(57)【要約】【課題】本発明は、対象物の脱水処理及び冷却処理を、構成が簡略化された１つの真空冷却チャンバーを用いて連続処理可能で、かつ対象物に応じて効率よく冷凍可能な冷凍装置を提供することを課題とする。【解決手段】対象物１１の脱水処理及び冷凍処理を行なう真空冷却チャンバー１２と、真空冷却チャンバー１２内に収容され、通気用貫通部、及び上面に対象物１１が載置される載置面２５ａを有し、対象物１１を冷却する冷却プレート１７と、真空冷却チャンバー１２内に収容されると共に、冷却プレート１７の上方に配置され、対象物１１に対して冷媒を噴射する冷媒噴射ユニット１３と、冷却プレート１７の下面側に装着され、冷却プレート１７の下面及び通気用貫通部を露出する空間を有し、冷却プレート１７の下面に装着された真空吸引ポート２１と、真空吸引ポート２１内の空間の圧力を減圧可能な構成とされた真空ポンプ２２と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の脱水処理及び冷凍処理を行なう真空冷却チャンバーと、
前記真空冷却チャンバー内に収容され、通気用貫通部、及び上面に前記対象物が載置される載置面を有し、前記対象物を冷却する冷却プレートと、
前記真空冷却チャンバー内に収容されると共に、前記冷却プレートの上方に配置され、前記対象物に対して冷媒を噴射する冷媒噴射ユニットと、
前記冷却プレートの下面側に装着され、前記冷却プレートの下面及び前記通気用貫通部を露出する空間を有する真空吸引ポートと、
前記真空吸引ポート内に設けられた前記空間の圧力を減圧する真空ポンプと、
を含むことを特徴とする冷凍装置。
【請求項２】
前記通気用貫通部は、前記対象物が落下しない形状であることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
【請求項３】
前記通気用貫通部は、溝または穴であることを特徴とする請求項１または２記載の冷凍装置。
【請求項４】
前記冷却プレートは、冷媒を導入する導入部と、
前記冷媒を排出する排出部と、
前記冷却プレートに内設され、前記導入部及び前記排出部と接続されると共に、前記冷媒を輸送する冷却用管路と、
を有することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項５】
前記冷媒噴射ユニットと接続され、該冷媒噴射ユニットに冷媒を供給する第１の冷媒供給管と、
前記冷却プレートの導入部と接続され、該導入部を介して、前記冷却用管路に冷媒を供給する第２の冷媒供給管と、
を有することを特徴とする請求項４記載の冷凍装置。
【請求項６】
前記冷却プレートの導入部と接続され、前記冷却用管路に前記冷媒を供給する冷媒供給管と、
前記冷却プレートの排出部及び前記冷媒噴射ユニットと接続され、前記冷却用管路を通過した前記冷媒を前記冷媒噴射ユニット内に導く管路と、
を有することを特徴とする請求項４または５記載の冷凍装置。
【請求項７】
前記冷媒噴射ユニットと接続され、該冷媒噴射ユニットに冷媒を供給する冷媒供給管と、
前記真空吸引ポートの排気口と前記冷却プレートの導入部とを接続する管路と、
前記管路を介して、前記真空吸引ポートに設けられた前記空間の圧力を減圧可能なように、前記冷却プレートの排出部と前記真空ポンプとを接続させたことを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項８】
前記真空冷却チャンバー内に、常温のガスをパージする常温ガスパージ機構を有することを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の冷凍装置。
【請求項９】
前記冷媒噴射ユニットから前記冷媒として低温ガスを噴射し、前記冷却プレートの前記冷却用管路に前記冷媒として低温液化ガス又は低温ガスを流すことを特徴とする請求項４ないし８記載の冷凍装置。
【請求項１０】
前記低温液化ガスは、液体窒素であることを特徴とする請求項９記載の冷凍装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同一チャンバー内において、対象物の脱水処理及び冷凍処理を行なうことの可能な冷凍装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷凍食品となる対象物の前処理技術として脱水処理が行なわれている。脱水処理は、対象物内に含まれる水分の一部を蒸発除去することを目的としている。脱水処理は、冷凍前の対象物の凝固点以上の雰囲気で行うことが必要であり、対象物を冷凍する冷凍処理と同時に行うことはできない。
