(57)【要約】【課題】冷凍時における被冷凍物の蒸散作用による鮮度低下を抑制すること。【解決手段】冷凍装置１は、密閉された冷凍室１１と、空気の冷却熱交換器２２を有し、冷凍室１１の空気を冷却熱交換器２２との間で循環させて冷凍室１１内の被冷凍物を冷凍する空気循環部２０と、空気循環部２０による冷凍時に、冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する圧力制御部３０とを備えている。【選択図】図１
2020079658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された冷凍室と、
空気の冷却熱交換器を有し、前記冷凍室の空気を前記冷却熱交換器との間で循環させて前記冷凍室内の被冷凍物を冷凍する空気循環部と、
前記空気循環部による冷凍時に、前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する圧力制御部とを備えている
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍装置において、
前記圧力制御部は、前記冷凍室の空気とは別の空気であって温度が前記冷凍室の温度以下の圧縮空気を、前記冷凍室に導入することによって前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷凍装置において、
前記圧力制御部は、前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に所定時間維持した後、前記冷凍室の圧力を大気圧まで急速低下させる
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項４】
請求項１に記載の冷凍装置において、
前記冷凍室は、略矩形状に形成されており、
前記冷凍室の上面および下面に互いに対向して設けられ、前記冷凍室内に一方向性で略均等な静磁場を形成する一対の磁石体と、
前記冷凍室の後面に設けられ、前記冷凍室の前記冷凍室内の前記静磁場に電波を発信する電波発信アンテナとを備え、
前記空気循環部は、途中に前記冷却熱交換器が設けられ、流入端および流出端が前記冷凍室の左右方向両側の面に対応する位置に接続された循環通路を有している
ことを特徴とする冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚や野菜などの生鮮食品の被冷凍物について品質および鮮度をできるだけ低下させることなく冷凍する方法として、いわゆるドリップ（解凍時における被冷凍物内のからの液体の流出）の発生を抑制するようにした冷凍方法が、例えば特許文献１に開示されている。上記のような被冷凍物は、それらを構成する蛋白質などの分子に拘束された結合水、および上記分子に拘束されずに被冷凍物内を自由に移動し得る自由水を含む多量の水分を有している。冷凍時には、自由水が凍結して氷の結晶が生成および成長して粗大化し、被冷凍物に含まれる細胞などの構造が破壊されてしまう。そのため、被冷凍物の解凍時には破壊された構造に起因してドリップが発生し、被冷凍物を冷凍前の新鮮な状態に復元することが困難となる。
【０００３】
特許文献１では、氷の結晶の粗大化を抑制することによりドリップの発生を抑制する方法が開示されており、極低温に冷却可能な冷凍室と、冷凍室内の被冷凍物に一方向にゆらぎ変動する磁場を発生させる静磁場発生手段および動磁場発生手段とを備えた超急速の冷凍装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１３９４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、野菜や果物といった青果物は、収穫後においても蒸散作用による水分の放出が行われる。青果物は、蒸散作用によって水分が失われると、光沢や張りがなくなり、鮮度が落ちる。そして、特許文献１に開示の冷凍装置のように、冷風によって被冷凍物を冷凍するような方法では、青果物の蒸散作用が促進されてしまい、それによって青果物の鮮度が著しく低下するという問題があった。
【０００６】
