JPH07503685A - 熱的に絶縁されたコンテナの製造に使用される、真空の下で包装しまた溶接するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数カ月間実質的に一定の温度を必要とするワクチン、生物学的物質の ような物質を貯蔵しまた輸送するための熱的に絶縁されたコンテナを製造するた めの方法及び装置に関し、固体対液体相変態（ｓｏｌｉｄ−ｔｏ−１ｉｑｕｉｄ 　ｐｈａｓｅ　ｔｒａｎｓｆｃ）ｒｍｉｎｇ）冷却物質で満たされた第１のカン 形容器であってその中で冷却されるべき物質が、真空の下で低い熱伝導率を有す る多孔性の層を前記第１の容器の回りで放射線遮蔽体と交互に備える多層の絶縁 体内に置かれ、その結果、放射線遮蔽体が前Ｓ己第１の容器の全ての側部を包囲 する第１の容器と、中に前記絶縁された第１の容器が配置されるカン形の第２の 容器とを備える装置に関する。

生物学的又は科学的物質を貯蔵しかつ（或いは）輸送するとき、人は、これらの 物質がある温度、しばしば低い温度で貯蔵されなければ時間の経過と共に変化す ることを考える。これは、ワクチン、ｌ１ＩＩＩ清、血液、血液プラズマ及びあ る酵素化合物のような熱に敏感な物質の輸送が比較的高い温度の環境下で行われ る発展途上国において主に問題である。加えて、輸送ルートがしばしば長くかつ 悪い条件下であり、これは輸送が長くかかることを意味する。発展途上国では、 通常ワクチン及びそれと同様のものがその国で生産されることなく、需要は別の 工業化された国からの輸入によってまかなわれる。これは輸送ルートが更に長く なることを意味する。

全ワクチンの９０％以上は＋２°Ｃと＋８°Ｃとの間の温度で貯蔵されることが 必要であり、また高い温度では又は冷凍によっては早期に破壊されまた品質が劣 化する。ワクチン及びそれと同様のものは非常に敏感でまた輸送ルートが長く苛 酷なので非常に高い割合のワクチンが発展途上国の最終の使用者に到着する前に 輸送ルートの途中で品質劣化する。今日、ワクチンは異なる場所間で輸送され、 その少なくとも一方の大きい方は冷却及び冷凍設備を備えている。これらの冷却 及び冷凍設備は電力で又はその代わりとして液化石油、ガス又はケロシンによっ て動力が与えられ、これらは４乱に体して敏感である。発展途上国では電力供給 網が不十分であるため、長期の動力供給不能が以上事態とはいえない。

それ故、今日存在する冷凍設備では、輸送は可能な限り早く行われることが重要 である。これは、ワクチンは発展途上国に可能な限り早く航空輸送されまた中間 貯蔵ステーションのネットが構築されることを意味する。もちろんこれは高価で あり、また冷凍設備のよく組織されたネットワークが必要である。

ＥＰ−＾−０１５７７５１において、上記の種類のコンテナが開示され、そのコ ンテナは物質を実質的に一定の温度で又はもし必要なら６力月の期間の間ある温 度内に保持本発明の目的は上記形式の熱的に絶縁されたコンテナを製造するため の装置を提供することである。これは、前記絶縁材料を前記内側容器の回りに包 むための包装機械が配置された真空室を備え、更に前記内側容器を包む前に前記 絶縁材料を処理するための真空炉、絶縁された内側容器を外側容器内に置くため の手段及び溶接によって前記外側容器を密閉してシールするための溶接ステーシ ョンを備えた装置によって、達成される。

