(57)【要約】  本発明の冷凍装置（１）は、上部開口（２４）を有し、内部に液体凍結溶媒（Ｂ）を貯留する凍結液槽（２）と、凍結液槽（２）の内部において凍結液槽（２）の側壁（２１）内面に沿って配置されるとともに、液体凍結溶媒（Ｂ）を冷却可能に構成された冷媒管（３）と、を備え、凍結液槽（２）の側壁（２１）に、真空断熱材で構成される真空断熱層（２１ａ）が設けられていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部開口を有し、内部に液体凍結溶媒を貯留する凍結液槽と、
前記凍結液槽の内部において該凍結液槽の側壁内面に沿って配置されるとともに、前記液体凍結溶媒を冷却可能に構成された冷媒管と、を備え、
前記凍結液槽の側壁に、真空断熱材で構成される真空断熱層が設けられていることを特徴とする、冷凍装置。
【請求項２】
前記凍結液槽の側壁は、前記真空断熱層に積層配置され、前記真空断熱材よりも剛性の高い材料で構成された第２断熱層を有する、請求項１に記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記第２断熱層は、前記真空断熱層の外側に配置されている、請求項２に記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記第２断熱層は、発泡ウレタンで構成されている、請求項２又は３に記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記側壁の厚さが、３０ｍｍ〜５０ｍｍであり、
前記真空断熱層の厚さが１０ｍｍ〜２０ｍｍである、請求項１〜４の何れか一項に記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記冷媒管は、前記側壁内面からの距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように配置されている、請求項１〜５の何れか一項に記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の凍結溶媒に被凍結物を浸漬して冷凍する液体冷却式の冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば食品等の被凍結物を冷却して凍結させる手法として、液体冷却式の冷凍装置が知られている。具体的には、例えば、−２０℃〜−３５℃程度の液体の凍結溶媒（エタノール溶液等）にパック詰め食品等の被凍結物を浸漬させて急速に被凍結物を冷却することにより、被凍結物を、細胞破壊や身割れ（クラック）の発生を抑制しながら凍結させることができる。【０００３】
そして、この様な液体冷却式の冷凍装置としては、液体の凍結溶媒を貯留した凍結液槽と、凍結液槽の側壁内面に沿って配置された熱交換用の冷媒管（冷媒コイル）と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７‐２８７１０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、上記のような冷凍装置では、凍結液槽内の凍結溶媒の温度上昇を抑制するために、凍結液槽の側壁や底壁に、例えば発泡ウレタン等で構成される断熱層が設けられている。このような凍結液槽の断熱性能をさらに高めようとした場合には、断熱層の厚さを大きくする必要があるため、冷凍装置全体のサイズが大きくなってしまう。あるいは、凍結液槽の内側に向けて側壁の厚さを大きくすると、被凍結物を浸漬するための空間が狭くなってしまう。【０００６】
また、上記特許文献１の冷凍装置では、凍結液槽内において被凍結物を浸漬させる空間を広く確保するために、冷媒管が、凍結液槽の側壁内面に沿って、側壁内面から近い位置に配置されている。しかしながら、冷媒管と側壁内面との間に形成される隙間が小さくなり過ぎると、冷媒管周囲の冷却された凍結溶媒が液槽内を循環し難くなり、冷却効率が低下する虞がある。【０００７】
それゆえ本発明は、凍結液槽の大型化を伴わずに、凍結液槽の断熱性能を確保し、且つ、冷媒管による凍結溶媒の冷却効率を高めることが可能な構成を有する冷凍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】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の冷凍装置は、上部開口を有し、内部に液体凍結溶媒を貯留する凍結液槽と、
前記凍結液槽の内部において該凍結液槽の側壁内面に沿って配置されるとともに、前記液体凍結溶媒を冷却可能に構成された冷媒管と、を備え、
前記凍結液槽の側壁に、真空断熱材で構成される真空断熱層が設けられていることを特徴とするものである。【０００９】
なお、本発明の冷凍装置にあっては、前記凍結液槽の側壁は、前記真空断熱層に積層配置され、前記真空断熱材よりも剛性の高い材料で構成された第２断熱層を有することが好ましい。【００１０】
また、本発明の冷凍装置にあっては、前記第２断熱層は、前記真空断熱層の外側に配置されていることが好ましい。【００１１】