本願に開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、冷凍時における被冷凍物の蒸散作用による鮮度低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願の冷凍装置は、密閉された冷凍室と、空気循環部と、圧力制御部とを備えている。前記空気循環部は、空気の冷却熱交換器を有し、前記冷凍室の空気を前記冷却熱交換器との間で循環させて前記冷凍室内の被冷凍物を冷凍するものである。前記圧力制御部は、前記空気循環部による冷凍時に、前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本願の冷凍装置によれば、冷凍時における被冷凍物の蒸散作用による鮮度低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る冷凍装置の概略構成を示す図である。
【図２】図２は、冷凍室を右側から視て示す断面図である。
【図３】図３は、冷凍室を模式的に示す斜視図である。
【図４】図４は、冷凍時間と冷凍室の圧力との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１１】
図１〜図３に示すように、本実施形態の冷凍装置１０は、冷凍室１１を有するケーシング１０と、空気循環部２０と、圧力制御部３０とを備えている。
【００１２】
冷凍室１１は、青果物等の被冷凍物が収容される密閉された空間であり、横長の矩形状に形成されている。ケーシング１０には、２つの磁石体１２，１３と、電波発信アンテナ１４とが設けられている。第１磁石体１２は冷凍室１１の上面に設けられ、第２磁石体１３は冷凍室１１の下面に設けられている。２つの磁石体１２，１３は、水平方向に延びる平板状に形成されている。第１磁石体１２と第２磁石体１３とは、互いに対向しており一対の磁石体を構成している。第１磁石体１２と第２磁石体１３との間には、上下方向に一方向性で略均等な静磁場（略均等な磁束）が形成される。
【００１３】
一方向性で略均等な静磁場とは、第１磁石体１２と第２磁石体１３との間の空間において、第１磁石体１２の主面から第２磁石体１３の主面に向かって、または、第２磁石体１３の主面から第１磁石体１２の主面に向かって、一方向にほぼ直線状に磁力線が走っており、第１磁石体１２の主面および第２磁石体１３の主面に略平行な面のいずれの部分においても、磁束密度が略一定であることをいう。
【００１４】
磁石体１２，１３は、外部から磁場や電流の供給を受けることなく磁石としての性質を比較的長期にわたって保持し続けるという観点から、例えばアルニコ磁石、フェライト磁石またはネオジム磁石等の永久磁石を用いるのが好ましい。なかでも、酸化鉄を主原料としているため安価であり、高い透磁率を持ち様々な用途に用いられているフェライト磁石が好ましい。
【００１５】
電波発信アンテナ１４は、冷凍室１１の後面に設けられている。電波発信アンテナ１４は、磁石体１２，１３によって形成された静磁場に電波を伝播させるように設けられている。このような電波発信アンテナ１４としては、従来公知の種々のものを用いることができるが、低電力でもより確実に電波を発信することができ、周波数を考慮して寸法が大きくなり過ぎないという観点から、コイルアンテナを用いるのが好ましい。
【００１６】
なお、電波発信アンテナ１４は、図示しないが、水分および低温による劣化を抑制するために、箱状の防水カバーで覆われている。かかる防水カバーとしては、電波の伝播を遮断することなく防水効果を有する材料で構成すればよく、種々の材料を用いることができる。例えば、強度の観点から、種々の繊維補強プラスチック（ＦＲＰ）を用いることが考えられる。
【００１７】
空気循環部２０は、循環通路２１と、冷却熱交換器２２と、ファン２３とを有している。
【００１８】
循環通路２１は、流入端である一端が冷凍室１１の右側面１５に接続されており、流出端である他端が冷凍室１１の左側面１６に接続されている。循環通路２１の両端は、冷凍室１１内と連通している。つまり、循環通路２１は、流入端および流出端が冷凍室１１の左右方向両側の面に対応する位置に接続されている。冷凍室１１の前面には、扉１７が設けられている。
【００１９】
冷却熱交換器２２は、循環通路２１の途中に設けられており、循環通路２１を流れる空気を冷却する空気の冷却熱交換器を構成している。冷凍装置１は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（図示省略）を有しており、冷却熱交換器２２は、冷媒回路における蒸発器（吸熱器）として機能している。