【０００３】
特許文献１には、魚肉（対象物）を幅数ｃｍ×厚さ数ｃｍ×長さ１０数ｃｍの直方体の冊状に切断して冊状体を形成し、この冊状体を真空状態で脱水処理し、脱水処理した冊状体の表面に酸化防止用の食用植物油脂を主成分とする処理液を塗布して真空包装し、真空包装した冊状体を急速凍結して成る冷凍加工食品が開示されている。
【０００４】
図７は、従来の脱水処理装置及び冷凍装置を説明するための模式図であり、図８は、図７に示す従来の脱水処理装置及び冷凍装置を用いた脱水処理及び冷凍処理を説明するためのフローチャートを示す図である。
特許文献１に記載の冷凍加工食品を製造する際は、例えば、図７に示す脱水処理装置及び冷凍装置を用いて、図８に示す脱水処理及び冷凍処理を行う。
【０００５】
ここで、図７及び図８を参照して、従来の脱水処理及び冷凍処理について説明する。
従来の脱水処理及び冷凍処理では、始めに、脱水装置２００の真空チャンバー２０１内に、対象物２０２が配置されたトレイ２０３を収容する。次いで、トレイ２０３の下方に、トレイ２０３から離間して配置された真空吸引ポート２０４、及び真空吸引ポート２０４と接続された真空ポンプ２０５により、真空チャンバー２０１内の圧力を減圧する（真空とする）ことで、対象物２０２の脱水処理を行なう。
【０００６】
次いで、脱水処理装置２００の真空チャンバー２０１内からトレイ２０３と共に、脱水された対象物２０２を取り出す。次いで、冷凍装置２１０の冷却チャンバー２１１内に、対象物２０２が載置されたトレイ２０３を収容する。
次いで、冷凍装置２１０において、例えば、チャンバー上面に複数設置された噴射ノズル２０６から対象物２０２に液化窒素等の低温液化ガスを噴射することにより、対象物２０２の冷凍処理を行なう。次いで、冷凍処理が完了した後、冷凍装置２１０の冷却チャンバー２１１内から、トレイ２０３と共に、冷凍された対象物２０２を取り出す。これにより、対象物２０２が脱水処理及び冷凍処理されて、製品が完成する。
【０００７】
なお、冷凍装置として、内壁に設けられ、真空雰囲気に対応可能な断熱材と、室内の上下の位置に配置され、低温液化ガスを充填した冷却パネルと、を有した冷凍室を設け、冷却パネルと処理品との間の輻射熱により、処理品を冷凍するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２９２２４９３号公報
【特許文献２】特開２００２−２９１４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図７及び図８で説明した方法により、対象物２０２の脱水処理及び冷凍処理を行なう場合、２つの異なるチャンバー間での移し替え作業が必要となる。
このため、脱水処理及び冷凍処理の連続性が損なわれると共に、移し替え作業に多くの時間を要するため、生産性が低下してしまうという問題があった。また、移し替えによって異物混入等の衛生面でのリスクが生じる。
【００１０】
このような問題を解決する手段として、脱水処理及び冷凍処理を同一の装置の同一のチャンバー内で連続して行なうことが考えられる（図９参照）。
図９に示すように、１つのチャンバー内で真空脱水処理と冷凍処理を順次行うため、チャンバー全体に噴射された低温液化ガスや低温ガスによってチャンバー全体が冷却されるので、次回の真空脱水処理の前に行う常温復帰に多くの時間を要したり、別途設置したヒーターによる加熱復温処理が必要となったりする等の不都合がある。
【００１１】
また、液化窒素等の低温液化ガスの噴射で冷凍処理を行う場合、液化窒素の気化によりチャンバー内圧力が上昇するため、チャンバーには圧力上昇を踏まえた構造・シール機構が必要となる。
一方で、前処理における真空脱水処理では雰囲気が負圧となることを踏まえた構造・シール機構が必要となる。したがって、負圧及び陽圧に対応する構造・シール機構が要求されるため、装置構成が複雑化してしまう。
【００１２】
