(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却室内に低温空気流を形成させ、該低温空気流中に食品を配置し、該低温空気流の温度又は流速を制御しながら食品を冷却又は凍結するようにした食品冷凍方法において、  前記冷却室から回収した空気を圧縮機で圧縮し、この圧縮空気を冷却器で冷却し、冷却された圧縮空気を膨脹機で減圧した低温空気を該冷却室に導入して前記低温空気流を形成させ、  冷媒循環路に二段圧縮機を備えた冷凍サイクル装置で冷却室内雰囲気を設定された低温度帯に冷却し、該低温度帯に冷却された雰囲気で該低温空気流を囲む保温域を形成するようにしたことを特徴とする食品冷凍方法。
【請求項２】
前記低温空気流の温度を−５０℃〜−１００℃とすると共に、該低温空気流を囲む保温域の温度を−３５〜−５０℃とすることを特徴とする請求項１に記載の食品冷凍方法。
【請求項３】
前記冷却室の内部に設けた空気流形成装置により冷却室内雰囲気による第２の空気流を形成させ、該低温空気流に該第２の空気流を加えることによって該低温空気流の流速を該低温空気流の温度に対して独立して調整可能にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の食品冷凍方法。
【請求項４】
冷却室内に低温空気流を形成させ、該低温空気流中に食品を配置し、該低温空気流の温度又は流速を制御しながら食品を冷却又は凍結するようにした食品冷凍装置において、  前記冷却室から回収した空気を圧縮する圧縮機と、圧縮空気を冷却する冷却器と、冷却圧縮空気を膨脹させる膨脹機とを備え、該冷却室から回収した空気を圧縮、冷却及び膨脹することにより得られる低温空気を該冷却室に導入して前記低温空気流を形成させる空気冷媒式冷凍装置と、  冷媒循環路に二段圧縮機を備え冷却室内雰囲気を設定された低温度帯に冷却する冷凍サイクル装置と、を備え、  該低温度帯に冷却された冷却室内雰囲気により該低温空気流を囲む保温域を形成するように構成したことを特徴とする食品冷凍装置。
【請求項５】
前記冷却室の内部に冷却室内雰囲気による第２の空気流を形成する空気流形成装置を設け、該低温空気流に該第２の空気流を加えることによって該低温空気流の流速を該低温空気流の温度に対して独立して調整可能に構成したことを特徴とする請求項４に記載の食品冷凍装置。
【請求項６】
前記空気流形成装置が送風機であることを特徴とする請求項５に記載の食品冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品の冷却又は凍結に用いられ、空気冷媒式冷凍方法と二段圧縮式冷凍方法とを組合せて、ＣＯＰの向上を可能にした冷凍方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品(包装された食品を含む。)を冷却又は凍結する装置として、冷媒を用いた冷凍サイクル装置で冷却室内の空気を冷却することにより、被冷却物の冷却又は凍結を行う装置が用いられている。これらの装置は、いわゆるバッチ式フリーザとか、連続式フリーザ又はトンネル式フリーザと呼ばれている。バッチ式フリーザは、一群の被冷却物毎に冷却室内で冷却又は凍結処理し、処理が終わったら冷却室の扉を開け、次の被冷却物群と入れ替えするものである。以下、図５によりバッチ式フリーザの構成を簡単に説明する。
【０００３】
図５において、バッチ式フリーザ１００は、密閉構造の冷却室１０２と、冷媒を循環させて冷凍サイクルを構成する冷凍機ユニット１１０とからなる。冷却室１０２は、被冷却物を出し入れする扉１０４を備え、扉１０４に面して複数段の陳列棚１０６が間隔を開けて上下方向に多段に設けられている。上下方向に設けられた仕切り壁１０８が陳列棚１０６の一端を支持すると共に、仕切り壁１０８の向こう側に、冷凍機ユニット１１０の一部を構成する空気熱交換器（蒸発器）１１２が配置されている。冷却室１０２の隔壁は断熱パネル１０３で構成された密閉かつ断熱構造を有する。なお、陳列棚１０６がなく、棚状になった台車を使う場合もある。
【０００４】