【００２０】
ファン２３は、循環通路２１における冷却熱交換器２２よりも下流側（流出端側）に設けられている。ファン２３は、冷凍室１１の空気を循環通路２１を通じて冷却熱交換器２２に供給すると共に、冷却熱交換器２２で冷却された空気を循環通路２１を通じて再び冷凍室１１内に戻す。
【００２１】
このように、空気循環部２０は、冷凍室１１の空気を冷却熱交換器２２との間で循環させて冷凍室１１内の被冷凍物を冷凍するものである。つまり、空気循環部２０は、冷気を冷凍室１１内において左から右へ流すことによって被冷凍物を冷凍する。冷凍室１１内では、冷気が、磁石体１２，１３によって形成された静磁場を流通する。
【００２２】
圧力制御部３０は、空気循環部２０による冷凍時に、冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持するものである。より詳しくは、圧力制御部３０は、冷凍室１１の空気（空気循環部２０によって循環される空気）とは別の空気であって温度が冷凍室１１の温度以下の圧縮空気を、冷凍室１１に導入することによって冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する。
【００２３】
圧力制御部３０は、導入通路３１と、エアタンク３２と、排出通路３７と、圧力センサ３９とを有している。
【００２４】
導入通路３１は、一端がエアタンク３２に接続されており、他端が冷凍室１１の右側面１５に接続され冷凍室１１内と連通している。エアタンク３２は、圧縮空気が封入されている。エアタンク３２の圧縮空気としては、例えば、冷凍装置１が設置される工場内で生成された圧縮空気が用いられる。エアタンク３２の圧縮空気は、導入通路３１を通じて冷凍室１１内に供給される。
【００２５】
導入通路３１には、エアタンク３２側から順に、エアドライヤー３３、フィルタ３４、減圧弁３５および開閉弁３６が設けられている。
【００２６】
エアドライヤー３３は、エアタンク３２から送られた圧縮空気を冷却して除湿する、いわゆる冷凍式のエアドライヤーである。圧縮空気は、エアドライヤー３３によって冷凍室１１の温度以下の温度に冷却される。フィルタ３４は、エアドライヤー３３を通過した圧縮空気に含まれる塵埃等の異物を除去する。減圧弁３５は、フィルタ３４を通過した圧縮空気の圧力を減圧するものであり、減圧量が調節可能となっている。
【００２７】
排出通路３７は、一端が冷凍室１１の左側面１６に接続され冷凍室１１内と連通しており、他端が大気開放されている。排出通路３７には、開閉弁３８が設けられている。開閉弁３６，３８は、例えば電磁弁である。圧力センサ３９は、空気循環部２０による冷凍時において、冷凍室１１の圧力を検出する。
【００２８】
さらに、圧力制御部３０は、冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に所定時間維持した後、開閉弁３８を開弁することによって冷凍室１１の圧力を大気圧まで急速低下させるように構成されている。
【００２９】
〈冷凍動作〉
上述した冷凍装置１の冷凍動作について図４も参照しながら説明する。被冷凍物を冷凍室１１に収容し、ファン２３およびエアドライヤー３３を駆動することによって、冷凍動作が開始される。このとき、導入通路３１の開閉弁３６は開弁状態であり、排出通路３７の開閉弁３８は閉弁状態となっている。
【００３０】
冷凍動作が開始されると、冷凍室１１の空気が冷却熱交換器２２との間で循環される。つまり、冷却熱交換器２２で所定温度に冷却された空気が冷凍室１１に供給され、被冷凍物が冷凍される。その際、冷凍室１１において形成された一方向性で略均等な静磁場によって、被冷凍物中の自由水（水分子）が所定の間隔をおいて略均等に配列した状態となる。そして、静磁場に伝播する電波によって、被冷凍物中の水分子が揺動し、上記間隔を確保した状態で被冷凍物が冷凍される。特に、本実施形態では、静磁場（磁束）の方向と電波の方向とが略直交しているので、被冷凍物中の水分子がより確実に揺動し、上記間隔をより確実に確保した状態で被冷凍物を冷凍することができる。そのため、冷凍時において氷の結晶の粗大化を抑制することができる。これによって、冷凍された被冷凍物は、解凍時におけるドリップの発生を抑制でき、解凍された後において冷凍前の新鮮さの喪失を抑えることができる。
【００３１】