図面の簡単な説明 第１図は、両者間に絶縁材料かある内側コンテナと外側コンテナとからなるコン テナを通した横断面を示す図である。

第２図は、絶縁材料を内側コンテナの回りに包むための本発明による装置の部分 的に切断された前面図である。

第３図は、第２図による装置の上部から見た図である。

第４図は、本発明の好ましい実施例による熱的に絶縁されたコンテナを製造する ための装置の概略全体図である。

第５図は、第４図による熱的に絶縁されたコンテナを製造するための装置の縦斜 視図である。

第６図は、抵抗溶接を含む本発明による真空溶接ステーションの第１の実施例の 概略図である。

第７図は、レーザービーム溶接を含む真空溶接ステーシランの第２の実施例の概 略図である。

第８８図ないし第８ｄ図は、本発明の装置によって製造された絶縁されたコンテ ナの熱的性能を示す図である。

実施例の記載 第１図において、プラスチックチューブ１１によって包囲されたワクチンのよう な輸送されるべき物質１０を収容する内側容器２を含む熱的に絶縁されたコンテ ナを示し、そのチューブは相移転物質２ａを用のコンテナ内に収容された相移転 冷却物質１２によって囲まれている。内側容器２は大気圧において溶接によって シールされている。

熱絶縁体７は、容器２の外側に配置されている数層の絶縁材料の形式の多層絶縁 体を備えている。絶縁材料は真空下で内側容器２を完全に包囲している。別の層 が低い熱伝導率を有する、例えばアルミニュウム箔の放射線遮蔽体９と交互にな ったガラス繊維紙のスペーサウェブ８によってＦＲ成されている。好ましい実施 例において、スペーサウェブは９０ｍｍの幅を有し、アルミニュウム箔は７０ｍ ｍの幅を有する。外側容器１は絶縁体の外側に配置されている。外側容器は、好 ましくはステンレススチールで作られ、二つの円筒状で対称のフランジ付き半片 、底半片１８及びカバー半片１９を備え、それらの半片は、絶縁された内側容器 ２が外側容器１内に置かれた後真空下で溶接によってフランジ１８ａ及び１９ａ が互いに接続され、その結果、密閉してシールされまた真空にされた外側容器が 与えられる。多層絶縁体７は少なくとも２０ｍｍの厚さを有すべきである。

外側容器１は、更に、スペーサ材料８内の残存するガスを除去するためのいわゆ るゲッターポンプ２１が設けられている。ゲッター物質は短期間に真空下で電気 加熱によって活性化される。

第２図及び第３図において、円筒状の内側容器２を絶縁材料で包みまた絶縁材料 内に完全に包囲するための装置が示されている。装置は鉛直主軸１４に支持され た回転可能なハウジング１００を備え、そのハウシング内に円筒状の容器２を支 持する水平駆動ロール２２及び２３が設けられている。駆動ロール２２及び２３ はピニオン２２ｂ及び２３ｂが設けられ、そのピニオンは中央に配置されたウオ ームギヤ１５の出力軸１５ａに取り付けられたピニオン１５ｂを介して連結され た共通のチェーン１５ｃによって駆動され、そのウオームギヤの入力軸は主軸１ ４と内側で同軸の軸１３によって駆動される。主軸１４は歯車１４ａ及び１４ｂ によって駆動され、それらの歯車は互いに軸方向に６０ないし７０ｍｍ変位され 、外側容器が溶接される溶接位置にハウジング１００が配置され得るようにして いる。

溶接位置において、駆動ロール２２及び２３は駆動袋’ｆｆ１１３．１５．１５ ａ１１５ｂ、１５ｃ、から切り離され（ｄｅｃｏｕｐｌｅｄ）　％その駆動ロー ルは容器１によって駆動される支持ロールとして使用され、その容器１の回転は 明細書で詳細に記載されるように二つの溶接電極の作用によって行われる。

第４図において、このケースの場合２層材料を備えてもよい絶縁材料は、上記さ れているように、熱処理のために真空オーブン５０内の供給ロール２４上に配置 される。包装する前に、絶縁材料は湿度を減少するために４時間の間３５０”Ｃ で焼かれる。絶縁材料のウェブはガイドローラ５２が設けられた輸送チャンネル ５１を経て真空オーブンから通り、また輸送チャンネルの壁に弾性的に支持され かつ輸送チャンネルと制御ローラとの間の距＠ｄを測定するための変位センナ、 例えばポテンソショメーター５３ａが設けられた制御ロール５３によって弾性的 に支持される。絶縁材料は非常にもろく、したがって張力に敏感であり、それ故 供給ロールの周速は包装される内側容器の周速の変化に追従しなければならない 。