空気熱交換器１１２の上方には送風ファン１１４が設けられ、仕切り壁１０８の上方には整流器１１６が設けられている。冷却室１０２内は、送風ファン１１４によって矢印ａ方向に流れる空気流が形成される。空気熱交換器１１２の伝熱面を通って冷却された空気流が整流器１１６で整流されて陳列棚１０６上に置かれた被冷却物ｆに向かって流れ、被冷却物ｆを凍結する。陳列棚１０６には隙間が形成され、該隙間を通って低温空気流が下方に抜けるようになっている。被冷却物ｆの凍結処理が終わると、扉１０４を開け、次の被冷却物群と入れ替える。
【０００５】
一方、連続式フリーザ又はトンネル式フリーザは、冷却室にコンベアが貫通配置されている。冷却室外で被冷却物をコンベアに搭載し、被冷却物をコンベアで冷却室内に搬入する。冷却室内には、コンベアの搬送面に向けて低温空気流が吹き付けられる。この低温空気流で被冷却物を凍結し、凍結した被冷却物をコンベアに搭載したまま冷却室外に搬出する。そのため、冷却室への被冷却物の出し入れ作業を省略でき、被冷却物の連続的な凍結が可能になるため、凍結時間を短縮できる利点がある。以下、連続式フリーザの構成を図６により簡単に説明する。
【０００６】
図６において、連続式フリーザ１２０は、隔壁が断熱パネルで形成されて断熱性と密閉性を有する冷却室１２２と、冷媒を循環させて冷凍サイクルを構成する冷凍機ユニット１３０とからなる。冷却室１２２には、ベルトコンベア１２４が冷却室１２２の長手方向に貫通配置されている。冷却室１２２の内部で、ベルトコンベア１２４の搬送面の上方には、上部が開放された中空なケーシング状の凍結気流吹出部１２６が設けられている。凍結気流吹出部１２６の下部には、ベルトコンベア１２４の搬送面に向けて開口した多数のスリット孔１２６ａが配置されている。スリットノズル１２６ａは、ベルトコンベア１２２の移動方向（矢印ｂ方向）と直角方向に向けて配置されていると共に、矢印ｂ方向に向けて所定間隔で並列に配置されている。
【０００７】
なお、ベルトコンベア１２４の下方にも、上方に向けて開口したスリットノズル１２６ａを有する凍結気流吹出部１２６が設けられ、ベルトコンベア１２４に対し上下両側から凍結気流を吹き出すようにする場合もある。
【０００８】
ベルトコンベア１２４及び凍結気流吹出部１２６と仕切り壁１２８を隔てて反対側に、冷凍機ユニット１３０の一部を構成する空気熱交換器（蒸発器）１３２が設けられている。空気熱交換器１３２の上方に送風ファン１３４が設けられ、送風ファン１３４の出口側ケーシングに整風器１２９が設けられている。
送風ファン１３４によって矢印ａ方向に流れる空気流が形成され、空気熱交換器１３２で冷却され整風器１２９で整流された低温空気流が、凍結気流吹出部１２６の上方から凍結気流吹出部１２６に送られる。そして、スリットノズル１２６ａからベルトコンベア１２４の搬送面に向けて吹き出される。
【０００９】
冷却室１２２の室外で、ベルトコンベア１２４の搬送面に被冷却物ｆを置き、ベルトコンベア１２４を矢印ａ方向に移動させて、被冷却物ｆを冷却室１２２の入口１２２ａから冷却室内に搬送する。被冷却物ｆは冷却室１２２内でスリット孔１２６ａから吹き出される低温空気流により凍結される。凍結された被冷却物ｆは、冷却室１２２の出口１２２ｂから冷却室外に搬出される。特許文献１又は特許文献２に、連続式フリーザの例が開示されている。
【００１０】
バッチ式フリーザ又は連続式フリーザでは、被冷却物に吹き付ける冷却空気の温度と風量（風速）とを変えることにより、冷却能力を調整できる。即ち、凍結に要する時間は、被冷却物に吹き付けられる冷却空気の温度と風速の２つの因子で決まる。冷却空気の温度を低温化することにより、又は冷却空気の風速を増加させることにより、凍結時間を短縮できる。
【００１１】
近年、食品の安全をより確かなものにするために、食品を急冷して冷凍食品の品質向上を図ると共に、凍結時間を短縮して作業効率のアップを図る傾向にある。そして、食品を急冷するために、フリーザ内温度をより低温化する傾向にある。現在、既にハンバーガパティの凍結装置やマグロ保管庫等で、超低温と言われる温度帯（−５０〜−６０℃）での凍結処理がなされている。
【００１２】
現在、冷凍温度の低温化を可能にするため、冷媒循環路に二段圧縮機を備えた冷凍サイクル装置や、高温用冷媒と低温用冷媒の二種類の冷媒を用いた二元冷凍サイクル装置が用いられている。しかし、これらの装置ではＣＯＰ（成績係数）は必ずしも高くなく、省エネやＣＯ２削減が課題になっている。
【００１３】