また、特許文献２に記載の冷凍方法では、冷却プレートが対象物に直接接触していないことにより、対象物の冷却が真空雰囲気下での輻射伝熱に限定されてしまうため、十分な冷却速度を得ることができないという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、対象物の脱水処理及び冷凍処理を、構成が簡略化された１つの真空冷却チャンバーを用いて連続処理可能で、かつ対象物に応じて効率よく対象物を冷凍可能な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】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、対象物の脱水処理及び冷凍処理を行なう真空冷却チャンバーと、前記真空冷却チャンバー内に収容され、通気用貫通部、及び上面に前記対象物が載置される載置面を有し、前記対象物を冷却する冷却プレートと、前記真空冷却チャンバー内に収容されると共に、前記冷却プレートの上方に配置され、前記対象物に対して冷媒を噴射する冷媒噴射ユニットと、前記冷却プレートの下面側に装着され、前記冷却プレートの下面及び前記通気用貫通部を露出する空間を有する真空吸引ポートと、前記真空吸引ポート内に設けられた前記空間の圧力を減圧する真空ポンプと、を含むことを特徴とする冷凍装置が提供される。
【００１５】
また、請求項２に係る発明によれば、前記通気用貫通部は、前記対象物が落下しない形状であることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置が提供される。
【００１６】
また、請求項３に係る発明によれば、前記通気用貫通部は、溝または穴であることを特徴とする請求項１または２記載の冷凍装置が提供される。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、前記冷却プレートは、冷媒を導入する導入部と、前記冷媒を排出する排出部と、前記冷却プレートに内設され、前記導入部及び前記排出部と接続されると共に、前記冷媒を輸送する冷却用管路と、を有することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の冷凍装置が提供される。
【００１８】
また、請求項５に係る発明によれば、前記冷媒噴射ユニットと接続され、該冷媒噴射ユニットに冷媒を供給する第１の冷媒供給管と、前記冷却プレートの導入部と接続され、該導入部を介して、前記冷却用管路に冷媒を供給する第２の冷媒供給管と、を有することを特徴とする請求項４記載の冷凍装置が提供される。
【００１９】
また、請求項６に係る発明によれば、前記冷却プレートの導入部と接続され、前記冷却用管路に前記冷媒を供給する冷媒供給管と、前記冷却プレートの排出部及び前記冷媒噴射ユニットと接続され、前記冷却用管路を通過した前記冷媒を前記冷媒噴射ユニット内に導く管路と、を有することを特徴とする請求項４または５記載の冷凍装置が提供される。
【００２０】
また、請求項７に係る発明によれば、前記冷媒噴射ユニットと接続され、該冷媒噴射ユニットに冷媒を供給する冷媒供給管と、前記真空吸引ポートの排気口と前記冷却プレートの導入部とを接続する管路と、前記管路を介して、前記真空吸引ポートに設けられた前記空間の圧力を減圧可能なように、前記冷却プレートの排出部と前記真空ポンプとを接続させたことを特徴とする請求項１ないし４のうち、いずれか１項記載の冷凍装置が提供される。
【００２１】
また、請求項８に係る発明によれば、前記真空冷却チャンバー内に、常温のガスをパージする常温ガスパージ機構を有することを特徴とする請求項１ないし７のうち、いずれか１項記載の冷凍装置が提供される。
【００２２】
また、請求項９に係る発明によれば、前記冷媒噴射ユニットから前記冷媒として低温ガスを噴射し、前記冷却プレートの前記冷却用管路に前記冷媒として低温液化ガス又は低温ガスを流すことを特徴とする請求項４ないし８記載の冷凍装置が提供される。
【００２３】
また、請求項１０に係る発明によれば、前記低温液化ガスは、液体窒素であることを特徴とする請求項９記載の冷凍装置が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の冷凍装置によれば、脱水処理後に脱水用チャンバーの外部に対象物を取り出す必要や、脱水用チャンバーから取り出した対象物を冷却用チャンバー内に収容する必要がなくなると共に、脱水処理及び冷凍処理を連続して行なうことが可能となるので、対象物の脱水処理及び冷凍処理の生産性を向上できる。
また、チャンバー間の移動に起因する対象物への異物の混入を抑制できるため、衛生面でのリスク低減につながる。
【００２５】
