(57)【要約】発明の課題は、物品保持部材に多数の物品を配置することができ、しかも冷凍物品の品質を高く一定水準に維持することができる物品冷凍方法及び物品冷凍装置を提供することである。課題の解決手段は、冷凍槽に収容された冷却液の中に、物品保持棚に設置された被冷凍物である物品を浸漬する工程；及び物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する工程；を包含する、物品冷凍方法である。
2019221277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍槽に収容された冷却液の中に、物品保持棚に設置された被冷凍物である物品を浸漬する工程；及び
物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する工程；
を包含する、物品冷凍方法。
【請求項２】
前記物品保持棚は、２〜５０枚の物品保持板を備えるものである請求項１に記載の物品冷凍方法。
【請求項３】
物品保持板に設置された物品とその上方向の物品保持板との間の隙間が０．３〜５ｃｍである請求項２に記載の物品冷凍方法。
【請求項４】
前記運動は継続的に行われる請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品冷凍方法。
【請求項５】
前記運動は、少なくとも物品が凍結するまで行われる請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品冷凍方法。
【請求項６】
前記被冷凍物である物品が食品である請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品冷凍方法。
【請求項７】
冷凍槽、
冷凍槽に収容された冷却液、
被冷凍物である物品を保持する物品保持棚、
冷却液の中に、物品保持棚に設置された物品を浸漬する手段、及び
物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する手段；
を有する、物品冷凍装置。
【請求項８】
前記冷却液を撹拌する手段は、物品保持棚の運動速度、運動方向又は運動頻度を制御する制御部を有する請求項６に記載の物品冷凍装置。
【請求項９】
前記被冷凍物である物品が食品である請求項７又は８に記載の物品冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体冷凍方式を使用して物品を冷凍する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体冷凍方式とは、冷却液（ブライン）を予め低温に冷却しておき、この冷却液に被冷凍物を接触させることにより凍結させる冷凍方式をいう。液体冷凍方式を使用して物品を凍結させる場合、冷凍槽に一次冷媒が循環する配管を設置し、加えて冷却液を収容する。冷凍槽に設置した冷媒管に、低温に冷却され一次冷媒を循環させることによって、冷却液を低温（−３０℃〜−５０℃）に冷却する。そして、冷却された冷却液に物品を浸漬することにより、物品が凍結させられる。【０００３】
液体冷凍方式では、低温に冷却した空気を被冷凍物に吹き付けて凍結させる空気冷凍方式の物品冷凍装置と比較して、冷却液の熱伝導率が空気の熱伝導率よりも大きいから、被冷凍物を急速冷凍することができる。急速冷凍を行った場合、被冷凍物が最大氷結晶生成帯を通過する時間が短くなる。その結果、被冷凍物に含まれる水分から生成される氷結晶が微細なものとなるから、被冷凍物の組織を破壊することなく、冷凍物品の品質を高く維持することができる。被冷凍物の一例は、食品である。【０００４】