一方、圧力制御部３０では、導入通路３１から冷凍室１１に圧縮空気が導入される。そして、冷凍室１１の圧力は、大気圧よりも僅かに高い所定圧力Ｐａに維持される。具体的には、圧力センサ３９の検出圧力が所定圧力Ｐａとなるように、減圧弁３５が調節される。例えば、所定圧力Ｐａは大気圧よりも０．０１〜０．０２気圧（ｋｇ／ｃｍ２）高い値である。こうして、冷凍室１１の圧力が大気圧よりも高い所定圧力Ｐａに維持されることにより、被冷凍物の蒸散作用が抑制される。
【００３２】
一般に、冷凍室内では、冷却されることによって圧力が低下し大気圧以下となる。そのため、被冷凍物の内部の圧力は大気圧よりも高いところ、冷凍時には、被冷凍物の内外の圧力差が大きくなる。そのため、被冷凍物中の水分は内外の圧力差によって外部に放出され易くなる。また、冷凍室内では、圧力が低下することによって湿度が低下する。こうして被冷凍物の周囲の湿度が低下することにより、被冷凍物中の水分は外部に放出され易くなる。このように、冷凍時には蒸散作用が促進される。
【００３３】
この点、本実施形態では、冷凍室１１の圧力が大気圧よりも高く維持される、即ち冷凍室１１の圧力が従来よりも高く維持されるため、被冷凍物の内外の圧力差が小さくなり、その分、被冷凍物中の水分は外部に放出され難くなる。また、冷凍室１１内では、圧力が従来よりも高い値に維持されることで、湿度の低下が従来よりも抑えられる。そのため、従来と比べて、被冷凍物中の水分は外部に放出され難くなる。こうして、冷凍時における蒸散作用が抑制される。これにより、被冷凍物において蒸散作用による水分の消失が抑えられる。
【００３４】
なお、導入通路３１から冷凍室１１に導入される圧縮空気の温度は、エアドライヤー３３によって冷凍室１１の温度以下の温度に冷却されているため、冷凍室１１の温度上昇を阻止でき、冷凍に必要な冷凍室１１の温度を確保することができる。
【００３５】
冷凍動作の開始から所定時間ｔａが経過すると、即ち冷凍室１１の圧力が所定圧力Ｐａに所定時間ｔａ維持された後、圧力制御部３０では、導入通路３１の開閉弁３６が閉弁される一方、排出通路３７の開閉弁３８が開弁される。そうすると、冷凍室１１が大気開放されるため、冷凍室１１の圧力は大気圧まで急速低下する。このとき、ファン２３は継続して駆動されており、冷凍室１１の空気は冷却熱交換器２２との間で循環されている。
【００３６】
こうして、冷凍室１１の圧力が急速低下すると、冷凍室１１の温度は急激に低下する。そのため、冷凍室１１では急速冷凍が行われる。そして、冷凍動作の開始から所定時間ｔｂが経過すると、被冷凍物の冷凍が完了し、冷凍動作が終了する。急速冷凍が行われることにより、被冷凍物内の水分子の「ゆらぎ」が抑制され、蒸散作用が一層抑制される。つまり、被冷凍物内において水分子の「ゆらぎ」が起こると圧力が高くなるところ、「ゆらぎ」を抑制することによって被冷凍物の内部の圧力上昇を抑えることができる。これにより、被冷凍物の内外の圧力差が大きくなるのを抑えることができるので、被冷凍物の蒸散作用が抑制される。
【００３７】
以上のように、上記実施形態の冷凍装置１は、冷却熱交換器２２を有し、冷凍室１１の空気を冷却熱交換器２２との間で循環させて冷凍室１１内の被冷凍物を冷凍する空気循環部２０と、空気循環部２０による冷凍時に、冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する圧力制御部３０とを備えている。この構成によれば、被冷凍物の内外の圧力差を小さくすることができると共に、冷凍室１１の湿度の低下を抑制することができる。そのため、被冷凍物の蒸散作用を抑制することができる。したがって、冷凍時における被冷凍物の蒸散作用による鮮度低下を抑制することができる。
【００３８】
特に、上記実施形態の冷凍装置１は、冷却熱交換器２２で冷却された空気（冷気）を冷凍室１１に供給することによって被冷凍物を冷凍するため、即ち冷風作用によって被冷凍物を冷凍するため、被冷凍物の蒸散作用が促進される傾向にあるが、上記の構成によって、蒸散作用を抑えることができる。
【００３９】
