JP6431986B2 - 超低温フリーザ - Google Patents

Description

本開示は、超低温フリーザに関する。

生体組織の保存や冷凍食品の長期貯蔵等のために、貯蔵室の内部を例えば−８０℃以下の超低温に冷却する超低温フリーザが開発されている。

このような超低温フリーザでは、冷媒回路の各構成機器の内、蒸発器は、貯蔵室を取り囲むように配置され、圧縮機や凝縮器、減圧器などは、貯蔵室とは別に設けた機械室内に収納されるように構成されている（例えば特許文献１参照）。

特許第５０２６７３６号

このような構成は冷媒回路を二重に備える超低温フリーザの場合も同様である。この場合、機械室の中に収容される機器が増加すると共に、これらの機器を相互に接続する配管も増えるため、機械室の内部が複雑化する。

そのため、機械室内に収容される各機器に対するメンテナンス作業や組立作業などの作業性を低下させないように、機械室内の機器間に十分な空間を設けて配置するなどの配慮がなされている。

しかしながら一方で、超低温フリーザは、全体のサイズ増大は抑えつつ、より大容量の貯蔵室を実現することも望まれており、機械室の一層の合理化が求められている。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、冷媒回路を二重に備える超低温フリーザの機械室内の機器の配置を合理化し、メンテナンス性の向上や製造作業性の向上を図ることが可能な超低温フリーザを提供することを一つの目的とする。

本開示に係る超低温フリーザは、上面に開口を有する貯蔵室を区画する断熱箱と、前記開口を開閉可能な断熱扉と、第１圧縮機、第１凝縮器及び第１減圧器を、第１載置板の上に装着してなる第１冷凍ユニットと、第２圧縮機、第２凝縮器及び第２減圧器を、第２載置板の上に装着してなる第２冷凍ユニットと、前記断熱箱に隣接して設けられ、前記第１冷凍ユニット及び前記第２冷凍ユニットを水平方向に取り出し可能に収納する機械室と、を備える。

本発明によれば、冷媒回路を二重に備える超低温フリーザの機械室内の機器の配置を合理化し、メンテナンス性の向上や製造作業性の向上を図ることが可能となる。

本実施形態に係る超低温フリーザの外観斜視図である。 本実施形態に係る超低温フリーザの断熱扉を開けた状態の外観斜視図である。 本実施形態に係る超低温フリーザの貯蔵室内を透視した正面図である。 本実施形態に係る超低温フリーザの貯蔵室内を透視した平面図である。 本実施形態に係る超低温フリーザの貯蔵室内を透視した側面図である。 本実施形態に係る超低温フリーザの冷媒回路を示す図である。 本実施形態に係る超低温フリーザを背面から見た斜視図である。 本実施形態に係る冷凍ユニットの載置板の平面図である。 本実施形態に係る冷凍ユニットの載置板の外観斜視図である。 本実施形態に係る載置板の補強部を示す図である。 本実施形態に係る機械室に設けられる収納棚を示す図である。 本実施形態に係る載置板の正面図である。 本実施形態に係る制御ユニット載置板の外観斜視図である。 本実施形態に係る制御回路を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

本実施形態に係る超低温フリーザ１は、後述する貯蔵室４内を所定温度以下（例えば−８０℃以下）の超低温に冷却することが可能な冷凍装置であり、例えば長期低温保存を行う生体組織や検体、あるいは冷凍食品などの超低温保存に好適である。

==超低温フリーザの構成==
図１は、本実施形態に係る超低温フリーザ１の外観斜視図を示す。また図２は、超低温フリーザ１の断熱扉１３を開けた状態の外観斜視図を示す。図３は、貯蔵室４内を透視した超低温フリーザ１の正面図である。図４は、貯蔵室４内を透視した超低温フリーザ１の平面図である。図５は、貯蔵室４内を透視した超低温フリーザ１の側面図である。

なお以下の説明において、超低温フリーザ１の正面に相対した時に左手側から右手側に向かう方向をＸ軸の正方向とし、手前側から奥手側に向かう方向をＹ軸の正方向とし、鉛直上向きをＺ軸の正方向とする。

超低温フリーザ１は、上面に開口を有する貯蔵室４を区画する略直方形状の断熱箱２と、貯蔵室４の開口を開閉可能な断熱扉１３と、断熱箱２の側方に隣接して配置される機械室３と、を備えて構成されている。

断熱箱２は、前側断熱壁２Ａ、後側断熱壁２Ｂ、右側断熱壁２Ｃ、左側断熱壁２Ｄ及び断熱底２Ｅを有し、内部に貯蔵室４を形成している。貯蔵室４の内部には、生体組織や食品等の収容物が貯蔵される。

本実施形態に係る超低温フリーザ１は、貯蔵室４への収容物の出し入れを容易化するために、図４に示すように、前側断熱壁２Ａの厚さＴ１を、後側断熱壁２Ｂの厚さＴ２、右側断熱壁２Ｃの厚さＴ３、及び左側断熱壁２Ｄの厚さＴ４よりも薄くなるように形成している。

このように断熱箱２を構成することによって、作業者は、収容物を貯蔵室４へ出し入れする際に、作業者の立ち位置により近い位置で収容物の上げ下ろしを行うことが可能となるため、貯蔵室４への収容物の出し入れを容易化することができる。そしてこのため、より短時間で貯蔵室４への収容物の出し入れを行うことが可能となり、断熱扉１３を開けておかなければならない時間を短くすることができる。そのため、貯蔵室４内の温度上昇を抑えることが可能となる。

また、作業者の立ち位置により近い位置で収容物の上げ下ろしを行うことが可能となることから、無理の少ない姿勢で収容物の出し入れ作業を行うことが可能となり、作業の安全性を向上させることも可能となる。