絶縁材料の張力を一定に保つために、供給ロールのほぐし作用は制御ロールの変 位センサに連動されたＰＩＤ制御装置によって制御されるモータ２４ａによって 与えられる。絶縁材料のウェブの輸送動作は窓５１ａを通して監視される。

ロール２２．２３によって行われる容器２の変位回転は、主軸１４の巻き取り動 作と同様に、絶縁材料８．９のウェブが重なり合う層と実質的に螺旋形状で容器 の回りを包むようにする。包み動作は絶縁材料が湾曲した側面及び端面を含む容 器の表面を所望の数の層で完全に囲むまで続けられる。絶縁材料の端部が固定さ れた後、絶縁された容器２は複数の空気シリンダ３３ｃによってコンテナの半片 の一方内に入れられる。これらの全ての動作は真空内で行われる。

第４図において、本発明の好ましい実施例による真空主チャンバ２８が概略的に 示され、そのチャンバ内で、基本的に上記の形式の包装機械２９及び外側容器１ を溶接するための溶接ステーション３０が配置されている。

三つの異なる形式の真空ポンプが真空ポンプ、真空チャンバ及び導出（ｌｅａｄ −ｔｈｒｏｕｇｈ）ブツシュの全体の装置を真空にするために使用される。クラ イオポンプ（ｃｒｙｏ−ｐｕＩｌｐ）　３１　ａは１０−５トル（ｔｏｒｒ）以 下の真空を発生するために使用され、ノエノトポンプ３１ｂは外側コンテナ半片 １８．１９のための真空オーブンに対して使用されて１０−４トル以下の真空を 発生させる。幾つかの機械式真空ポンプ：３１ｃが、人力及び出力マガノン内を ｉｏ’−２トル以下の圧力にしまたリードスルーブツシュ内を１トルより低くす るために使用される。

第４図及び第５図を参照して、輸送されるべき物質でシールされかつその物質が 設けられた内側容器２は、その後、幾つかの内側容器を含む人力マガジン３２の ドア３２ａを介してまた真空弁３２ｂの前部に配置されたパケットコンベアによ って通され、また空気シリンダ３１ｄによって真空チャンバ２８内に輸送される 。内側容器は包装機械２９に通され、絶縁材料８．９で包まれる。

包装動作の後、絶縁された内側容器２は外側容器１内に置かれる。外側容器を形 成するコンテナ半片１８．１９は、スライド通路上の幾つかの空気シリンダ３３ ｃ（シリンダの輪郭のみが示されている）によって真空チャンバ２８内に押され る真空オーブン３３内でガス抜きされる。コンテナ半片１８．１９は前記空気シ リンダ３３ｃによって傾斜されて絶縁された内側容器を被い、また包装機械２９ のロール２２．２３の上に置かれる。

第６図において、溶接は抵抗溶接によって実行される。溶接変圧器４０が主真空 チャンバ２８の外側で置き棚７０内に配置され、二つの電導体４１ａ及び４１ｂ か１ミリバール（ｉ＋ｂａｒ）の予備真空により供給される真空導出ブツシュを 経て真空チャンバ２８内に通される。電導体４１ａ及び４１ｂは、それぞれ二つ の溶接ロール電極４２ａ及び４２ｂに対する駆動軸を形成する。駆動軸４１ａ及 び４１ｂは伝動袋ｆｆ１４３ａ及び４３ｂを介して駆動装置（部分的に示されて いる）によって駆動される。

