２…コンプレッサー、２３…凝
縮器、２４…絞り管部、２５…蒸発器、２６…熱交換管
路、２７…制御スイッチ、 ３１…非常用低段側冷凍機、３２…コンプレッサー、３
３…凝縮器、３４…絞り管部、３５…蒸発器、３６…熱
交換管路、３７…制御スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】医療用サンプル、或いは臓器、或いはその
   他超低温での保存が必要な物品を保冷庫内にて-40℃〜-
   115℃程度で保冷する超低温冷凍装置において、ポンプ
   或いはコンプレッサー、凝縮器、絞り管部、蒸発器から
   なる冷凍サイクル回路をそれぞれ有する低段側冷凍機と
   高段側冷凍機と非常用低段側冷凍機との三つの冷凍機を
   備え、保冷庫内には、低段側冷凍機と非常用低段側冷凍
   機との蒸発器をそれぞれ適位置に配し、低段側冷凍機と
   非常用低段側冷凍機とには、それぞれ絞り管部と蒸発器
   との間にそれぞれ熱交換管路を設けると共に、この二つ
   の熱交換管路は並設して配され、これらの熱交換管路
   は、高段側冷凍機の蒸発器が配されて冷却される熱交換
   部内に共に配され、低段側冷凍機が故障等により停止し
   て保冷庫内の温度が設定範囲外に所定時間上昇した非常
   時に非常用低段側冷凍機を自動的に作動させる制御スイ
   ッチを設けたことを特徴とする超低温冷凍装置。