断熱扉１３は、後側断熱壁２Ｂの上端部に沿って並設される複数（本実施形態では５個）の枢支部材１４に枢支ないし軸支されて、これらの枢支部材１４により形成される、後側断熱壁２Ｂの上端部に沿う方向に形成される中心軸の周りを回動することで断熱箱２の開口を開閉する。断熱扉１３には把手部１６が設けられており、作業者は、把手部１６を操作することで断熱扉１３の開閉操作を行う。

また本実施形態に係る断熱箱２は、上面が開口する内箱７と、内箱７の周囲を囲む外箱６と、ブレーカ８と、断熱材９と、真空断熱パネル１２と、を有して構成されている。

外箱６は、鋼板製の板材により構成され、上方が開口し、断熱箱２の外壁面及び外底面を構成する。内箱７は、アルミニウム等の熱伝導性の良い金属製の板材により構成され、同様に上方が開口し、断熱箱２の内壁面及び内底面を構成する。ブレーカ８は、合成樹脂製の部材であり、外箱６及び内箱７の上端間を接続するように装着される。

断熱材９は、外箱６、内箱７及びブレーカ８にて囲繞された空間内に充填されるポリウレタン樹脂である。断熱材９は、断熱箱２の前側断熱壁２Ａ、後側断熱壁２Ｂ、右側断熱壁２Ｃ、左側断熱壁２Ｄ及び断熱底２Ｅにそれぞれ充填される。

真空断熱パネル１２は、通気性を有しないアルミニウムや合成樹脂等から成る多層フィルムにより構成される容器にグラスウールを収納し、所定の真空排気手段により容器内の空気を排出して、当該容器の開口部を熱溶着等により接合することにより構成される断熱性を有する部材である。

真空断熱パネル１２は、内箱７と外箱６との間に充填される上記断熱材９と、外箱６と、の間に装着される。

本実施形態に係る真空断熱パネル１２は、断熱材９に比べてより高い断熱性能を有している。そのため、断熱材９と真空断熱パネル１２とを併用することにより、断熱材９のみを用いる場合に比べてより高い断熱性能を得ることができる。

このため、本実施形態に係る超低温フリーザ１では、前側断熱壁２Ａにおいて真空断熱パネル１２と断熱材９とを併用するようにしている。より具体的には、本実施形態では、真空断熱パネル１２は、前側断熱壁２Ａにおいて、内箱７と外箱６との間に装着されている。本実施形態に係る超低温フリーザ１が、前側断熱壁２Ａにおいて真空断熱パネル１２を有している様子を図４に示す。

このような態様によって、後側断熱壁２Ｂや右側断熱壁２Ｃ、左側断熱壁２Ｄに比べて、前側断熱壁２Ａの厚さを薄く形成した場合であっても、後側断熱壁２Ｂや右側断熱壁２Ｃ、左側断熱壁２Ｄと同等の断熱性能を確保することができる。このため、貯蔵室４内を所定温度以下（例えば−８０℃以下）に冷却するために必要な消費電力を抑制することも可能となる。

また、前側断熱壁２Ａの厚さのみを薄くし、前側断熱壁２Ａに比べて後側断熱壁２Ｂや右側断熱壁２Ｃ、左側断熱壁２Ｄの厚さが厚くなるように構成しているため、断熱箱２の強度低下も最小限に抑えることができる。このため、超低温フリーザ１の耐故障性や耐久性等の信頼性を維持することもできる。

また本実施形態に係る超低温フリーザ１では、図４に示すように、真空断熱パネル１２は、前側断熱壁２Ａにおいて、断熱材９と外箱６との間に装着されるようにしている。

このように、真空断熱パネル１２と内箱７との間に断熱材９を介在させるように真空断熱パネル１２を装着することによって、貯蔵室４の内部と同等程度にまで冷却される内箱６による真空断熱パネル１２の温度低下を抑制し、真空断熱パネル１２にひびや割れ、破れ等の破壊が生じて、断熱性能が低下することを防止することが可能となる。そして、超低温フリーザ１の耐故障性や耐久性等の信頼性を維持することができる。

貯蔵室４内の冷却は、第１冷媒回路１００及び第２冷媒回路２００によって行われる。

詳細は後述するが、第１冷媒回路１００は、第１圧縮機１０１、凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８、及び第１蒸発器１１１を有し、この順に冷媒を循環させることによって、断熱箱２の内部（貯蔵室４）を所定温度以下に冷却する。

同様に、第２冷媒回路２００は、第２圧縮機２０１、凝縮器２０２、２０４、減圧器２０８、及び第２蒸発器２１１を有し、この順に冷媒を循環させることによって、断熱箱２の内部（貯蔵室４）を所定温度以下に冷却する。

そして第１冷媒回路１００を構成する第１蒸発器１１１、及び第２冷媒回路２００を構成する第２蒸発器２１１が、内箱７の断熱材９側の周面（内箱７の外周面）において貯蔵室４を囲むように交熱的に取り付けられている。

また第１冷媒回路１００を構成する熱交換器１０９、及び第２冷媒回路２００を構成する熱交換機２０９は、図４に示すように、断熱材９に覆われつつ、断熱箱２の後側断熱壁２Ｂ内に設けられている。そして後壁６Ｂの熱交換器１０９、２０９が設けられる部分は、平板状の後面カバー６Ｄで覆われる。

また第１冷媒回路１００を構成する第１圧縮機１０１、凝縮器１０２、１０４、及び減圧器１０８は、後述する第１冷凍ユニット５００Ａとして、超低温フリーザ１の制御回路３００等の各種装置とともに、機械室３に収納されている。

同様に、第２冷媒回路２００を構成する第２圧縮機２０１、凝縮器２０２、２０４、及び減圧器２０８は、後述する第２冷凍ユニット５００Ｂとして、超低温フリーザ１の制御回路３００等の各種装置とともに、機械室３に収納されている。

制御回路３００は、マイクロコンピュータ３００ａやメモリを備え、超低温フリーザ１を制御するための制御プログラムを実行する。制御回路３００は、後述する制御ユニット４００として、機械室３に収納されている。

