特許 5988905 サブゼロ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5988905

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】サブゼロ処理装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 3/10 20060101AFI20160825BHJP

   C21D 1/18 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   F25D3/10 C

   C21D1/18 Y

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-60698(P2013-60698)

(22)【出願日】2013年3月22日

(65)【公開番号】特開2014-185809(P2014-185809A)

(43)【公開日】2014年10月2日

【審査請求日】2014年11月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000231235

【氏名又は名称】大陽日酸株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】森 公哉

(72)【発明者】

【氏名】米倉 正浩

(72)【発明者】

【氏名】太田 英俊

【審査官】 柿沼 善一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０６０５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２７３０２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０１４７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８３２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−０７７７７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−１１３１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０１４３５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４０７８３９４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３２９０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−３１１６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−００８３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５３３６４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｄ ３／１０

Ｃ２１Ｄ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被冷却物が載置される被冷却物載置室、及び前記被冷却物載置室と接続されたファン収容室を有する冷却槽と、
前記被冷却物載置室と前記ファン収容室とを区切るように前記冷却槽内に配置され、かつ前記被冷却物載置室の雰囲気を前記ファン収容室に導く吸い込み口、及び前記ファン収容室の雰囲気を前記被冷却物載置室に導く吹き出し口を有する整流部材と、
前記吸い込み口と対向するように前記ファン収容室に収容され、該ファン収容室に供給された液体冷媒を霧状または低温ガスにして、前記冷却槽内の雰囲気を攪拌する攪拌ファンと、
前記被冷却物載置室を構成する前記冷却槽に設けられた貫通穴から前記被冷却物載置室の内部に延在し、かつ排気口を有する排気部材と、
を有し、
前記排気口は、前記被冷却物載置室のうち、上半分に位置する空間であって、かつ横方向の幅が前記吸い込み口の横方向の最大の幅と一致する排気口配置空間に設けられており、
前記排気口は、前記被冷却物と前記整流部材との間に位置する前記排気口配置空間に配置することを特徴とするサブゼロ処理装置。

【請求項2】

前記排気部材は、排気部材本体を有し、
前記排気部材本体は、前記排気口が上方を向くように配置されることを特徴とする請求項１記載のサブゼロ処理装置。

【請求項3】

前記排気部材本体は、円筒状配管であり、
前記排気部材本体の延在方向と直交する面で、前記排気口を通過するように、前記排気部材を切断した状態において、前記排気口は、前記排気口の両端と前記排気部材本体の中心とを結ぶことで形成される中心角が９０度以内となるように構成することを特徴とする請求項２記載のサブゼロ処理装置。

【請求項4】

前記冷却槽は、冷却槽本体と、該冷却槽本体上に配置される蓋体と、を有し、
前記排気口は、前記蓋体と対向するように配置することを特徴とする請求項２または３記載のサブゼロ処理装置。

【請求項5】

前記排気部材は、前記排気口の下方に水抜き用の穴を有することを特徴とする請求項４記載のサブゼロ処理装置。

【請求項6】

前記整流部材は、少なくとも１つの均一な厚さとされた板状部材を有し、
前記吸い込み口及び前記吹き出し口は、同一の前記板状部材を貫通していることを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載のサブゼロ処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、機械部品等の鉄鋼材を０℃以下の低温度に冷却して硬度や靭性等の性能の向上を図るサブゼロ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、機械部品等の鉄鋼材の高度や靱性等の性能の向上を図るために、機械部品等の鉄鋼材を０℃以下の低温に冷却するサブゼロ処理が実施されている。
サブゼロ処理方法の１つとして、被冷却物を収容する冷却槽内の雰囲気を冷凍機や液化窒素により冷却することで、被冷却物を冷却する低温雰囲気法が知られている。
特許文献１には、上記サブゼロ処理を実施する際に使用するサブゼロ処理装置（図１２参照）が開示されている。

【0003】

図１２は、従来のサブゼロ処理装置の概略構成を示す断面図である。
図１２を参照するに、特許文献１に記載のサブゼロ処理装置１００は、冷却槽１０２と、冷媒導入経路１０３と、液冷媒導入弁１０４と、温度調節計１０５と、攪拌ファン１０８と、整流板１０９と、を有する。