前記課題を解決する手段として、空気冷媒式冷凍方法がある。この冷凍方法は、冷却室から回収した空気を圧縮機で圧縮し、この圧縮空気を冷却器で冷却し、冷却された圧縮空気を膨脹機で減圧して低温空気をつくり、この低温空気を冷却室に導入して冷却室内の被冷却物を冷凍する冷凍方法である。この冷凍方法の一例が特許文献３に開示されている。特許文献３に開示された空気冷媒式冷凍装置を図７により説明する。
【００１４】
図７において、空気冷媒式冷凍装置１４０は、圧縮機１４２、冷却器１４４、冷熱回収用熱交換器１４６及び膨脹機１４８を空気の流れの順に配置している。これらの装置を経た冷却された低温空気を冷凍庫１５０に導入するように構成されている。冷凍庫１５０からの戻り空気は、冷熱回収用熱交換器１４６で冷却器１４４を経た空気と熱交換された後、圧縮機１４２に循環される。
【００１５】
圧縮機１４２と膨脹機１４８の回転軸は、モータ１５２の駆動軸に同軸的に接続されており、膨脹機１４８の回転動力が圧縮機１４２の回転軸に伝達されることにより、動力回収がなされている。冷却器１４４は、例えばフィンチューブ型等の熱交換器であり、プレート内を冷却水ｃが通水される。また、冷却器１４４を通過する空気を加熱するためのヒータ１５４も設けられている。
膨脹機１４８及び冷凍庫１５０をバイパスする第１のバイパス路１５６、及び冷凍庫１５０をバイパスする第２のバイパス路１５８が設けられ、夫々のバイパス路にバルブ１６０及び１６２が介設されている。
【００１６】
冷凍運転時には、図示のように、バルブ１６０及び１６２を閉、バルブ１６４及び１６６を開として運転する。冷凍庫１５０内の約−６０℃の常圧空気を吸引して冷熱回収用熱交換器１４６の低温側流路１６８に上方より導入する。低温側流路１６８に導入された空気は、圧縮機１４２及び冷却器１４４を経て冷熱回収用熱交換器１４６の高温側流路１７０に導入された空気と熱交換し、約３５℃の常圧空気となる。この常圧空気は、圧縮機１４２で必要圧力まで圧縮され、その際に約９３℃まで昇温される。この昇温した圧縮空気は、冷却器１４４で約４０℃まで冷却され、冷熱回収用熱交換器１４６に下方から導入される。
【００１７】
冷熱回収用熱交換器１４６の高温側流路１７０に導入された空気は、ここで低温側流路１６８の約−６０℃の空気と熱交換し、約−５５℃まで冷却される。この冷却された空気は、膨脹機１０８に導入され大気圧近傍まで膨脹され、約−８０℃に冷却する。この約−８０℃の低温空気が冷凍庫１１０に供給される。
【００１８】
デフロスト運転を行なう場合は、バルブ１６０を開、バルブ１６２，１６４及び１６６を閉として運転する。この場合、高温側流路１７０を通過した空気は、バイパス路１５６から低温側流路１６８に戻り、さらに冷却器１４４を経て圧縮機１４２に戻る循環流を形成する。このとき冷却器１４４ではヒータ１５４を作動させて循環空気を加温する。デフロスト運転により冷熱回収用熱交換器１０６内の結氷が解氷し、発生した水は、自重で落下し、ドレントラップ１７２及び１７４に溜まる。溜まったドレンを必要に応じてバルブ１７６又は１７８を開けて外部へ排出する。
【００１９】
空気冷媒式冷凍方法と、二段圧縮式冷凍サイクル装置及び二元冷凍サイクル装置のＣＯＰの違いを図８に示す。図８中、曲線イはＮＨ３を冷媒とした二段冷凍機のＣＯＰ曲線、曲線ロはＮＨ３（高温側）／ＣＯ２（低温側）二元冷凍機のＣＯＰ曲線、曲線ハはＲ２２（高温側）／Ｒ２３（低温側）二元冷凍機のＣＯＰ曲線、曲線ニは空気冷媒式冷凍機のＣＯＰ曲線を示す。図８から、冷凍温度が−５５℃以下であれば、空気冷媒式冷凍機のＣＯＰが最も高いことがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開平１１−６３７７７号公報
【特許文献２】特開２００２−１３０９０１号公報
【特許文献３】特開２００８−２９８３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
空気冷媒式冷凍方法をフリーザに用いる場合、次のような問題が生じる。空気冷媒式冷凍装置は、低温空気の温度と風量（風速）とは、圧縮機１４２及び膨脹機１４８の回転数によって制御される。しかしながら、圧縮機１４２と膨脹機１４８とはモータ１５２によって同軸制御され、低温空気の温度と風量の２つの因子を独立して制御できない。圧縮機１４２の回転数と膨脹機１４８の回転数とは、装置の運転上密接な相関関係をもち、たとえ圧縮機１０２と膨脹機１０８とを夫々独立した駆動装置で駆動するようにしても、一方が他方の制約を受けず、自由に制御することはできない。
