CN102472549A - 保存装置、保存方法 - Google Patents

Abstract

一种保存装置，包括：冷却对象物(11)的冷却机构(12)；收纳上述对象物(11)的保冷室(13)；和产生微波对对象物(11)施加微波的微波发生机构(14)，通过对对象物(11)施加微波，使对象物(11)成为过冷却状态。

Description

保存装置、保存方法

技术领域

本发明涉及一种冷冻方法、保存装置。

背景技术

为了维持品质地冷冻保存生鲜食品，冷冻时不破坏组织体的细胞和抑制浓缩(溶质向细胞外流出)非常重要。通常，冷冻时如果在生鲜食品中产生大的针状晶体则生鲜食品的细胞会被破坏，所以会导致品质下降。

因此，冷冻时所产生的冰晶优选为小的晶体。因此可以认为，为了冷冻生鲜食品，缩短生鲜食品的温度成为最大冰晶生成带(0℃～-5℃)的时间是有效的。

例如，如果使用高性能的冷冻装置和液氮等极低温液体，则能够缩短成为最大冰晶生成带的时间。

存在如下保存装置：将冷气直接导入到在底面具有金属板的保冷室来实施快速冷冻(参照专利文献1)。

但是，在上述保存装置中，利用与生鲜食品的表面接触的金属板的热传导来冷冻，所以如果是大的生鲜食品，则会产生成为最大冰晶生成带的时间变长的部分。而且，由于在与金属板接触的部分和此外的部分产生温差，所以在冻结的部分与未冻结的部分之间产生应力，生鲜食品有时会产生裂纹。

另外，使用极低温液体的方法，虽然能够缩短成为最大冰晶生成带的时间，但是存在设备变得复杂的问题。

另外，缩短成为最大冰晶生成带的时间的方法公开有如下方法：为了快速地冷冻至冻结点附近，将生鲜食品的表面与内部的温差维持得较小，进行缓慢地冷却至冻结点下的慢冷(slow cooling)处理，之后进行快速冷冻(参照专利文献2)。

还公开有如下技术：使用中波、短波、超短波中的任一种频率的电磁波，对生鲜食品一边进行介电加热一边进行冷却，使生鲜食品冻结(参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开2005-83687号公报

专利文献2：日本特开平8-252082号公报

专利文献3：日本特开2001-245645号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在进行慢冷处理的情况下，至冷冻结束要用很长时间，有可能发生生鲜食品氧化和细菌繁殖等。

另外，在使用中波、短波、超短波中的任一种频率的电磁波的情况下，难以获得食品的阻抗匹配，为了获得匹配，需要将食品夹在两个电极间。因此，需要根据食品的大小和厚度、种类调整电极间隔，存在装置大型化的问题。另外，用于施加中波、短波、超短波的电磁波天线变成大型天线。

而且，在使用中波、短波、超短波的情况下，能够使所形成的冰融解。但是，在形成大量冰晶的情况下，如果使用中波、短波、超短波，则冰晶的生成速度比融解速度快，难以抑制冻结。

本发明就是用来解决上述问题的，目的在于提供一种进行高品质的冻结保存装置、保存方法，其使用微波来抑制被冷冻物的温度分布并使其冻结来缩小冰晶，抑制细胞组织的破坏，能够以保持生鲜食品的品质的状态进行冷冻。

用于解决课题的方法

本发明的保存装置是一种冷却保存对象物的保存装置，其特征在于，包括：收纳上述对象物的保冷室；将收纳于上述保冷室的对象物冷却的冷却机构；微波发生机构，其具有产生施加于对象物的微波的半导体元件，所产生的微波的最大电力为100W以下；和控制上述微波发生机构的动作的控制机构。

由此，能够通过对对象物施加微波来抑制对象物的温度分布进行冷却。特别是通过利用低输出的微波发生机构高精度地对对象物施加微波，能够抑制对象物的温度分布使其冻结。特别是因表面积和散热等的关系，对象物从端部等起被冷却，温度逐渐降低，而微波具有电波容易集中于该端部等的性质，所以能够高精度地控制微波的输出，在冻结中能够减少对象物的温度分布。因此，能够实现减少对象物的温度分布的冻结，所以能够缩小冰晶，实现高品质的冻结。

也可以还具有检测对象物的温度的温度检测机构，上述控制机构，在将上述冷却机构控制成使上述对象物的温度下降的情况下，当上述温度检测机构检测出规定的阈值以下的温度时，使上述微波发生机构产生微波。

由此，通过与对象物对应地调整微波的产生时刻，能够容易地产生过冷却状态，实现高品质的冷冻。

另外也可以上述控制机构，在使上述微波发生机构产生微波后，基于规定的第一信息，使微波发生机构所产生的微波的能量增加。

由此，能够利用微波强制地解除过冷却状态，能够实现对象物的高品质的冷冻状态。

另外，也可以上述冷却机构，在使上述微波发生机构产生微波后，基于规定的第二信息提高冷却能力。

由此，通过进一步冷却通过了最大冰晶生成带的对象物，能够高品质地维持对象物的冷冻保存状态，能够实现没有细胞破坏的高品质的冷冻。即，过冷却被解除时的对象物并非完全冻结的状态，而是在对象物上均匀地形成小的冰晶，在该冰晶间存在未冻结部分。为了使该未冻结部分的水分不会变成大的冰晶，或者均匀地形成的小的冰晶不会因未冻结部分的水而生长从而使冰晶变大，在过冷却解除后快速冻结，缩小冰晶，由此能够实现没有细胞破坏的高品质的冻结。