【0004】

冷却槽１０２は、断熱材で構成されており、その内部に処理空間を有する。冷却槽１０２の側壁には、該側壁を貫通する排気口１０２Ａが設けられている。排気口１０２Ａは、液体窒素（液体冷媒）の蒸発により、冷却槽１０２内の圧力が上昇した際、所定の圧力の範囲内となるように、冷却槽１０２内の窒素ガスの一部を冷却槽１０２の外部に排気する。

【0005】

冷媒導入経路１０３は、図示していない液体窒素供給源と接続されている。冷媒導入経路１０３は、液冷媒導入弁１０４（冷媒導入経路１０３に設けられた弁）が開かれた際、冷却槽１０２内に液体窒素を供給する。

【0006】

温度調節計１０５は、冷却槽１０２内の温度を測定し、その結果に基づいて、液冷媒導入弁１０４の開度を調節する。
攪拌ファン１０８は、冷却槽１０２に収容されている。攪拌ファン１０８は、液体窒素を霧状にして、冷却槽１０２内に拡散させると共に、冷却槽１０２内の低温窒素ガス（低温ガス）を撹拌する。

【0007】

整流板１０９は、冷却槽１０２に収容されると共に、攪拌ファン１０８と被冷却物１０１との間に配置されている。整流板１０９は、吸い込み口及び吹き出し口を有する。整流板１０９は、攪拌ファン１０８による攪拌作用を向上させる機能を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特許第３９４６７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１に開示されたサブゼロ処理装置１００のように、冷却槽１０２の側壁を貫通する排気口１０２Ａを介して、低温窒素ガスを冷却槽１０２の外部に排出すると、冷却槽１０２内に温度ムラが発生してしまう。

【0010】

このように、冷却槽１０２内に温度ムラが発生すると、被冷却物１０１の冷却の不均一を招き、被冷却物１０１の品質がばらついてしまう。
また、排気口１０２Ａを設ける冷却槽１０２の側壁の位置によっては、低温窒素ガスが処理空間の冷却に十分寄与する前に、排気口１０２Ａから排気されてしまうため、被冷却物１０１を冷却する際に使用する液体冷媒が多く必要となる。

【0011】

そこで、本発明は、被冷却物を均一に冷却することが可能で、かつ被冷却物の冷却に使用する液体冷媒を削減することの可能なサブゼロ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、被冷却物が載置される被冷却物載置室、及び前記被冷却物載置室と接続されたファン収容室を有する冷却槽と、前記被冷却物載置室と前記ファン収容室とを区切るように前記冷却槽内に配置され、かつ前記被冷却物載置室の雰囲気を前記ファン収容室に導く吸い込み口、及び前記ファン収容室の雰囲気を前記被冷却物載置室に導く吹き出し口を有する整流部材と、前記吸い込み口と対向するように前記ファン収容室に収容され、該ファン収容室に供給された液体冷媒を霧状または低温ガスにして、前記冷却槽内の雰囲気を攪拌する攪拌ファンと、前記被冷却物載置室を構成する前記冷却槽に設けられた貫通穴から前記被冷却物載置室の内部に延在し、かつ排気口を有する排気部材と、を有し、前記排気口は、前記被冷却物載置室のうち、上半分に位置する空間であって、かつ横方向の幅が前記吸い込み口の横方向の最大の幅と一致する排気口配置空間に設けられており、前記排気口は、前記被冷却物と前記整流部材との間に位置する前記排気口配置空間に配置することを特徴とするサブゼロ処理装置が提供される。

【0014】

また、請求項２に係る発明によれば、前記排気部材は、排気部材本体を有し、前記排気部材本体は、前記排気口が上方を向くように配置されることを特徴とする請求項１記載のサブゼロ処理装置が提供される。

【0015】

また、請求項３に係る発明によれば、前記排気部材本体は、円筒状配管であり、前記排気部材本体の延在方向と直交する面で、前記排気口を通過するように、前記排気部材を切断した状態において、前記排気口は、前記排気口の両端と前記排気部材本体の中心とを結ぶことで形成される中心角が９０度以内となるように構成することを特徴とする請求項２記載のサブゼロ処理装置が提供される。

【0016】

また、請求項４に係る発明によれば、前記冷却槽は、冷却槽本体と、該冷却槽本体上に配置される蓋体と、を有し、前記排気口は、前記蓋体と対向するように配置することを特徴とする請求項２または３記載のサブゼロ処理装置が提供される。