機械室３は、図１に示すように、前面パネル３Ａ、後面パネル３Ｄ、断熱箱２が設けられる側とは反対側の側面を構成する側面パネル３Ｂを有している。前面パネル３Ａ及び側面パネル３Ｂには、通気用スリット３Ｃが形成されている。

また機械室３の前面パネル３Ａには、超低温フリーザ１を操作するための操作パネル２１が設けられている。

また図示はしていないが、機械室３と断熱箱２との間には測定孔が貫通している。この測定孔は、貯蔵室４と機械室３とを連通するように、断熱箱２を構成する外箱６、断熱材９及び内箱７を貫通して形成される。機械室３から貯蔵室４内には、測定孔を通じて温度センサ３０９、３１０を挿入することが可能である。

貯蔵室４内に挿入された温度センサ３０９、３１０からは測定孔を通じてケーブルが機械室３に引き出され、このケーブルは、機械室３内の制御回路３００に接続される。そして、この測定孔は、ケーブルとの隙間をスポンジ状の変形可能、且つ、断熱性を有する材料にて構成される栓によって閉塞される。尚、温度センサ３０９、３１０が取り付けられていない状態では、測定孔は、当該栓によって、断熱的に閉塞される。

==超低温フリーザの冷媒回路==
次に、図６を参照しつつ、本実施の形態に係る超低温フリーザ１の冷媒回路１５０について説明する。図６は、本実施の形態の冷媒回路１５０の一例の回路図である。

図６に例示されるように、冷媒回路１５０は、略同一の２基の冷媒回路、即ち、第１冷媒回路１００と、第２冷媒回路２００とを有している。

<<<第１冷媒回路>>>
第１冷媒回路１００は、第１圧縮機１０１と、前段凝縮器１０２及び後段凝縮器１０４と、気液を分ける分流器１０７と、減圧器１０８及び熱交換器１０９と、減圧器１１０及び第１蒸発器１１１とを備えて、第１圧縮機１０１から吐出された冷媒が再び第１圧縮機１０１に戻るように環状に構成されている。第１冷媒回路１００には例えば後述する４種類の冷媒を有する非共沸混合冷媒（以後、単に「冷媒」と称する）が封入されている。

また、この第１冷媒回路１００は、オイルクーラ１０１ａを第１圧縮機１０１内のオイル溜りに備え、配管１０３を前段凝縮器１０２及びオイルクーラ１０１ａの間に備え、デハイドレータ１０６を後段凝縮器１０４及び分流器１０７の間に備え、緩衝器１１２を第１圧縮機１０１の吸込側及び熱交換器１０９の間に備える。

また第１冷媒回路１００には、前段凝縮器１０２及び後段凝縮器１０４を冷却するために、第１ファン１０５が設けられている。第１ファン１０５は、ファンモータ１０５ａを有するプロペラ式の送風装置である。

第１圧縮機１０１は、吸込んだ冷媒を圧縮して前段凝縮器１０２に吐出する。

前段凝縮器１０２は、第１圧縮機１０１から吐出される冷媒を放熱させるための例えば銅又はアルミニウム製の管を蛇行させたものである。

後段凝縮器１０４は、前段凝縮器１０２から出力される冷媒を更に放熱させるための例えば銅又はアルミニウム製の管を蛇行させたものである。

これら前段凝縮器１０２及び後段凝縮器１０４は、同じ管板に一体に構成されているものである。

分流器１０７は、後段凝縮器１０４から出力される冷媒を、液相の冷媒と、気相の冷媒とに分流し、液相の冷媒を減圧器（キャピラリチューブ）１０８を介して減圧した後、熱交換器１０９の外側管１０９ａで蒸発させる。

熱交換器１０９は、外側管１０９ａ及び内側管１０９ｂを有する例えば銅又はアルミニウム製の２重管であり、内側管１０９ｂには分流器１０７からの気相冷媒が流れ、外側管１０９ａでは液相冷媒が蒸発して内側管１０９ｂを流れる気相冷媒を冷却するものである。

減圧器１１０は、熱交換器１０９の内側管１０９ｂで冷却され液相となった冷媒を減圧して、第１蒸発器１１１に出力する例えばキャピラリチューブである。

第１蒸発器１１１は、減圧器１１０によって減圧された冷媒を蒸発させるための例えば銅又はアルミニウム製の管であり、上述したように、内箱７の上面開口を除く外面に対し熱的に接触するように例えば貼りつけられている。尚、この第１蒸発器１１１の取付けはこれに限るものではなく、熱的に接触する構成であればよい。

冷媒が第１蒸発器１１１で蒸発（気化）する際の冷却作用によって内箱７内を冷すものである。この蒸発して気相となった冷媒は熱交換器１０９にて先の蒸発した冷媒と共に圧縮機１０１に吸い込まれるものである。

尚、配管１０３は、外箱６の上面開口の周囲部分の内側に設けられる。この上面開口の周囲部分は、前述した断熱扉１３を閉じた状態で、断熱扉１３に装着されたパッキン（不図示）が密着する部分であり、配管１０３内は圧縮機１０１から吐出された高温の冷媒が流れているので、この冷媒で加温されることによって、低温の内箱７側からの冷却による結露を防いでいる。これによって、外箱６内の気密性が向上する。また、デハイドレータ１０６は、冷媒中に含まれる水分を除去する。また、緩衝器１１２は、キャピラリチューブ１１２ａ及び膨張タンク１１２ｂを有し、第１圧縮機１０１の吸込側における気相の冷媒を、キャピラリチューブ１１２ａを介して膨張タンク１１２ｂに収容することによって、第１冷媒回路１００を循環する冷媒の量を適正に保っている。