也可以利用反射电力检测机构，通过检测从上述微波发生机构产生的微波未施加到对象物而返回的微波的能量，来检测对象物的温度。

由此，不必另外设置用于检测对象物的温度的装置。

而且，所述控制机构也可以使所述微波发生机构所产生的微波的频率在300MHz以上300GHz以下的范围内变化，利用反射电力检测机构，确定反射率变成60％以上的频率，使所述微波发生机构产生所确定的频率的任意频率的微波。

由此，能够使对象物高效地吸收微波，所以能够精确地降低对象物的温度分布，能够实现保存装置的节能化。而且，对于各种形状和数量的对象物，也够能检测出能够有效地吸收微波的频率，所以不必重新设置用于检测对象物的重量的重量传感器和检测大小的图像传感器，能够以高品质的状态冷却对象物。

本发明的保存方法的特征在于，在对象物的冻结点以上且对象物的温度在10℃以下的时刻施加微波。特别是对象物中的水分子从10℃附近开始集合，特别是从5℃附近水分子凝聚力增强，所以通过在这些温度范围施加微波，能够高效地抑制水分子的凝聚，也能够抑制冰晶核的生成。因此，能够稳定地成为过冷却状态，并且能够缩短微波的施加时间，所以有利于节能。

另外，也可以设置切换微波发生机构的输出的切换机构。由此，切换冷冻和解冻，在冷冻时，减小微波的输出，以比被所述对象物吸收的能量大的能量进行冷却，将食品维持在过冷却状态或者经过过冷却状态使其冻结，在解冻时，增大微波的输出，增加被冷冻物吸收的能量，由此能够实现冷冻和解冻两者。

另外，在冷藏对象物的情况下，也可以给予对象物适当的微波刺激。由此能够促进对象物的内部的营养素的生成并进行冷藏。特别是在冷藏时，通过使来自微波发生机构的刺激在对象物的内部发生反应，引起生体的防御反应，来增加农作物内的营养素。

发明效果

本发明的保存方法和保存装置通过抑制水分子的凝聚来抑制冻结所需的冰晶核的生成和生长。因此，能够稳定地使对象物成为过冷却状态，能够瞬间通过最大冰晶生成带。

另外，由于能够在对象物内均匀地生成小的冰晶，所以能够实现细胞破坏少的高品质的冷冻。

附图说明

图1是表示施加微波的对象物的各部分的温度的时间变化的图。

图2是表示未施加微波的对象物的各部分的温度的时间变化的图。

图3是表示有无施加微波的对象物的冷却曲线的图。

图4是表示施加微波的对象物的温度与过冷却度的关系的图。

图5是表示微波发生机构的输出电力与过冷却度的关系的图。

图6A是概略地表示保存装置的图。

图6B是概略地表示保存装置的立体图。

图7是概略地表示微波发生机构的图。

图8是表示施加微波时的频率与反射波的衰减率的关系的图。

图9是表示微波吸收率与解冻时间的关系的图。

图10是概略地表示其他的保存装置的图。

图11是概略地表示其他的保存装置的图。

图12是表示对象物的各部分的解冻时间与温度的关系的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明并未限定于该实施方式。

(实施例1)

图1是表示用本发明的保存方法冷冻的对象物的各部分的时间与温度的关系的图，图2是用于对比的图。

对象物是200g牛肉。图1表示在冷冻过程中施加微波的情况。另外，图1表示对象物的中心部(中央内部)、右端部(表面)、左端部(表面)共计三处的温度的时间变化。

在上述三处中的任一处的温度变成5℃以下的时刻施加微波。

在本实施例中，施加微波的时刻为5℃，这是水分子开始集合的温度，此时如果施加微波，则能够抑制冰晶核的生成和冰晶的生长，抑制局部冻结。

另外，如果在冻结点以下施加微波，则微波难以被冰吸收，所以需要大量的电力，违反了节能原则。

另外，如果从常温下施加微波，则有可能在被冷却之前，对象物发热、被加热。

因此，施加微波的时刻，优选是冻结点以上且对象物开始冷却的10℃以下，更优选是水分子开始集合凝聚的5℃以下。

另外，以冷却对象物的能量比微波施加电力大的电力进行冷却和冻结。

为了比较，图2表示除了未施加微波以外以与上述相同的条件进行冷却时的对象物(200g牛肉)的中心部(中央内部)、右端部(表面)、左端部(表面)共计三处的温度。比较图1和图2可知，三处的温度分布中，未施加微波的一处较大。

一般而言，对象物由于从表面散热，所以从右端部和左端部冷却，温度下降。另一方面，在一边施加微波一边进行冷冻的情况下，电波集中于容易被冷却的右端部和左端部，能够降低对象物的中央内部与表面部的温差并且进行冷冻。

另外，将一边施加微波一边冷冻的对象物和未施加微波冷冻的对象物在-20℃气氛下保存三天后，在5℃气氛下放置24小时来进行解冻，测量解冻后的滴水量。其结果是，一边施加微波一边冷冻的对象物的滴水量为0.3g。未施加微波冷冻的对象物的滴水量为1.2g。由该结果可知，通过施加微波降低温度分布使其冻结，能够实现细胞破坏少、高品质的冻结。

另外能够确认：在使用豆腐作为对象物的情况下，通过施加微波，也能够降低温度分布。而且，在是豆腐这样软的原材料的情况下，施加微波冷冻的对象物解冻后的外观形状保持原样，未施加微波冷冻的对象物的表面出现裂纹。