また、本発明の冷凍装置によれば、対象物に対して噴射された冷媒を真空冷却チャンバー内に拡散する前に冷却プレートの下面に装着された真空吸引ポートを介して回収するので、冷却プレート、冷媒噴射ユニット及び真空吸引ポートといった限られた部材のみが冷却される。よって、冷凍処理後の常温復帰が容易なものとなる。さらに、冷媒として低温液化ガスを噴射した場合であっても、真空吸引ポートより速やかに回収されるため、低温液化ガスの気化に起因するチャンバー内圧力上昇が抑えられる。このため、真空冷却チャンバーの構造及びシール機構を真空状態のみ考慮したものとすることができ、チャンバー構造の簡略化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示す冷凍装置の主要部拡大図である。
【図３】冷却プレートの一例を示す平面図である。
【図４】第１の実施の形態の冷凍装置を用いた対象物の脱水処理及び冷凍処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】従来の脱水処理装置及び冷凍装置を説明するための模式図である。
【図８】図７に示す従来装置を用いた脱水処理及び冷凍処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】１つのチャンバーで脱水処理及び冷凍処理を実施する場合のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の冷凍装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。図１では、後述する図２に示す通気用貫通部２６及び冷却用管路２７（共に冷却プレート１７の構成要素）の図示を省略する。
【００２９】
図１を参照するに、第１の実施の形態の冷凍装置１０は、真空冷却チャンバー１２と、冷媒噴射ユニット１３と、第１の冷媒供給管１４と、バルブ１５と、冷却プレート１７と、第２の冷媒供給管１８と、バルブ１９と、排出管２０と、真空吸引ポート２１と、真空ポンプ２２と、常温ガスパージ機構と、を有する。
【００３０】
真空冷却チャンバー１２は、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理を行なうチャンバーである。真空冷却チャンバー１２は、減圧（真空）状態に耐え得る構造とされている。真空冷却チャンバー１２の形状としては、球形や円筒形、或いは立方体等を用いることが可能であるが、対象物１１の配置の観点から、立方体が好ましい。
真空冷却チャンバー１２の材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４を用いることができる。
【００３１】
冷媒噴射ユニット１３は、真空冷却チャンバー１２内に収容されている。冷媒噴射ユニット１３は、冷却プレート１４と対向するように配置されている。冷媒噴射ユニット１３は、対象物１１に対向するように配置され、かつ対象物１１に対して冷媒を噴射するガス噴射口２３と、冷媒導入口２４と、を有する。
冷媒噴射ユニット１３から噴射させる冷媒としては、液化窒素等の低温液化ガス、温度−２０℃以下の低温窒素ガス等の低温ガスを使用することができるが、ガス噴射口２３からの噴射量の制御が容易なことから、低温窒素ガス等の低温ガスの使用が好ましい。
【００３２】
冷媒噴射ユニット１３は、対象物１１の近傍に配置されている。冷媒噴射ユニット１３から対象物１１までの距離は、ガス噴射口２３の開口径の値の１０倍以内の距離にするとよい。
また、冷媒噴射ユニット１３の位置は、冷媒の噴射流速の顕著な減衰や拡散が起こらない位置とする。ガス噴射口２３の寸法及び個数は、脱水処理及び冷凍処理後に製品となる対象物１１の特性や、対象物１１の配列に応じて、最適となるように適宜選択することができる。
【００３３】
ガス噴射口２３の形状は、スリット状や円形孔、或いは角孔のいずれの形状でもよい。例えば、ガス噴射口２３の形状を円形孔とした場合、ガス噴射口２３の孔寸法は、例えば、３〜３０ｍｍとすることができる。
冷媒導入口２４は、第１の冷媒供給管１４と接続されており、第１の冷媒供給管１４により供給された冷媒を冷媒噴射ユニット１３内に導入する。
【００３４】
上記構成とされた冷媒噴射ユニット１３の材料としては、超低温に対して耐性のある材料が好ましい。具体的には、冷媒噴射ユニット１３の材料としては、例えば、ＳＵＳ３０４や銅合金、或いはアルミ合金等を用いることが可能であるが、ＳＵＳ３０４を用いることが好ましい。
【００３５】
第１の冷媒供給管１４は、一方の端が冷媒供給源（図示せず）と接続されており、他方の端が冷媒導入口２４と接続されている。第１の冷媒供給管１４は、冷媒供給源（図示せず）から供給された低温窒素ガス等の冷媒を冷媒噴射ユニット１３に供給するための管路である。