特許文献１には、液体冷凍方式の食品冷凍装置が記載されている。この食品冷凍装置は、冷凍槽内で、冷却された冷却液を、噴流管に冷却液の噴流入口と噴流出口を形成したジェットスクリューポンプ形式の噴流撹拌機により噴流撹拌し、温度制御を行うことにより、冷却液に浸漬された食品を超高速度で均一に凍結することができるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１２１１７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被冷凍物を冷却液に浸漬する際には、被冷凍物は、物品保持棚等の物品保持部材に設置され、保持される。冷凍物品の製造効率を考慮すると、冷却液には、一度にできるだけ多数の被冷凍物を浸漬することが好ましい。冷凍物品を工業的に製造する場合、間隔を開けて積層された複数の物品保持板を有する物品保持棚が使用され、各物品保持板の上に、被冷凍物である物品が設置される。例えば、物品保持板の数は、冷却機の規模に依存して、１〜５０枚にもなる。【０００７】
物品保持棚に被冷凍物を入れた場合、被冷凍物の垂直方向及び水平方向の隙間は狭く、冷却液は、物品保持棚内部に浸入し難く、また、物品保持棚内部で流動し難くなる。そのため、物品保持棚の隙間において冷却液の流速を確保することは困難であり、ポンプ、アジテーターにより冷却液を攪拌することで物品保持棚外部の流速を上げたとしても、物品保持棚内部の流速を十分に向上させるためには限界がある。【０００８】
例えば、物品保持棚の内部は、物品保持棚の上下面又は側面を基準にして中央部に行くほど冷却液の流動に劣り、冷却液の温度が高く、被冷凍物と交換できる熱量が小さくなる。そのため、物品保持棚の中央部の被冷凍物は、周辺部の被冷凍物と比較して凍結に長時間を要し、生成された氷結晶が大きく成長する。凍結の過程において氷結晶が大きく成長した場合、被冷凍物の組織が破壊されるから、被冷凍物を解凍した際にドリップ（被冷凍物の内部から流出する液汁）が発生し、冷凍物品の品質が低下する。【０００９】
従来の液体冷凍方式の物品冷凍装置では、物品保持棚の内部に注目した場合、冷却液の流動が未だ不十分である。その結果、例えば、物品保持棚の中央部と周辺部との間で凍結時間が相違するために、冷凍物品の中に品質が高い部分と低い部分が発生し、製品の品質を一定水準に維持することが困難である。【００１０】
本発明は上記従来の問題を解決するものであり、その目的とするところは、物品保持部材に多数の物品を配置することができ、しかも冷凍物品の品質を高く一定水準に維持することができる物品冷凍方法及び物品冷凍装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、冷凍槽に収容された冷却液の中に、物品保持棚に設置された被冷凍物である物品を浸漬する工程；及び
物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する工程；
を包含する、物品冷凍方法を提供する。【００１２】
ある一形態においては、前記物品保持棚は、２〜５０枚の物品保持板を備えるものである。【００１３】
ある一形態においては、物品保持板に設置された物品とその上方向の物品保持板との間の隙間が０．３〜５ｃｍである。【００１４】
ある一形態においては、前記運動は継続的に行われる。【００１５】
ある一形態においては、前記運動は、少なくとも物品が凍結するまで行われる。【００１６】
また、本発明は、冷凍槽、
冷凍槽に収容された冷却液、
被冷凍物である物品を保持する物品保持棚、
冷却液の中に、物品保持棚に設置された物品を浸漬する手段、及び
物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する手段；
を有する、物品冷凍装置を提供する。【００１７】
ある一形態においては、前記冷却液を撹拌する手段は、物品保持棚の運動速度、運動方向又は運動頻度を制御する制御部を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、被冷凍物である物品が設置された物品保持棚内部の隙間においても冷却液の流速を十分に確保することができ、物品保持棚に設置された物品の凍結速度が速く均一になり、冷凍物品の品質を高く一定水準に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の物品冷凍装置の構成の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の物品冷凍装置の動作の一例を示すフロー図である。