另外，相对于施加微波冷冻的对象物，未施加微波冷冻的对象物体大约是5倍的滴水量。

由上述结果可知，通过在对象物的冷却中施加微波，能够降低温度分布，能够实现高品质的冻结。

另外，在上述实验中，仅进行了三处的温度测定，但是一般可以认为，对象物的温度从表面逐渐下降。

另一方面也可以认为，微波具有电力半衰深度低且容易被表面吸收的性质，所以能够强烈地作用于对象物的表面，降低对象物的中心部与表面的温差。

(实施例2)

图3是表示有无施加微波时的对象物的冷却曲线的图。

图3表示使用水作为对象物，在冷却过程中施加微波使其冷冻时和未施加微波使其冷冻时的冷却曲线。

微波是在水的温度达到5℃时施加的。施加电力约为3W，冷却对象物的能量比施加电力大，约为20W。

如图3所示，未施加微波的水在水的冻结点0℃开始冻结，温度缓慢下降。即可以认为生成冰晶。

另一方面，施加了微波的水，即使超过冻结点也会温度下降成为不会冻结的过冷却状态。

如上所述，通过在即将生成冰晶之前对对象物施加微波，能够抑制电力的消耗，并且有效地成为过冷却状态。

这可以认为是因为，通过施加微波，在冻结之前抑制水分子的集合，使其成为单分子，由此抑制冰晶核的生成和冰晶的生长，能够导向过冷却状态。

图4是表示施加微波的对象物的温度与过冷却度的关系的图。

对象物是水，冷却前的水的温度是20℃。

如图4所示可知，如果在冷却的同时施加微波，则不会出现过冷却，而施加微波时的水的温度越低，过冷却度越大。

这可以认为是因为，如果在水分子开始集合时施加微波，则水分子的移动就被激活而成为单分子状态，容易被导入到过冷却状态。

由图4可知，开始对对象物施加微波的时刻优选是对象物的温度从冻结点以上10℃以下的范围中选择的阈值以下。而且，通过从冻结点以上5℃以下的范围中选择阈值，能够高几率地创造出过冷却状态。

图5是表示微波发生机构的输出电力与过冷却度的关系的图。

如图5所示可知，微波的功率与过冷却度有相关关系，另外需要根据对象物的重量控制微波的功率。

因此，例如利用重量传感器检测对象物的重量，或者根据对象物的温度下降率计算对象物的重量，来控制微波发生机构的输出电力，由此施加与对象物的重量对应的功率的微波。通过这样的方式，无论对象物的重量如何，都能够稳定地成为过冷却状态。

另外，也可以不是根据重量传感器或对象物的温度下降检测或计算重量，而是预先输入对象物的重量。

另外，也可以预先输入食品的种类。例如，通过设置能够选择肉、蔬菜、鱼、副食品等的按钮，能够选择与食品的种类对应的最佳的频率。另外，基于与所算出的重量或所输入的重量一起选择的食品的种类，能够照射与对象物的种类和重量对应的功率且最佳频率的微波，所以具有能够进一步提高照射效率，实现节能的效果。

另外，设置能够以数10g和数100g单位输入食品的重量的输入部，通过使用者输入大致的重量，即使在不具有重量传感器等的情况下，也能够以简单的结构照射与对象物的重量对应的功率的微波，所以具有能够进一步提高照射效率，实现节能的效果。

另外，所施加的微波的频率是2.45GHz，但只要是从300MHz以上300GHz以下的范围中选择的频率的微波，就能够获得同样的效果。如果是300MHz以下，则为了使食品有效地吸收微波，需要采用夹在电极间等的结构，装置本身大型化。而且，如果是300MHz以下，则因对象物的形状，电磁波集中，难以施加均匀的电波。

因此，会出现能够形成和不能形成水分子的单分子的位置，导致生成冰晶核。另外，在300GHz以上时，由于电磁波仅集中于表面，不会传递至内部，所以会在对象物的内部与表面产生温差，会生成冰晶核，也不会成为过冷却状态。

另外，为了使装置本身小型化，微波的施加机构采用天线是最佳方法。而且在使用天线的情况下，如果是300MHz～300GHz，则能够实现天线的小型化，所以能够实现微波发生机构的小型化。

(实施方式1)

图6是概略地表示保存装置的图。

如该图所示，保存装置1是冷却冷冻对象物11的装置，包括：冷却机构12、保冷室13、微波发生机构14、温度检测机构15和控制机构17。

冷却机构12是具有压缩机，通过使制冷剂的气体与液体强制相变，利用冷却气体(空气)等的冷却循环的装置。在本实施方式的情况下，具有用于排出作为冷却后的空气的冷气的送风机，而冷却机构所需的能量主要是用于使压缩机运转的电力。

保冷室13是收纳对象物11并且导入冷却机构12所产生的冷气来冷却对象物11的具有保温性的箱形状的部件。

微波发生机构14是发生施加于对象物11的微波的装置。微波发生机构14由控制机构17控制成使对象物所吸收的微波的能量比冷却机构12所需的能量小。

图7是概略地表示微波发生机构的图。

如该图所示，微波发生机构14包括：发送装置18、增幅器19、分配器20、反射电力检测机构21、发送控制部22和天线16。

发送装置18是发送微波的装置，在本实施方式的情况下，使用半导体元件来发送微波。作为半导体元件，可以列举Si、GaAs、SiC和GaN等，而在本实施方式中使用了GaN。一般而言，作为发送微波的发送装置18有磁控管，但如果使用磁控管，则难以产生100W这样的低能量的磁控管，所以通过使用半导体元件，能够产生100W以下的微波，而且能够微细地调整微波的能量。

