(57)【要約】制御された急速冷蔵又は冷凍のための冷却方法が開示されている。冷却流体は、冷却すべき物を通過する速度が実質的に一定の割合で、浸漬されたモータのような循環装置によって循環させられる。流体の速度は、モータによって供給されるトルク量の増加又は減少によって、冷却流体の粘性が変化したとしても維持される。冷却流体は、冷蔵装置に接続されたマルチパス熱交換コイルを介して循環させることによって、所望の温度に冷却される。様々なものに適用する上で最適な冷却流体の温度は、約−２４℃から−２６℃の範囲であり、この温度範囲に設定することで従来の冷却プロセスよりも著しい効率が得られる。
2004510117.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物を冷却する方法であって、
冷却すべき物を通過させて冷却流体を循環させるステップと、
前記冷却流体が、冷却流体の粘性の変化とは独立して、実質的に一定の所定の速度で冷却すべき前記物を通過して循環するように、前記冷却流体の循環を制御するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記冷却流体に浸漬された熱交換コイルを通過させて前記冷却流体を循環させるステップをさらに備え、
前記熱交換コイルは、前記冷却流体が前記物から除去する熱量と同一の熱量を前記冷却流体から除去することができる、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２記載の方法において、
前記熱交換コイルはマルチパスコイルであることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、
前記熱交換コイルの大きさは前記冷却流体が循環する領域と直接関係しており、前記領域は幅約２４インチ深さ約４８インチであることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法において、
前記熱交換コイルの負荷要求に実質的に見合う冷蔵装置を用いて前記熱交換コイルを冷却するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、
前記冷却流体を約−２４℃から−２６℃の間の温度に維持するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１記載の方法において、
少なくとも一つの循環装置が前記冷却流体を循環させるために用いられ、
前記循環装置を制御するステップは、所望の循環速度を生み出すために前記循環装置を制御するステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法において、
前記循環装置は、
モータと、
前記冷却流体を循環させるために回転するように前記モータに回転可能に連結されたインペラと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７記載の方法において、
幅約２４インチ深さ約４８インチよりも大きくない領域を通過して循環すべき冷却流体の奥行き１フィートごとに、付加的な循環装置を使用することを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１記載の方法において、
前記循環速度は、幅約２４インチ深さ約４８インチよりも大きくない領域を通過する冷却流体の奥行き１フィートにつき一分間当たり約３５リットルであることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１記載の方法において、
前記冷却流体は溶媒であることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１記載の方法において、
前記物を制御された冷凍速度で冷凍するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、前記冷却流体の循環速度を実質的に一定の所定の値に制御することであることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、冷却すべき前記物を通過する冷却流体の流速の制御であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、前記冷却流体の温度の制御であることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１記載の方法において、
前記物を制御された冷却速度で冷却するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、前記冷却流体の循環速度を実質的に一定の所定の値に制御することであることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１６記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、冷却すべき前記物を通過する冷却流体の流速の制御であることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１６記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、前記冷却流体全体の温度差が約０．５℃以内に維持されるように前記冷却流体の温度を制御することであることを特徴とする方法。