バルブ１５は、第１の冷媒供給管１４に設けられている。バルブ１５は、冷媒噴射ユニット１３に供給する冷媒の量を調整する。
【００３６】
図２は、図１に示す冷凍装置の主要部拡大図である。図２では、図１に示す導入部２９及び排出部３１の図示を省略する。
【００３７】
図１を参照するに、冷却プレート１７は、真空冷却チャンバー１２内に収容され、かつ冷媒噴射ユニット１３と対向するように、冷媒噴射ユニット１３の下方に配置されている。
図１及び図２を参照するに、冷却プレート１７は、プレート本体２５と、通気用貫通部２６と、冷却用管路２７と、導入部２９と、排出部３１と、を有する。
【００３８】
図２を参照するに、プレート本体２５は、板状とされた部材である。プレート本体２５の上面は、対象物１１が載置される平坦な載置面２５ａを有する。
プレート本体２５の材料としては、超低温に対する耐性を有し、かつ熱伝導率に優れた材料を用いるとよい。具体的には、プレート本体２５の材料としては、例えば、高密度ポリエチレン等の樹脂や、ＳＵＳ３０４等を用いることができる。
【００３９】
通気用貫通部２６は、プレート本体２５を貫通するように複数設けられている。通気用貫通部２６は、冷媒噴射ユニット１３が噴射する冷媒を、プレート本体２５の上面側からプレート本体２５の下面２５ｂ側に通過させて、冷媒を真空吸引ポート２１内に誘導するための通気口である。
通気用貫通部２６は、プレート本体２５に配置される対象物１１が落下しない形状であればよい。具体的には、通気用貫通部２６としては、溝（スリット）または穴を用いることができる。
【００４０】
図３は、冷却プレートの一例を示す平面図である。図３では、図１及び図２に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
図３に示すように、通気用貫通部２６として溝３３を用いた場合、溝３３は、溝３３の延在方向に対して直交する方向に複数配置することができる。溝３３の幅は、対象物１１の大きさに依存するが、例えば、５〜３０ｍｍの範囲で適宜選択することができる。
【００４１】
図２及び図３を参照するに、冷却用管路２７は、プレート本体２５のうち、載置面２５ａを構成する部分に内設されている。冷却用管路２７の一方の端は、導入部２９と接続されており、冷却用管路２７の他方の端は、排出部３１と接続されている。
冷却用管路２７は、導入部２９から導入された冷媒を輸送することで、載置面２５ａ上に配置された対象物１１を冷却する。冷却用管路２７に通過させる冷媒としては、液化窒素等の低温液化ガス、低温窒素ガス等の低温ガスを使用することができる。
【００４２】
図３を参照するに、導入部２９は、プレート本体２５の側面に設けられている。図１及び図３を参照するに、導入部２９は、冷却用管路２７の一方の端、及び第２の冷媒供給管１８と接続されている。導入部２９は、第２の冷媒供給管１８から供給された冷媒を冷却用管路２７に導入する。
【００４３】
排出部３１は、プレート本体２５の側面に設けられている。排出部３１は、冷却用管路２７の他方の端、及び排出管２０と接続されている。排出部３１は、冷却用管路２７を通過し、対象物１１の冷却に寄与した冷媒をプレート本体２５の外部に排出するための管路である。
【００４４】
図１を参照するに、第２の冷媒供給管１８は、一方の端が冷媒供給源（図示せず）と接続されており、他方の端が導入部２９と接続されている。第２の冷媒供給管１８は、冷媒供給源（図示せず）から供給された液化窒素等の冷媒を、導入部２９を介して、冷却用管路２７に供給する。
バルブ１９は、第２の冷媒供給管１８に設けられている。バルブ１９は、冷却用管路２７に供給する冷媒の量を調整する。
【００４５】
排出管２０は、冷却用管路２７の他方の端、及び排出部３１と接続されている。排出管２０は、排出部３１から排出された冷媒（対象物１１の冷却に使用された冷媒）を冷凍装置１０の外部に排出する。
【００４６】
真空吸引ポート２１は、真空冷却チャンバー１２内に収容されている。図２を参照するに、真空吸引ポート２１は、冷却プレート１７の下面１７ａ（プレート本体２５の下面２５ｂ）に装着されており、冷却プレート１７の下面１７ａ及び複数の通気用貫通部２６を露出する空間３４と、排気口３５と、を有する。
【００４７】
図２を参照するに、空間３４は、真空吸引ポート２１の上端側（プレート本体２５の下面２５ｂ側）から下方に離間するにつれて、幅が狭くなるような形状とされている。
図１及び図２を参照するに、排気口３５は、真空吸引ポート２１の下端に配置されており、真空ポンプ２２と接続されている。
【００４８】