<<<第２冷媒回路>>>
第２冷媒回路２００は、前述と同様に、第２圧縮機２０１と、前段凝縮器２０２及び後段凝縮器２０４と、気液を分ける分流器２０７と、減圧器２０８及び熱交換器２０９と、減圧器２１０及び第２蒸発器２１１とを備えて、第２圧縮機２０１から吐出された冷媒が再び第２圧縮機２０１に戻るように環状に構成されている。第２冷媒回路２００には、前述と同様の冷媒が封入されている。また、この第２冷媒回路２００は、前述と同様に、オイルクーラ２０１ａと、配管２０３と、デハイドレータ２０６と、緩衝器２１２とを備える。ここで、熱交換器２０９は、外側管２０９ａ及び内側管２０９ｂを有する。また、緩衝器２１２は、キャピラリチューブ２１２ａ及び膨張タンク２１２ｂを有する。

また第２冷媒回路２００には、前段凝縮器２０２及び後段凝縮器２０４とを冷却するために第２ファン２０５が設けられている。第２ファン２０５は、ファンモータ２０５ａを有するプロペラ式の送風装置である。

尚、前述した配管１０３及び配管２０３は、例えば互いに重ねて、外箱６の上面開口の周囲部分の内側に設けられている。また、前述した第１蒸発器１１１及び第２蒸発器２１１は、例えば互いに重ならないようにして、内箱７の上面開口を除く外面に対し熱的に接触するように例えば貼りつけられている。

<<<冷媒>>>
本実施の形態の冷媒は、例えば、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００、Ｒ２３、及びＲ１４を有する非共沸混合冷媒である。ここで、Ｒ２４５ｆａは、ペンタフルオロプロパン（CHF₂CH₂CF₃）を意味し、沸点は＋１５．３℃である。Ｒ６００は、ノルマルブタン（n-C₄H_１0）を意味し、沸点は−０．５℃である。Ｒ２３は、トリフルオロメタン（CHF₃）を意味し、沸点は−８２．１℃である。Ｒ１４は、テトラフルオロメタン（CF₄）を意味し、沸点は−１２７．９℃である。

尚、Ｒ６００は、沸点（蒸発温度）が高く、オイルや水等を含有し易いものである。また、Ｒ２４５ｆａは、可燃性のＲ６００と所定比率（例えばＲ２４５ｆａとＲ６００とが７：３）で混合することにより、これを不燃化するための冷媒である。

第１冷媒回路１００においては、第１圧縮機１０１で圧縮された冷媒は、前段凝縮器１０２及び後段凝縮器１０４で放熱し凝縮して液相となった後、デハイドレータ１０６で水分除去の処理が施された後、分流器１０７で液体の状態の冷媒（主に沸点の高いＲ２４５ｆａ、Ｒ６００）と、気体の状態の冷媒（Ｒ２３、Ｒ１４）とに分流される。尚、本実施の形態では、前段凝縮器１０２で放熱した冷媒は、オイルクーラ１０１ａで第１圧縮機１０１内のオイルを冷却した後、再度、後段凝縮器１０４で放熱する。

分流された液体の状態の冷媒（主にＲ２４５ｆａ、Ｒ６００）は、減圧器１０８で減圧された後に、熱交換器１０９の外側管１０９ａにおいて蒸発する。

分流された気体の状態の冷媒（Ｒ２３、Ｒ１４）は、熱交換器１０９の内側管１０９ｂを通過する間、前述した外側管１０９ａで蒸発した冷媒（Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００）の気化熱と、第１蒸発器１１１からの戻りである気相の冷媒（Ｒ２３、Ｒ１４）とによって冷却されて凝縮し、液体の状態になる。この時、第１蒸発器１１１で蒸発しなかった冷媒が蒸発する。

尚、以上は、第２冷媒回路２００についても同様である。
また、前述したように、Ｒ２４５ｆａの沸点はおよそ１５℃であり、Ｒ６００の沸点はおよそ０℃であり、Ｒ２３の沸点はおよそ−８２℃であり、Ｒ１４の沸点はおよそ−１２８℃であるため、第１冷媒回路１００及び第２冷媒回路２００では非共沸混合冷媒のうちのＲ２３及びＲ１４をＲ６００の蒸発作用で冷却し、液相となったＲ２３、Ｒ１４を第１蒸発器１１１及び第２蒸発器２１１に導いて蒸発させることにより、冷却対象を例えばＲ２３及びＲ１４の沸点に相当する温度（例えばおよそ−８２℃乃至−１２８℃）まで冷却することができる。尚、第１蒸発器１１１及び第２蒸発器２１１での未蒸発冷媒は熱交換器１０９、２０９で蒸発するものである。

<<<制御回路>>>
次に、図１４を参照しながら本実施形態に係る制御回路３００について説明する。

本実施の形態に係る制御回路３００は、第１冷媒回路１００の第１圧縮機１０１及びファンモータ１０５ａと、第２冷媒回路２００の第２圧縮機２０１及びファンモータ２０５ａとを制御するべく、制御基板３０１、スイッチング電源３０２、電源スイッチ３０４、圧縮機リレー３０５、及びリレー３０６を備えている。

なお後述するように、制御回路３００の上記各構成要素は、制御ユニット載置板４１０の上に装着されて、制御ユニット４００として機械室３に収納されている。

そして制御回路３００は、第１圧縮機１０１の温度を検出する第１圧縮機温度センサ３０７、第２圧縮機２０１の温度を検出する第２圧縮機温度センサ３０８、第１圧縮機１０１を制御するべく庫内の温度を検出するための第１温度センサ３０９、第２圧縮機２０１を制御するべく庫内の温度を検出するための第２温度センサ３１０、第１ファン１０５の温度を検出するための第１センサ３１１、及び第２ファン２０５の温度を検出するための第２センサ３１２に接続されている。

尚、制御基板３０１は、マイクロコンピュータ３０１ａを有しており、第１圧縮機温度センサ３０７及び第２圧縮機温度センサ３０８からの検出信号に基づいて２つのリレー３０６をそれぞれ開閉するための制御信号を出力したり、ファンモータ１０５ａ、２０５ａの運転を開始又は停止するための制御信号を出力したりする。