【請求項２０】
物を冷却する方法であって、
少なくとも一つの循環装置を用いて、冷却すべき物を通過させて冷却流体を循環させるステップと、
冷却流体の粘性の変化とは独立して、冷却すべき前記物を通過して循環する冷却流体の速度を実質的に一定の所定の速度に維持するために、少なくとも一つの循環装置を制御するステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、
実質的に所定の速度で、前記冷却流体に浸漬された熱交換コイルを通過させて前記冷却流体を循環させるステップをさらに備え、
前記熱交換コイルは、前記冷却流体が前記物から除去する熱量と少なくとも同一の熱量を前記冷却流体から除去することができる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、
前記熱交換コイルはマルチパスコイルであることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、
前記熱交換コイルの大きさは前記冷却流体が循環する領域と直接関係しており、前記領域は幅約２４インチ深さ約４８インチであることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法において、
前記熱交換コイルの負荷要求に実質的に見合う冷蔵装置を用いて前記熱交換コイルを冷却するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２０記載の方法において、
前記冷却流体を約−２４℃から−２６℃の間の温度に維持するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２０記載の方法において、
前記少なくとも一つの循環装置を制御するステップは、冷却すべき前記物を通過して循環する前記冷却流体の前記実質的に一定の所定の速度が維持されるように、前記循環装置によって前記冷却流体にかかる力を調整するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２０記載の方法において、
前記循環速度は、幅約２４インチ深さ約４８インチより大きくない領域を通過する冷却流体の奥行き１フィートにつき一分間当たり約３５リットルであることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２０記載の方法において、
前記循環装置は、
モータと、
前記冷却流体を循環させるために回転するように前記モータに回転可能に連結されたインペラと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２０記載の方法において、
幅約２４インチ深さ約４８インチよりも大きくない領域を通過して循環すべき冷却流体の奥行き１フィートごとに、付加的な循環装置を使用することを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２０記載の方法において、
前記冷却流体は溶媒であることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２０記載の方法において、
前記物を制御された冷凍速度で冷凍するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、冷却すべき前記物を通過して循環する前記冷却流体の速度を前記実質的に一定の所定の値に制御することであることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３１記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、冷却流体の体積を制御することであることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項３１記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、前記冷却流体の温度の制御であることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２０記載の方法において、
前記物を制御された冷却速度で冷却するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、冷却すべき前記物を通過して循環する前記冷却流体の速度を前記実質的に一定の所定の値に制御することであることを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３５記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、冷却流体の体積の制御であることを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項３５記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、前記冷却流体全体の温度差が約０．５℃以内に維持されるように前記冷却流体の温度を制御することであることを特徴とする方法。
【請求項３９】
物を冷却する方法であって、
少なくとも一つの循環装置を用いて、前記物を通過させて冷却流体を循環させるステップと、
熱移動による冷却流体の粘性の変化を測定するステップと、