像这样，在用像现有技术那样的磁控管产生微波的情况下，由于其输出大，所以难以进行仅使食品的低温位置的温度变化缓和那样的输出小的控制，通过不仅向低温部分也向温度更高的部分照射，不能抑制伴随冷却而产生的温度偏离，但通过在冷冻和冷藏的气氛温度中照射低输出的半导体的微波，微波有效地作用于温度低的位置，并且冷却整体，所以能够抑制低温位置的温度下降，使冷却中的对象物的温度分布均匀化并进行冷却。

在像这样利用半导体进行的以低输出照射微波的基础上，进一步如图6(A)和图6(B)所示，在将冷气等冷却机构配置于顶面13a或者作为垂直壁面之一的背面13b上部的情况下，由于利用冷气从上方侧冷却对象物11，所以对象物11因热传导，从冷气吹到对象物11的面积大的上表面被冷却，对象物的上表面与下表面会产生温差。但是，在将由半导体产生的微波施加于对象物时，通过发挥更加均匀分散地照射的效果的天线16平面状地设置于对象物11的上表面，能够从对象物的上表面一侧均匀地照射微波，能够在温度低的上表面部分施加微波，抑制温度分布。

具体而言，例如，如图6B所示，在比作为将高度A的高度方向一分为二的中心线的A’更靠上方一侧，即储藏室的上部一侧具有冷却机构12的冷气吹出口12a的情况下，将微波的天线16配置于上方一侧。

另外，在将冷气吹出口或冷却板等设置于保冷室13的底面，从对象物11的底面冷却的情况下，通过在对象物11的底面一侧设置天线16，也能够获得同样的效果。

即，与将天线16设置于围绕保冷室13的面的中央相比，为了冷却收纳于冷气吹出口和冷却板等保冷室13的对象物11，更优选配置在靠近设置于保冷室13的冷却作用部的位置。

此外，如图6(B)所示，保冷室13的高度A、宽度B、深度C的尺寸是C＞B＞A，优选以沿着与尺寸最短的A正交的面(顶面13a或底面)的方式设置平面状的天线16。另外，优选是具有载置食品的分区的底面的面积的1/4以上3/4以下的面积的天线16。由此能够从最大为B×C的顶面13a一侧均匀地照射，能够在更广的范围均匀地照射微波。另外，由于是与对象物最短距离A尺寸的照射，所以不会损失微波的能量，能够有效且均匀地照射。

接着，对微波的施加能量进行说明。

保存装置所具有的微波发生机构14能够产生的微波的最大电力优选是100W。这是因为，在冷冻或者冷藏气氛下对作为对象物11的食品等进行照射时，能够高精度地控制到10W左右，能够以低输出进行高品质的解冻。

进一步优选的是，微波发生机构14能够产生的微波的最大电力是50W。这是因为，能够实现谋求节能的保存装置。即，如果最大电力为50W，则能够抑制因发送装置18的发热而引起的损失。另外，根据该微波发生机构14，能够精度良好地控制到5W左右，能够进行更加符合对象物的详细的控制，尤其能够实现高品质的解冻。

进一步优选的是，微波发生机构14能够产生的微波的最大电力优选从30W以下10W以上的范围中选择。只要是具有该微波发生机构14的保存装置，则能够用一个发送装置18实现以下两种照射：一边冷却对象物11一边照射微波使其成为冻结状态或冷藏状态的冷却时的微波照射；和解冻已冻结的对象物的解冻时的微波照射。像这样，在能够用一个发送装置18兼用冷冻和解冻的保存装置1的情况下，例如能够在一个储藏室中切换冷冻和解冻，详细来讲，能够通过具有像实施例2中说明过的对保存装置1和微波发生机构14的输出进行控制的切换机构23来实现。

另外，保存装置1也可以具有多个微波发生机构14。通过组合多个微波的最大输出电力较小(例如是30W)的微波发生机构14，能够进行高精度的控制，实现高品质的冷冻或冷藏、解冻。特别是优选具有最大电力不同的微波发生机构14。具体而言，例如，在微波发生机构14的最大电力合计为20W的输出的情况下，可以例示具有一个最大电力为10W的微波发生机构14和两个最大电力为5W的微波发生机构14的保存装置1。在这种情况下，在解冻时从全部的微波发生机构14产生最大电力为20W的微波，在冷冻时使一个5W的微波发生机构14运转，由此能够以1W以下的高精度控制5W以下的微波，能够实现高品质的冷冻和冷藏。

与磁控管相比，使用半导体元件能够大幅实现小型化，能够抑制保存装置1的大型化，所以优选。另外，从发送装置18输出的微波被增幅器19增幅，经由分配器20从设置于保冷室13的天线16施加到对象物11。另外，所谓上述微波的最大电力，表示通过增幅器19从天线16输出的微波的强度。

反射电力检测机构21是检测未施加于对象物11而是在保冷室13内反射的微波的装置。在本实施方式的情况下，反射电力检测机构21具有用作温度检测机构15的功能。

具体而言，在施加于对象物11的微波的频率一定的情况下，由对象物11的温度不同反射电力的能量也不同。反射电力检测机构21利用该特性检测对象物11的温度。

另外，根据反射电力检测机构21，能够对各种形状和数量的对象物11使微波供给量最大化。换言之，能够检测能够以非常高的效率效对对象物11照射微波的频率。

以下记载检测出能够以非常高的效率照射微波的频率的具体方法。首先，以预先设定的一定的输出输出微波，使输出的微波的频率变化。然后，用反射电力检测机构21检测变化后的每个频率的反射波。例如，微波的频率的变化范围是2400～2500MHz。图8表示在2400～2500MHz的范围内使频率变化时的基于反射电力检测机构21检测出的反射波算出的衰减率与频率的关系的一个例子。如图8所示可知，由频率不同衰减率发生变化。即可知，由输出的微波的频率不同，对象物11吸收微波的吸收率发生变化。

