CN110462314B - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷却装置，其在作用了电磁场或电场的状态下冷却被冷却物，能够高效地形成物品的过冷状态。冷却装置具备：冷却被冷却物的冷冻机、产生作用于被冷却物的电磁场且电磁场的强度可变的电磁波照射器、控制冷冻机及电磁波照射器的动作且在产生了电磁场的状态下进行用冷冻机冷却被冷却物的过冷运转的控制部、以及测量被冷却物的温度的温度传感器。控制部在过冷运转中基于由温度传感器测量的温度，调节电磁波照射器产生的电磁场的强度。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及一种通过在作用了电磁场或电场的状态下冷却被冷却物而在过冷区冷却被冷却物的冷却装置。

背景技术

众所周知，在冷冻食品等物品时，如果水分冻结而产生冰的结晶，则构成物品的细胞组织受到损伤。这样的细胞组织的损伤因为产生冻结时的浓缩、解冻时的滴落，所以导致物品质量降低。已知的是，在进行物品的冷冻时，越是缓慢地通过冰的结晶容易最大地成长的被称作最大冰晶形成带的温度带，物品的细胞组织的损伤越显著。

为了缩短最大冰晶形成带的通过时间并抑制物品的细胞组织的损伤，如专利文献1(日本特开2001－245645号公报)，已知有在照射电磁波(作用了电磁场的状态下)使物品(被冷却物)内部发热的同时进行冷却的冷却装置。在这样的冷却装置中，能够形成物品的过冷状态。如果使用这样的冷却装置，在过冷状态下将物品的温度降低到比最大冰晶形成带低的温度，此后，停止由电磁波引起的物品的内部发热，则能够缩短物品在最大冰晶形成带冻结的时间。另外，作为其他方法，还已知有通过在对物品作用了电场(静电场)的状态下进行冷却而在过冷区冷却物品的冷却装置。

发明内容

发明要解决的问题

但是，在作用了电磁场或电场的状态下冷却物品(被冷却物)的冷却装置是除冷却之外还使用能源的装置，因此从效率的观点来看，优选尽量抑制电磁场或电场的强度。

作为电磁场或电场强度的设定方法，例如，考虑将强度设定为某一个值。如上所述，优选将电磁场或电场的强度设定得尽可能小。但是，在电磁场或电场的强度过小的情况下，物品不会成为过冷状态，有可能会在最大冰晶形成带冻结。因此，当考虑到特性因物品种类而不同时，安全起见不得不将较大的值用于电磁场或电场的强度。

作为其他设定方法，不是采用一个值作为电磁场或电场的强度，也考虑使用成为被冷却物的物品的样品，按物品的种类预先选定适当强度的值。通过这样构成，与不依赖于被冷却物的种类而采用统一的强度相比，能够更有效地(在抑制电磁场或电场的强度的同时)形成物品的过冷状态。但是，在冷却装置中处理的物品没有限定的情况下，对于所有设想的物品预先选定最合适的电磁场或电场的强度的做法实际上是困难的。另外，例如，即使是同一种类的物品，实际上由于组成各不相同，所以对样品最合适的电磁场或电场的强度对实际的冷却对象的物品来说也不一定是最合适的。因此，结果是，为了安全起见，电磁场或电场的强度不得不在一定程度上采用大的值，从效率的观点出发，还有进一步改善的余地。

本发明的课题在于，提供一种在作用了电磁场或电场的状态下冷却被冷却物的冷却装置，该冷却装置能够高效地形成物品的过冷状态。

用于解决问题的技术方案

本发明第一观点所涉及的冷却装置具备冷冻机、发生器、控制部、温度传感器。冷冻机冷却被冷却物。发生器产生作用于被冷却物的电磁场或电场。发生器产生的电磁场或电场的强度是可变的。控制部控制冷冻机及发生器的动作，在产生了电磁场或电场的状态下，进行用冷冻机冷却被冷却物的冷却运转。温度传感器测量被冷却物的温度。控制部在冷却运转中基于由温度传感器测量到的温度，调节发生器产生的电磁场或电场的强度。

在第一观点的冷却装置中，不是预先确定所产生的电磁场或电场的强度，而是基于冷却中的被冷却物的温度来调节电磁场或电场的强度。因此，在本冷却装置中，无论对何种被冷却物都能够省电且高效地生成被冷却物的过冷状态。

本发明第二观点所涉及的冷却装置在第一观点所涉及的冷却装置的基础上，控制部在冷却运转中基于温度的变化率，调节电磁场或电场的强度。

在第二观点的冷却装置中，基于容易设为判断是否实现过冷状态的指标的冷却中的被冷却物的温度的变化率，适当地调节电磁场或电场的强度。因此，在本冷却装置中，能够省电且高效地生成被冷却物的过冷状态。