【0017】

また、請求項５に係る発明によれば、前記排気部材は、前記排気口の下方に水抜き用の穴を有することを特徴とする請求項４記載のサブゼロ処理装置が提供される。

【0018】

また、請求項６に係る発明によれば、前記整流部材は、少なくとも１つの均一な厚さとされた板状部材を有し、前記吸い込み口及び前記吹き出し口は、同一の前記板状部材を貫通していることを特徴とする請求項１ないし５のうち、いずれか１項記載のサブゼロ処理装置が提供される。

【発明の効果】

【0019】

本発明のサブゼロ処理装置によれば、被冷却物載置室を構成する冷却槽に設けられた貫通穴から被冷却物載置室の内部に延在し、かつ排気口を有する排気部材を設けると共に、被冷却物載置室のうち、上半分に位置する空間であって、かつ横方向の幅が吸い込み口の横方向の最大の幅と一致する排気口配置空間に排気口を配置することにより、排気口を介して、冷却槽の外部に低温ガス（液体冷媒がガス化したもの）を排気した場合でも、被冷却物載置室内の雰囲気の温度ばらつきを抑制可能となる。
これにより、被冷却物を均一に冷却することができる（言い換えれば、被冷却物の品質のばらつきを抑制できる。）。

【0020】

また、低温ガスが処理空間の冷却に十分寄与する前に、排気口から排気されることを抑制可能となるため、被冷却物の冷却に使用する液体冷媒を削減できる。

【0021】

つまり、本発明のサブゼロ処理装置によれば、被冷却物を均一に冷却することができ、かつ被冷却物の冷却に使用する液体冷媒を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係るサブゼロ処理装置の外観を示す側面図である。

【図2】図１に示す冷却槽本体に収容されたサブゼロ処理装置の構成要素を説明するための図であり、図１に示す蓋体を透過させて、図１に示す冷却槽をＡ視した平面図である。

【図3】図１に示す冷却槽本体に収容されたサブゼロ処理装置の構成要素を説明するための図であり、図１に示す第１の側壁を透過させて、図１に示す冷却槽内をＢ視した図である。

【図4】図２に示す排気部材、及び冷却槽本体の第３の側壁のＣ−Ｃ線方向の断面図である。

【図5】図４に示す貫通穴、及び貫通穴の周囲に位置する第３の側壁をＤ視した図である。

【図6】図４に示す排気部材をＥ視した図である。

【図7】図４に示す排気部材のＧ−Ｇ線方向の断面図である。

【図8】第１の実施の形態の変形例に係るサブゼロ処理装置を説明するための図であり、該サブゼロ処理装置を構成する蓋体を透過させて、該サブゼロ処理装置を平面視した図である。

【図9】第２の実施の形態に係るサブゼロ処理装置を説明するための図であり、該サブゼロ処理装置を構成する蓋体を透過させて、該サブゼロ処理装置を平面視した図である。

【図10】図９に示す整流部材の第２の板状部材をＭ視した図である。

【図11】図９に示す排気部材、冷却槽本体の第３の側壁、及び整流部材の第２の板状部材のＮ−Ｎ線方向の断面図である。

【図12】従来のサブゼロ処理装置の概略構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際のサブゼロ処理装置の寸法関係とは異なる場合がある。

【0024】

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るサブゼロ処理装置の外観を示す側面図である。図２は、図１に示す冷却槽本体に収容されたサブゼロ処理装置の構成要素を説明するための図であり、図１に示す蓋体を透過させて、図１に示す冷却槽をＡ視した平面図である。
したがって、図２では、第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０の構成要素である蓋体３６の図示を省略する。

【0025】

図３は、図１に示す冷却槽本体に収容されたサブゼロ処理装置の構成要素を説明するための図であり、図１に示す第１の側壁を透過させて、図１に示す冷却槽をＢ視した図である。したがって、図３では、第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０の構成要素である第１の側壁３９−１の図示を省略する。
また、図１〜図３において、同一構成部分には、同一符号を付す。

【0026】

図１〜図３を参照するに、第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０は、冷却槽１３と、貫通穴１４と、温度センサ１６と、温度調節計１８と、冷媒供給ライン２１と、冷媒供給部２３と、液冷媒導入弁２４と、整流部材２５と、攪拌ファン２７と、回転軸２８と、回転駆動装置２９、排気部材３１と、を有する。