【図３】本発明の物品冷凍方法における物品保持棚の６点温度の経時変化を示したグラフである。
【図４】従来の物品冷凍方法における物品保持棚の６点温度の経時変化を示したグラフである。
【図５】物品保持棚における最上段の物品保持板の右部に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真であり、（ａ）は本発明の物品冷凍方法で冷凍したもの、（ｂ）は従来の物品冷凍方法で冷凍したものである。
【図６】物品保持棚における中央段の物品保持板の中央部に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真であり、（ａ）は本発明の物品冷凍方法で冷凍したもの、（ｂ）は従来の物品冷凍方法で冷凍したものである。
【図７】物品保持棚における最下段の物品保持板の中央部に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真であり、（ａ）は本発明の物品冷凍方法で冷凍したもの、（ｂ）は従来の物品冷凍方法で冷凍したものである。
【図８】水が入ったＰＥＴボトルを、従来の方法及び本発明の方法により冷凍することで氷が形成された状態を示す写真である。
【図９】水が入ったＰＥＴボトルを、従来の方法及び本発明の方法により冷凍することで形成された氷の厚さを比較した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［物品冷凍方法及び物品冷凍装置］
図１は、本発明の物品冷凍装置１００の構成の一例を示す断面図である。この物品冷凍装置１００は、冷凍槽１と、冷却液Ｒと、制御部１４と、物品保持棚１３と、物品保持棚駆動機構１５と、蓋駆動機構１９と、配管１７と、熱交換器１８とを備えている。
【００２１】
冷凍槽１は、槽１０と、蓋１１とを備える。冷凍槽１は、内部に収納された冷却液Ｒ、及び冷却液Ｒに接触するように設置された冷却管（非表示）を有する。冷凍槽内の冷却管には低温に冷却された一次冷媒が循環され、そのことで冷却液Ｒが冷却される。一次冷媒は配管１７を通じて熱交換器１８から冷却管に供給され、冷凍槽内を移動した後、再び配管１７を通じて熱交換器１８に回収される。冷却管は、例えば、槽１０の内壁に沿わせて良く、又は、物品保持棚１３の周囲に自立させてもよい。それぞれの場合、冷却管の形状は、例えば、垂直方向に往復、水平方向に往復、又はループコイル状に形成してよい。
【００２２】
冷凍槽１は、冷却液Ｒと冷凍槽１との熱交換を抑制する保温部、及び、例えばプロペラ式の冷却液撹拌機（共に非表示）を備えてもよい。保温部は、冷却液Ｒと槽１０との熱交換を抑制することにより、冷却液Ｒの温度を上がりにくくする。
【００２３】
槽１０は、冷却液Ｒを貯留する。蓋１１は槽１０の蓋である。蓋１１は、槽１０の内部を閉鎖して、外部から熱が侵入することを防止する。
【００２４】
被冷凍物の種類は特に限定されない。本発明の物品冷凍方法は、従来から冷凍処理が施されてきた物品に適用することができる。被冷凍物は、急速に冷凍することで本来の品質が保持される物品が好ましい。被冷凍物の具体例としては、炭酸水等の飲料、スープ類、魚類、肉類、野菜、果物、和菓子及び洋菓子等の食品、食品の調理前素材、一部調理品、調理済品、その他、接着剤及び塗料等の液状工業製品、医療に使用する臓器及び体液、及び血液製剤等の医薬品が挙げられる。被冷凍物は、好ましくは、食品、食品の調理前素材、一部調理品及び調理済品である。
【００２５】
冷却液Ｒは、被冷凍物である物品１２と熱交換を行うことにより、物品１２を冷却する。ある一形態では、冷却液Ｒは、温度が−３５〜−４０℃に調整される。冷却液Ｒとは、この一例では、エタノールと水などの混合溶液である。ある一形態において、冷却液Ｒとは、エタノールが４５％、水が５５％の混合溶液である。なお、冷却液Ｒは、エタノールと水との混合溶液に限られない。冷却液Ｒは、物品１２を冷却する温度では凍結しない液体であればよい。