本发明第三观点所涉及的冷却装置在第二观点所涉及的冷却装置的基础上，控制部在冷却运转中基于温度的变化率，探测被冷却物成为冻结状态的迹象，在探测到迹象的情况下，使电磁场或电场的强度上升。

在第三观点的冷却装置中，当出现被冷却物冻结的迹象时，使电磁场或电场的强度上升以防止被冷却物冻结。因此，在本冷却装置中，能够防止被冷却物偏离过冷状态而在最大冰晶形成带冻结。

此外，在被冷却物冻结时，被冷却物的温度通常表示以下任一种变化。

1)热量被用于相变，被冷却物的温度大致恒定。

2)在被冷却物从过冷状态变化为冻结状态时被冷却物的温度上升。

因此，优选的是，控制部通过检测这样的被冷却物的温度变化来探测被冷却物冻结的迹象。

本发明第四观点所涉及的冷却装置在第一观点至第三观点中任一观点所涉及的冷却装置的基础上，控制部在冷却运转时冷却被冷却物以使由温度传感器检测的温度下降到比最大冰晶形成带的下限值低的规定温度之后，继续冷冻机进行的冷却，同时停止发生器产生所述电磁场或所述电场。

在第四观点的冷却装置中，在将被冷却物冷却到比最大冰晶形成带的下限值低的规定温度后，停止电磁场或电场的产生而仅继续冷却。因此，能够缩短在最大冰晶形成带中的被冷却物的冻结时间，抑制被冷却物的质量劣化的同时冷冻被冷却物。

本发明第五观点所涉及的冷却装置在第一观点至第四观点中任一观点所涉及的冷却装置的基础上，控制部在将发生器产生的电磁场或电场的强度设定为最小强度的状态下开始冷却运转。

在第五观点所涉及的冷却装置中，在将电磁场或电场的强度降至最小强度的状态下开始通过对被冷却物作用电磁场或电场而在过冷状态下冷却被冷却物的冷却运转。因此，在本冷却装置中，容易省电且高效率地生成被冷却物的过冷状态。

本发明第六观点所涉及的冷却装置在第一观点至第五观点中任一观点所涉及的冷却装置的基础上，发生器产生电磁场。控制部在判断为由电磁场产生的被冷却物的内部发热的热量超过冷冻机的冷却能力的情况下，使冷冻机的冷却能力上升和/或使发生器产生的电磁场的强度下降。

在第六观点的冷却装置中，在电磁场产生的内部发热的热量超过冷冻机的冷却能力的情况下，以使冷冻机的冷却能力提高的方式和/或使电磁场的强度下降的方式进行控制。因此，能够不使被冷却物的温度上升而进行冷却。

本发明第七观点所涉及的冷却装置在第一观点至第五观点中任一观点所涉及的冷却装置的基础上，发生器产生电磁场。在发生器中，产生的电磁场的频率是可变的。控制部至少控制发生器的动作，进行用于确定在冷却运转时产生的电磁场的频率的预备运转。

在第七观点所涉及的冷却装置中，也不是按被冷却物预先确定所产生的电磁场的频率，而是使用被冷却物本身，执行确定所产生的电磁场的频率的预备运转。因此，无论在处理何种被冷却物的情况下，都能够使用可高效地使被冷却物内部发热的频率的电磁场进行冷却运转。

发明效果

在本发明第一观点所涉及的冷却装置中，不是预先确定所产生的电磁场或电场的强度，而是基于冷却中的被冷却物的温度来调节电磁场或电场的强度。因此，在本冷却装置中，无论对何种被冷却物都能够省电且高效地生成被冷却物的过冷状态。

在本发明第二观点所涉及的冷却装置中，能够省电且高效地生成被冷却物的过冷状态。

在本发明第三观点所涉及的冷却装置中，能够防止被冷却物偏离过冷状态而在最大冰晶形成带冻结。

在本发明第四观点所涉及的冷却装置中，能够缩短在最大冰晶形成带中的被冷却物的冻结时间，抑制被冷却物的质量劣化的同时冷冻被冷却物。

在本发明第五观点所涉及的冷却装置中，容易省电且高效地生成被冷却物的过冷状态。

在本发明第六观点所涉及的冷却装置中，能够不使被冷却物的温度上升而进行冷却。

在本发明第七观点所涉及的冷却装置中，无论在处理何种被冷却物的情况下，都能够使用可高效地使被冷却物内部发热的频率的电磁场进行冷却运转。

附图说明

图1是表示本发明第一实施方式所涉及的冷却装置的概略结构的一例的图；

图2是图1的冷却装置的控制器的框图；

图3是图1的冷却装置进行的被冷却物的冷却处理的流程图的一例；

图4是说明图3的冷却处理中的预备运转时的冷却装置的动作的流程图的一例；

图5是说明图3的冷却处理中的过冷运转时的冷却装置的动作的流程图的一例；

图6是用于说明不照射电磁波而冷却被冷却物时的被冷却物的温度的时间变化与使用图1的冷却装置冷却被冷却物时的被冷却物的温度的时间变化的不同的图，(a)是不照射电磁波而冷却被冷却物时的被冷却物的温度的时间变化的示意图，(b)是使用图1的冷却装置冷却被冷却物时的被冷却物的温度的时间变化的示意图；