【００２２】
また、フリーザの冷却室内には外部空気が頻繁に侵入し、その量は、冷凍装置の冷凍負荷と比較して少なくない量であり、冷凍負荷の１０〜２０％にも達する。この侵入した外部空気を空気冷媒式冷凍装置で直接冷却することは非効率であり、ＣＯＰを低下させる一因になる。
【００２３】
そこで、本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、フリーザ内で−５０℃以下の低温空気流を形成し、この低温空気流を食品に吹き付けて食品を冷却又は凍結する場合に、高いＣＯＰを維持して、省エネを達成でき、ＣＯ２の発生を抑えることができる冷凍方法及び装置を実現することを目的とする。
また、空気冷媒式冷凍装置を用いて運転する場合に、低温空気流の温度と流速を互いに独立して調整可能し、これによって、凍結時間の制御を容易にすることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
かかる目的を達成するため、本発明の食品冷凍方法は、
冷却室内に低温空気流を形成させ、該低温空気流中に食品を配置し、該低温空気流の温度又は流速を制御しながら食品を冷凍するようにした食品冷凍方法において、
前記冷却室から回収した空気を圧縮機で圧縮し、この圧縮空気を冷却器で冷却し、冷却された圧縮空気を膨脹機で減圧した低温空気を該冷却室に導入して前記低温空気流を形成させ、
冷媒循環路に二段圧縮機を備えた冷凍サイクル装置で冷却室内雰囲気を設定された低温度帯に冷却し、該低温度帯に冷却された雰囲気で該低温空気流を囲む保温域を形成するようにしたものである。
【００２５】
本発明方法は、空気冷媒式冷凍方法と、二段圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を用いた二段圧縮冷凍方法とを組み合わせ、夫々の長所を生かして冷凍方法全体のＣＯＰを向上させるようにしたものである。即ち、空気冷媒式冷凍方法で食品を直接冷却又は凍結する低温空気流を形成させると共に、高温側で比較的ＣＯＰが高い二段圧縮冷凍方法で冷却室内雰囲気を冷却し、外部空気の侵入等に起因した冷却室内の昇温を無くすようにしている。また、該低温空気流より高い温度に制御された冷却室内雰囲気で該低温空気流を囲む保温域を形成することによって、該低温空気流の保温効果を高め、これによって、食品の凍結時間短縮すると共に、装置全体として高いＣＯＰを実現可能としている。
【００２６】
なお、本明細書で言う「食品」とは、包装された状態で冷凍可能な食品を含むものとする。また、本明細書で冷凍とは、冷却又は凍結にすること、又は冷却又は凍結状態に保持することを意味する。
【００２７】
本発明方法において、低温空気流の温度を−５０℃〜−１００℃とすると共に、該低温空気流を囲む保温域の温度を−３５℃〜−５０℃とするとよい。空気冷媒式冷凍方法を用いれば、−５０℃〜−１００℃の低温空気流を他の冷凍方法より高いＣＯＰで製造できる。一方、−３５℃〜−５０℃の低温空気は、二段圧縮冷凍方法で比較的高いＣＯＰで製造できる。そして、−３５℃〜−５０℃の冷却室内雰囲気で該低温空気流を囲むことにより、被冷却物の凍結域の保温効果を増すことができる。
【００２８】
なお、好ましくは、低温空気流の温度を−５５℃〜−８０℃とするのがよい。なぜなら、図８から、−５５℃以下で空気冷媒式冷凍方法が最も高いＣＯＰを得ることができると共に、実用上使用頻度が高い温度帯は−８０℃以上だからである。
【００２９】
本発明方法において、冷却室の内部に設けた空気流形成装置により冷却室内雰囲気による第２の空気流を形成させ、該低温空気流に該第２の空気流を加えることによって該低温空気流の流速を該低温空気流の温度に対して独立して調整可能にするとよい。前述のように、空気冷媒式冷凍方法では、圧縮機と膨脹機の回転数は密接な相関関係があり、そのため、低温空気流の温度と流速を独立して制御できない。
【００３０】
これに対し、冷却室内に別途空気流形成装置を設けることにより、低温空気流の温度と独立して流速を自由に制御できるようになる。これによって、食品の凍結時間の制御が容易になり、種々の食品に対して凍結時間を一定に制御できるようになるので、冷凍装置の運転効率を向上できる。