マイクロコンピュータ３０１ａは、第１圧縮機１０１の動作中に、第１圧縮機温度センサ３０７により検出された第１圧縮機１０１の温度が所定温度を超えたことを検出すると、第１圧縮機１０１に対応するリレー３０６を通じて第１圧縮機１０１に対応する圧縮機リレー３０５を動作させることにより、第１圧縮機１０１に対する３相電圧の入力を遮断するようになっている。これは、第１圧縮機１０１の温度上昇に係る保護回路として機能するものであり、第２圧縮機２０１についても同様である。

尚、第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１は、電源スイッチ３０４をオンにした時点で、３相の電源ケーブル３０３から電力が供給されて、冷媒の圧縮動作を開始するようになっている。また、不図示ではあるが、マイクロコンピュータ３０１ａは、例えば、第１温度センサ３０９により検出された庫内の温度と予め定められた温度とを比較し、その比較結果に応じて、第１圧縮機１０１のモータ（不図示）の回転速度を制御するようになっている。これは、庫内の温度に応じて第１圧縮機１０１の圧縮能力を制御するものであり、第２圧縮機２０１についても同様である。尚、第１温度センサ３０９及び第２温度センサ３１０は、同一のセンサであってもよい。

一方、図１４に例示されるように、マイクロコンピュータ３０１ａは、以上述べた第１圧縮機１０１及び第２圧縮機２０１の制御とは別に、ファンモータ１０５ａ、２０５ａを制御するようになっている。また、不図示ではあるが、マイクロコンピュータ３０１ａは、例えば第１センサ３１１により検出された第１ファン１０５の温度が予め定められた温度を越えたことを検出すると、ファンモータ１０５ａの運転を停止するようになっている。これは、第１ファン１０５の温度上昇に係る保護回路として機能するものであり、第２ファン２０５についても同様である。尚、第１センサ３１１及び第２センサ３１２は、例えば双方のファンモータ１０５ａ、２０５ａの近傍に設けられる単一のセンサで共用していてもよい。

===機械室（機械箱）===
次に、図７〜図１３を参照しながら、本実施形態に係る超低温フリーザ１の機械室３について説明する。

図７に示すように、機械室３には、制御ユニット４００、冷凍ユニット５００（第１冷凍ユニット５００Ａ、及び第２冷凍ユニット５００Ｂ）が、それぞれ、水平方向（本実施形態ではＹ軸方向）に取り出し可能に収納されている。

そして図１１に示すように、機械室３は、制御ユニット４００を水平方向に取り出し可能に収納するための制御ユニット用収納棚７２及び、冷凍ユニット５００を水平方向に取り出し可能に収納するための冷凍ユニット用収納棚６２（第１冷凍ユニット収納棚６２Ａ、第２冷凍ユニット収納棚６２Ｂ）を備えて構成されている。

<<<制御ユニット>>>
制御ユニット４００は、図１３に示す略矩形形状の金属板により構成される制御ユニット載置板４１０上に、制御回路３００を構成する上述した制御基板３０１やスイッチング電源３０２等の各構成要素を装着することで構成される。

図１３には、制御ユニット載置板４１０を、制御回路３００が装着される上面とは反対側の下面側から見た図を示す。図１３に示すように制御ユニット載置板４１０は、制御回路３００が装着される略矩形形状の本体部４１１と、補強板４１２とを有して構成されている。

補強板４１２は、本体部４１１の下面側に、制御ユニット４００の取り出し方向（Ｙ軸方向、本体部４１１の長手方向）と交差する方向（Ｘ軸方向、本体部４１１の短手方向）に沿って装着されている。補強板４１２は、例えば本体部４１１に溶接されることで装着される。

制御ユニット載置板４１０のうち、補強板４１２が装着されている位置には、制御回路３００の構成要素を取り付けるための装着穴を開けることができないが、補強板４１２を本体部４１１の短手方向に沿って装着することで、長手方向に沿って装着した場合に比べて、本体部４１１の表面積のうちの補強板４１２が占める面積を減らすことができるので、本体部４１１に装着穴を開ける際の補強板４１２との干渉を減らすことができる。

制御ユニット載置板４１０が補強板４１２を備えるようにすることにより、制御ユニット載置板４１０が制御ユニット４００の重さにより変形しにくいようにすることができる。

また図１３に示すように、本体部４１１は、制御回路３００を装着する面（Ｘ−Ｙ平面）と交差する方向（例えば＋Ｚ方向）に向けて縁部が折り曲げられることで折り曲げ部４１３を有するように構成されている。

このような態様によって、さらに、制御ユニット載置板４１０が制御ユニット４００の重さにより変形しにくいようにすることができる。

<<<制御ユニット用収納棚>>>
図１１に示すように、制御ユニット用収納棚７２は、制御ユニット４００の取り出し方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール部材７０と、取り出し方向を横切る方向（Ｘ軸方向）に延伸する横断部材７１と、を有して構成される。

一対のレール部材７０は、制御ユニット載置板４１０の一対の折り曲げ部４１３に当接するように、制御ユニット４００の取り出し方向に延伸する。そして制御ユニット載置板４１０が一対のレール部材７０に支持されることによって、制御ユニット４００が制御ユニット用収納棚７２に収納される。

このような態様によって、制御ユニット４００の機械室３への収納や取り出しをより少ない力で行うことが可能となる。

また本実施形態のように、制御回路３００を制御ユニット載置板４１０上に装着して制御ユニット４００として一体的に構成することで、超低温フリーザ１のメンテナンス性の向上や製造作業性の向上を図ることが可能となる。

例えば制御回路３００の構成部品が故障した場合には、故障した部品が装着されている制御ユニット４００全体を容易に機械室３から取り外すことができ、そして、新たな制御ユニット４００に交換することにより、短時間に故障の修理を完了することが可能となる。