图7是表示本发明第二实施方式所涉及的冷却装置的概略结构的一例的图；

图8是图7的冷却装置进行的被冷却物的冷却处理的流程图的一例；

图9是说明图7的冷却处理中的过冷运转时的冷却装置的动作的流程图的一例。

具体实施方式

参照附图对本发明的冷却装置的实施方式进行说明。

此外，下述实施方式不过是本发明的具体例，并不限定本发明的技术范围。下述实施方式在不偏离本发明宗旨的范围内能够适当变更。

<第一实施方式>

(1)整体结构

本发明第一实施方式所涉及的冷却装置100是冷却食品等被冷却物M的冷却装置。冷却装置100是通过在对被冷却物M照射电磁波的同时冷却被冷却物M而能够在过冷区冷却被冷却物M的装置。换言之，冷却装置100是通过在对被冷却物M作用电磁场的同时冷却被冷却物M而能够在过冷区冷却被冷却物M的装置。此外，在下文中，以与对被冷却物M作用电磁场这样的记载同样的意思使用对被冷却物M照射电磁波这样的表达。

冷却装置100例如用于商用的大型冷库。但是，不限于此，冷却装置100也可以用于运输用的冷冻集装箱或家庭用的冰箱。

首先，参照图6对像现有技术那样不照射电磁波而冷却被冷却物M时的被冷却物M的温度的时间变化与使用本冷却装置100对被冷却物M照射电磁波(对被冷却物M作用电磁场)并在过冷区冷却被冷却物M时的被冷却物M的温度的时间变化的不同进行说明。图6的(a)是未照射电磁波而冷却被冷却物M时的被冷却物M的温度的时间变化的示意图。图6的(b)是使用冷却装置100冷却被冷却物M时的被冷却物M的温度的时间变化的示意图。

在未照射电磁波而冷却被冷却物M的情况下，当被冷却物M的温度达到凝固点(多数情况下，最大冰晶形成带(－5～－1℃)内的规定的温度)时，被冷却物M开始冻结。而且，当被冷却物M开始冻结时，冷冻机的冷却能力几乎均用于被冷却物M的相变。因此，冻结开始后，直到冻结完成为止，被冷却物M的温度几乎没有变化。而且，当冻结完成时，被冷却物M的温度再次开始下降(参照图6的(a))。

另一方面，在使用冷却装置100冷却被冷却物M的情况下，在对被冷却物M照射电磁波的同时在过冷区冷却被冷却物M，由此，被冷却物M即使达到凝固点或最大冰晶形成带也不会冻结且温度会下降。而且，当被冷却物M的温度达到规定温度且冷却装置100停止电磁波的照射时，被冷却物M开始冻结，被冷却物M的温度暂时上升到凝固点。而且，直到冻结完成为止，被冷却物M的温度几乎没有变化，当冻结完成时，被冷却物M的温度再次开始下降(参照图6的(b))。

在使用冷却装置100冷却被冷却物M的情况下，与不照射电磁波而冷却被冷却物M的情况相比，可获得能够缩短冻结所需时间(从冻结开始到冻结结束的时间)这样的效果。而且，在使用冷却装置100冷却被冷却物M的情况下，与不照射电磁波而冷却被冷却物M的情况相比，可获得能够缩短最大冰晶形成带滞留时间(冻结开始后到结束冻结、并达到最大冰晶形成带的下限值的时间)这样的效果。其结果是，能够抑制冻结中的被冷却物M中的冰的结晶的生成，防止物品的质量降低。后文中将描述用于实现这样的被冷却物M的温度变化的冷却装置100的动作。

对冷却装置100的结构进行说明。

冷却装置100主要包括壳体110、冷冻机200、电磁波照射器300、控制器400、被冷却物温度传感器500以及壳体内温度传感器600(参照图1和图2)。

壳体110是内部形成冷却空间110a的框体。冷却空间110a是收容并冷却被冷却物M的空间。冷却空间110a是其周围被壳体110的壁面(包括顶面、侧面及底面，省略图示)覆盖的空间。壳体110的壁面被隔热材料隔热。在壳体110上设置有用于将被冷却物M搬入冷却空间110a内、从冷却空间110a搬入被冷却物M的门(未图示)。

冷冻机200是利用蒸汽压缩式的冷冻循环来冷却壳体110内部的冷却空间110a的设备。冷冻机200具有作为热源侧单元的壳体外单元200a和作为利用侧单元的壳体内单元200b(参照图1)。壳体外单元200a和壳体外单元200b借助液体制冷剂连通配管202及气体制冷剂连通配管204相互连接(参照图1)。壳体内单元200b向冷却空间110a吹出冷风，降低冷却空间110a内的温度，从而使冷却空间110a内的冷却物M冷却。