図１を参照するに、真空ポンプ２２は、真空吸引ポート２１の排気口３５と接続されている。図１及び図２を参照するに、真空ポンプ２２は、排気口３５を介して、空間３４及び真空冷却チャンバー１２の圧力を減圧する（真空にする）ためのものである。
【００４９】
真空ポンプ２２は、冷媒噴射ユニット１３から噴射された冷媒により、対象物１１を冷凍させる際、空間３４の圧力を減圧することで、通気用貫通部２６を介して、該冷媒を空間３４内に移動させて、真空冷却チャンバー１２内の空間１２Ａへの冷媒の拡散を抑制する。これにより、真空冷却チャンバー１２内の空間１２Ａの圧力が上昇することを抑制できる。
【００５０】
脱水処理時における真空冷却チャンバー１２内の圧力は、負圧（例えば、１Ｐａ〜１００ｋＰａ）とし、冷凍処理時における真空冷却チャンバー１２内の圧力は大気圧〜１０ｋＰａとする。真空ポンプ２２による排気速度は、真空冷却チャンバー１２内の容積と冷媒の供給速度とを考慮して決定する。
【００５１】
常温ガスパージ機構（図示せず）は、冷凍処理後に真空冷却チャンバー１２内を常温に戻す必要がある場合、真空冷却チャンバー１２に常温ガスを供給するためのものである。
【００５２】
第１の実施の形態の冷凍装置によれば、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理を行なう真空冷却チャンバー１２を設けることにより、脱水処理後に脱水用チャンバーの外部に対象物を取り出す必要や、脱水用チャンバーから取り出した対象物を冷却用チャンバー内に収容する必要がなくなると共に、脱水処理及び冷凍処理を連続して行なうことが可能となるので、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理の生産性を向上できる。
【００５３】
また、脱水処理後に脱水用チャンバーの外部に対象物を取り出す必要や、脱水用チャンバーから取り出した対象物を冷却用チャンバー内に収容する必要がなくなることで、チャンバー間の移動に起因する対象物１１への異物の混入を抑制できる。
【００５４】
また、真空冷却チャンバー１２内に収容され、通気用貫通部２６、及び上面に対象物１１が載置される載置面２５ａを有し、対象物１１を冷却する冷却プレート１７と、真空冷却チャンバー１２内に収容されると共に、冷却プレート１７の上方に配置され、対象物１１に対して冷媒を噴射する冷媒噴射ユニット１３と、を設けることにより、冷媒が直接対象物１１に噴射されると共に、対象物１１と冷却プレート１７とが直接接触するため、対象物１１を効率よく冷凍できる。
【００５５】
また、通気用貫通部２６が形成された冷却プレート１７の下面１７ａを露出するように、冷却プレート１７の下面１７ａ側に装着された真空吸引ポート２１と、真空吸引ポート２１内に設けられた空間３４の圧力を減圧する真空ポンプ２２と、を有することにより、対象物１１に対して噴射された冷媒が、真空冷却チャンバー１２内に拡散する前に、真空吸引ポート２１を介して、真空ポンプ２２により回収することが可能となる。
【００５６】
これにより、対象物１１に対して噴射された冷媒が、真空冷却チャンバー１２内に広がることなくなるため、冷媒により、脱水時に減圧した真空冷却チャンバー１２内の圧力が上昇することを抑制可能となる。
したがって、真空冷却チャンバー１２は、真空状態のみを考慮した構造及びシール機構でよいため、真空冷却チャンバー１２の構成を簡略化できる。
【００５７】
また、真空冷却チャンバー１２内において、冷却される部材は、冷却プレート１７、冷媒噴射ユニット１３、及び真空吸引ポート２１のみであるため、対象物１１の冷凍処理後に、常温ガスを用いて短時間でパージすることで容易に復温させることができる。
【００５８】
図４は、第１の実施の形態の冷凍装置を用いた対象物の脱水処理及び冷凍処理を説明するためのフローチャートである。
図１、図２、及び図４を参照して、第１の実施の形態の冷凍装置１０を用いた対象物１１の脱水処理及び冷凍処理について説明する。
【００５９】
始めに、予め、複数の対象物１１を準備し、ＳＴＥＰ１では、真空冷却チャンバー１２内に収容された冷却プレート１７の載置面２５ａに複数の対象物１１を配置（配列）する。
【００６０】
次いで、ＳＴＥＰ２では、真空冷却チャンバー１２内の空間１２Ａを減圧して真空とすることで、複数の対象物１１に含まれる水分を除去して、対象物１１の脱水処理を行なう。
【００６１】