例えば、冷凍負荷が１００％の時は、空気冷媒式冷凍装置のみ運転し、被冷却物の減少等により冷凍負荷が低下した時には、空気冷媒式冷凍装置の運転を抑え、空気流形成装置で低温空気流の流速を大きくすることで凍結時間を制御できる。
【００３１】
前記本発明方法の実施に直接使用可能な本発明の食品冷凍装置は、
冷却室内に低温空気流を形成させ、該低温空気流中に食品を配置し、該低温空気流の温度又は流速を制御しながら食品を冷却又は凍結するようにした食品冷凍装置において、
前記冷却室から回収した空気を圧縮する圧縮機と、圧縮空気を冷却する冷却器と、冷却圧縮空気を膨脹させる膨脹機とを備え、該冷却室から回収した空気を圧縮、冷却及び膨脹することにより得られる低温空気を該冷却室に導入して前記低温空気流を形成させる空気冷媒式冷凍装置と、
冷媒循環路に二段圧縮機を備え冷却室内雰囲気を設定された低温度帯に冷却する冷凍サイクル装置と、を備え、
該低温度帯に冷却された冷却室内雰囲気により該低温空気流を囲む保温域を形成するように構成したものである。
【００３２】
本発明装置では、冷却室内に形成され食品を直接凍結する低温空気流を空気冷媒式冷凍装置で冷却し、該低温空気流を囲む冷却室内雰囲気を二段圧縮冷凍サイクル装置で冷却するようにする。これによって、低温空気流及び冷却室内雰囲気を夫々高ＣＯＰで冷却できると共に、冷却室内雰囲気で低温空気流を囲む保温域を形成するので、保冷効果を高め、熱損出を抑えることができるので、総合して高いＣＯＰを達成できる。
【００３３】
本発明装置において、冷却室の内部に冷却室内雰囲気による第２の空気流を形成する空気流形成装置を設け、該低温空気流に該第２の空気流を加えることによって該低温空気流の流速を該低温空気流の温度に対して独立して調整可能に構成するとよい。
これによって、低温空気流の温度と流速とを独立して制御できるようになり、食品の凍結時間の制御が容易になる。従って、種々の食品に対して凍結時間が一定になるように制御して、冷凍装置の運転効率を向上させることができる。
【００３４】  前記空気流形成装置を例えば送風機とすれば、その冷却室内への取り付けは容易であり、設備コストを節減できると共に、送風機の駆動装置の回転数制御により低温空気流の流速制御も容易になる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の食品冷凍方法によれば、冷却室内に低温空気流を形成させ、該低温空気流中に食品を配置し、該低温空気流の温度又は流速を制御しながら食品を冷却又は凍結するようにした食品冷凍方法において、冷却室から回収した空気を圧縮機で圧縮し、この圧縮空気を冷却器で冷却し、冷却された圧縮空気を膨脹機で減圧した低温空気を該冷却室に導入して前記低温空気流を形成させ、冷媒循環路に二段圧縮機を備えた冷凍サイクル装置で冷却室内雰囲気を設定された低温度帯に冷却し、該低温度帯に冷却された雰囲気で該低温空気流を囲む保温域を形成するようにしたことにより、フリーザ内で−５０℃以下の低温空気流を形成するに際し、高いＣＯＰを維持して、省エネを達成でき、ＣＯ２の発生を抑えることができる。
【００３６】
また、本発明の食品冷凍装置によれば、冷却室内に低温空気流を形成させ、該低温空気流中に食品を配置し、該低温空気流の温度又は流速を制御しながら食品を冷却又は凍結するようにした食品冷凍装置において、冷却室から回収した空気を圧縮する圧縮機と、圧縮空気を冷却する冷却器と、冷却圧縮空気を膨脹させる膨脹機とを備え、該冷却室から回収した空気を圧縮、冷却及び膨脹することにより得られる低温空気を該冷却室に導入して前記低温空気流を形成させる空気冷媒式冷凍装置と、冷媒循環路に二段圧縮機を備え冷却室内雰囲気を設定された低温度帯に冷却する冷凍サイクル装置と、を備え、該低温度帯に冷却された冷却室内雰囲気により該低温空気流を囲む保温域を形成するように構成したこと
により、前記本発明方法と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の冷凍装置の第１実施形態に係る全体系統図である。
【図２】本発明による冷凍方法と比較例として他の冷凍方法による設計データを示す図表である。
【図３】比較例としての二元冷凍サイクル装置を示す系統図である。
【図４】本発明の冷凍装置の第２実施形態の一部を示す系統図である。
【図５】従来のバッチ式フリーザの説明図である。