前記物を通過する流体の速度を実質的に一定の所定の速度に維持するように、冷却流体の粘性の変化を補償するために循環装置の力を変化させるステップと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項３９記載の方法において、
実質的に一定の所定の速度で、前記冷却流体に浸漬された熱交換コイルを通過させて前記冷却流体を循環させるステップをさらに備え、
前記熱交換コイルは、前記冷却流体が前記物から除去する熱量と少なくとも同一の熱量を前記冷却流体から除去することができる、
ことを特徴とする方法。
【請求項４１】
請求項４０記載の方法において、
前記熱交換コイルはマルチパスコイルであることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項４０記載の方法において、
前記熱交換コイルの大きさは前記冷却流体が循環する領域と直接関係しており、前記領域は幅約２４インチ深さ約４８インチであることを特徴音する方法。
【請求項４３】
請求項４０記載の方法において、
前記熱交換コイルの負荷要求に実質的に見合う冷蔵装置を用いて前記熱交換コイルを冷却するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項３９記載の方法において、
前記冷却流体を約−２４℃から−２６℃の間の温度に維持するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項３９記載の方法において、
前記循環速度は、幅約２４インチ深さ約４８インチよりも大きくない領域を通過する冷却流体の奥行き１フィートにつき一分間当たり約３５リットルであることを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項３９記載の方法において、
前記循環装置は、
モータと、
前記冷却流体を循環させるために回転するように前記モータに回転可能に連結されたインペラと、を備え、
前記循環装置の力は、前記モータによって供給されるトルクであることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項３９記載の方法において、
幅約２４インチ深さ約４８インチよりも大きくない領域を通過して循環すべき冷却流体の奥行き１フィートごとに、付加的な循環装置を使用することを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項３９記載の方法において、
前記冷却流体は溶媒であることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項３９記載の方法において、
前記物を制御された冷凍速度で冷凍するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４９記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、前記冷却流体の循環速度を実質的に一定の所定の値に制御することであることを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４９記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、冷却流体の体積の制御であることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項４９記載の方法において、
前記冷凍速度の制御が、前記冷却流体の温度の制御であることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項３９記載の方法において、
前記物を制御された冷却速度で冷却するステップをさらに備えることを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５３記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、前記冷却流体の循環速度を実質的に一定の所定の値に制御することであることを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項５３記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、冷却すべき前記物を通過する前記冷却流体の速度の制御であることを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項５３記載の方法において、
前記冷却速度の制御が、冷却流体全体の温度差が約０．５℃以内に維持されるように前記冷却流体の温度を制御することであることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に冷却方法に関し、特に様々な物を急速に冷却、冷蔵、又は冷凍するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
多くの産業において、品物を急速に冷却、冷蔵又は冷凍することが望まれる。現在利用できる冷却及び冷凍技術は多くの場合十分に機能するが、より速い又はより効率的な冷却又は冷凍方法があれば、数多くの産業が利益を得ることができるだろう。例えば、冷凍食品業界を考えてみよう。多くの野菜、果物等々の味、触感及び一般的な外観は、品物の冷却速度に依存して著しく変化することがある。加えて、より急速に冷却を行うと、冷凍食品をマーケットへ運ぶのに必要な時間を短縮し、かつ在庫保管所の総数を減らすことができる。例えば、もし冷凍されていない製品の受領、冷凍、出荷が全て同一の日に行われたならば、目覚しいコストの節約が達成されるだろう。