あるいは、故障した部品が装着されている制御ユニット４００全体を機械室３から取り外した状態で、部品の修理あるいは交換作業を行うこともでき、狭い機械室３の中で作業を行わなくて済むようにもできる。

<<<冷凍ユニット>>>
次に冷凍ユニット５００について説明する。本実施形態に係る超低温フリーザ１は、上述したように、第１冷凍ユニット５００Ａと第２冷凍ユニット５００Ｂとを有して構成される。

第１冷凍ユニット５００Ａは、図８に示す略矩形形状の金属板により構成される載置板５１０上に、冷媒回路１００を構成する圧縮機１０１や凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素を装着することにより構成される。

また第２冷凍ユニット５００Ｂも、図８に示す略矩形形状の金属板により構成される載置板５１０上に、冷媒回路２００を構成する圧縮機２０１や凝縮器２０２、２０４、減圧器２０８等の構成要素を装着することにより構成される。

なお、本実施形態に係る第１冷凍ユニット５００Ａ及び第２冷凍ユニット５００Ｂは、相互に同一形状であり、互換性を有するように作られている。例えば、第１冷凍ユニット５００Ａにおける圧縮機１０１や凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素の配置と、第２冷凍ユニット５００Ｂにおける圧縮機２０１や凝縮器２０２、２０４、減圧器２０８等の構成要素の配置と、が同じである。

そのため、以下の説明においては、説明の重複を避けるために第１冷凍ユニット５００Ａを中心に説明するが、第２冷凍ユニット５００Ｂについても同様である。

図８は、載置板５１０を、圧縮機１０１、凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素が装着される上面とは反対側の下面側から見た図を示す。図８に示すように載置板５１０は、圧縮機１０１、凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素が装着される略矩形形状の本体部５１１と、補強部（第１補強部、第２補強部）５１２とを有して構成されている。

補強部５１２は、本体部５１１の下面側に、第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向（Ｙ軸方向、本体部５１１の長手方向）に沿って延伸するように形成されている。補強部５１２は、図１０に示すように、直線状に折り曲げ加工された金属製の板部材５１２を、第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向に沿う向きに、載置板５１０の下面に取り付ける（例えば溶接）ことにより構成される。載置板５１０が補強部５１２を備えるように構成することにより、載置板５１０が第１冷凍ユニット５００Ａの重さにより変形しにくいようにすることができる。

また補強部５１２は、例えば本体部５１１を、下面側が凸となるように折り曲げ加工することによって形成するようにしても良い。

このような態様によっても、載置板５１０が第１冷凍ユニット５００Ａの重さにより変形しにくいようにすることができる。

また補強部５１２を本体部５１１の長手方向に沿って設けるようにすることで、第１冷凍ユニット５００Ａを機械室３から取り出す際や収納する際に生じる自重による変形をより一層防ぐことが可能となる。

また図８及び図９に示すように、本体部５１１は、第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向（Ｙ軸方向）に沿う一対の側辺部を、下面側に折り返してなる一対の延伸部（第１延伸部、第２延伸部）５１３を有して構成される。本実施形態に係る延伸部５１３は、図９に示すように、本体部５１１のＹ軸方向に沿う一対の側辺部を、圧縮機１０１や凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素を装着する面（Ｘ−Ｙ平面）と交差する方向（−Ｚ方向）に折り曲げたうえで、さらに先端部を内側に折り曲げることで形成される。

このような態様によって、載置板５１０が第１冷凍ユニット５００Ａの重さにより変形しにくいようにすることができる。

さらに本実施形態では、図８及び図９に示すように、本体部５１１は、第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向（Ｙ軸方向）に交差する方向（Ｘ軸方向）に沿う一対の側辺部を、下面側に折り曲げてなる一対の折り曲げ部５１４を有して構成される。

このような態様によって、より一層、載置板５１０が第１冷凍ユニット５００Ａの重さによって変形しにくいようにすることができる。

なお、一対の延伸部５１３は、本体部５１１の第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向（Ｙ軸方向）に沿う一対の側辺部を下面側に折り返すようにして構成する他にも、例えば、本体部５１１の第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向（Ｙ軸方向）に沿う一対の側辺部に、一対の板状ないしは棒状の部材を装着（例えば溶接）するようにして構成しても良い。このような態様によっても、載置板５１０が第１冷凍ユニット５００Ａの重さにより変形しにくいようにすることができる。

<<<冷凍ユニット用収納棚>>>
図１１に示すように、第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａは、第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール部材（第１レール部材）６０Ａと、取り出し方向を横切る方向（Ｘ軸方向）に延伸する横断部材（第１支持部材）６１Ａと、を有して構成される。

また同様に、第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂは、第２冷凍ユニット５００Ｂの取り出し方向（Ｙ軸方向）に延伸する一対のレール部材（第２レール部材）６０Ｂと、取り出し方向を横切る方向（Ｘ軸方向）に延伸する横断部材（第２支持部材）６１Ｂと、を有して構成される。

なお、本実施形態に係る第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａ及び第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂは、相互に同一形状である。

そのため、以下の説明においては、説明の重複を避けるために第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａを中心に説明するが、第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂについても同様である。

横断部材６１Ａは、一対のレール部材６０Ａの第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向の手前側のそれぞれの端部に下方から結合（例えば溶接）され、この取り出し方向を横切るように延伸する。

また、一対のレール部材６０Ａは、載置板５１０の一対の延伸部５１３に当接するように、第１冷凍ユニット５００Ａの取り出し方向に延伸する。

そして載置板５１０の一対の延伸部５１３が一対のレール部材６０Ａによって支持されることによって、第１冷凍ユニット５００Ａが第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａに収納される。