电磁波照射器300是产生作用于被冷却物M的电磁场的发生器的一个例子。在由电磁波照射器300对被冷却物M作用电磁场的同时由冷冻机200进行冷却，从而能够在过冷区冷却被冷却物M。在此，电磁波照射器300通过对被冷却物M照射电磁波，使被冷却物M内部发热，从而能够在过冷区冷却被冷却物M。电磁波照射器300通过对被冷却物M照射高频的电磁波，对被冷却物M进行电介质加热。对被冷却物M照射电磁波的一对电极310配置于冷却空间110a内(参照图1)。为了向被冷却物M照射电磁波，由冷却装置100冷却的被冷却物M载置为被夹在一对电极310之间。此外，被冷却物M无需与电极310接触。另外，例如，也可以在被冷却物M和电极310之间配置电磁波可通过的材质的用于载置被冷却物M的底座。

在电磁波照射器300中，照射的电磁波的频率(产生的电磁场的频率)是可变的。电磁波照射器300能够在规定的可设定频率范围(最小频率fmin以上且最大频率fmax以下的范围)内变更所照射的电磁波的频率。可设定频率范围例如包含在中波(300kHz～3MHz)、短波(3～30MHz)及超短波(30～300MHz)的区域内。例如，可设定频率范围没有限定，是1MHz～50MHz。优选的是，可设定频率范围被设计为：在对可成为冷却装置100的冷却对象的物品进行高频电介质加热方面合适的频率包含在该范围内。此外，电磁波照射器300可以是能够将频率的值设定(可连续变更)为可设定频率范围的任意的值的设备，也可以是仅能够设定为可设定频率范围内的多个离散值的设备。

另外，在电磁波照射器300中，产生的电磁场的强度是可变的。换言之，在电磁波照射器300中，照射的电磁波的输出(瓦特数)是可变的。电磁波照射器300能够在规定的可设定输出范围(最小输出Smin以上且最大输出Smax以下的范围)内变更所照射的电磁波的输出。在电磁波的输出被设定为最小输出Smin时，电磁场的强度被设定为最小强度。在电磁波的输出被设定为最大输出Smax时，电磁场的强度被设定为最大强度。可设定输出范围只要被设计为在过冷却可成为冷却装置100的冷却对象的物品方面适当的输出范围即可。例如，优选的是，可设定输出范围的上限值(最大输出Smax)被设定为如下这样的值：在冷冻机200以规定的冷却能力运转且电磁波照射器300以最大输出Smax向被冷却物M照射电磁波时，即使被冷却物M的温度降低到最大冰晶形成带，被冷却物M也不会冻结。另外，例如，优选的是，可设定输出范围的下限值(最小输出Smin)被设定为如下这样的值：在被冷却物M的温度高于最大冰晶形成带的上限值、冷冻机200以规定的冷却能力运转且电磁波照射器300以最小输出Smin向被冷却物M照射电磁波时，被冷却物M的温度降低。即，优选的是，最小输出Smin被设定为照射最小输出Smin的电磁波时的被冷却物M的内部发热的热量不超过冷冻机200的规定的冷却能力这样的值。此外，电磁波照射器300可以是能够将输出的值设定(可连续变更)为可设定输出范围的任意的值的设备，也可以是仅能够设定为可设定输出范围内的多个离散值的设备。

控制器400是控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作的装置。控制器400通过控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作，进行三种运转(预备运转、通常冷却运转、过冷运转)。换言之，控制器400通过控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作，使冷却装置100执行三种运转(预备运转、通常冷却运转、过冷运转)。此外，冷却装置100也可以构成为还能够实施这些运转以外的种类的运转。

预备运转是为了确定过冷运转时频率f1而进行的运转。过冷运转时频率f1是在后述的过冷运转时电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的频率。预备运转在此是不以冷却被冷却物M为目的的运转。

具体而言，控制器400在预备运转时不使冷冻机200动作，而使电磁波照射器300动作。控制器400在预备运转时控制电磁波照射器300，使得电磁波照射器300切换所照射的电磁波的频率，对被冷却物M照射多个频率的电磁波。而且，控制器400在预备运转时，确定在过冷运转时电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的频率即过冷运转时频率f1。后文中将描述控制器400对过冷运转时频率f1的确定。

通常冷却运转是在停止了电磁波照射器300的状态下使冷冻机200运转而冷却被冷却物M的运转。

过冷运转是冷却运转的一个例子。控制器400在预备运转后(即，在确定了过冷运转时频率f1后)，执行过冷运转。控制器400在过冷运转时控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作，使得冷冻机200在电磁波照射器300对被冷却物M照射电磁波的状态下(电磁波照射器300产生电磁场的状态下)冷却被冷却物M。此外，控制器400在过冷运转时控制电磁波照射器300，以照射在预备运转时确定的过冷运转时频率f1的电磁波。过冷运转是以在过冷区冷却被冷却物M为主要目的的冷却装置100的运转。