【０００３】
レストラン、ホテル、コンビニエンスストア等々のような商業店舗は、普通に冷蔵された飲食物を急速に冷却することによって利益を得ることができる。例えば、もしボトル又は缶に入った飲み物を十分に素早く冷蔵することができれば、常に冷却された状態を保つ必要があるのはわずかなボトル又は缶だけであり、ほとんどの在庫保管所は「要求に応じて」冷蔵すればよい。その結果、高価でエネルギーを消費する冷蔵庫の使用を減らすことができる。
【０００４】
医薬業界のような他の業界もまた、品物の急速冷却によって利益を得ることがある。これらの業界は、様々な組織、臓器、血清、薬物等々を冷却又は冷凍することを頼りにしている。一般に、そのような品物を冷却することのできる速度が速ければ速いほど、より長くその品物を使用することのできる状態に保っていられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
それゆえに、食べ物、飲み物、製薬、又は他の物をより効果的かつ／又は効率的に冷却、冷蔵又は冷凍する方法が必要とされている。したがって、この発明の少なくとも一つの実施形態は、物を冷却するための方法を提供するものであり、本方法は、冷却すべき物を通過させて冷却流体を循環させ、かつ冷却流体が、冷却流体の粘性の変化とは独立して、実質的に一定の所定の速度で循環するように、冷却流体の循環を制御する。一実施形態においては、少なくとも一つの循環装置が、冷却流体を循環させるために使用される。他の実施形態においては、本方法は、熱移動による冷却流体の粘性の変化を測定し、かつ物を通過する流体の流れを実質的に一定の所定の値に維持するように、冷却流体の粘性の変化を補償するために循環装置の力を変更する。少なくとも一つの実施形態においては、循環装置はモータ及びインペラを備える。実施形態の変形例では、冷却流体に浸漬された熱交換コイルを通過する冷却流体を循環させる。この熱交換コイルは、好ましくは「マルチパスコイル（ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ ｃｏｉｌ）」であり、このコイルは、冷媒が一般的に一つ又は二つの連続的なパス（ｐａｔｈ）に限定されている従来の冷却コイルとは対照的に、冷媒が複数のパス（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐａｔｈｓ）を介して移動することを可能にする。その結果、この発明を実施するのに使用される熱交換コイルは、同一の熱負荷を処理する上で要求される従来のコイルの約５０％の大きさとすることができる。この熱交換コイルは、冷蔵装置によって冷却され、そして冷却流体を所望の温度に保つのに用いられる。
【０００６】
この発明の少なくとも一つの実施形態の目的は、急速かつ効率的に様々な物を冷却、冷蔵又は冷凍することである。
【０００７】
この発明の少なくとも一つの実施形態の利点は、敏感な又は繊細な物を損傷なく冷凍することができる点である。
【０００８】
この発明の少なくとも一つの実施形態の他の利点は、冷却、冷蔵又は冷凍が、多くの従来の方法よりも素早く達成される点である。
【０００９】
この発明の実施形態の変形例におけるさらに他の利点は、使用するエネルギーが減少することによって、コストをより有効に利用して様々な物を冷却、冷蔵又は冷凍することができる点である。
【００１０】
この発明のさらなる利点は、少なくとも一つの実施形態では、同一の熱負荷を処理する従来の冷却方法で使用されるコイルよりも約５０％小さい熱交換コイルを使用する点である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の他の目的、利点、特徴及び特性、並びに、関連する構成要素の方法、作用及び機能と構成要素の組み合わせと製造の経済とは、添付の図面を参照して以下の実施の形態を考慮することによって明らかとなる。全ての図は、この明細書の一部をなすものであり、明細書中における同一の参照数字は、様々な図における対応する部分を示す。
【００１２】
まず図１及び図２を参照すると、この発明の少なくとも一つの実施形態に係る方法を実施するのに適した冷蔵装置が示されており、全体として冷却装置１００して示してある。冷却装置１００は、好ましくは冷却流体１４０を収容するタンク１１０を備えている。複数のインペラ１３２と熱交換コイル１２０とラック１５０とを有するモータ１３０のような循環装置１３４が冷却流体１４０中に浸漬されており、一実施形態における循環装置１３４は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物を支持するための棚部（ｓｈｅｌｖｅｓ）１５５を備える。タンク１１０の外側には、熱交換コイル１２０に連結された冷蔵装置１９０が位置している。
【００１３】