【００２６】
ある一形態において、物品１２は、冷却液Ｒと食材とが直接触れないように梱包された食品である。物品１２は、ある一形態において、所定の分量の食品のまとまり又はかたまりである。物品１２には、調理されていない肉、魚、野菜及び果実等の生鮮食品、炊いたご飯、総菜、スープ等の調理済みの食品、調理途中の食材及び調理素材等が含まれる。
【００２７】
物品１２は物品保持棚１３に設置される。冷凍物品の製造効率を考慮して、物品保持棚１３は、間隔を開けて積層された複数の物品保持板１６を備えることが好ましい。物品保持板１６の材質及び形状は物品保持性能、熱交換性能及び低温下強度等を考慮して適宜決定されるが、例えば、平面状の金属板、格子状の金属板、又は網状の金属板等であってよい。
【００２８】
物品保持棚が備える物品保持板の数は、冷却機の規模等を考慮して適宜決定されるものである。図１には、物品１２が設置された３枚の物品保持板１６を備える物品保持棚１３が示されている。しかしながら、物品保持板の数は、例えば２〜５０枚、４〜３０枚、又は８〜２０枚程度であってよい。隣接する物品保持板同士の間隔は、物品の大きさ、及び物品の垂直方向における隙間の大きさを考慮して決定される。物品保持板同士の間隔は、一般に２〜２０ｃｍ、好ましくは３〜１０ｃｍ、より好ましくは４〜８ｃｍである。物品保持板同士の間隔は、物品保持棚１３にわたって一定である必要はなく、物品保持板の位置を考慮して、物品保持棚１３内部の冷却液の流速が向上し、均一化され易いように変化させてよい。
【００２９】
制御部１４は、蓋駆動機構１９、物品保持棚駆動機構１５、及び熱交換器１８等の物品冷凍装置の各モジュールを制御する。
【００３０】
蓋駆動機構１９は、蓋１１と接続する。制御部１４は、蓋駆動機構１９に対して蓋駆動信号ＬＳを出力する。蓋駆動機構１９は、制御部１４から蓋駆動信号ＬＳを取得する。蓋駆動機構１９は、蓋駆動信号ＬＳに基づいて、蓋１１を開閉駆動する。この一例では、蓋駆動機構１９は、図１に示すＸＹＺ直交座標系におけるＸ座標方向に、蓋１１をスライドさせる。
【００３１】
蓋１１は、蓋駆動機構１９の機能を変更して、Ｙ座標方向に上昇及び下降することで開閉させてもよい。蓋駆動機構１９は、物品保持棚１３をＹ座標方向に上昇及び下降させる機能を有していてもよい。その場合、例えば、冷却開始時に、蓋駆動機構１９は、物品保持棚１３を下降させて槽１０の内部に導入し、蓋１１を下降させて槽１０を閉鎖する。冷却の終了時には、蓋駆動機構１９は、蓋１１を上昇させて槽１０を解放し、物品保持棚１３を上昇させて槽１０の外部へ引き上げる。
【００３２】
制御部１４は、物品保持棚駆動機構１５に対して物品保持棚制御信号ＣＳを出力する。物品保持棚駆動機構１５は、制御部１４から物品保持棚制御信号ＣＳを取得する。物品保持棚駆動機構１５は、制御部１４から取得した物品保持棚制御信号ＣＳに応じて、物品保持棚１３を昇降させる。
【００３３】
物品保持棚１３は、冷却前の物品１２を載せた状態で、冷却液Ｒに浸漬される。物品保持棚１３は、物品１２の冷却が終了すると、凍結した物品１２と共に、冷却液Ｒから引き上げられる。
【００３４】
物品保持棚１３が下降させられ、物品保持棚に設置された物品１２が冷却された冷却液Ｒの中に浸漬された後、制御部１４は、物品保持棚駆動機構１５に対して物品保持棚運動信号ＭＳを出力する。物品保持棚駆動機構１５は、制御部１４から物品保持棚運動信号ＭＳを取得する。物品保持棚駆動機構１５は、制御部１４から取得した物品保持棚運動信号ＭＳに応じて、物品保持棚１３を運動させる。物品保持棚１３の運動には、例えば、上昇、下降、上昇と下降の反復、移動、横回転、縦回転及びこれらの組み合わせ等の位置変化が含まれる。
【００３５】
好ましい一形態において、物品保持棚駆動機構１５は、物品保持棚１３を冷却液から取りだすための昇降機（不図示）と、物品保持棚１３を冷却液中で運動させるための運動機（不図示）とを別々に有する。その場合は、昇降機が制御部１４から物品保持棚制御信号ＣＳを取得する。また、運動機が制御部１４から物品保持棚運動信号ＭＳを取得する。