溶接動作において、溶接されるべきコンテナ半片１８．１９のリム１．８　ａ、 １９ａは包装機械の直ぐ上に置かれたロール電極４２ａ、４２ｂ間で把持される 。

ロール電極は導出ブツシュを介して圧力シリンダ２７ａ、２７ｂに接続された軸 ４４ａ及び４４ｂによって回転される。溶接動作において、電流は変圧器４０か ら回転接続部４５ａ及び４５ｂを経て供給され（約９０００アンペア）、一方電 極は回転されて自動切り離し機構を収容する支持ロール２２及び２３上でコンテ ナ半片を駆動する。このように、コンテナ半片は真空チャンバ内で共に溶接され る。

第７図において、コンテナ半片１８．１９間の接合はレーザー溶接でシールされ 得る。レーザービーム３７はＺｎ５ｅの窓を通してまず通され、それから合焦レ ンズ３８又は安価なパラボラミラーによって焦点合わせされ、溶接区域にプラズ マの変更によってスパッタリングする（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）。

溶接動作が完了した後、コンテナは空気シリンダによって真空弁６０ｂを経て出 力マガジン６０に通される。出力マガジンの構造は入力マガジンの構造と同じで ある。

本発明による製造装置で製造された絶縁されたコンテナの効率の調査結果は第８ ８図ないし第８ｄ図に示されている。超絶縁コンテナの熱的性能は輸送される製 品の［安定寿命（ｓｅｃｕｒｅ　１ｉｆｅ）　Ｊに密に関係している。安定寿命 は、−１ＤＣないし＋４’Ｃの範囲内で保持されるコンテナの内部温度に対して 数日又は数ケ月測定される。安定寿命は、絶縁装置の見かけの熱伝導率、相変換 物質の潜熱、相変換物質の重さ及び周囲の条件で変わる。したがって、安定前ｅ の幾つかのパラメータの影響を調査することは特に興味のあることである。この 調査において、四つのパラメータ、放射線遮蔽体の放射率：ε、残留ガス圧力ニ 　ｐＳｍ濃度　Ｎ、温かい周囲温度、Ｔｏが考慮された。

第８ａ図は、放射線遮蔽体に対する異なる放射率を有する輸送される製品に対す る予測された安定寿命を示す。他のパラメータは一定で、Ｔｏ＝ａｏ℃、ｐ＝１ ０−３Ｎ／ｍ２、Ｎ＝２０１／ｃｍに等しい。

第８ｂ図は、残留ガス圧力を変化させることによって輸送させる製品の安定寿命 の変化を示す。他のパラメータは一定で、Ｎ＝２０１／ｃｍ、Ｔｏ＝３０℃及び Ｅ＝０．０５に等しい。

第８ｃ図は、数個の層飢えの輸送させる製品の安定寿命への温かい周囲温度の影 響を示す。他のパラメータは一定で、Ｐ＝１０−３Ｎ／ｍ”、ε−０，０５及び Ｎ−２０１／ｃｍに等しい。

第８ｄ図は、層の数への輸送させる製品の安定寿命の依存性を示す。他のパラメ ータは一定であり、Ｐ＝１０−３Ｎ／ｍ２、ＴＯ＝３０℃及びε＝０．０５に等 しい。

第８８図ないし第８ｄ図に示されるように、相変換物質は内側コンテナ内で非常 に長い期間一定の温度を与える。この間、装置を通しての熱の漏れは相移転物質 の溶解熱を利用することによって吸収される。その結果、温度は全変遷過程中に 溶解温度に保たれる。コンテナは、内側温度が＋４℃を超えるまでに、相が完全 に変態した後安定状態に達するのに数日必要である。