控制器400在过冷运转中基于由后述的被冷却物温度传感器500测量的被冷却物M的温度，调节电磁波照射器300向被冷却物M照射的电磁波的输出。换言之，控制器400在过冷运转中基于由被冷却物温度传感器500测量的被冷却物M的温度，调节电磁波照射器300产生的电磁场的强度。后文中将描述过冷运转中的控制器400对电磁波照射器300的电磁波的输出的调节。

被冷却物温度传感器500是测量被冷却物M的温度的传感器。特别是，在此，被冷却物温度传感器500是测量被冷却物M的表面温度的传感器。

被冷却物温度传感器500例如是通过检测被冷却物M产生的红外线来测量被冷却物M的表面温度的非接触式红外线传感器。被冷却物温度传感器500与控制器400电连接。向控制器400发送基于被冷却物温度传感器500检测到的被冷却物M的温度的信号(将测量到的被冷却物M的温度通知给控制器400的信号。

壳体内温度传感器600是测量壳体110内的冷却空间110a的温度的传感器。例如，壳体内温度传感器600是热敏电阻。壳体内温度传感器600与控制器400电连接。向控制器400发送基于壳体内温度传感器600检测到的冷却空间110a的温度的信号(将测量到的冷却空间110a的温度通知给控制器400的信号)。

此外，在此所示的被冷却物温度传感器500及壳体内温度传感器600的种类是例示，只要分别使用能够测定被冷却物M的温度及冷却空间110a的温度的各种传感器即可。

(2)详细结构

对构成冷却装置100的设备、特别是冷冻机200、电磁波照射器300及控制器400更详细地进行说明。

(2－1)冷冻机

冷冻机200主要具有壳体外单元200a、壳体内单元200b及冷冻机控制部290(参照图1)。

在冷冻机200中，壳体外单元200a的压缩机210、四通切换阀220、第二热交换器250、膨胀阀260及蓄热器280与壳体内单元200b的第一热交换器230通过制冷剂配管连接，从而构成制冷剂回路。

(2－1－1)壳体内单元

壳体内单元200b主要具有第一热交换器230和壳体内风扇240(参照图1)。

第一热交换器230例如是由传热管和多个翅片构成的交叉翅片式的翅片/管式热交换器。第一热交换器230通过制冷剂配管与液体制冷剂连通配管202及气体制冷剂连通配管204连接(参照图1)。第一热交换器230在冷却被冷却物M的通常运转时作为制冷剂的蒸发器(冷却器)发挥作用，在除霜运转时作为制冷剂的冷凝器(散热器)发挥作用。此外，除霜运转是为了除去附着在第二热交换器250上的霜而进行的运转。省略对除霜运转的详细说明。

壳体内风扇240是由风扇用电动机(省略图示)驱动的风扇。风扇用电动机优选为逆变式。壳体内风扇240通过向第一热交换器230供给空气，促进第一热交换器230中的空气与制冷剂的热交换。另外，壳体内风扇240将通过与制冷剂的热交换而冷却的、通过第一热交换器230流动的空气吹入冷却空间110a内，从而使冷却空间110a的温度降低，对放置在冷却空间110a内的被冷却物M进行冷却。

(2－1－2)壳体外单元

壳体外单元200a主要具有压缩机210、四通切换阀220、第二热交换器250、膨胀阀260、壳体外风扇270及蓄热器280(参照图1)。

另外，壳体外单元200a包括连接压缩机210、四通切换阀220、第二热交换器250、膨胀阀260及蓄热器280的制冷剂配管组206(参照图1)。制冷剂配管组206包括吸入管206a、排出管206b、第一气体制冷剂管206c、液体制冷剂管206d及第二气体制冷剂管206e(参照图1)。

对借助于制冷剂配管组206的壳体外单元200a的各结构的连接进行说明。吸入管206a是连接压缩机210的吸入口和四通切换阀220的配管。在吸入管206a上配置有蓄热器280。排出管206b是连接压缩机210的排出口和四通切换阀220的配管。第一气体制冷剂管206c是连接四通切换阀220和第二热交换器250的气体侧的配管。液体制冷剂管206d是连接第二热交换器250的液体侧和液体制冷剂连通配管202的配管。在液体制冷剂管206d上设置有膨胀阀260。第二气体制冷剂管206e是连接四通切换阀220和气体制冷剂连通配管204的配管。

压缩机210通过用电动机(未图示)驱动压缩机构而从吸入管206a吸入低压的气体制冷剂，向排出管206b排出由压缩机构压缩的高压的气体制冷剂。压缩机210优选为逆变式。