このような態様によって、第１冷凍ユニット５００Ａを機械室３へ収納する際や取り出す際に、より少ない力で行うことが可能となる。

また、上記のように、載置板５１０は補強部５１２を有して構成されているが、図１２に示すように、補強部５１２の高さＨ２は、一対の延伸部５１３が一対のレール部材６０Ａの上を摺動しつつ第１冷凍ユニット５００Ａが取り出し方向に引き出される際に、補強部５１２と横断部材６１Ａとが接する高さに定められる。つまり、補強部５１２の高さＨ２と、延伸部５１３の高さＨ１と、の差（Ｈ２−Ｈ１）が、レール部材６０Ａの板厚ｔ１に等しいか、わずかに小さくなるように定められる。

このような態様により、第１冷凍ユニット５００Ａを第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａから取り出す際に横断部材６１Ａが下方から補強部５１２に当接して、第１冷凍ユニット５００Ａの重量の一部が横断部材６１Ａによって支持されるため、第１冷凍ユニット５００Ａの重さによって載置板５１０が変形するのを防止することができる。

なお、本実施形態のように、第１冷媒回路１００を構成する圧縮機１０１や凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素を載置板５１０上に装着して第１冷凍ユニット５００Ａを構成することで、超低温フリーザ１のメンテナンス性の向上や製造作業性の向上を図ることが可能となる。

例えば第１冷媒回路１００を構成する圧縮機１０１等の構成部品が故障した場合には、図７に示したように、故障した構成部品が装着されている第１冷凍ユニット５００Ａの配管接合部５０１Ａを、熱交換器１０９につながる相手側の配管から取り外して（たとえば切断して）、第１冷凍ユニット５００Ａを取り出し方向（＋Ｙ軸方向）に第１冷却ユニット用収納棚６２Ａから引き出すことにより、第１冷凍ユニット５００Ａ全体を機械室３から容易に取り外すことができる。そして新たな第１冷凍ユニット５００Ａを第１冷却ユニット用収納棚６２Ａに収納し、配管接合部５０１Ａを相手側の配管と結合（例えば溶接）することにより、短時間で故障の修理を完了することが可能となる。

あるいは、故障した部品が装着されている第１冷凍ユニット５００Ａ全体を機械室３から取り外した状態で、故障した部品の修理あるいは交換作業を行うこともでき、狭い機械室３の中で作業を行わなくて済むようにもできる。

また、上述したように、本実施形態に係る第１冷凍ユニット５００Ａ及び第２冷凍ユニット５００Ｂは、相互に同一形状であり、互換性を有するように作られている。そして本実施形態に係る第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａ及び第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂも、相互に同一形状である。そのため、第１冷凍ユニット５００Ａ及び第２冷凍ユニット５００Ｂは、第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａ及び第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂのどちらにも収納可能に構成される。

このため、第１冷凍ユニット５００Ａとして使用する場合も第２冷凍ユニット５００Ｂとして使用する場合も、共通に冷凍ユニット５００として製造することができるため、製造作業性が向上し、部品の共通化や製造工程の共通化による製造コストの低減や、補用部品としての在庫低減を図ることも可能となる。

なお、第１冷凍ユニット５００Ａ及び第２冷凍ユニット５００Ｂは、相互に同一形状でなくても良い。

例えば、第１冷凍ユニット５００Ａに用いられる載置板（第１載置板）５１０、及び、第２冷凍ユニット５００Ｂに用いられる載置板（第２載置板）５１０は、同一形状でなくても良い。

具体的には、上述した補強部５１２や、延伸部５１３、折り曲げ部５１４の少なくともいずれかが、どちらか一方の載置板５１０にのみに形成されていても良い。あるいは、補強部５１２、延伸部５１３、及び折り曲げ部５１４の少なくともいずれかの形状が、第１冷凍ユニット５００Ａに用いられる載置板（第１載置板）５１０と、第２冷凍ユニット５００Ｂに用いられる載置板（第２載置板）５１０と、で異なっていても良い。

また、第１冷凍ユニット５００Ａにおける圧縮機１０１や凝縮器１０２、１０４、減圧器１０８等の構成要素の配置と、第２冷凍ユニット５００Ｂにおける圧縮機２０１や凝縮器２０２、２０４、減圧器２０８等の構成要素の配置と、は必ずしも同じでなくても良い。

また、第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａ及び第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂについても、相互に同一形状でなくても良い。

例えば、第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａに用いられる一対の第１レール部材６０Ａと、第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂに用いられる一対の第２レール部材６０Ｂと、は幅や厚さなどの形状が異なっても良い。また、第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａに用いられる横断部材（第１支持部材）６１Ａと、第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂに用いられる横断部材（第２支持部材）６１Ｂと、は形状が異なっても良い。あるいは、横断部材６１は、第１冷凍ユニット用収納棚６２Ａ、または第２冷凍ユニット用収納棚６２Ｂのどちらか一方にのみ設けられる形態であってもよい。

このような態様であっても、本実施形態に係る超低温フリーザ１は、機械室３に、第１冷凍ユニット５００Ａ及び第２冷凍ユニット５００Ｂを水平方向に取り出し可能に収納するような構成とすることにより、メンテナンス性の向上と製造容易性を実現することが可能となる。

以上、本実施形態に係る超低温フリーザ１について説明したが、上記実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更や改良等が可能であり、また本発明はその等価物も含む。