タンク１１０は、冷却流体１４０中に冷却、冷蔵又は冷凍すべき物を浸漬するのに必要な寸法とされており、その寸法は１２インチ×２４インチ×４８インチである。本明細書において説明される本発明の趣旨に一致するものであれば、他の大きさのタンクが利用されてよい。例えば、一実施形態（図示せず）において、タンク１１０は冷却流体１４０を適切に保持する上で十分な大きさとされており、その結果、ワインボトル、ミルクポット、ソフトドリンクの缶、といった類の飲み物の容器は、急速冷却又は冷蔵のためのタンク１１０に配置することができる。他の実施形態では、タンク１１０は、急速冷凍をする上で大量の肉、野菜、又は他の食品を完全に浸漬するのに十分な大きさとされている。タンク１１０は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき様々な大きさ及び量の物を効率的に収容する上で必要なだけ、大きく又は小さく作ることができるということは高く評価されたい。そういった物は、食料品、液体、製薬、あるいは動物、人間又は植物細胞、及び同様の物を含むが、これに限定されない。
【００１４】
タンク１１０は、冷却流体１４０を収容している。一実施形態では、この冷却流体は食糧等級の溶媒（ｆｏｏｄ ｇｒａｄｅ ｓｏｌｕｔｅ）である。食糧等級の冷却流体を使用することで、流体から汚染される危険なく、食料品を冷却、冷蔵又は冷凍することが可能となる。食糧等級の高級流体のよい例は、プロピレングリコール（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ）、塩化ナトリウム溶液、又は同様のものをベースにしたものである。他の実施形態では、他の流体、及び好ましくは溶媒が、冷却流体として使用される。食料品を冷凍するために食糧等級の冷却流体を使用するとき、食料品は、急速かつ効率的に冷凍するために、冷却流体中に直接浸漬されてよい。魚、アスパラガス及び同様の物のような比較的繊細な食料品でさえ、その色及び触感は、それが従来の手法で冷凍された場合よりもよい状態を保っている。
【００１５】
物を急速かつ効率的に冷却、冷蔵又は冷凍するために、この発明の一実施形態は、幅２４インチ深さ４８インチより大きくない領域に収容された冷却流体の奥行き１フィートごとに、１分間当たり３５リットルという比較的一定の割合で、冷却すべき物を通過する冷却流体１４０を循環させる。必要な循環は、モータ１３０のような、一つ又は複数の循環装置１３４によって与えられる。この発明の少なくとも一つの実施形態では、浸漬されたモータ１３０は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物を通過する冷却流体１４０を循環させるためにインペラ１３２を駆動する。様々なポンプ（図示せず）を含む他の循環装置１３４は、この発明の目的に沿って使用することができる。この発明の少なくとも一つの実施形態は、モータ１３０に加えて少なくとも一つの循環装置１３４を利用することによって、冷却流体が循環する領域及び容積を増加させる。複数の循環装置１３４を使用する実施形態では、冷却流体が循環する領域及び容積は、利用する付加的な循環装置のそれぞれに直接比例して増加する。例えば、好ましい実施形態では、一つの付加的な循環装置が、幅約２４インチ深さ約４８インチより大きくない領域を循環すべき冷却流体の奥行き１フィートごとに使用される。
【００１６】
好ましくは、モータ１３０は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物を通過する冷却流体の、所定の一定の流速が維持されるように制御することができる。このとき、タンク１１０内の全ての箇所で、冷却流体の温度は＋／−０．５℃以内で均等に分布した状態に維持されている。冷却すべき物を通過して循環する、実質的に一定の所定の冷却流体の速度は、一定の、規則的な熱除去を提供し、これによって制御された急速の冷却、冷蔵又は冷凍が行われる。一実施形態では、粘性、温度等々のような冷却流体の特性は、測定及び処理され、かつ制御信号は、必要とされるインペラ１３２の回転速度又はトルクを増加又は減少させるために、モータ１３０へ送られる。他の実施形態では、モータ１３０は、流体のもつ特質の限界を超えて、与えられた回転速度を維持するよう構成されている。そのような場合、モータ１３０によって与えられるインペラ１３２のトルク又は回転速度は、外部からは制御されない。外部ポンプ、シャフト、又はプーリは、この発明の好ましい実施形態を実施する上で必要ないという事実に留意されたい。モータ１３０、又は他の循環装置１３４は、冷却流体１４０内に直接浸漬される。結果として、冷却流体１４０は、タンク１１０内に位置する物を冷却、冷蔵又は冷凍するだけでなく、モータ１３０をも冷却する。
【００１７】
熱交換コイル１２０は、好ましくは「マルチパスコイル（ｍｕｌｔｉ−ｐａｔｈ ｃｏｉｌ）」であり、このコイルは、冷媒が一般的に１つ又は２つの連続的なパスに限定されている従来の冷却コイルとは対照的に、冷媒が複数のパス（つまり、３つ又はそれ以上のパス）を介して移動することを可能にする。加えて、コイルの大きさは、正確な量の冷却流体１４０を収容する断面領域と直接関係している。例えば、好ましい実施形態では、タンク１１０は、長さ１フィート深さ２フィート幅４フィートであり、１フィート×２フィートの熱交換コイル１２０を使用する。タンク１１０の長さが２０フィートに増加した場合には、熱交換コイル１２０の長さもまた２０フィートに増加する。結果として、熱交換コイル１２０は、同一の熱負荷を処理するのに必要とされる従来のコイルの約５０パーセントの大きさに形成することができる。後述するように、モータ１３０のような循環装置１３４は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物の全面にわたって、冷蔵された冷却流体１４０を循環させ、次いでより温かい冷却流体を冷却流体１４０に浸漬された熱交換コイル１２０へ移送する。少なくとも一つの実施形態では、熱交換コイル１２０は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物から除去された熱量よりも少なくはない熱量を、冷却流体１４０から除去するよう構成されており、それによって冷却流体１４０の温度を所定の範囲に維持している。熱交換コイル１２０は、冷蔵装置１９０に接続されており、冷蔵装置１９０は、熱交換コイル１２０及び装置の熱を除去する。