【００３６】
物品保持棚１３は、物品が冷却液に浸漬された状態で運動させられる。運動は、物品が設置された物品保持棚内部の隙間においても冷却液の流速を十分に確保することができるように行われる。
【００３７】
例えば、図１を参照して、物品保持板１６に設置された物品１２とその上方向の物品保持板との間の隙間ｄは冷却を促進させるために、０．３ｃｍ以上、好ましくは０．５ｃｍ以上、より好ましくは１．５ｃｍ以上に調節される。他方、冷凍物品の製造効率を向上させるためには、隙間ｄは５ｃｍ以下、好ましくは３ｃｍ以下、より好ましくは２ｃｍ以下に調節される。隙間ｄの寸法は０．３〜５ｃｍ、好ましくは０．５〜３ｃｍである。
【００３８】
また、隙間ｄにおいて、秒速０．５以上、好ましくは秒速１ｍ以上、更に好ましくは秒速１．５ｍ以上の冷却液の流速が確保される。ここでいう流速は、平均流速を意味する上記隙間ｄにおける冷却液の流速の上限は特に制限されないが、装置の性能を考慮すると、秒速２．５ｍ程度である。上記隙間ｄにおける冷却液の流速は秒速０．５〜２．５ｍ、好ましくは秒速１〜２ｍである。
【００３９】
運動の一例として、５〜５０ｃｍ、１０〜２０ｃｍ、又は１５ｃｍ程度の幅で上下運動をさせる形態が挙げられる。その際のスピードのコントロールは、初動、終動がゆっくりで中動が速いインバーター制御をコンピューターにより行うことが好ましい。これにより、被凍結物にダメージを与えることなく、物品が設置された物品保持棚内部の隙間であっても十分な冷却液の流動を確保出来る。
【００４０】
被冷凍物の運動は、好ましくは連続的に行う。そのことで、被冷凍物の周囲における冷却液の流動をより効率的に行うことができる。
【００４１】
冷却液は運動する物品保持棚１３及び物品１２によって持続的に撹拌される。この場合、冷却液攪拌機は停止してよく、存在しなくてもよい。物品を凍結させる過程にわたって冷却液の流動を維持するために、運動は少なくとも物品が凍結するまで継続的に行われることが好ましい。継続的とは、中止されないことを意味する。反復運動の折り返し時においては一時的な停止が発生しうる。しかし、かかる一時的な停止は中止ではなく、一時的な停止が発生した場合でも、継続的な運動に含まれる。
【００４２】
［物品冷凍装置の動作］
図２は、物品冷凍装置１００の動作の一例を示すフロー図である。
【００４３】
制御部１４は、撹拌機制御信号を冷却液撹拌機に対して出力する。冷却液撹拌機は、制御部１４から撹拌機制御信号を取得する。冷却液撹拌機は、撹拌機御信号に応じて槽１０内の冷却液Ｒを流動させる。制御部１４は、熱交換器制御信号ＴＳを熱交換器１８に対して出力する。熱交換器１８は、制御部１４から熱交換器制御信号ＴＳを取得する。熱交換器１８は、冷却液Ｒを、所定の温度になるまで冷却する。所定の温度とは、物品１２の種類に応じて決定された温度である。この一例では、”−３５〜−４０”（℃）である（ステップＳ１１０）。
【００４４】
制御部１４は、物品保持棚駆動機構１５、蓋駆動機構１９又は昇降機に対して物品保持棚制御信号ＣＳを出力する。物品保持棚駆動機構１５、蓋駆動機構１９又は昇降機は、制御部１４から物品保持棚制御信号ＣＳを取得する。物品保持棚駆動機構１５、蓋駆動機構１９又は昇降機は、物品保持棚制御信号ＣＳに応じて、物品１２が載せられた物品保持棚１３を下降駆動する。物品保持棚１３及び物品１２は、冷却液Ｒに浸漬する（ステップＳ１２０）。
【００４５】
制御部１４は、蓋駆動機構１９に対して蓋駆動信号ＬＳを出力する。蓋駆動機構１９は、制御部１４から蓋駆動信号ＬＳを取得する。蓋駆動機構１９は、蓋１１を閉駆動する。閉駆動された蓋１１は、槽１０を閉鎖する（ステップＳ１３０）。
【００４６】
制御部１４は、物品保持棚駆動機構１５又は運動機に対して物品保持棚運動信号ＭＳを出力する。物品保持棚駆動機構１５又は運動機は、制御部１４から物品保持棚運動信号ＭＳを取得する。物品保持棚駆動機構１５又は運動機は、物品保持棚運動信号ＭＳに応じた物品保持棚１３の運動を実行する（ステップＳ１４０）。