四通切换阀220是切换制冷剂流动的方向的机构。在被冷却物M冷却运转时，如图1中实线所示，四通切换阀220连接吸入管206a和第二气体制冷剂管206e，同时连接排出管206b和第一气体制冷剂管206c。另一方面，在除霜运转时，如图1中虚线所示，四通切换阀220连接吸入管206a和第一气体制冷剂管206c，同时连接排出管206b和第二气体制冷剂管206e。

第二热交换器250例如是由传热管和多个翅片构成的交叉翅片式的翅片/管式热交换器。第二热交换器250在冷却被冷却物M时作为制冷剂的冷凝器发挥作用，在除霜运转时作为制冷剂的蒸发器发挥作用。

膨胀阀260是将流经液体制冷剂管206d的制冷剂减压的膨胀机构的一个例子。膨胀阀260是开度可变的电动膨胀阀。

壳体外风扇270是由风扇用电动机(省略图示)驱动的风扇。壳体外风扇270通过向第二热交换器250供给空气，促进第二热交换器250中的空气与制冷剂的热交换。

蓄能器280是为了避免压缩机210中的液体压缩(为了避免向压缩机210输送液相的制冷剂)而将流经吸入管206a的制冷剂气液分离为气相和液相的气液分离器。

(2－1－3)冷冻机控制部

冷冻机控制部290是控制冷冻机200的动作的计算机。例如，冷冻机控制部290是具有CPU、存储器的微控制器单元(MCU)。此外，在图1中，将冷冻机控制部290绘制在壳体外单元200a侧，但是，冷冻机控制部290也可以使壳体外单元200a侧的MCU和壳体内单元200b侧的MCU协作而控制冷冻机200的动作。

虽然省略图示，但冷冻机控制部290与冷冻机200的各结构例如压缩机210、四通切换阀220、壳体内风扇240的风扇用电动机、膨胀阀260及壳体外风扇270的风扇用电动机电连接。在冷冻机控制部290中，通过CPU执行存储于存储器中的程序，进行冷冻机200的控制。

此外，在由冷冻机控制部290控制的冷冻机200中，在通常运转时(冷却被冷却物M的运转时)，从压缩机210排出的制冷剂通过四通切换阀220流入第二热交换器250，向壳体110外的空气散热而凝结。在第二热交换器250中凝结的制冷剂在通过膨胀阀260时膨胀。然后，流入第一热交换器230，从冷却空间110a的空气中吸热而蒸发。

另外，冷冻机控制部290还与控制器400电连接(参照图1和图2)。冷冻机控制部290根据来自控制器400的冷冻机200的运转/停止指令、冷却能力的调节指令，控制冷冻机200的各结构的动作。冷冻机200的冷却能力例如通过变更壳体外风扇270的风扇用电动机的转速，增减壳体外风扇270的风量来调节(当增加风量时冷却能力增大，当减小风量时冷却能力减小)。另外，冷冻机200的冷却能力例如通过变更压缩机210的转速等使在第一热交换器230中与制冷剂热交换后的空气温度上升/下降来调节(当使在第一热交换器230中与制冷剂热交换后的空气温度下降时冷却能力增大，当使在第一热交换器230中与制冷剂热交换后的空气的温度上升时冷却能力减小)。

(2－2)电磁波照射器

电磁波照射器300是产生作用于被冷却物M的电磁场的设备。换言之，电磁波照射器300是向被冷却物M照射电磁波的设备。

电磁波照射器300主要包括一对电极310和高频电源320。

电极310例如是金属制。各电极310的形状为平板状。但是，电极310的形状不限于平板状，也可以是其他形状。一对电极310以相互对置的方式配置于壳体110内的冷却空间110a。换言之，一对电极310被相互平行地配置。

电极310与高频电源320连接(参照图1)。此外，电极310也可以经由负载匹配电路(未图示)与高频电源320连接。

高频电源320是频率及输出可变的电源。高频电源320例如是使用自激振荡电路的高频电源。但不限于此，高频电源320也可以是使用其他激励振荡电路的高频电源。

高频电源320与控制器400电连接，由控制器400控制。电磁波照射器300根据控制器400对高频电源320的指示，切换电磁波的照射/照射停止。另外，电磁波照射器300根据控制器400对高频电源320的指示，在上述可设定频率范围(最小频率fmin以上且最大频率fmax以下的范围)内，变更所照射的电磁波的频率。另外，电磁波照射器300根据控制器400对高频电源320的指示，在上述规定的可设定输出范围(最小输出Smin以上且最大输出Smax以下的范围)内，变更所照射的电磁波的输出。换言之，电磁波照射器300根据控制器400对高频电源320的指示，变更电磁场的频率或电磁场的强度。

(2－3)控制器

控制器400是控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作的计算机。控制器400与一般的计算机一样，具有CPU、存储器，通过CPU执行存储于存储器中的冷却装置100的动作控制用的程序，控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作。