【００１８】
好ましい実施形態では、冷蔵装置１９０は熱交換コイル１２０の負荷要求に見合うように構成されており、その結果、熱は、均整の取れた効率的な方法で装置から除去され、制御された状態で物を急速に冷却、冷蔵又は冷凍することができる。冷蔵装置１９０の効率は、熱交換コイル１２０への効率的な供給と、冷蔵装置１９０で使用される圧縮機の効率的な出力とによって吸引圧力を制御するために実施される方法に直接関係する。
【００１９】
この方法論は、冷媒と冷却流体１４０との間の温度、及び液化温度と周囲の温度との間の温度で、維持されるべき許容範囲が非常に近い範囲にあることを要求する。熱交換コイル１２０の構成及びこれら温度基準によって、熱交換コイル１２０により効率的に供給することが可能となり、同様に、圧縮機製造メーカの標準評価として一般に認められている圧縮機の性能よりも２５パーセント上回った性能を達成するために、均整の取れた確実に制御された方法で圧縮機に供給することが可能となる。
【００２０】
図１に示す実施形態では、冷蔵装置１９０は、外部の離れた場所に配置された冷蔵装置であることに留意されたい。しかしながら、他の実施形態（図示せず）では、冷蔵装置１９０は、タンク１１０の他の部分に組み込まれている。様々な冷蔵装置１９０の配置は、多かれ少なかれ冷却装置１００のある種の配置に適していることは高く評価されたい。例えば、持ち運び可能な実施形態では一体型の冷蔵装置１９０の方が利益を得るが、タンク１１０が極端に大きい場合には、冷蔵装置１９０は独立している方が望ましい。そのような一体型のものは、本明細書中で述べられている原理を実施することで効率が上がることによって、及び特に小さいサイズの熱交換コイルを使用することによって可能となるだけである。
【００２１】
冷蔵装置１９０及び熱交換コイル１２０のおかげで、好ましい実施形態では、冷却流体は、冷却流体の至る所で約＋／−０．５℃以下の温度差で、−２４℃から−２６℃の間の温度に冷却される。他の実施形態では、冷却流体は、物を冷却、冷蔵又は冷凍すべき速度を制御するために、−２４℃から−２６℃の外側の温度範囲に冷却される。他の実施形態は、所望の冷却、冷蔵又は冷凍速度を達成するために冷却流体の循環速度を制御する。あるいは、冷却流体の体積は、容易に特定の冷却、冷蔵又は冷凍速度を得るために変更してよい。所望の冷却、冷蔵及び冷凍速度を達成するために、冷却流体の循環速度、冷却流体の体積、及び冷却流体の温度を様々に組み合わせることができる、ということは高く評価されたい。
【００２２】
冷蔵装置及びコイルの大きさを適切に釣り合わせることによって、知られている従来の冷蔵装置よりも８０％まで速く、物から熱を除去することができる。加えて、熱除去は１日２４時間一定の割合に保つことができる。この発明の少なくとも一つの実施形態は、１以上の性能係数（ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）を提供するために説明されている。冷却装置の性能係数は、
【数１】
2004510117.tif 000003
であることを想起されたい。ここで、ＰＣは性能係数であり、ＱＣは熱除去量、そしてＷは熱を除去するのに必要な仕事量である。例えば、この発明に係る装置は、たった３１，０００ワットの電力を用いることによって、冷却すべき物から４１，０００ワットの熱を除去することができる、ということが明らかになっている。性能係数を見積もるためにこれらの値を用いると、次の等式が得られる。
【数２】
2004510117.tif 000004
この式は、この発明の少なくとも一つの実施形態に対する性能係数が１．３２であることを示す。加えて、５ｋｇの牛の尻肉を＋６℃から中心部の温度が−１８℃になるまで冷凍する上で要求される正確な冷蔵負荷は、１４７９ＢＴＵであることを示すテストが行われた。通常の製造方法における使用中の冷凍庫は、４０時間又はそれ以上の時間で牛の尻肉を冷凍する。この発明の少なくとも一つの実施形態に係る方法は、５ｋｇの牛の尻肉を約３時間で冷凍することを示しており、これは３７時間の節約である。
【００２３】
物の冷凍される速度が速いことに加えて、この発明の好ましい実施形態によって提供される制御された冷却、冷蔵及び冷凍速度は、氷晶の形成を防止し、かつ細胞組織に対する損傷を減らすことによって、冷却、冷蔵又は冷凍すべき（牛の尻肉のような）物に対する損傷を防止する。
【００２４】
ここで図２を参照すると、比較的大量の物を冷却、冷蔵又は冷凍するのに適した冷却装置１００の実施形態が述べられている。図１における参照番号と同一又は同類である図２における参照番号は、同一又は同類の特徴を有した構成要素であることを示す。タンク１１０は冷却流体１４０を収容しており、冷却流体１４０の中にラック１５０が沈められている。ラック１５０は、ラック支持体２１０と移動可能に連結されており、その結果ラック１５０は、タンク１１０の中に物を配置するのが容易となるように浮き沈み可能となっている。
【００２５】