另外，图9表示微波吸收率与将对象物解冻至-5℃所需的解冻时间的关系。如图9所示，即使是相同的输出，如果微波的吸收率低，则解冻时间也费时，即损耗大，而如果吸收率高，则解冻时间短。

微波吸收率与衰减率(反射率)的关系是，微波吸收率越高，衰减率(反射率)越低。即，衰减率(反射率)低，则向壁面等的反射少，所照射的微波被对象物吸收。

即，通过选择反射电力检测机构21检测出的反射率最低的频率来决定微波的输出频率，能够以最高的效率对对象物供给微波，所以能够抑制由向壁面等的反射引起的能量的消耗，节能地照射微波。

但是，如图9所示，微波的吸收率在20％～60％时，吸收率每增加10％，冷却时间就会缩短5分钟，而在60％以上至80％时，吸收率每增加10％，冷却时间仅缩短1.6分钟，变化急剧变缓。进一步在吸收率为80％以上时，几乎不影响冷却时间。

于是，虽然最优选以反射电力检测机构21检测出的反射率(衰减率)最低的频率X0输出，但是如果考虑在60％以上至80％时，吸收率每增加10％冷却时间仅缩短1.6分钟，取衰减率最低的频率X0与衰减率最高的频率X1的差分Y0，如果是以Y0的0％以上40％以下(相当于吸收率60％以上)的范围Y1(在图8中，2434～2441HZ、2465～2472HZ)的频率为中心照射，则在实机上能够充分高效地照射。

进一步，如果以相当于吸收率80％以上的衰减率0％以上20％以下的范围Y2(在图中是2466～2472HZ)为中心照射，则能够进行与X0同等的效率最好的节能照射。

另外，如果不是1HZ这样的详细的设定，而是以例如10HZ这样大致多个阶段能够变更微波的频率的装置，则能够进行控制不会变得复杂，故障更少，实用性高的微波照射。

像这样，特别是在使用冷却机构来保持低温的保冷室13中，具有与冷却作用相反的加热作用的微波的照射，除了发送装置18本身的电力消耗外，还会出现因发送装置18的发热而引起的保冷室13的温度上升，所以会产生用于将保冷室13保持在低温的电力消耗。因此，通过以如上所述的最高效率对对象物11供给微波，能够使保存装置1整体实现节能。

另外，与微波炉不同，保存装置1通过在冷冻和冷藏气氛下对保冷室13施加微波，能够一边冷却对象物11一边解冻，所以能够降低解冻的温度不均。即，在解冻时，对象物11受周围温度的影响，特别是如果保冷室13的箱内温度高，则对象物11的表面接受周围的热量，先开始解冻。如果以这种状态施加微波，则与冰相比，微波更容易被水吸收，所以微波仅容易被表面吸收，会在对象物的中心部与表面部产生温差，发生温度不均。但是，如果箱内温度是冷藏或者冷冻气氛的温度，则难以受到箱内温度的影响，能够利用微波进行均匀的解冻。另外，万一发生温度不均时，因箱内温度低而能够冷却对象物，所以能够抑制温度不均引起的温度上升，其结果是，能够降低温度不均。

另外，万一忘记取出对象物时，在微波炉中的解冻中，对象物的温度上升，品质下降，但在冷冻·冷藏气氛下，能够抑制品质下降。

发送控制部22是通过控制发送装置18选择最佳的频率，并以该频率产生微波的处理部。通过施加最佳的频率的微波，能够使对象物11高效地吸收微波。

而且，由于能够检测对形状、数量的被加热物使微波供给量最大化的频率，所以也不必重新设置检测对象物11重量的重量传感器和检测大小的图像传感器等，所以能够实现小型化和低成本化。

温度检测机构15是直接检测收纳于保冷室13的对象物11的温度的装置。在本实施方式的情况下，温度检测机构15是能够非接触地检测对象物11的温度的装置。另外，在本实施方式的情况下，用反射电力检测机构21和温度检测机构15多个装置来测定对象物11的温度。这是为了通过复合式地检测对象物11的温度来提高精度，并不一定需要多个装置。

控制机构17是控制微波发生机构14的动作的装置。此处，微波发生装置14的动作在于，是否施加微波、输出的微波的电力、输出的微波的频率等。在本实施方式的情况下，具有如下功能：基于来自温度检测机构15的信息和来自反射电力检测机构21的信息(也可以是其中一个信息)，在对象物11的温度达到从冻结点以上10℃以下的范围中选择的阈值的时刻，使微波发生机构14动作，将微波施加于对象物11。

另外，控制机构17还具有如下功能：基于来自温度检测机构15和反射电力检测机构21的信息(也可以是其中一个信息)，算出对象物11的温度下降率(对象物11的重量)，控制微波发生机构14，对施加于对象物11的微波的功率进行控制。

控制机构17还具有基于规定的第一信息提高微波发生机构14的输出的功能，该规定的第一信息是使微波发生机构14动作后的来自温度检测机构15的信息和来自反射电力检测机构21的信息(也可以是其中一个信息)。