【００４７】
物品１２を冷却する時間が、規定の時間に到達した場合には、制御部１４は、蓋駆動機構１９に対して蓋駆動信号ＬＳを出力する。蓋駆動機構１９は、制御部１４から蓋駆動信号ＬＳを取得する。蓋駆動信号ＬＳを取得した蓋駆動機構１９は、蓋１１を開駆動する。制御部１４は、物品保持棚駆動機構１５、蓋駆動機構１９又は昇降機に対して物品保持棚制御信号ＣＳを出力する。物品保持棚駆動機構１５、蓋駆動機構１９又は昇降機は、制御部１４から物品保持棚制御信号ＣＳを取得する。物品保持棚制御信号ＣＳを取得した物品保持棚駆動機構１５、蓋駆動機構１９又は昇降機は、物品保持棚１３を上昇駆動する。物品保持棚１３に載せられた物品１２は、冷却液Ｒから取り出される（ステップＳ１５０）。
【００４８】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【実施例】
【００４９】
以下の実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００５０】
＜実施例１＞
図１に示した構造に準じた液冷装置を準備した。この液冷装置は、冷凍槽の内部において、物品保持棚の周囲に自立させたループコイル状の冷却管、及びプロペラ式の冷却液攪拌機を備えている。液冷装置の出力は７ｋＷ、冷凍槽の容量は約５００〜６００リットルである。冷却液として５００リットルの水−エタノール溶液（容量比４５／５５）を使用した。冷却液を冷凍槽に入れ、冷却液攪拌機を運転することで冷却液を流動させ、冷却液の温度を−３６℃に調節した。【００５１】
網状の物品保持板を９段有し、奥行き４００ｃｍ、幅７００ｃｍ、高さ６５１ｃｍの外形寸法を有する物品保持棚を準備した。縦４０ｃｍ、横３０ｃｍのポリエチレン製の袋に１．５リットルの水を充填した水袋を１０個準備した。上から５段の物品保持板に、それぞれ水袋２個を設置して、物品保持棚に１０個の水袋を収納した。【００５２】
物品保持板に設置された水袋とその上方向の物品保持板との間の隙間ｄは約１ｃｍであった。最上段と最下段の中央にあたる上から３段目の物品保持板の水袋の内部に温度計を設置した。水の温度は１６℃であった。【００５３】
水袋を収納した物品保持棚を冷却液に浸漬して冷却を開始した。物品保持棚は１秒間に１５ｃｍ上昇させ、０．５秒間停止し、１秒間に１５ｃｍ下降させ、０．５秒間停止させる周期にて、上下運動させた。時間の経過に伴う水袋の温度変化を以下に示す。目視により、水袋の水が冷却開始から９分経過後に凍結したことを確認した。【００５４】
［表１］
2019221277.tif 000003
【００５５】
＜比較例１＞
物品保持棚を冷却液に浸漬した後、静止させておくこと以外は実施例１と同様にして１０個の水袋を冷却した。時間の経過に伴う水袋の温度変化を以下に示す。目視により、水袋の水が冷却開始から２０分経過後に凍結したことを確認した。但し、中心部の水については不凍結（表面は凍っているが中心部に水が確認できる状態）が見られ、実施例１と比較して中心部が凍るスピードが遅くなっていた。【００５６】
［表２］
2019221277.tif 000004
【００５７】
＜実施例２＞
実施例１で使用した物品保持棚の９段の物品保持板に、１．５リットルの水を充填した水袋２個を設置して、物品保持棚に１８個の水袋を収納した。９段の物品保持棚のうち、最上段の左右の水袋、中央段（最上段から数えて５段目）の左右の水袋、及び最下段の左右の水袋の計６箇所に温度計を設置した。冷却液の温度を−４０℃に調節した。上記条件以外は実施例１と同様にして、水袋の冷却を行った。時間の経過に伴う６箇所の温度変化を図３に示す。【００５８】
冷却開始から７分経過後に全部の水袋が凍結した。最終温度分布は０〜−１０℃で右下が低かったが左下は−５℃であり、部位による温度差は５℃前後と思われる。以上の結果、冷却液中で物品保持棚を運動させることで、各部位の温度分布が緩和されて、冷凍物品の品質の均一化が可能になる。【００５９】
＜比較例２＞