また、本発明の冷凍装置にあっては、前記第２断熱層は、発泡ウレタンで構成されていることが好ましい。【００１２】
また、本発明の冷凍装置にあっては、前記側壁の厚さが３０ｍｍ〜５０ｍｍであり、
前記真空断熱層の厚さが１０ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。【００１３】
また、本発明の冷凍装置にあっては、前記冷媒管は、前記側壁内面からの距離が５０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、凍結液槽の大型化を伴わずに、凍結液槽の断熱性能を確保し、且つ、冷媒管による凍結溶媒の冷却効率を高めることが可能な構成を有する冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る冷凍装置の部分断面図である。
【図２】比較のために示す冷凍装置の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示説明する。図１に示す冷凍装置１は、内部に液体凍結溶媒Ｂを貯留する凍結液槽２と、凍結液槽２の内部に配置された熱交換用の冷媒管３とを備える。
【００１７】
ここで、冷凍装置１で凍結される被凍結物としては、例えば、食肉、魚肉、または、加工品等を、所定量ずつパックしたものとすることができるが、これに限定されず、食品以外の分野にも使用可能である。
【００１８】
また、液体凍結溶媒Ｂとしては、使用温度範囲において液体の状態を維持可能なものであれば特に限定されるものではないが、例えばエチルアルコールとすることができる。液体凍結溶媒Ｂの温度は、例えば、−２０℃〜−３５℃の範囲内とすることができるが、これに限られるものではなく、被凍結物を冷却して凍結させることができれば、−２０℃よりも高い温度であってもよいし、−３５℃よりも低い温度であってもよい。
【００１９】
凍結液槽２は、四方（前後左右）の側壁２１と、底壁２２とを備える有底角筒状の槽（容器）であり、側壁２１の上端部には、内側に延びる上壁２３が連続して設けられている。上壁２３には、当該上壁２３を貫通する上部開口２４が形成されており、当該上部開口２４を通して、被凍結物の出し入れが可能となっている。なお、本例の凍結液槽２には、底壁２２の下面から突出する脚部２５が設けられているが、当該脚部２５は必須の構成ではない。また、当該脚部２５を車輪としてもよく、その場合、凍結液槽２の移動が容易となる。
【００２０】
凍結液槽２の内部は、液体凍結溶媒Ｂを貯留可能な貯留空間となっている。また、図示は省略するが、凍結液槽２の内部には、貯留された液体凍結溶媒Ｂを撹拌するための撹拌手段を設けることも可能である。撹拌手段は、例えば、前後左右の側壁２１の何れかに近接する位置に設けることができ、その場合、撹拌手段が設けられた側の側壁２１には冷媒管３を近接配置しなくてもよい。
【００２１】
冷媒管３は、所望の温度に管理された液体又は気体の溶媒を供給する溶媒供給装置（図示省略）に接続されたコイル状の配管である。冷媒管３は、溶媒供給装置から供給された溶媒が内部を流通することによりその温度が変化し、常に所期した温度に変更可能に構成されている。冷媒管３は、凍結液槽２内の液体凍結溶媒Ｂに浸漬されており、液体凍結溶媒Ｂと熱交換を行うことで液体凍結溶媒Ｂを冷却又は加熱することができる。このように、冷媒管３は、凍結液槽２内に貯留された液体凍結溶媒Ｂの温度を所望の温度に調整し、維持することができるように構成されている。なお、冷媒管３の具体的な形状は特に限定されない。
【００２２】
本例では、図１に示すように、水平方向に延在する１０本の冷媒管３が、上下方向に間隔を空けて配置されている。また、各冷媒管３はその両端部において、上または下に隣接する冷媒管３と相互に接続され、１０本の冷媒管３が連続した１本のコイルを形成する形状とすることができる。冷媒管３は、凍結液槽２内において、被凍結物を浸漬させる空間を確保する位置に配置されている。本例の冷凍装置１には、前後左右それぞれの側壁２１に沿って、各側壁２１に対応する冷媒管３が設けられている。なお、必ずしも前後左右全ての側壁２１に、冷媒管３が近接配置されている必要はなく、少なくとも１つの側壁２１に沿って冷媒管３が近接配置されていればよい。
【００２３】
凍結液槽２の側壁２１には、真空断熱材で構成される真空断熱層２１ａが設けられている。また、真空断熱層２１ａの外側には、発泡ウレタンで構成される第２断熱層２１ｂが積層配置されている。真空断熱層２１ａを構成する真空断熱材は、第２断熱層２１ｂを構成する発泡ウレタンよりも高い断熱性能を有している。したがって、真空断熱層２１ａを設けることで、発泡ウレタンのみで側壁２１の断熱層を形成する場合に比べて、厚さを小さくすることができる。すなわち、側壁２１の厚さを小さくしても、所期した断熱性能を確保することが可能となる。
【００２４】
ここで、真空断熱層２１ａを構成する真空断熱材は、例えば、グラスファイバー等の無機系材料からなる繊維状の芯材と、芯材を真空封止するフィルム等の外被材とを備えた構成とすることができるが、これに限られない。当該真空断熱材は、真空断熱材以外の一般的な断熱材に比べて高い断熱性能を有している。
【００２５】