【0027】

冷却槽１３は、冷却槽本体３５と、蓋体３６と、を有する。冷却槽本体３５は、底板３８と、第１ないし第４の側壁３９−１〜３９−４と、を有する。
第１ないし第４の側壁３９−１〜３９−４は、矩形とされた底板３８の外周縁を囲むように配置されている。第１ないし第４の側壁３９−１〜３９−４の下端は、底板３８と一体とされている。

【0028】

第１及び第２の側壁３９−１，３９−２は、対向するように配置されている。第３及び第４の側壁３９−３，３９−４は、対向するように配置されている。
第１及び第２の側壁３９−１，３９−２は、それぞれ隣接する第３及び第４の側壁３９−３，３９−４と一体とされている。

【0029】

蓋体３６は、第１ないし第４の側壁３９−１〜３９−４の上端面と接触している。これにより、冷却槽１３内には、直方体或いは立方体とされた空間（被冷却物載置室４３及びファン収容室４５を含む空間）が形成される。

【0030】

冷却槽１３は、被冷却物載置室４３と、ファン収容室４５と、を有する。被冷却物載置室４３及びファン収容室４５は、整流部材２５により区切られている。被冷却物載置室４３には、被冷却物１１が載置されている。

【0031】

貫通穴１４は、第３の側壁３９−３を貫通するように設けられている。貫通穴１４は、第３の側壁３９−３のうち、被冷却物載置室４３の高さＨの上半分に位置する部分で、かつ被冷却物１１と整流部材２５との間に位置する部分に配置されている。貫通穴１４の形状は、例えば、円柱とすることができる（図４及び図５参照）が、これに限定されない。例えば、貫通穴１４の形状として、四角柱を用いてもよい。

【0032】

温度センサ１６は、先端部１６Ａがファン収容室４５内に配置されている。温度センサ１６は、温度調節計１８と電気的に接続されている。温度センサ１６は、ファン収容室４５の温度に関するデータを温度調節計１８に送信する。
温度センサ１６としては、例えば、熱電対を用いることができる。この場合、先端部１６Ａは、温接点接合点となる。

【0033】

温度調節計１８は、冷却槽１３の外部に設けられている。温度調節計１８は、温度センサ１６及び液冷媒導入弁２４と電気的に接続されている。温度調節計１８には、予めファン収容室４５の所定の温度範囲（例えば、−８０〜−７０℃）に関するデータが格納されている。

【0034】

温度調節計１８は、ファン収容室４５の所定の温度範囲（例えば、−８０〜−７０℃）に関するデータ、及び温度センサ１６から送信されるデータ（具体的には、ファン収容室４５の実際に測定した温度に関するデータ）に基づいて、ファン収容室４５の温度が所定の温度範囲となるように、液冷媒導入弁２４の開度（開閉も含む）を調節する。

【0035】

冷媒供給ライン２１は、その一端が冷却槽１３の外部に配置された液体冷媒供給源（図示せず）と接続されており、他端がファン収容室４５に配置された冷媒供給部２３と接続されている。液体冷媒供給源（図示せず）としては、例えば、液体冷媒として液体窒素を供給するものを用いることができる。

【0036】

冷媒供給部２３は、ファン収容室４５に配置されている。冷媒供給部２３は、冷媒供給ライン２１により輸送された液体冷媒を攪拌ファン２７の側面に供給するためのものである。

【0037】

液冷媒導入弁２４は、電磁弁であり、冷媒供給ライン２１に設けられている。液冷媒導入弁２４は、温度調節計１８と電気的に接続されている。
液冷媒導入弁２４は、冷媒供給部２３に液体冷媒を供給するか否か、及び冷媒供給部２３に供給する液体冷媒の供給量を調節するための弁である。
液冷媒導入弁２４は、ファン収容室４５内の温度が上昇して、ファン収容室４５内の温度が所定の温度範囲（例えば、−８０〜−７０℃）から外れたときに、ファン収容室４５内に液体冷媒を供給する。

【0038】

整流部材２５は、被冷却物載置室４３とファン収容室４５とを区切るように冷却槽１３内に配置されている。
整流部材２５は、板状部材４７と、吸い込み口４８と、第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２と、を有する。板状部材４７は、均一な厚さとされた部材である。
板状部材４７の上端面は、蓋体３６の下面３６ａと接触しており、板状部材４７の下端面は、底板３８の上面３８ａと接触している。
また、板状部材４７の横方向の一方の端面は、第３の側壁３９−３の内面と接触しており、板状部材４７の横方向の他方の端面は、第４の側壁３９−４の内面と接触している。