控制器400为了控制冷冻机200的动作而与冷冻机控制部290电连接(参照图2)。另外，控制器400为了控制电磁波照射器300的动作而与高频电源320电连接(参照图2)。另外，控制器400还与被冷却物温度传感器500及壳体内温度传感器600电连接(参照图2)，接收分别发送的表示被冷却物M的温度的信号及表示冷却空间110a的温度的信号。

此外，在此，作为控制器400，假定了通过计算机执行程序来控制冷却装置100，但控制器400也可以用硬件实现同样的控制。

(3)冷却装置的动作

以下对冷却装置100的动作进行说明。

通过控制器400控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作，冷却装置100如上所述进行至少三种运转(预备运转、通常冷却运转及过冷运转)。

具体而言，例如，当按下冷却装置100的运转开始开关(省略图示)时，控制器400按照图3那样的流程图，使冷却装置100执行各运转。

首先，控制器400为了确定在之后执行的过冷运转时电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的频率(过冷运转时频率f1)，执行预备运转(步骤S1)。换言之，控制器400控制电磁波照射器300的动作，进行用于确定在过冷运转时产生的电磁场的频率的预备运转。此外，冷却装置100开始运转时的被冷却物M的温度是比最大冰晶形成带的上限值(－1℃)高的温度。即，预备运转是在由被冷却物温度传感器500探测的被冷却物M的温度高于最大冰晶形成带的上限值时执行的运转。另外，优选预备运转是在由被冷却物温度传感器500探测的被冷却物M的温度高于该被冷却物M的凝固点时(即，在被冷却物M尚未开始冻结的状态下)执行的运转。

在预备运转时，冷冻机200及电磁波照射器300的动作主要由作为控制器400的一功能部的过冷运转时频率确定部410来控制。过冷运转时频率确定部410用如后所述的方法确定过冷运转时频率f1。后文中将描述预备运转的详情(预备运转时的冷冻机200及电磁波照射器300的动作、过冷运转时频率确定部410对过冷运转时频率f1的确定方法)。

在实施了预备运转后，控制器400开始通常冷却运转(步骤S2)。即，在步骤S2中，控制器400在使电磁波照射器300停止的状态下开始冷冻机200的运转。

接着，在步骤S3中，控制器400判定被冷却物温度传感器500检测到的温度是否低于第一温度T1。重复进行步骤S3的判定，直到判定为被冷却物温度传感器500检测到的温度低于第一温度T1为止。

第一温度T1是高于最大冰晶形成带的上限值(－1℃)的规定值。另外，第一温度T1优选为高于被冷却物M的凝固点的温度。被冷却物M的凝固点也有时包含在最大冰晶形成带的范围内，但也有时比最大冰晶形成带的上限值高。优选的是，对于第一温度T1选择适当的值，以使其不超过各种被冷却物M的凝固点。例如，虽然没有限定，但第一温度T1是0℃。

此外，步骤S3的判定是用于避免通过通常冷却运转将被冷却物M的温度降低到低于最大冰晶形成带的上限值的温度、且被冷却物M开始冻结而不进行过冷却的处理。因此，优选的是，以比较短的时间间隔(不使在上次判定时比第一温度T1高的被冷却物M的温度在下次判定时低于最大冰晶形成带的上限值那样的时间间隔)来执行步骤S3的判定处理。

当在步骤S3中判定为被冷却物温度传感器500检测到的温度低于第一温度T1时，控制器400开始过冷运转(步骤S4)。换言之，控制器400开始电磁波照射器300的运转。

在过冷运转时，冷冻机200及电磁波照射器300的动作主要由作为控制器400的一功能部的电磁波输出/冷冻能力调节部420来控制。电磁波输出/冷冻能力调节部420用如后所述的方法调节电磁波照射器300照射的电磁波的输出、冷冻机200的冷却能力。后文中将描述过冷运转的详情。

在步骤S4中，在满足规定条件的情况下，控制器400停止正在运转的电磁波照射器300的运转。即，在步骤S4中，在满足规定条件的情况下，控制器400开始通常冷运转(步骤S5)。至于在哪种情况下工序从步骤S4前进到步骤S5，将在后文中描述。通过在步骤S5中执行规定时间的通常冷却运转，被冷却物M整体处于冻结状态。而且，控制器400控制冷冻机200以将冻结的被冷却物M的温度维持在规定温度。

以下，进一步说明预备运转及过冷运转的详情。

(3－1)预备运转

预备运转时的冷却装置100的动作主要由控制器400的过冷运转时频率确定部410例如像图4的流程图那样来控制。此外，以下虽然省略了特别说明，但过冷运转时频率确定部410在预备运转中适当地取得被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度。