本発明は上記実施例に限定されないことは勿論であるが、幾っがの代わりの実施 例が請求の節囲内で可能である。

ＦＩＧ、１ ＦＩＧ、４ ｍｒｘ−＜°ｃ）ＦＩＧ、８ａ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１１ＪＤ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．数カ月の間実質的に一定の温度を必要とするワクチン、生物学的物質及び同 様のもののような物質を蓄えかつ輸送するための熱的に絶縁されたコンテナであ り、該コンテナが固相一液相変換冷媒物質（５）で満たされた絶縁された第１の カン形容器（２）を備え、その中に冷却されるべき物質（４）が入れられるコン テナの製造方法において、 （ａ）前記第１の容器（２）に、多孔性材料（８）の層を熱放射反射材料（９） の眉と交互にした多層の絶縁体であって真空下で焼かれかつ前記第１の容器（２ ）の回りで配置された多層の絶縁体を前記第１の容器に、包み動作によって真空 下で、いかなる熱的な橋絡を形成することなく絶縁体が前記第１の容器の全ての 側面を被うように、取り付ける工程と、 （ｂ）前記工程（ａ）にしたがって用意された前記第１の容器（２）を、底部分 （１８）及びカバー部分（１９）を備えていてゲッターポンプ（２１）が設けら れた第２の外側容器（１）内に、真空下で挿入する工程と、（ｃ）底部分（１８ ）をカバー部分（１９）に真空下で溶接し、それによって完全にシールされた外 側容器（１）が形成されて真空下で前記第１の容器（２）が包囲される工程と、 を備えることを特徴とする方法。 ２．数カ月の間実質的に一定の温度を必要とするワクチン、生物学的物質及び同 様のもののような物質を蓄えかつ輸送するための熱的に絶縁されたコンテナであ り、該コンテナが固相一液相変換冷媒物質（５）で満たされた絶縁された第１の カン形容器（２）を備え、その中に冷却されるべき物質（４）が入れられる、請 求の範囲１による熱的に絶縁されたコンテナを製造する方法を行うための装置に おいて、 幾つかの第１の容器（２）が中に収納される入力マガジン（３２）及び弁（３２ ｂ）及びマガジン（３２）を十分低い圧力に排気する真空ポンプ（３１ａ）の形 式の排気手段と、前記絶縁材料（８、９）を前記内側容器（２）の回りに包むた めの包装機械（２９）を収容する真空チャンバ（２８）に前記第１の容器を輸送 する輸送手段（３２ｃ）と、前記真空チャンバがクライオ真空ポンプ（３１ａ） によって動作圧力に排気されることと、前記絶縁材料がチャンネル（５１）を介 して前記真空チャンバ（２８）に接続された第１の真空オーブン（５０）内で加 熱されまた焼かれることと、コンテナの底部分（１８）及びコンテナカバー（１ ９）が真空ポンプ（３１ｂ）によって十分低い圧力に排気されている第２の真空 オープン（３３）内に収納され、前記底部分及びカバー部分を真空オープンから 前記真空チャンバ（２８）に輸送するための輸送手段（３３ｃ）が、真空下で前 記外側容器の前記部分（１８、１９）を接合しまた密閉してシールするために溶 接ステーション（３０）を前記包装機械（２９）の上に備え、更に、完成したコ ンテナ（１）を前記真空ポンプ（３１ｃ）によって排気された出力マガジン（６ ０）内に出すための輸送手段（２８）を備えることを特徴とする装置。 ３．請求の範囲１に記載の装置において、前記溶接ステーション（３０）が、真 空入口を介して真空チャンバ（２８）内に通される一対の電極軸（４１ａ、４１ ｂ）と、前記コンテナ部分（１８、１９）のリム（１８ａ、１９ａ）を把持する ための手段（４４ａ、４４ｂ；２７ａ、２７ｂ）とを備え、前記コンテナ部分が 前記包装機械の駆動ロール（２２、２３）によって支持されまた外側容器（１） の溶接時に前記軸に接続されたローラ電極（４２ａ、４２ｂ）間で駆動される装 置。 ４．請求の範囲１に記載の装置において、前記溶接ステーション（３０）がレー ザー溶接を備え、そこにおいて、レーザービーム（３７）がＺｎＳｅの窓を介し て真空チャンバ（２８）内に通されまたレンズ又はパラボラミラーの形式の合焦 手段（３８）によって焦点合わせされる装置。