具体而言，作为第一信息，用温度检测机构15检测对象物的温度，在该检测温度的温度变化是预先设定的一定范围内时的信息的情况下，检测出能够实现均匀温度下的冷却，判断为能够将过冷却状态维持至规定的温度，通过提高微波的输出对对象物11给予温度变化，强制地解除过冷却。这是因为，如果过长时间维持过冷却，则因细菌繁殖等品质有可能下降。因此，通过施加微波来解除过冷却状态，使对象物瞬间解冻而均匀地生成小的冰晶，能够实现没有细胞破坏的高品质的冻结。

另外，第一信息也可以是表示检测保冷室13所具有的门的开闭的开闭检测装置的信息。例如，可以在将利用上述开闭检测装置检测关门后经过一定时间的信息作为第一信息的情况下，判断为能够将过冷却状态维持至规定的温度，也可以提高微波的输出对对象物11给予温度变化。通过这样的方式能够强制地解除过冷却。在这种情况下，不必重新设置温度检测机构15，只要检测来自门检测装置的检测的规定的时间即可，所以能够以简单的结构决定过冷却解除的时刻。特别是通过施加微波，能够稳定地使对象物11成为过冷却状态，所以仅通过载置于保冷室13冷却的时间，就能够控制过冷却解除的时刻。

另外，第一信息也可以是表示对象物体的温度达到一定温度后经过一定时间的信息。由于检测出对象物11的温度，进一步在一定时间后解除过冷却，所以能够精度良好地检测出过冷却的状态，能够提高冷冻品质。特别在是肉等的情况下，如果能够将过冷却状态维持至规定的温度，则过冷却的效果显著，即使能够将过冷却状态维持至该温度以下的温度，也看不到更大的效果。因此，通过在达到规定的一定温度后经过一定时间后解除过冷却，能够实现高品质的冷冻，并且能够减少微波的施加时间，所以有利于节能。

第一信息并未限定于此，也可以是微波发生机构14的动作开始后且经过规定的时间后的信息等，从计时器(未图示)获得信息等。

像这样，通过在过冷却后对对象物11施加高能量的微波，能够强制地解除过冷却，使对象物11冻结。

而且，冷却机构12也可以通过基于第二信息提高冷却能力来减少温度不均，在一定的温度以下进行快速冷冻，由此来以均匀温度解除冷冻，该第二信息是来自温度检测机构15的信息和来自反射电力检测机构21的信息(也可以是其中一个信息)。

具体而言，第二信息也可以是表示利用温度检测机构15检测对象物的温度，该检测温度的温度变化在预先设定的一定范围内的信息。在这种情况下，判断为过冷却已经解除，通过提高冷却能力，能够使对象物快速冻结。另外，第二信息也可以是表示检测温度的温度变化在预先设定的一定范围外的信息。

即，如果从过冷却状态解除过冷却，则会瞬间在对象物内形成细微的冰晶，因此时的潜热而使对象物11的温度上升至冻结点。于是，如果检测此时的对象物11的温度上升，则能够检测出过冷却已解除。

特别是过冷却解除后的对象物11并非完全冻结的状态，而是细微的冰晶和水分混在一起的状态。因此，通过使过冷却解除后残留的水分快速冻结，能够不使细微的冰晶生长而将其保持得较小，能够抑制对象物11的细胞破坏。

另外，作为进行该过冷却解除的机构，如果增大流入到收纳有对象物11的储藏室的冷气的风量或者风速，则能够同时进行过冷却解除和快速冷冻，能够抑制对象物11的细胞破坏，实现更高品质的冻结。

在这种情况下，通过在控制成增大冷气的风量或者风速的同时停止微波，能够节能且迅速地进行过冷却解除。在进行增大冷气的风量或者风速的控制的情况下，通过将储藏室内的设定温度降低10度以上，能够进行快速冷却。

另外，无论是在取得第一信息之前还是冷却对象物11之后，都可以将表示对象物11的温度上升的信息作为第二信息。在这种情况下，判断为过冷却已解除，通过提高冷却能力，能够使对象物快速地冻结。通过这样的方式，即使万一过冷却在未达到规定温度的状态下被解除，也能够通过快速冻结，防止缓慢冷冻实现高品质的冷冻。

而且，利用温度检测机构15检测出对象物11的温度，检测出过冷却解除，但用来自反射电力检测机构21的信息，同样也能够检测对象物是否已解除过冷却。

即，反射电力检测机构21检测微波并未施加于对象物11而被反射的电力。是否施加微波于对象物，受对象物11的形状和温度的影响。特别是微波具有容易被水吸收而难以被冰吸收的性质。因此，由于在维持过冷却的期间是水的状态，所以容易施加微波，反射电力也低，但是如果过冷却被解除生成冰晶，则微波难以被对象物11吸收，反射电力增加。即，也可以将第二信息作为表示反射电力增加的信息。例如，也可以将第二信息作为衰减率发生变化(向反射电力的增加方向)的信息。具体而言，在以2410MHz的一定频率施加微波的情况下，过冷却解除前后的衰减率大约变化40％，所以将该信息作为第二信息。

通过利用反射电力检测机构21检测出该反射电力的变化，能够检测出过冷却解除。

另外，第二信息并未限定于此，也可以是微波发生机构14的输出上升后且经过规定时间后的信息等由计时器(未图示)获得的信息等。

由此，能够进一步降低通过最大冰晶生成带后的对象物11的温度，将对象物11的品质维持在高品质状态。

根据以上的保存装置1，容易使对象物11出现过冷却状态，在过冷却解除后快速冻结，缩小冰晶，由此能够实现没有细胞破坏的高品质的解冻。

(实施方式2)