次いで、ＳＴＥＰ３では、脱水処理に使用したチャンバーと同じ真空冷却チャンバー１２を用いて、対象物１１の冷凍処理を行なう。具体的には、冷却プレート１７の載置面２５ａにより、複数の対象物１１を冷却すると共に、冷媒噴射ユニット１３により、複数の対象物１１に噴射した冷媒により、複数の対象物１１を冷凍する。
【００６２】
次いで、ＳＴＥＰ４では、真空冷却チャンバー１２内から脱水処理及び冷凍処理された複数の対象物１１を取り出す。これにより、脱水処理及び冷凍処理された対象物１１よりなる製品が複数製造される。また、繰り返し、対象物１１を脱水処理及び冷凍処理する場合には、処理はＳＴＥＰ１へと戻り、上記ＳＴＥＰ１〜４の処理を行う。
【００６３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。図５において、図１に示す第１の実施の形態の冷凍装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００６４】
図５を参照するに、第２の実施の形態の冷凍装置４０は、第１の実施の形態の冷凍装置１０に設けられた第１の冷媒供給管１４、バルブ１５、及び排出管２０の替わりに、管路４１を設けた以外は、冷凍装置１０と同様に構成される。
【００６５】
管路４１は、一方の端が冷却プレート１７に設けられた排出部３１と接続されており、他方の端が冷媒噴射ユニット１３に設けられた冷媒導入口２４と接続されている。
管路４１は、冷却プレート１７内の冷却用管路２７を通過した後の冷媒を冷媒噴射ユニット１３に供給する。冷媒噴射ユニット１３は、管路４１により輸送された冷媒を対象物１１に直接噴射することで、対象物１１を冷凍させる。冷却プレート１７内の冷却用管路２７に液化窒素等の低温液化ガスを供給した場合、冷却用管路２７及び管路４１を通過することによりガス噴射口２３から噴射されるときにはガス状となっている。
【００６６】
つまり、第２の実施の形態の冷凍装置４０では、冷却プレート１７に設けられた排出部３１、及び冷媒噴射ユニット１３に設けられた冷媒導入口２４と接続された管路４１を設けることで、冷却プレート１７の載置面２５ａに配置された対象物１１の冷却に使用した冷媒を再利用する。
【００６７】
このような構成とされた第２の実施の形態の冷凍装置４０では、冷却プレート１７で使用した冷媒を冷媒噴射ユニット１３で再利用するため、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理に使用する冷媒の量を削減することが可能となる。これにより、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理に要するコストを低減できる。
【００６８】
また、第１の冷媒供給管１４、及びバルブ１５が不要になることにより、第１の実施の形態の冷凍装置１０と比較して、第２の実施の形態の冷凍装置４０の小型化を図ることができる。
また、第２の実施の形態の冷凍装置４０は、第１の実施の形態の冷凍装置１０と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係る冷凍装置の概略構成を示す模式図である。図６において、図１に示す第１の実施の形態の冷凍装置１０と同一構成部分には同一符号を付す。
【００７０】
第３の実施の形態の冷凍装置５０は、第１の実施の形態の冷凍装置１０に設けられた第２の冷媒供給管１８、バルブ１９、及び排出管２０の替わりに、真空吸引ポート２１の排気口３５及び冷却プレート１７の導入部２９と接続された管路５１を設けると共に、冷却プレート１７の排出部３１と真空ポンプ２２とを接続した以外は、冷凍装置１０と同様に構成される。
【００７１】
第３の実施の形態の冷凍装置５０では、真空ポンプ２２により、冷媒噴射ユニット１３から対象物１１に噴射された低温窒素ガス等の冷媒を、通気用貫通部２６を介して、真空吸引ポート２１内に設けられた空間３４（図６には図示せず、図２参照。）に導き、空間３４に導いた冷媒を、管路５１を介して、冷却プレート１７の冷却用管路２７に供給する。
つまり、第３の実施の形態の冷凍装置５０では、冷媒噴射ユニット１３から対象物１１に噴射された冷媒を再利用して、冷却プレート１７上に配置された対象物１１を冷却する。
【００７２】
このような構成とされた第３の実施の形態の冷凍装置５０では、冷媒噴射ユニット１３から対象物１１に噴射された冷媒を冷却プレート１７で再利用するため、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理に使用する冷媒の量を削減することが可能となる。これにより、対象物１１の脱水処理及び冷凍処理に要するコストを低減できる。