使用にあたっては、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物がラック１５０の棚部１５５上に配置される。棚部１５５に配置された物の上方、下方及び／又は周囲を冷却流体１４０が自由に循環することができるように、棚部１５５は、好ましくは針金、メッシュ、又はその他の物から構成されている。好ましくは、ひとたび冷却流体が所望の温度に冷蔵されると、ラック支持体２１０は、棚部１５５を冷却流体１４０に沈めるために、ラック１５０をタンク１１０へ沈める。ラック１５０の沈降は、手動によって、あるいは当業者に知られた種々のギア、チェーン、及び／又はプーリ装置を用いて達成される。循環装置１３４は、急速かつ制御された冷却、冷蔵又は冷凍を提供するために、棚部１５５に配置された物を横断して冷却流体１４０を循環させる。
【００２６】
ここで図３を参照すると、この発明の一実施形態に係る方法が示されており、全体が参照番号３００によって示されている。図示の方法はステップ３１０から始まり、ここで冷却流体が熱交換コイルを通過して循環する。熱交換コイルは、上述したように冷却装置に実施可能に接続されており、この熱交換コイルを通過して冷却流体が循環するように、冷却流体の温度を減少させるために使用される。ステップ３２０において、冷却流体の温度を測定し、本方法はステップ３３０へと進む。ステップ３３０では、冷却流体の温度が最適な温度範囲内にあるか否かを決定する。この最適な冷却流体の温度範囲は、種々の利用形態において異なるが、多くの利用形態において好ましい最適温度範囲は−２４℃から−２６℃の間である。
【００２７】
冷却流体の温度が最適な、所定の温度範囲内にないと判断された場合には、ステップ３３５を実施する。ステップ３３５では熱交換コイルを冷蔵装置によって冷却し、そして本方法はステップ３１０へ復帰する。ステップ３１０では、冷却流体が、冷却流体の温度を下げるために、熱交換コイルを通過して循環する。好ましくは、ステップ３１０，３２０，３３０及び３３５は、冷却流体が最適な温度範囲に達するまで絶えず実施する。
【００２８】
ひとたび冷却流体が適切な温度に達すると、本方法はステップ３３７へと進む。ステップ３３７では、水中のモータ／インペラ組立体又はポンプのような循環装置が、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物を通過して前述の速度で冷却流体を循環させるために使用される。冷却流体が物のそばを流通するにつれ、冷却流体の温度より高い温度にある物から熱が除去され、熱は、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物から熱を取り去る冷却流体へ移される。熱エネルギーが冷却流体へ移されるにつれ、冷却流体の粘性は一般的に低くなり、その結果、冷却すべき物が冷却流体と比べて比較的温かい限り、物をちょうど通過したばかりの冷却流体の粘性は、熱交換コイルをちょうど通過したばかりの冷却流体の粘性より低くなる。
【００２９】
この発明の少なくとも一つの実施形態によれば、冷却、冷蔵又は冷凍すべき物を通過する冷却流体の、実質的に一定の循環は、急速かつ制御された冷却速度を提供するよう維持されるべきである。しかしながら、冷却流体の流速は、少なくとも部分的には、冷却流体の粘性に依存している。前の段落で述べたように、冷却流体の粘性は変化する。冷却流体の粘性の変化を補償するために、ステップ３４０を、冷却流体の粘性を測定するために実施する。次いでステップ３５０は、物によって冷却流体を加熱するために、又は熱交換コイルによって冷却流体を冷蔵するために、冷却流体の粘性が変化したか否かを判断する。冷却流体の粘性が増加した場合には、ステップ３５８を実施する。ステップ３５８では、循環装置（例えばモータ及びインペラ）によって供給される力（例えばトルク）が、増加した流体の粘性を補償するために増大する。あるいは、ステップ３５８において冷却流体の粘性が減少したと判断された場合には、循環装置によって生み出された力を減少させるために、ステップ３５３を実行する。際立った粘性の変化が検知されない場合には、循環装置は、変わらない大きさの力、すなわちトルクで冷却流体を循環させ続ける。次いで本方法は、ステップ３１０へ復帰し、再びステップを開始する。
【００３０】
図３に示された複数のステップは、連続的な順序で示され、述べられている。しかしながら、図示の方法は、それらステップのいくつか又は全てが連続的に実施され、かつ異なる順序で実施されてよい性質のものである。例えば、この発明の少なくとも一つの実施形態は、冷却流体を循環させるために一つの循環モータを使用する。そのような実施形態では、冷却流体は、ステップ３１０におけるように熱交換コイルを通過し、かつ同時にステップ３３７において冷却すべき物を通過して循環する。加えて、この発明の一実施形態は、冷却流体の温度及び粘性を頻繁に、かつ装置内の複数の箇所で測定している。
【００３１】
さらに他の実施形態では、ステップ３５０において、冷却流体の粘性は、直接は測定せず、冷却流体の粘性の変化を測定するために以前の測定値と比較する。または、冷却流体の粘性の変化は、循環モータの回転速度から直接測定する。モータの回転速度が遅い場合には、粘性が増加しているとみなされ、モータを所望の回転速度へ復帰させるために付加的な力をモータへ供給することができ、それによって冷却流体の粘性の変化が補償される。少なくとも一つの実施形態においては、モータは、実質的に一定の回転率を維持するよう構成される。回転率が実質的に一定であることによって、冷却流体の循環速度が実質的に一定の割合となる。