图10是概略地表示其他的保存装置的图。

该图所示的保存装置1是能够实现对象物11的冷冻和解冻的装置。

本实施方式的保存装置1的不同点在于，具有控制上述保存装置1和微波发生机构14的输出的切换机构23。在具有相同功能的部分标注相同的符号，并省略其说明。

切换机构23在作用于微波发生机构14，冷冻对象物11的情况下，降低微波发生机构14的输出，用比被对象物11吸收的能量大的能量进行冷却，将对象物11维持在过冷却状态或者经过过冷却状态后使其冻结。另外，在解冻的情况下，增大微波发生机构14的输出，用比被对象物11吸收的能量小的能量进行冷却，由此将对象物11解冻。另外，切换机构23作用于冷却机构12，也能减少向保冷室13排出的冷气的量。

即，使用者利用切换机构23选择冷冻、解冻，根据该选择，如果是冷冻，则为了使对象物11成为过冷却状态而减小微波发生机构14的输出，如果是解冻，则增大微波发生机构14的输出，由此能够实现解冻。

在本实施方式中，令微波发生机构14的输出为20W，保冷室13的温度为5℃进行解冻。其结果是，解冻时间需要50分钟，而测定23处解冻后的温度的结果可知，温度不均只有大约3℃。另一方面可知，在假定使用微波炉等将微波的输出提高至300W程度的情况下，解冻时间为10分钟程度，解冻后的温度不均大约为30℃程度，温度分布为10倍程度。

另外，作为一般的解冻方法，在冰箱内进行解冻的情况下，与本实施方式同样，解冻不均大约为3℃，而解冻也大约需要20小时。

如本实施方式所述，通过在低电力条件下缓慢地解冻，能够实现温度不均得以抑制的高品质的解冻。特别是像微波炉这样通过施加高电力的微波来解冻时，在对象物的组成中存在“tanδ·εr”大的部分的情况下，发生微波被该部分集中地吸收而异常过热，即所谓“失控加热”的现象。该现象是在解冻冷冻食品时经常发生的现象，如果冷冻食品的损耗系数小的冻结部的一部分解冻，则该部分的损耗系数增大，高效地吸收微波能量。其结果是，发生其他部分是冻结状态而熔融部分煮熟的问题。

但是，通过以低电力的微波输出缓慢地解冻，能够抑制对象物11中的介电损耗的分布，所以不会发生热失控加热，所以能够实现没有温度分布的高品质的解冻。

另外，在施加低输出的微波的情况下，一般在微波炉中使用的微波发生机构14是磁控管，该磁控管的极限大约为200～300W程度。但是，通过使用半导体作为微波发生机构14，即使微波的输出在数瓦以下能够进行调整。而且，由于也能够实现用磁控管无法实现的频率的可变，所以也能够以与对象物的状态对应的频率进行解冻。特别是通过使用反射检测机构21，检测出解冻中的反射电力，利用其输出来调整微波的频率，由此能够更高效地施加微波于对象物，所以也能够缩短解冻时间。

另外，本保存装置由于设置有冷却机构12，所以能够调整解冻时的箱内的温度。特别是通过在低温气氛下解冻，能够抑制对象物的端部被箱内温度解冻且微波集中在该被解冻的部分，所以能够实现更高品质的解冻。

由以上的结果可知，本实施方式的保存装置能够减少解冻后的温度不均，还能够缩短解冻的时间。

而且，如图11所示，保存装置1也可以在保冷室13的内部或外部还具有加热保冷室13内部的加热机构24。通过加热保冷室13，也能够缩短解冻时间。

利用加热机构24，能够高效地进行解冻，能够保持解冻品质，进一步在短时间内进行解冻。

在本实施方式中，通过利用加热机构24将保冷室内的温度提高至10℃，能够将解冻时间减少至30分钟。另外，能够将解冻后的温度不均抑制在5℃以下。

本实施方式的保存装置1使用微波发生机构14实现高品质的冻结，使用相同的微波发生机构14，也能够实现高品质的解冻。因此，能够提供保鲜性高的保存装置1。另外，在想缩短解冻时间的情况下，通过使加热机构24和微波发生机构14一起动作，能够以确保高品质的解冻的状态实现高效的解冻，能够减少解冻时间。

而且，通过通知要解冻的对象物11为例如-5℃～-10℃的范围，能够从保冷室13中取出对象物11，用菜刀等切下所需部分，再将剩余部分冻结。

另外，本发明并未限定于上述实施方式。例如，也可以将任意地组合本说明书中所述的构成要素而实现的其他的实施方式作为本发明的实施方式。另外，对于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨即权利要求书所述的文字所示的意思的范围，实施本领域技术人员能够想到的各种变形而得到变形例也包含在本发明中。

例如，在本实施方式中，用于解冻的微波发生机构14是最大电力为20W的微波发生机构，但并未限定于此，在将微波发生机构14用于解冻的情况下，优选最大电力为100W以下的微波发生机构，更优选是最大电力为50W以下的微波发生机构14。

图12是表示对象物的各个部分的解冻时间与温度的关系的图。

如该图所示，作为对象物11的温度，测定了中央部和右端部(1)、左端部(2)三处。另外，用于解冻的微波发生机构14的输出为10W，保冷室13的箱内温度为5℃。如该图所示，是用菜刀能够切成小块的-8℃。即，能够不通过最大冰晶生成带地解冻，所以能够实现再冻结。

(实施方式3)