【図６】従来の連続式フリーザを示し、（Ａ）はその正面視説明図であり、（Ｂ）はその側面視説明図である。
【図７】空気冷媒式冷凍装置の一構成例を示す説明図である。
【図８】各冷凍装置のＣＯＰを比較した線図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００３９】
（実施形態１）
本発明の食品冷凍装置の第１実施形態を図１〜図３により説明する。図１は、本実施形態の食品冷凍装置の全体図である。図１において、食品冷凍装置１は、空気冷媒式冷凍装置１０と、連続式フリーザ２０と、二段圧縮式冷凍サイクル装置３０とで構成されている。
空気冷媒式冷凍装置１０は、圧縮機１２と膨脹機１４とが駆動モータ１６に同軸的に接続されている。圧縮機１２から吐出された圧縮空気は、冷却器１８で冷却水ｃと熱交換して冷却され、その後、冷熱回収用熱交換器１９に送られる。
【００４０】
連続式フリーザ２０は、図６に示す連続式フリーザ１２０と同様に、隔壁が密閉構造及び断熱構造を有する冷却室２２と、冷却室２２の隔壁に設けられた図示省略の入口及び出口を通して貫通配置されたベルトコンベア２４と、ベルトコンベア２４の往動面２４ａの上方に配置される凍結気流吹出部２６とを備えている。凍結気流吹出部２６は、周囲の空気が浸入しない密閉された中空空間を形成するケーシングからなる。凍結気流吹出部２６の下部には、図６のスリットノズル１２６ａと同一構造の複数のスリットノズル２６ａがベルトコンベア２４の往動面２４ａに向けて設けられている。即ち、各個のスリット孔２６ａは、ベルトコンベア２４の搬送方向と直角方向に向けて配置され、このスリット孔２６ａがベルトコンベア２４の搬送方向に一定間隔を空けて配置されている。
【００４１】
冷却室２２内の空気は、空気冷媒式冷凍装置１０と接続された配管２７から取り出され、冷熱回収用熱交換器１９で冷却室２２から出た空気と熱交換した後、圧縮機１２に送られる。該空気は圧縮機１２で圧縮された後、冷却器１８で予冷される。その後冷熱回収用熱交換器１９で冷却器２２から取り出された空気と熱交換してさらに冷却され、その後、膨脹機１４に送られる。該空気は膨脹機１４で減圧されて−６０℃に冷却され、配管２８を通って連続式フリーザ２０の冷却室２２内に設けられた凍結気流吹出部２６の内部空間に供給される。この低温空気が低温空気流となってスリットノズル２６ａから下方に垂直に吹き出される。この低温空気流がベルトコンベア２４の往動面２４ａに載せられて搬送される被冷却物ｆに吹き付けられて、被冷却物ｆを凍結する。
【００４２】
二段圧縮式冷凍サイクル装置３０は、冷媒循環路が設けられ、この冷媒循環路に、低段圧縮機３２、高段圧縮機３４及びこれらの駆動モータ３２ａ、３４ａと、凝縮器３６と、膨脹弁３８，４０及び４２と、中間冷却器４４及び４６と、連続式フリーザ２０の冷却室２２内に設けられた蒸発器４８とが介設されている。
【００４３】
低段圧縮機３２で中間圧まで圧縮された冷媒は、中間冷却器４４で冷却された後、高段圧縮機３４に入り高圧まで圧縮される。高段圧縮機３４から吐出された冷媒は、凝縮器３６で凝縮された後、中間冷却器４６で冷却される。その後、膨脹弁４２を経て減圧されて蒸発器４８に送られる。冷却室２２内ではファン４９により矢印方向の空気循環流が形成されており、冷却室内空気は蒸発器４８で冷却されて、−４０℃の温度に保持される。蒸発器４８で蒸発潜熱を得て気化した冷媒は、低段圧縮機３２に戻る。
【００４４】
凝縮器３６を出た冷媒液の一部が分岐し、膨脹弁４０を経て減圧された後、冷却媒体として中間冷却器４４に送られる。中間冷却器４４では、この減圧された冷媒液が低段圧縮機３２から吐出された冷媒ガスから蒸発潜熱を奪って気化し、該冷媒ガスを冷却する。これによって、高段圧縮機３４から吐出された冷媒ガスが許容温度を超えるのを防止する。また、凝縮器３６を出た冷媒液の別の一部が分岐し、膨脹弁３８を経て減圧された後、冷却媒体として中間冷却器４６に送られる。中間冷却器４６では、この減圧された冷媒液が凝縮器３６から出た冷媒液蒸発潜熱を奪って気化し、該冷媒液を冷却する。これによって、二段圧縮式冷凍サイクル装置３０の冷凍能力を向上できる。
【００４５】
かかる構成において、凍結気流吹出部２６のスリットノズル２６ａから−６０℃に冷却された低温空気流が被冷却物ｆに向かって吹き出される。また、凍結気流吹出部２６を囲む冷却室２２内の空気は、蒸発器４８によって冷却されて−４０℃に保持される。