また、上記実施形態の冷凍装置１において、圧力制御部３０は、冷凍室１１の空気とは別の空気であって温度が冷凍室１１の温度以下の圧縮空気を、冷凍室１１に供給することによって冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持するように構成されている。この構成によれば、簡易な構成で冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高くすることができる一方、圧縮空気が冷凍室１１に導入されることによって生じる冷凍室１１の温度上昇を抑えることができる。そのため、冷凍室１１の温度を被冷凍物の冷凍に必要な温度に維持することができる。
【００４０】
また、上記実施形態の冷凍装置１において、圧力制御部３０は、冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に所定時間維持した後、冷凍室１１の圧力を大気圧まで急速低下させるように構成されている。この構成によれば、冷凍室１１の圧力が大気圧よりも高い圧力に所定時間維持された後、急速冷凍を行うことができる。急速冷凍により、被冷凍物内の水分子の「ゆらぎ」を抑制することができ、これによって蒸散作用を一層抑制することができる。
【００４１】
なお、本願に開示の技術は、上記実施形態において以下のように構成するようにしてもよい。
【００４２】
例えば、圧力制御部３０は、冷凍動作の開始から終了（図４に示す時間ｔｂ）まで、冷凍室１１の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持するようにしてもよい。
【００４３】
また、上記実施形態において、磁石体１２，１３および電波発信アンテナ１４を省略するようにしてもよい。
【００４４】
また、空気循環部２０は、冷凍室１１における空気（冷気）の流れ方向を逆にしてもよい。つまり、空気循環部２０は、冷凍室１１において空気（冷気）を右から左に流すようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上説明したように、本願に開示の技術は、冷凍装置について有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１        冷凍装置
１１      冷凍室
１２，１３      磁石体
１４      電波発信アンテナ
２０      空気循環部
２１      循環通路
２２      冷却熱交換器
３０      圧力制御部
【図１】
2020079658.tif 000003
【図２】
2020079658.tif 000004
【図３】
2020079658.tif 000005
【図４】
2020079658.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月27日(2019.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉された冷凍室と、
空気の冷却熱交換器を有し、前記冷凍室の空気を前記冷却熱交換器との間で循環させて前記冷凍室内の被冷凍物を冷凍する空気循環部と、
前記空気循環部による冷凍時に、前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する圧力制御部とを備え、
前記圧力制御部は、前記空気循環部によって循環される空気とは別の空気であって温度が前記冷凍室の温度以下の圧縮空気を、前記冷凍室に導入することによって前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に維持する
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
請求項１に記載の冷凍装置において、
前記圧力制御部は、前記冷凍室の圧力を大気圧よりも高い圧力に所定時間維持した後、前記冷凍室の圧力を大気圧まで急速低下させる
ことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３】
請求項１に記載の冷凍装置において、
前記冷凍室は、略矩形状に形成されており、
前記冷凍室の上面および下面に互いに対向して設けられ、前記冷凍室内に一方向性で略均等な静磁場を形成する一対の磁石体と、
前記冷凍室の後面に設けられ、前記冷凍室の前記冷凍室内の前記静磁場に電波を発信する電波発信アンテナとを備え、
前記空気循環部は、途中に前記冷却熱交換器が設けられ、流入端および流出端が前記冷凍室の左右方向両側の面に対応する位置に接続された循環通路を有している
ことを特徴とする冷凍装置。