【0039】

吸い込み口４８は、板状部材４７のうち、ファン収容室４５に収容された攪拌ファン２７と対向する部分（具体的には、板状部材４７の中央部）を貫通するように設けられている。
つまり、吸い込み口４８、並びに第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２は、厚さが均一な同一の板状部材４７に設けられている。
吸い込み口４８は、被冷却物載置室４３の雰囲気をファン収容室４５に導くための貫通部である。

【0040】

吸い込み口４８の形状は、例えば、攪拌ファン２７の外形２７Ａと同様な形状とすることができる。吸い込み口４８の大きさは、攪拌ファン２７の外形２７Ａと略等しい大きさとされている。

【0041】

本発明において、吸い込み口４８の大きさが攪拌ファン２７の外形２７Ａと略等しいとは、吸い込み口４８の直径が攪拌ファン２７の直径の０．９〜１．１倍の範囲内のことをいう。

【0042】

第１の吹き出し口４９−１は、吸い込み口４８と第３の側壁３９−３との間に位置する板状部材４７を貫通している。第１の吹き出し口４９−１としては、例えば、底板３８から蓋体３６に向かう方向に延在する貫通溝（スリット）とすることができる。

【0043】

第２の吹き出し口４９−２は、吸い込み口４８と第４の側壁３９−４との間に位置する板状部材４７を貫通している。第２の吹き出し口４９−２は、第１の吹き出し口４９−１と同様な形状とされている。整流部材２５は、左右対称な形状とされている。
第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２は、ファン収容室４５の雰囲気を被冷却物載置室４３に導くためのものである。

【0044】

なお、図３では、第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２の一例として、板状部材４７の上下方向に延在する貫通溝を図示したが、第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２の形状及び数は、これに限定されない。

【0045】

例えば、第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２として、板状部材４７に円形或いは四角形とされた貫通部を一列或いは複数列設けてもよいし、該貫通部の大きさを異ならせてもよい。
他には、例えば、長方形または楕円形とされた貫通溝を板状部材４７の横方向或いは縦方向に配置させてもよいし、該貫通溝の大きさを異ならせてもよい。

【0046】

攪拌ファン２７は、吸い込み口４８と対向するように、ファン収容室４５に配置されている。攪拌ファン２７は、第２の側壁３９−２を貫通する回転軸の一端と接続されている。これにより、攪拌ファン２７は、回転可能な状態で、ファン収容室４５に配置されている。攪拌ファン２７としては、例えば、シロッコファンを用いることができる。

【0047】

攪拌ファン２７は、攪拌ファン２７の側方から供給された液体冷媒を霧状または低温ガスにすると共に、冷却槽１３内の雰囲気を攪拌する。
これにより、吸い込み口４８を介して吸い込まれた被冷却物載置室４３の雰囲気は、攪拌ファン２７の後ろ側方に広がり、ファン収容室４５の雰囲気は、第１及び第２の吹き出し口４９−１，４９−２を介して、被冷却物載置室４３に導入される。

【0048】

回転軸２８は、第２の側壁３９−２を貫通している。回転軸２８は、その一端が攪拌ファン２７と接続されており、冷却槽１３の外部に設けられた他端が回転駆動装置２９と接続されている。
回転駆動装置２９は、冷却槽１３の外部に設けられている。回転駆動装置２９は、回転軸２８を介して、攪拌ファン２７を回転させる。回転駆動装置２９としては、例えば、モータを用いることができる。

【0049】

図４は、図２に示す排気部材、及び冷却槽本体の第３の側壁のＣ−Ｃ線方向の断面図である。図５は、図４に示す貫通穴、及び貫通穴の周囲に位置する第３の側壁をＤ視した図である。図６は、図４に示す排気部材をＥ視した図である。なお、図５では、図４に示す排気部材の図示を省略する。

【0050】

図２〜図４、及び図６を参照するに、排気部材３１は、排気部材本体５５と、排気口５６と、水抜き用の穴５７と、を有する
排気部材本体５５は、筒状とされた部材であり、一方の端が開放端とされている。排気部材本体５５の開放端側の端部は、第３の側壁３９−３に設けられた貫通穴１４に挿入されている。排気部材本体５５の外径は、貫通穴１４の内径と等しい。