被冷却物ｆを凍結処理した後の低温空気流は、被冷却物ｆの熱を吸収し、−４０℃あるいは被冷却物ｆの種類によってはそれより高温となる場合がある。また、冷却室２２内には、ベルトコンベア２４が貫通する入口又は出口等から外部空気が侵入してくることが多い。
【００４６】
本実施形態の食品冷却装置１では、高温側でのＣＯＰが比較的高い二段圧縮式冷凍サイクル装置３０で冷却室２２内空気をー４０℃に保持し、かつ−６０℃の低温空気をこの温度近辺で最もＣＯＰの高い空気冷媒式冷凍装置で製造しているので、本実施形態の冷凍装置のＣＯＰを向上できる。また、−４０℃に保持した冷却室２２内の雰囲気で凍結気流吹出部２６を囲んでいるので、その保温効果でＣＯＰをさらに向上できる。
【００４７】
さらに、凍結気流吹出部２６をー４０℃の雰囲気で囲んでいるので、−６０℃の低温空気流が直接冷却室２２の隔壁に接することがない。そのため、冷却室２２の隔壁を構成する断熱材を薄くでき、コストダウンを可能とする。
【実施例】
【００４８】
次に、本実施形態の冷凍装置及び比較例としての冷凍装置を用いて行なった設計データを図２の表１に示す。この設計例では、製品（被冷却物）としてハンバーグ（豚挽き肉１００％）を用い、フリーザへの投入時温度を１５℃とし、製品凍結後の温度を−１８℃としたものである。また、フリーザとして連続式フリーザを用い、被冷却物に対して低温空気流を吹き出すスリットノズルをベルトコンベアの往動面の上方とベルトコンベアの復動面の下方の両方に設け、被冷却物の上下方向から被冷却物に向けて低温空気流を吹き出す方式のものを用いた。
【００４９】
なお、該スリットノズルのスリット幅は４ｍｍであり（本発明を含む空気冷媒式は０．７ｍｍ）、スリットノズル間のピッチは６０ｍｍである。また、低温空気流の吹き出し流速は、空気冷媒式を除き、比較例が１５ｍ／ｓである（本発明を含む空気冷媒式は１２．５ｍ／ｓ）。空気冷媒式は、ファンを持たないので、スリット幅が小さくても、ファン動力が上昇しないしないため、スリット幅を狭くした。また、比較例（１）、（４）及び本発明（３）の二段圧縮式冷凍サイクル装置で用いた冷媒はＲ２２であり、比較例（５）の二元冷凍サイクル装置で用いた冷媒は、高温側冷凍がＮＨ３であり、低温側冷媒がＲ２３である。
【００５０】
比較例（１）の二元冷凍サイクル装置を用いた冷凍装置を図３により簡単に説明する。図３において、この食品冷凍装置５０は、二元冷凍サイクル装置５０と連続式フリーザ７０とから構成されている。二元冷凍サイクル装置５０は、高温側冷媒循環流路５２と低温側冷媒循環流路５４とがカスケードコンデンサ５６で接続されている。高温側冷媒循環流路５２には、高温側圧縮機５８及びその駆動モータ５８ａ、蒸発式凝縮器６０と、膨脹弁６２が介設されている。低温側冷媒循環流路５４には、低温側圧縮機６４及びその駆動モータ６４ａと、膨脹弁６６と、連続式フリーザ７０の冷却室７２の内部に配置された蒸発器６８とが介設されている。
【００５１】
蒸発器６８の上方には送風ファン７４が設けられ、送風ファン７４によって下方に向う空気流が形成される。蒸発器６８には配管内を低温冷媒が流れ、低温冷媒と空気流とが熱交換して空気流を冷却する。冷却された低温空気流は、スリットノズル７６が設けられ、スリットノズル７６から下方に低温空気流が吹き出される。スリットノズル７６の下方にはベルトコンベア７８が冷却室７２を貫通配置されている。冷却室７２の外部でベルトコンベア７８に載せられた被冷却物ｆは、冷却室７２内で低温空気流を吹き付けられて凍結処理される。ベルトコンベア７８の復動面の下方にもスリットノズル７６ｂが上方に向けて配設され、図示省略のダクトを介して、低温空気流が吹き出される。
【００５２】
この食品冷凍装置３には、コントローラ８０が設けられ、このコントローラ８０によって低段圧縮機３２及び３４の駆動モータ３２ａ及び３４ｂの回転を制御すると共に、膨脹弁６２及び６６の開閉を制御する。
【００５３】
表１から、本発明（３）の全体ＣＯＰ及び対製品ＣＯＰが共に高いことがわかる。比較例（１）は全体ＣＯＰが最も高いが、ファン動力があるために冷凍機にかかる負荷も高い。また低温空気流の温度が−４０℃と高いため、凍結処理時間が最も長く、急速冷凍には適さないことがわかる。本発明（３）では、空気冷媒式を採用しているので、ファン動力をほとんど必要としない。即ち、膨脹機１４の回転によって起きる流れがそのまま凍結気流吹出部１２６で低温空気流となる。ファン動力は冷却室２２内の空気流形成のためのファン４９の動力のみである。従って、この点もＣＯＰ向上に寄与している。