本实施方式使用保存装置1，通过给予处于冷藏状态的对象物11适当的微波刺激，促进对象物11内部的营养素的生成并进行冷藏保存。

切换机构23具有切换食品的冷冻、解冻、冷藏的功能。具体而言，在冷冻时，减小微波发生机构14的输出，以比被对象物11吸收的能量大的能量进行冷却，将对象物11维持在过冷却状态或者经过过冷却状态后使其冻结。另外，在解冻时，增大微波发生机构14的输出，以比被对象物11吸收的能量小的能量进行冷却，由此进行解冻。在冷藏时，以比被对象物11吸收的能量大的能量进行冷却，给予对象物11适当的微波刺激，由此促进对象物11内部的营养素的生成并进行冷藏。即，使用者利用切换机构23选择冷冻、解冻、冷藏，根据该选择，如果是冷冻，则为了使对象物11成为过冷却状态而减小微波发生机构14的输出，如果是解冻，则增大微波发生机构14的输出，由此实现解冻，如果是冷藏，则将微波发生机构14的输出适当地调整至对象物不会被加热的程度，由此促进上述对象物内部的营养素的生成并进行冷藏。

在本实施方式中，将保冷室13设定在-5℃、-1℃、0.5℃，微波发生机构14的输出为2.9W，对菠菜施加4小时微波。其结果是，与未施加微波的情况(在各个温度下仅仅放置4个小时)相比，维生素C在各个温度下呈现增加趋势。具体而言，通过施加微波，确认在-5℃下维生素C增加16％，在-1℃下增加12％。在0.5℃下大约增加5％。

另外，将保冷室13设定在5℃，微波发生机构14的输出为2.9W，对草莓和芦笋施加4个小时微波。其结果是，与未施加微波在5℃下放置4小时的情况相比，草莓和芦笋两者的糖度均大约增加10％。

从微波发生机构14施加的微波的刺激在冷藏物的内部发生反应，由此在对象物中产生微量的活性氧。另一方面，可以认为对象物为了抑制在内部产生的活性氧，要通过生体防御反应使活性氧无害化，则会生成作为抗氧化物质的维生素C和糖度这些营养素。利用该生体的防御反应能够增加对象物的营养素。

产业上的利用可能性

本发明的保存方法、保存装置除了能够应用于家庭用的冰箱之外，也能够应用于业务用的冰箱等。还能够应用于烹调器。

符号说明

11对象物

12冷却机构

13保冷室

14微波发生机构

15温度检测机构

16天线

17控制机构

18发送装置

19增幅器

20分配器

21反射电力检测机构

22控制部

23切换机构

24加热机构

Claims (17)

1.一种保存装置，其冷却保存对象物，该保存装置的特征在于，包括：

收纳所述对象物的保冷室；

将收纳于所述保冷室的对象物冷却的冷却机构；

微波发生机构，其具有产生施加于对象物的微波的半导体元件，所产生的微波的最大电力为100W以下；和

控制所述微波发生机构的动作的控制机构。

2.如权利要求1所述的保存装置，其特征在于：

还具有检测对象物的温度的温度检测机构，

所述控制机构，在将所述冷却机构控制成使所述对象物的温度下降的情况下，当所述温度检测机构检测出规定的阈值以下的温度时，使所述微波发生机构产生微波。

3.如权利要求2所述的保存装置，其特征在于：

所述阈值是从对象物的冻结点以上10℃以下中选择的值。

4.如权利要求1至3中任一项所述的保存装置，其特征在于：

所述控制机构，在使所述微波发生机构产生微波后，基于规定的第一信息，使微波发生机构所产生的微波的能量增加。

5.如权利要求1至3中任一项所述的保存装置，其特征在于：

所述冷却机构，在使所述微波发生机构产生微波后，基于规定的第二信息提高冷却能力。

6.如权利要求2所述的保存装置，其特征在于：

所述温度检测机构具有反射电力检测机构，通过检测从所述微波发生机构产生的微波未施加到对象物而返回的微波的能量，来检测对象物的温度。

7.如权利要求1所述的保存装置，其特征在于：

从所述微波发生机构产生的微波的频率，是从300MHz以上300GHz以下的范围中选择的频率。

8.如权利要求1所述的保存装置，其特征在于：

所述微波发生机构具有输出能够解冻所述对象物的能量的微波。

9.如权利要求1所述的保存装置，其特征在于：

所述冷却机构具有使所述对象物成为冻结状态的能力，

微波发生机构对未冻结状态的所述对象物施加微波。

10.如权利要求1所述的保存装置，其特征在于：

所述冷却机构具有使所述对象物成为冷藏状态的能力，

微波发生机构对冷藏状态的所述对象物施加微波。

11.一种保存方法，其冷却保存对象物，该保存方法的特征在于，包括：

施加步骤，其施加被对象物吸收的能量比冷却所需的能量小的微波。

12.如权利要求11所述的保存方法，其特征在于：

在对象物的温度变成从冻结点以上10℃以下的范围中选择的阈值以下的时刻，开始所述施加步骤。

13.如权利要求12所述的保存方法，其特征在于：

还具有解除步骤，其在所述施加步骤后，增加施加于对象物的微波的能量，来解除过冷却状态。

14.如权利要求13所述的保存方法，其特征在于：

还具有提高步骤，其在所述解除步骤后，提高冷却对象物的能力。

15.如权利要求12所述的保存方法，其特征在于：

使所述对象物成为冷藏状态，

对所述冷藏状态的所述对象物实施所述施加步骤。

16.一种保存方法，其特征在于：

将对象物冷藏，并且给予所述对象物适当的刺激，由此来促进所述对象物的营养素的生成。

17.如权利要求16所述的保存方法，其特征在于：

所述刺激是通过对所述对象物施加微波而产生的刺激。

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