物品保持棚を冷却液に浸漬した後、静止させておくこと以外は実施例２と同様にして１８個の水袋を冷却した。時間の経過に伴う６箇所の温度変化を図４に示す。【００６０】
冷却開始から９分経過後に全部の水袋が凍結した。最終温度分布は０〜−３０℃で右下と左下の温度が非常に低く、温度分布が大きい結果になった。【００６１】
＜実施例３＞
縦７ｃｍ、横７ｃｍ、高さ３ｃｍの外形寸法を有するプラスチック容器詰め絹ごし豆腐を１０個準備した。これらを実施例１で使用した物品保持棚に分散させて収納した。即ち、物品保持板は、最上段、中央段、及び最下段を使用した。【００６２】
絹ごし豆腐の位置は、物品保持板の奥行き方向に関し、中央部に揃えた。物品保持板の幅方向に関し、最上段は、左端部１、中央部１及び右端部１、中央段は左端部１、中央部２及び右端部１、及び最下段は左端部１、中央部１及び右端部１とした。絹ごし豆腐と絹ごし豆腐の間の空間は、水袋を設置して埋めた。絹ごし豆腐が配置されていない物品保持棚には、実施例２と同様に水袋を設置した。【００６３】
上記条件以外は実施例２と同様にして、絹ごし豆腐の冷却を行った。冷却は３０分間行い、絹ごし豆腐を完全に凍結させた。【００６４】
冷却槽から絹ごし豆腐を取り出し、室温で解凍した。解凍した絹ごし豆腐を包丁で半分に切り、断面を観察することにより、品質をチェックした。【００６５】
図５（ａ）は、最上段の物品保持板の右端に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真である。図６（ａ）は、中央段の物品保持板の中央部に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真である。図７（ａ）は、最下段の物品保持板の右端に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真である。これらの絹ごし豆腐の断面は平滑であり、凍結していない生の絹ごし豆腐と同様であり、凍結及び解凍後に品質が劣化していないことが確認された。【００６６】
＜比較例３＞
物品保持棚を冷却液に浸漬した後、静止させておくこと以外は実施例３と同様にして１０個の絹ごし豆腐を冷却した。冷却は３０分間行い、絹ごし豆腐を完全に凍結させた。【００６７】
冷却槽から絹ごし豆腐を取り出し、室温で解凍した。解凍した絹ごし豆腐を包丁で半分に切り、断面を観察することにより、品質をチェックした。【００６８】
図５（ｂ）は、最上段の物品保持板の右端に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真である。図６（ｂ）は、中央段の物品保持板の中央部に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真である。図７（ｂ）は、最下段の物品保持板の右端に配置した絹ごし豆腐の醤油で着色した断面を示した写真である。これらの絹ごし豆腐の断面には鬆及び荒れが存在し、凍結及び解凍後に品質が劣化していることが確認された。【００６９】
＜実施例４＞
図１に示した構造に準じた液冷装置を準備した。この液冷装置は、冷凍槽の内部において、物品保持棚の周囲に自立させたループコイル状の冷却管、プロペラ式の冷却液攪拌機を備えている。液冷装置の出力は７ｋＷ、冷凍槽の容量は約５００〜６００リットルである。冷却液として５００リットルの水−エタノール溶液（容量比４５／５５）を使用した。冷却液を冷凍槽に入れ、冷却液攪拌機を運転することで冷却液を流動させ、冷却液の温度を−３６℃に調節した。【００７０】
網状の物品保持板を９段有し、奥行き４００ｃｍ、幅７００ｃｍ、高さ６５１ｃｍの外形寸法を有する物品保持棚を準備した。水が充填された、容積５００ｍｌ、直径6.50ｃｍ、高さ23.00ｃｍのＰＥＴボトルを１本準備した。上から７段の物品保持板の中央部に、ＰＥＴボトルを寝かせた状態で設置した。ＰＥＴボトルの温度は１６℃であった。【００７１】