【００５４】
（実施形態２）
次に、本発明の冷凍装置の第２実施形態を図４に基づいて説明する。図４において、本実施形態と前記第１実施形態との相違点は、連続式フリーザ２０の凍結気流吹出部２６のケーシングの天井面に送風ファン８２（例えばブースターファン）及びその駆動モータ８２ａを設けると共に、該天井面に通風用開口８４を設けた点にあり、その他の構成は、第１実施形態と同一である。
【００５５】
本実施形態では、送風ファン８２を稼動し、冷却室２２内空気を通風用開口８４を通って凍結気流吹出部２６の内部中空部に流入させる空気流ｄを形成させる。これによって、空気冷媒式冷凍装置１０の運転状態と無関係にスリットノズル２６ａから被冷却物ｆに向けて吹き出す低温空気流の流速を独立して調整可能になる。
【００５６】
なお、冷却室内空気は−４０℃であり、凍結気流吹出部２６内の−６０℃の低温空気流と温度が異なる。従って、冷却室内空気を混入させることで、凍結気流吹出部２６の低温空気流の温度を−６０℃に保持できなくなるおそれがある。そのため、送風ファン８２の送風量との関係から、冷却室内空気の混入後の温度が−６０℃となるように、凍結気流吹出部２６の低温空気流を予め−６０℃より低く設定しておく必要がある。
【００５７】
本実施形態によれば、空気冷媒式冷凍装置１０の運転状態と無関係にスリットノズル２６ａから吹き出す低温空気流の流速を独立して調整可能になり、これによって、冷却能力の調整が容易になるので、被冷却物ｆの凍結時間を調整が容易になる。そのため、種類の異なる食品に対して、凍結時間を一定に制御でき、冷凍装置１の運転効率を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、食品冷凍装置において、ＣＯＰを向上して省エネとＣＯ２削減を達成できると共に、凍結時間の調整又は急速凍結が容易になり、食品冷凍装置の運転効率を向上できる。
【符号の説明】
【００５９】
１，３                食品冷凍装置
１０，１４０          空気冷媒式冷凍装置
１２                  圧縮機
１４                  膨脹機
１６，８２ａ、３２ａ、３４ａ    駆動モータ
１８                  冷却器
１９                  冷熱回収用熱交換器
２０，１２０          連続式フリーザ
２２，７２            冷却室
２４，７８，１２４    ベルトコンベア
２４ａ                往動面
２６，１２６          凍結気流吹出部
２６ａ、７６ａ〜ｂ、１２６ａ    スリットノズル
３０                  二段圧縮式冷凍サイクル装置
３２                  低段圧縮機
３４                  高段圧縮機
３６                  凝縮器
３８，４０，４２，６２，６６    膨脹弁
４４，４６            中間冷却器
４８，６８            蒸発器
４９                  ファン
５０                  二元冷凍サイクル装置
５２                  高温側冷媒循環流路
５４                  低温側冷媒循環流路
５６                  カスケードコンデンサ
５８                  高温側圧縮機
６０                  蒸発式凝縮器
６４                  低温側圧縮機
７４，８２            送風ファン
８０                  コントローラ
８４                  通風用開口
ｆ                    被冷却物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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