なお、本例における真空断熱層２１ａは、側壁２１の高さ方向（上下方向）全体にわたって設けられ、さらに上壁２３まで連続的に延在しているが、真空断熱層２１ａの配設範囲はこれに限られず、適宜変更可能である。例えば、側壁２１の高さ方向の一部のみに配置されるようにしてもよいし、側壁２１に加えて、底壁２２の全体もしくは一部のみに設けてもよい。
【００２６】
本実施形態の冷凍装置１にあっては、凍結液槽２の側壁２１に、真空断熱材で構成される真空断熱層２１ａを設けたことにより、例えば図２に示す冷凍装置１０のように側壁２１を発泡ウレタンからなる断熱層のみで形成した場合に比べて、側壁２１の厚さを小さく（薄く）することができる。そのため、本実施形態の冷凍装置１にあっては、冷媒管３の位置を変更することなく、図２に示す冷凍装置１０と比較して、冷媒管３と側壁２１の内面との距離Ｇを大きく確保することができる。その結果、冷媒管３と側壁２１内面との間に存在する液体凍結溶媒Ｂが凍結液槽２内を循環し易くなるため、冷媒管３による液体凍結溶媒Ｂの冷却効率を向上することができる。
【００２７】
このように、本実施形態の冷凍装置１によれば、凍結液槽２の大型化を伴わずに、凍結液槽２の断熱性能を確保し、且つ、冷媒管３による液体凍結溶媒Ｂの冷却効率を高めることが可能となる。そして、このような冷凍装置１を用いて被凍結物を凍結する際には、効率的に液体凍結溶媒Ｂを冷却することができるので、被凍結物の冷却速度（凍結速度）を高めることが可能となる。より具体的に、図１に示す例では、側壁２１の厚さを５０ｍｍとし、真空断熱層２１ａの厚さを２０ｍｍとしている。また、側壁２１の断熱性能を同等なものとした図２に示す例では、側壁２１の厚さが１００ｍｍとなっている。このように、本実施形態の冷凍装置１によれば、側壁２１の断熱層の厚さ（本例では、真空断熱層２１ａ及び第２断熱層２１ｂの合計の厚さ）を半分以下としても、断熱性能を確保することができる。また、側壁２１の厚さが小さくなった分（本例では５０ｍｍ）だけ冷媒管３と側壁２１の内面との距離Ｇが大きくなり、図１に示す冷凍装置１では、図２に示す冷凍装置１０に比べて、冷却効率が１０〜２０％向上した。
【００２８】
なお、本実施形態の冷凍装置１にあっては、凍結液槽２の側壁２１が、真空断熱層２１ａに積層配置された第２断熱層２１ｂを有するため、側壁２１の断熱性をより高めることができる。また、真空断熱層２１ａは、単独では側壁２１としての剛性（強度）が不足する場合もあるため、真空断熱材よりも剛性の高い材料で構成された第２断熱層２１ｂを真空断熱層２１ａに積層配置することで、側壁２１全体としての剛性を十分に確保することができる。
【００２９】
また、側壁２１が真空断熱層２１ａと、真空断熱層２１ａよりも剛性の高い第２断熱層２１ｂとを備える場合、当該第２断熱層２１ｂは、真空断熱層２１ａの外側に配置されていることが好ましい。このような構成とすることで、外側の第２断熱層２１ｂで側壁２１の剛性を確保しつつ、内側の真空断熱層２１ａで凍結液槽２の断熱性能を確保することができ、より高い次元で本願発明の作用効果を発揮させることができる。
【００３０】
また、第２断熱層２１ｂを発泡ウレタンで構成することにより、材料コストを抑えつつ、側壁２１の剛性確保と、凍結液槽２内の液体凍結溶媒Ｂの温度上昇の抑制とを高い次元で両立することができる。
【００３１】
また、上述した本願発明の作用効果をより確実に発揮させる観点から、本実施形態の冷凍装置１にあっては、側壁２１の厚さが３０ｍｍ〜５０ｍｍであり、真空断熱層２１ａの厚さが１０ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましい。
【００３２】
同様に、本願発明の作用効果をより確実に発揮させる観点から、本実施形態の冷凍装置１にあっては、冷媒管３は、側壁２１内面からの距離Ｇが５０ｍｍ〜１００ｍｍとなるように配置されていることが好ましい。
【００３３】
前述したところは本発明の一実施形態を示したにすぎず、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、先の実施形態では、側壁２１を真空断熱層２１ａと第２断熱層２１ｂの２層の構造としたが、さらに他の層を側壁２１の内面側もしくは外面側、または、真空断熱層２１ａと第２断熱層２１ｂとの間に設けてもよい。また、冷凍装置１の凍結液槽２の形状は上記実施形態のように有底角筒状に限定されず、適宜変更することができる。また、冷凍装置１は、例えば、凍結液槽２の槽内と槽上を昇降自在に設けられた昇降枠や、凍結液槽２から取り出した被凍結物に付着した液体凍結溶媒Ｂを除去するための設備等を備えていてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１、１０：冷凍装置
２：凍結液槽
３：冷媒管
２１：側壁
２１ａ：真空断熱層
２１ｂ：第２断熱層
２２：底壁
２３：上壁
２４：上部開口
２５：脚部
Ｂ：液体凍結溶媒
Ｇ：冷媒管と側壁内面との距離
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2019202645.tif 000006
2019202645.tif 000007