冷却液撹拌機を停止し、ＰＥＴボトルを設置した物品保持棚を冷却液に浸漬して冷却を開始した。物品保持棚は１秒間に１５ｃｍ上昇させ、１秒間に１５ｃｍ下降させる周期にて、連続的に上下運動させた。冷却開始から１０分経過後に、冷却液からＰＥＴボトルを取り出して、中央部から切り開いた。ＰＥＴボトルの断面の写真を図８に示す。図８の写真により、ＰＥＴボトルの内周面に沿って氷の層が形成されていることが確認された。【００７２】
＜比較例４＞
冷却液攪拌機の運転を継続することで冷却液を流動させておき、流動している冷却液に物品保持棚を浸漬して静止させた。冷却条件をこのように変更したこと以外は実施例４と同様にして、水が充填された同種類及び同温度のＰＥＴボトルを冷却した。冷却開始から１０分経過後にＰＥＴボトルを取り出して、中央部から切り開いた。ＰＥＴボトルの断面の写真を図８に示す。図８の写真により、ＰＥＴボトルの内周面に沿って氷の層が形成されていることが確認された。【００７３】
図９を参照して、実施例４では、同じ温度、時間、同じ検体（５００ｍｌペットボトル１６．４度）を使用した場合に、比較例４の約２倍の凍結速度が確認された。冷却液を撹拌機で流動させる比較例４では、冷却液が流動する箇所と、流動しない箇所が発生し、また冷却液の速度も非常に遅く、特に−４０度近くでは、冷却液の粘性が増大しているため更に遅くなる。これに対し、被冷凍物を冷却液中で機械的、強制的及び連続的に上下動させる実施例４では、冷却液の粘性が高くても被冷凍物の周囲における冷却液の流動が保たれるために、冷却速度が顕著に向上したものである。
【符号の説明】
【００７４】
１…冷凍槽、
１０…槽、
１１…蓋、
１２…物品、
１３…物品保持棚
１４…制御部、
１５…物品保持棚駆動機構、
１６…物品保持板、
１７…配管、
１８…熱交換器、
１９…蓋駆動機構、
１００…冷凍装置、
Ｒ…冷却液。
【図１】
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【図２】
2019221277.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019221277.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月11日(2019.10.11)
【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】
冷凍槽に収容された冷却液の中に、物品保持棚に設置された被冷凍物である物品を浸漬する工程；及び
物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する工程；
を包含する、物品冷凍方法であって、
該運動は上下運動（但し、上昇又は下降しながら回転させる運動は除く。）である物品冷凍方法。
【請求項２】
前記物品保持棚は、２〜５０枚の物品保持板を備えるものである請求項１に記載の物品冷凍方法。
【請求項３】
物品保持板に設置された物品とその上方向の物品保持板との間の隙間が０．３〜５ｃｍである請求項２に記載の物品冷凍方法。
【請求項４】
前記運動は継続的に行われる請求項１〜３のいずれか一項に記載の物品冷凍方法。
【請求項５】
前記運動は、少なくとも物品が凍結するまで行われる請求項１〜４のいずれか一項に記載の物品冷凍方法。
【請求項６】
前記被冷凍物である物品が食品である請求項１〜５のいずれか一項に記載の物品冷凍方法。
【請求項７】
冷凍槽、
冷凍槽に収容された冷却液、
被冷凍物である物品を保持する物品保持棚、
冷却液の中に、物品保持棚に設置された物品を浸漬する手段、及び
物品保持棚を冷却液中で物品と一緒に運動させて冷却液を撹拌する手段；
を有する、物品冷凍装置であって、
該運動は上下運動（但し、上昇又は下降しながら回転させる運動は除く。）である物品冷凍装置。
【請求項８】
前記冷却液を撹拌する手段は、物品保持棚の運動速度、運動方向又は運動頻度を制御する制御部を有する請求項６に記載の物品冷凍装置。
【請求項９】
前記被冷凍物である物品が食品である請求項７又は８に記載の物品冷凍装置。
【国際調査報告】
2019221277.tif 000014
2019221277.tif 000015