１ 超低温フリーザ
２ 断熱箱
２Ａ 前側断熱壁
２Ｂ 後側断熱壁
２Ｃ 右側断熱壁
２Ｄ 左側断熱壁
２Ｅ 断熱底
３ 機械室
３Ａ 前面パネル
３Ｂ 側面パネル
３Ｃ 通気用スリット
３Ｄ 後面パネル
４ 貯蔵室
６ 外箱
６Ａ 前壁
６Ｂ 後壁
６Ｃ 側壁
６Ｄ 後面カバー
７ 内箱
８ ブレーカ
９ 断熱材
１２ 真空断熱パネル
１３ 断熱扉
１４ 枢支部材
１６ 把手部
２１ 操作パネル
６０ レール部材
６１ 横断部材
６２ 冷凍ユニット用収納棚
７０ レール部材
７１ 横断部材
７２ 制御ユニット用収納棚
１００ 第１冷媒回路
１０１ 第１圧縮機
１０１ａ オイルクーラ
１０２、２０２ 前段凝縮器
１０３、２０３ 配管
１０４、２０４ 後段凝縮器
１０５ 第１ファン
１０５ａ、２０５ａ ファンモータ
１０６、２０６ デハイドレータ
１０７、２０７ 分流器
１０８、１１０、２０８、２１０ 減圧器
１０９、２０９ 熱交換器
１０９ａ、２０９ａ 外側管
１０９ｂ、２０９ｂ 内側管
１１１ 第１蒸発器
１１２、２１２ 緩衝器
１１２ａ、２１２ａ キャピラリチューブ
１１２ｂ、２１２ｂ 膨張タンク
１５０ 冷媒回路
２００ 第２冷媒回路
２０１ 第２圧縮機
２０５ 第２ファン
２１１ 第２蒸発器
３００ 制御回路
３０１ 制御基板
３０１ａ マイクロコンピュータ
３０２ スイッチング電源
３０３ 電源ケーブル
３０４ 電源スイッチ
３０５ 圧縮機リレー
３０６ リレー
３０７ 第１圧縮機温度センサ
３０８ 第２圧縮機温度センサ
３０９ 第１温度センサ
３１０ 第２温度センサ
３１１ 第１センサ
３１２ 第２センサ
４００ 制御ユニット
４１０ 制御ユニット載置板
４１１ 本体部
４１２ 補強板
４１３ 折り曲げ部
５００ 冷凍ユニット
５００Ａ 第１冷凍ユニット
５００Ｂ 第２冷凍ユニット
５０１Ａ 配管接合部
５０１Ｂ 配管接合部
５１０ 載置板
５１１ 本体部
５１２ 補強部
５１３ 延伸部
５１４ 折り曲げ部
５１４Ａ 前方折り曲げ部
５１４Ｂ 後方折り曲げ部

Claims (11)

1. 上面に開口を有する貯蔵室を区画する断熱箱と、
   前記開口を開閉可能な断熱扉と、
   第１圧縮機、第１凝縮器及び第１減圧器を、第１載置板の上に装着してなる第１冷凍ユニットと、
   第２圧縮機、第２凝縮器及び第２減圧器を、第２載置板の上に装着してなる第２冷凍ユニットと、
   前記断熱箱に隣接して設けられ、前記第１冷凍ユニット及び前記第２冷凍ユニットを独立して水平方向に取り出し可能に収納する機械室と、
   前記第１冷凍ユニットおよび前記第２冷凍ユニットとは独立して引き出し可能で、制御回路が装着される制御ユニットと、
   を備え、
   前記第１冷凍ユニット、前記第２冷凍ユニットおよび前記制御ユニットが鉛直方向に積み重なるように前記機械室に収納されている超低温フリーザ。
2. 前記制御ユニットと一体的に構成され、前記制御ユニットが載置される制御ユニット載置板をさらに備え、
   前記制御ユニット載置板は、
   前記制御回路が装着される装着孔を有する本体部と、
   前記本体部の短手方向に沿って装着された補強板と、を有する
   請求項１に記載の超低温フリーザ。
3. 前記第１冷凍ユニットにおける前記第１圧縮機、前記第１凝縮器及び前記第１減圧器の配置と、前記第２冷凍ユニットにおける前記第２圧縮機、前記第２凝縮器及び前記第２減圧器の配置と、が同じである、
   請求項１又は２に記載の超低温フリーザ。
4. 前記第１載置板は、前記第１冷凍ユニットの取り出し方向に沿って、一対の側辺部に設けられる一対の第１延伸部を有し、
   前記機械室は、前記一対の第１延伸部を前記取り出し方向に案内する一対の第１レール部材を有して構成される、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の超低温フリーザ。
5. 前記第２載置板は、前記第２冷凍ユニットの取り出し方向に沿って、一対の側辺部に設けられる一対の第２延伸部を有し、
   前記機械室は、前記一対の第２延伸部を前記取り出し方向に案内する一対の第２レール部材を有して構成される、
   請求項４に記載の超低温フリーザ。
6. 前記第１載置板の下面側には、前記第１冷凍ユニットの取り出し方向に沿って延伸する第１補強部が形成されてなる、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の超低温フリーザ。
7. 前記第１補強部は、前記第１冷凍ユニットの取り出し方向に沿って折り曲げられ、前記第１載置板の下面に取り付けてなる板部材である、
   請求項６に記載の超低温フリーザ。
8. 前記第２載置板の下面側には、前記第２冷凍ユニットの取り出し方向に沿って延伸する第２補強部が形成されてなる、
   請求項６又は７に記載の超低温フリーザ。
9. 前記第２補強部は、前記第２冷凍ユニットの取り出し方向に沿って折り曲げられ、前記第２載置板の下面に取り付けてなる板部材である、
   請求項８に記載の超低温フリーザ。
10. 前記機械室は、前記第１冷凍ユニットを前記取り出し方向に引き出した際に、前記第１補強部に下方から支持する第１支持部材を有し、
    前記第１補強部の高さは、前記第１冷凍ユニットが引き出されるときに、前記第１補強部と前記第１支持部材が接する高さとして構成される、
    請求項６〜９のいずれか１項に記載の超低温フリーザ。
11. 前記機械室は、前記第２冷凍ユニットな前記取り出し方向に引き出した際に、前記第２補強部に下方から支持する第２支持部材を有し、
    前記第２補強部の高さは、前記第２冷凍ユニットが引き出されるときに、前記第２補強部と前記第２支持部材が接する高さとして構成される、
    請求項１０に記載の超低温フリーザ。

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