【0051】

排気部材本体５５は、排気部材本体５５が貫通穴１４に装着された状態において、貫通穴１４から被冷却物載置室４３の内部に延在しており、他方の端部が排気口配置空間５９内に配置されている。
排気口配置空間５９は、被冷却物載置室４３のうち、上半分に位置する空間であって、かつ横方向の幅が吸い込み口４８の横方向の最大の幅（図３の場合、吸い込み口４８の直径）と一致する空間である。

【0052】

排気部材本体５５の外形は、特に限定されないが、例えば、円形や四角形等とすることができる。図６では、排気部材本体５５の一例として、円筒状（排気部材本体５５の外形が円形）とされた配管を図示する。

【0053】

なお、図４では、一例として、排気部材本体５５を貫通穴１４に挿入させた場合を例に挙げて説明したが、排気部材本体５５の内径と貫通穴１４の内径とを同じにして、排気部材本体５５の一部を貫通穴１４に挿入することなく、排気部材本体５５を冷却槽１３に固定してもよい。

【0054】

排気口５６は、ファン収容室４５内に液体冷媒が供給されて、冷却槽１３内の圧力が上昇した際、排気部材本体５５を介して、冷却槽１３の外部に低温ガス（液体冷媒がガス化されたもの）の一部を排出することで、冷却槽１３内の圧力が所定の圧力範囲内となるように調整する機能を有する。
排気口５６は、排気口配置空間５９内に配置された排気部材本体５５の他端に設けられている。これにより、排気口５６は、冷却槽１３の第１ないし第４の側壁３９−１〜３９−４から離間した被冷却物載置室４５の内部に配置されている。

【0055】

このように、被冷却物載置室４３のうち、上半分に位置する空間であって、かつ横方向の幅が吸い込み口４８の横方向の最大の幅（図３の場合、吸い込み口４８の直径）と一致する排気口配置空間５９に排気口５６を配置することにより、被冷却物載置室４３内の中心線上に低温ガスの流路が形成され、ここに排気口５６が配置されることで偏流がなくなるため、被冷却物を均一に冷却することができる（言い換えれば、被冷却物１１の品質のばらつきを抑制できる。）。

【0056】

また、第１の側壁３９−１、第３の側壁３９−３、及び第４の側壁３９−４の近傍に位置し、被冷却物載置室４３の冷却に十分寄与していない低温ガスが、排気口５６から排気されることを抑制可能となるため、被冷却物１１の冷却に使用する液体冷媒を削減できる。

【0057】

つまり、被冷却物１１を均一に冷却することができ、かつ被冷却物１１の冷却に使用する液体冷媒を削減することができる。

【0058】

なお、排気口５６は、排気口５６の全体が排気口配置空間５９内に配置されていることが好ましいが、排気口５６の一部が排気口配置空間５９内に配置されている場合でも同様な効果を得ることができる。

【0059】

また、被冷却物載置室４３のうち、下半分に位置する空間に、排気口５６を配置させた場合、被冷却物載置室４３の冷却に十分寄与することが可能な低温ガスが回収されてしまうため、上記説明したように、排気口５６は、被冷却物載置室４３のうち、上半分に位置する空間に配置する必要がある。

【0060】

排気部材本体５５は、その他端側に上方を向くようにして開口した排気口５６を有する。排気口５６を上方に向けて設置することにより、冷却槽１３の下方に沈んだより温度の低い低温ガスが排気部材本体５５を回り込むようにして排気口５６に到達するため、冷熱を無駄なく利用することができる。例えば排気部材本体５５の側面に排気口５６が開口している場合、水平方向から送風されてきた低温ガスを冷却槽１３内循環前に排気口５６から吸い込み易くなるため、冷熱に無駄が生じる。

【0061】

図７に示すように、排気部材本体５５の延在方向Ｆと直交する面で、排気口５６を通過するように、排気部材３１を切断した状態において、排気口５６は、排気口５６の両端５６Ａ，５６Ｂと排気部材本体５５の中心とを結ぶことで形成される中心角θが９０度以内となるように構成するとよい。排気口５６から吸い込む低温ガス量を適切にできるため、低温ガスの冷熱をより無駄なく利用できる。

【0062】

図２及び図４を参照するに、水抜き用の穴５７は、排気口５６の下方に位置する排気部材本体５５を貫通するように設けられている。
ところで、冷却槽１３内の温度が所定の温度範囲内の温度となり、液体冷媒の供給を停止すると、排気部材本体５５（言い換えれば、排気部材３１）を介して、冷却槽１３の外部の大気が侵入し、大気中に含まれる水分が排気部材本体５５内で結露し、凍結して、排気部材本体５５内を閉塞させてしまうことがある。