【００７３】
また、第２の冷媒供給管１８、及びバルブ１９が不要になることにより、第１の実施の形態の冷凍装置１０と比較して、第３の実施の形態の冷凍装置５０の小型化を図ることができる。
また、第３の実施の形態の冷凍装置５０は、第１の実施の形態の冷凍装置１０と同様な効果を得ることができる。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば第１〜第３の実施形態においては、真空脱水処理と冷凍処理をこの順に実施する方法について説明したが、真空脱水処理前又は真空脱水処理と冷凍処理との間に、冷却プレート１７による予備冷却を行っても構わない。また、真空脱水処理前に冷媒噴射ユニット１３からの低温窒素ガス等の噴射による冷却を行っても構わない。
【００７５】
（実施例）
実施例として、図１に示す第１の実施の形態の冷凍装置１０を用いて、図４に示すフローに基づいて、対象物１１として牛肉の脱水処理及び冷凍処理を行なった。真空冷却チャンバー１２には、内容積が４０Ｌのチャンバーを用いた。
【００７６】
先ず、対象物を真空冷却チャンバー１２内の冷却プレート１７上へ複数配置し、脱水処理を行った。脱水処理は、対象物１１の脱水率が５％となるまで行った。乾燥処理の条件は、温度５℃、１０ｋＰａとした。
次に、同一チャンバー内で冷凍処理を行った。冷凍処理は、対象物１１が−１８℃となるまで行った。冷凍処理は、冷媒噴射ユニット１３からの−８０℃の低温窒素ガスの噴射と、冷却プレート１７の冷却用管路２７へ液化窒素の供給を２０分間実施することにより行った。
その後、常温状態となるまで復温を行った。全体の所要時間は、脱水処理１０分、冷凍処理２０分、復温３分の合計３３分であった。
【００７７】
（比較例）
比較例として、図７に示す真空チャンバー２０１を有する脱水処理装置２００、及び冷却チャンバー２１１を有する冷凍装置２１０を使用して、図８に示すフローにより、実施例と同じ種類の対象物１１の脱水処理及び冷凍処理を行なった。真空チャンバー２０１及び冷却チャンバー２１１には、それぞれ内容積が４０Ｌ、４０Ｌのチャンバーを用いた。
【００７８】
本比較例では、真空チャンバー２０での真空脱水、真空チャンバー２０からの対象物の取り出し、冷却チャンバー２１での冷却の順で処理を行った。脱水処理、冷凍処理及び復温の条件は、実施例と同様とした。全体の所要時間は、脱水処理１０分、真空破壊３分、真空チャンバー２０から冷却チャンバー２１への移し替え２分、冷凍処理２０分の合計３５分であった。
【００７９】
（参考例）
参考例として、図９に示すフローにより、１つのチャンバー（内容積が４０Ｌ）のみを用いて、実施例と同じ種類の対象物１１の脱水処理及び冷凍処理を行なった。図９は、１つのチャンバーで脱水処理及び冷凍処理を実施する場合のフローチャートである。
【００８０】
参考例では、冷却プレートと真空吸引ポートが分離した構造のチャンバーを用い、図９に示す工程で脱水処理及び冷凍処理を行った。脱水処理、冷凍処理条件は実施例と同様とした。なお復温は、チャンバー全体をヒーターで加熱することにより実施した。全体の所要時間は、脱水処理１０分、真空破壊３分、冷凍処理２０分、加熱復温３０分の合計６３分であった。実施例、比較例、参考例の結果をあわせて表１に示す。
【００８１】
【表１】
2013088097.tif 000003
【００８２】
表１を参照するに、実施例によれば、異なるチャンバー間への対象物１１の入れ替え時間が不要になり、かつ参考例と比較して、復温に要する時間を大幅に短縮することが可能となることが分かった。
【符号の説明】
【００８３】
１０，４０，５０…冷凍装置、１１…対象物、１２…真空冷却チャンバー、１２Ａ，３４…空間、１３…冷媒噴射ユニット、１４…第１の冷媒供給管、１５，１９…バルブ、１７…冷却プレート、１８…第２の冷媒供給管、２０…排出管、２１…真空吸引ポート、２２…真空ポンプ、２３…ガス噴射口、２４…冷媒導入口、２５…プレート本体、２５ａ…載置面、２６…通気用貫通部、２７…冷却用管路、２９…導入部、３１…排出部、３３…溝、３５…排気口、４１，５１…管路
【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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【図９】
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