【００３２】
この発明の少なくとも一つの実施形態は、非常に高い熱交換率を達成するために、制御されかつ均整の取れた方法で物を冷却、冷蔵又は冷凍する。その結果、冷凍速度が従来の冷却方法よりも８０％以上速くなる。加えて、この発明に係る少なくとも一つの方法は、物に損傷を与えることなく、比較的高い温度、速い速度で冷凍し、かつそれによって知られている従来の冷凍庫よりも高い再生及び又は防腐率を提供する。これらの方法はまた、使用される電気エネルギー量を、現在の使用中の冷凍庫と比べて５０％以上減少させる。
【００３３】
上述の詳細な説明においては、本明細書の一部をなす添付の図面について言及され、かつ図面を参照することによって、本発明が実施される特定の実施形態が説明されてきた。これら実施形態は、当業者が本発明を実施することができるよう十分詳細に述べられてきており、他の実施形態を利用してよく、かつ本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、論理的、機械的、化学的及び電気的な変更を行ってよいことは理解されたい。当業者が本発明を実施することができるようにする上で必要のない詳細を避けるために、本説明は、当業者に知られたある種の情報を割愛している。したがって、前述の詳細な説明は、限定的な観念で捕らえられるべきではなく、この発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の少なくとも一つの実施形態に係る方法を実施するのに適した冷蔵装置の側面図である。
【図２】図１に示された冷蔵装置の背面断面図である。
【図３】この発明の少なくとも一つの実施形態に係る方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１００　　　冷却装置
１２０　　　熱交換コイル
１３０　　　モータ
１３２　　　インペラ
１３４　　　循環装置
１４０　　　冷却流体
１９０　　　冷蔵装置
【図３】
2004510117.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2004510117.tif 000006
2004510117.tif 000007
2004510117.tif 000008
2004510117.tif 000009
2004510117.tif 000010
2004510117.tif 000011
2004510117.tif 000012
2004510117.tif 000013
2004510117.tif 000014
2004510117.tif 000015
2004510117.tif 000016
2004510117.tif 000017
2004510117.tif 000018
2004510117.tif 000019
2004510117.tif 000020
2004510117.tif 000021
2004510117.tif 000022
2004510117.tif 000023
2004510117.tif 000024
2004510117.tif 000025
2004510117.tif 000026
2004510117.tif 000027
2004510117.tif 000028
2004510117.tif 000029
2004510117.tif 000030
2004510117.tif 000031
2004510117.tif 000032
2004510117.tif 000033
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004510117.tif 000034
2004510117.tif 000035
2004510117.tif 000036
2004510117.tif 000037
2004510117.tif 000038
2004510117.tif 000039
2004510117.tif 000040
2004510117.tif 000041
2004510117.tif 000042
2004510117.tif 000043
2004510117.tif 000044
2004510117.tif 000045
2004510117.tif 000046
2004510117.tif 000047
2004510117.tif 000048
2004510117.tif 000049
2004510117.tif 000050
2004510117.tif 000051
2004510117.tif 000052
2004510117.tif 000053
2004510117.tif 000054
2004510117.tif 000055
2004510117.tif 000056
2004510117.tif 000057
2004510117.tif 000058
2004510117.tif 000059
2004510117.tif 000060
2004510117.tif 000061
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004510117.tif 000062
2004510117.tif 000063
【国際調査報告】
2004510117.tif 000064
2004510117.tif 000065
2004510117.tif 000066