【0063】

よって、排気口５６の下方に位置する排気部材本体５５に水抜き用の穴５７を設けることで、排気部材本体５５内に水分が溜まることを抑制可能となるので、排気部材本体５５（言い換えれば、排気部材３１）内の閉塞を抑制することができる。

【0064】

第１の実施の形態のサブゼロ処理装置によれば、被冷却物載置室４３を構成する第３の側壁３９−３に設けられた貫通穴１４から被冷却物載置室４３の内部に延在し、かつ排気口５６を有する排気部材３１を設けると共に、被冷却物載置室４３の上半分に位置する空間であって、かつ横方向の幅が吸い込み口４８の横方向の最大の幅（図３に示す吸い込み口４８の場合、直径）と一致する排気口配置空間５９に排気口５６を配置することにより、排気口５６から低温ガス（被冷却物載置室４３の冷却に寄与しない低温ガス）を排気した場合でも、被冷却物載置室４３内の雰囲気の温度ばらつきを抑制可能となる。
これにより、被冷却物１１を均一に冷却することができる（言い換えれば、被冷却物１１の品質のばらつきを抑制できる。）。

【0065】

また、低温ガスが被冷却物載置室４３の冷却に十分寄与する前に、排気口５６から排気されることを抑制可能となるため、被冷却物１１の冷却に使用する液体冷媒を削減できる。

【0066】

つまり、第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０によれば、被冷却物１１を均一に冷却することができ、かつ被冷却物１１の冷却に使用する液体冷媒を削減することができる。

【0067】

なお、第１の実施の形態では、第３の側壁３９−３に貫通穴１４を設けた場合を例に挙げて説明したが、被冷却物１１と整流部材２５との間に位置する排気口配置空間に、排気口５６を配置させることが可能であれば、貫通穴１４は、被冷却物載置室４３を構成する冷却槽１３のどこに設けてもよい。
具体的には、第３の側壁３９−３に替えて、第１の側壁３９−１、第４の側壁３９−４、蓋体３６のいずれかに貫通穴１４を設けてもよい。

【0068】

図８は、第１の実施の形態の変形例に係るサブゼロ処理装置を説明するための図であり、該サブゼロ処理装置を構成する蓋体を透過させて、該サブゼロ処理装置を平面視した図である。
図８において、図２に示す第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図８では、説明の便宜上、第１の実施の形態の変形例に係るサブゼロ処理装置を構成する蓋体（図１に示す蓋体３６）の図示を省略する。

【0069】

図８を参照するに、第１の実施の形態の変形例に係るサブゼロ処理装置６５は、貫通穴１４及び排気部材３１の配設位置を異ならせたこと以外は、第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０と同様に構成される。
第１の実施の形態の変形例に係るサブゼロ処理装置６５では、被冷却物１１と第１の側壁３９−１との間に位置する排気口配置空間５９に、排気口５６が配置されるように、第１の側壁３９−１の近傍に位置する第３の側壁３９−３に貫通穴１４が設けられている。

【0070】

このような構成とされた第１の実施の形態の変形例に係るサブゼロ処理装置６５は、第１の実施の形態のサブゼロ装置１０と同様な効果を得ることができる。

【0071】

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態に係るサブゼロ処理装置を説明するための図であり、該サブゼロ処理装置を構成する蓋体を透過させて、該サブゼロ処理装置を平面視した図である。

【0072】

図９において、図２に示す第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図９では、説明の便宜上、第２の実施の形態に係るサブゼロ処理装置７０を構成する蓋体（図１に示す蓋体３６）の図示を省略する。

【0073】

図９を参照するに、第２の実施の形態のサブゼロ処理装置７０は、第１の実施の形態のサブゼロ処理装置１０を構成する整流部材２５と、整流部材２５で区切られた被冷却物載置室４３及びファン収容室４５と、に替えて、整流部材７１と、整流部材７１で区切られた被冷却物載置室８１及びファン収容室８２を有すること以外は、サブゼロ処理装置１０と同様に構成される。

【0074】

整流部材７１は、平面視した状態において、コの字型とされている。整流部材７１は、その下端面が底板３８の上面３８ａと接触しており、上端面が図示していない蓋体の下面と接触している。
これにより、整流部材７１は、冷却槽１３内において、整流部材７１の内側に配置され、かつ直方体とされた被冷却物載置室８１と、整流部材７１の外側に配置され、かつ平面視コの字型とされたファン収容室８２と、を区切っている。

【0075】

整流部材７１は、第１の板状部材７２−１、第２の板状部材７２−２、及び第３の板状部材７２−３を有する。
第１の板状部材７２−１は、攪拌ファン２７と排気部材３１との間に配置されている。第１の板状部材７２−１は、第１の側壁３９−１に対して平行となるように配置されている。第１の板状部材７２−１は、攪拌ファン２７と対向する吸い込み口４８を有する。

【0076】

図１０は、図９に示す整流部材の第２の板状部材をＭ視した図である。
図９及び図１０を参照するに、第２の板状部材７２−２は、第３の側壁３９−３に対して平行となるように、冷却槽１３内で、かつ第３の側壁３９−３の近くに配置されている。第２の板状部材７２−２は、横方向の一方の端が第１の板状部材７２−１と一体とされており、横方向の他方の端が第１の側壁３９−１の内面と接触している。

【0077】

第２の板状部材７２−２は、第１の吹き出し口７４−１と、排気部材挿入穴７６と、を有する。第１の吹き出し口７４−１は、第２の板状部材７２−２の下部を貫通するように設けられている。第１の吹き出し口７４−１は、ファン収容室８２の雰囲気を被冷却物載置室８１に導く機能を有する。

【0078】

図１１は、図９に示す排気部材、冷却槽本体の第３の側壁、及び整流部材の第２の板状部材のＮ−Ｎ線方向の断面図である。図１１において、図９及び図１０と同一構成部分には、同一符号を付す。

【0079】

図９〜図１１を参照するに、排気部材挿入穴７６は、第２の板状部材７２−２のうち、貫通穴１４と対向する部分を貫通するように設けられている。排気部材挿入穴７６には、排気部材３１が挿入されている。

【0080】

図９を参照するに、第３の板状部材７２−３は、第４の側壁３９−４に対して平行となるように、冷却槽１３内で、かつ第４の側壁３９−４の近くに配置されている。第３の板状部材７２−３は、横方向の一方の端が第１の板状部材７２−１と一体とされており、横方向の他方の端が第１の側壁３９−１の内面と接触している。

【0081】

第３の板状部材７２−３は、第２の吹き出し口７４−２を有する。第２の吹き出し口７４−２は、第３の板状部材７２−３の下部のうち、第１の吹き出し口７４−１と対向する部分を貫通するように設けられている。
第２の吹き出し口７４−２は、第１の吹き出し口７４−１と同様な形状とされている。第２の吹き出し口７４−２は、第１の吹き出し口７４−１と同様な機能を有する。

【0082】

このような構成とされた第２の実施の形態のサブゼロ処理装置７０は、第１の実施の形態のサブゼロ装置１０と同様な効果を得ることができる。

【0083】

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0084】

本発明は、被冷却物を均一に冷却することが可能で、かつ被冷却物の冷却に使用する液体冷媒を削減可能なサブゼロ処理装置に適用できる。

【符号の説明】

【0085】

１０，６５，７０…サブゼロ処理装置、１３…冷却槽、１４…貫通穴、１６…温度センサ、１６Ａ…先端部、１８…温度調節計、２１…冷媒供給ライン、２３…冷媒供給部、２４…液冷媒導入弁、２５，７１…整流部材、２７…攪拌ファン、２８…回転軸、２９…回転駆動装置、３１…排気部材、３５…冷却槽本体、３６…蓋体、３８…底板、３８ａ…上面、３９−１…第１の側壁、３９−２…第２の側壁、３９−３…第３の側壁、３９−４…第４の側壁、４３，８１…被冷却物載置室、４５，８２…ファン収容室、４７…板状部材、４８…吸い込み口、４９−１，７４−１…第１の吹き出し口、４９−２，７４−２…第２の吹き出し口、５５…排気部材本体、５５Ａ…中心、５６…排気口、５６Ａ，５６Ｂ…端、５７…水抜き用の穴、５９…排気口配置空間、７２−１…第１の板状部材、７２−２…第２の板状部材、７２−３…第３の板状部材、７６…排気部材挿入穴、Ｈ…高さ、θ…中心角

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】