另外，当开始预备运转时，过冷运转时频率确定部410将电磁波照射器300照射的电磁波的频率f设定为可设定频率范围的最小频率fmin(步骤S11)。在此基础上，过冷运转时频率确定部410控制电磁波照射器300使其开始电磁波的照射(步骤S12)。此外，优选的是，过冷运转时频率确定部410在预备运转期间将电磁波照射器300照射的电磁波的输出S设定为固定值(例如最小输出Smin)。

在步骤S13中，判定电磁波照射器300开始以当前照射的频率f照射电磁波之后，是否经过了规定时间(例如5秒)。重复步骤S13，直到判定为电磁波照射器300开始以当前照射的频率f照射电磁波之后经过了规定时间为止。

在步骤S14中，过冷运转时频率确定部410根据电磁波照射器300开始以当前照射的频率f照射电磁波时的被冷却物M的温度、电磁波照射器300开始以当前照射的频率f照射电磁波之后经过了规定时间时的被冷却物M的温度(当前的被冷却物M的温度)以及规定时间，计算照射频率f的电磁波时的被冷却物M的温度的变化率。然后，过冷运转时频率确定部410将频率f的值与照射计算出的频率f的电磁波时的被冷却物M的温度的变化率相关联地存储到未图示的存储器中。

接着，在步骤S15中，判定电磁波照射器300照射的电磁波的频率f是否小于可设定频率范围的最大频率fmax。当电磁波照射器300照射的电磁波的频率f小于可设定频率范围的最大频率fmax时，进入步骤S16，当电磁波照射器300照射的电磁波的频率f成为最大频率fmax时，进入步骤S17。

在进入步骤S16的情况下，过冷运转时频率确定部410使电磁波照射器300照射的电磁波的频率f从至此使用的频率f增加Δf。Δf例如是用从最大频率fmax减去最小频率fmin后的值除以某个整数所得的值。此外，在本实施方式中，每当执行步骤S16时，电磁波照射器300照射的电磁波的频率f就以增加固定量(Δf)的方式变更，但不限于此。例如，在电磁波照射器300照射的电磁波可获得的频率是F1、F2、F3、……、FN(F1(＝fmin)＜F2＜F3……＜FN(＝fmax))共N个的情况下，也可以每次在步骤S16中将电磁波的频率f从F1向F2、从F2向F3……逐步地变更。

当在步骤S16中变更电磁波照射器300照射的电磁波的频率f时，返回到步骤S13，判定以该频率f开始照射电磁波之后是否经过了规定时间。而且，当在步骤S13中判定为经过了规定时间时，过冷运转时频率确定部410计算照射该频率f的电磁波时的被冷却物M的温度的变化率(步骤S14)。另外，在步骤S14中，过冷运转时频率确定部410将频率f的值与照射频率f的电磁波时的被冷却物M的温度的变化率相关联地存储到未图示的存储器中。重复该处理，直到在步骤S15中判定为由电磁波照射器300照射的频率f变为fmax为止。

在步骤S17中，过冷运转时频率确定部410在多次的步骤S14中计算出的多个被冷却物M的温度的变化率(存储于未图示的存储器中的变化率)中指定最大值，将与该最大的变化率相关联的频率的值确定为过冷运转时频率f1。即，过冷运转时频率确定部410在预备运转中，基于在照射各频率的电磁波时由被冷却物温度传感器500测量的温度，确定过冷运转时频率f1。更具体而言，过冷运转时频率确定部410在预备运转中，基于在照射各频率的电磁波时由被冷却物温度传感器500测量的温度的变化率，确定过冷运转时频率f1。

然后，在步骤S18中，过冷运转时频率确定部410停止电磁波照射器300的运转，停止电磁波对被冷却物M的照射。在步骤S18之后，进入步骤S2。

此外，这里说明的预备运转时的冷却装置100的动作是一个例子，并不限定于此。

例如，向被冷却物M照射各频率的电磁波的时间也可以不固定。例如，也可以是，在步骤S13中，判定开始向被冷却物M照射各频率的电磁波之后的经过时间是否超过了规定时间，在步骤S14中，使用各自不同的经过时间来计算在照射各频率的电磁波时由被冷却温度传感器500测量的被冷却物M的温度的变化率。

另外，例如，在向被冷却物M照射各频率的电磁波的时间固定的情况下，也可以在步骤S14中计算由被冷却物温度传感器500测量的温度的变化量。而且，在步骤S17中，过冷运转时频率确定部410也可以在多个步骤S14中计算出的多个被冷却物M的温度的变化量中指定最大值，并将与该最大值相关联的频率的值确定为过冷运转时频率f1。

另外，在图4的流程图中，以逐步变大的方式来变更在预备运转中电磁波照射器300照射的电磁波的频率f，但不限于此。例如，在预备运转中，也可以以从最大频率fmax逐步减小的方式来变更电磁波照射器300照射的电磁波的频率f。

另外，例如，也可以在不与计算过冷运转时频率f1这样的目的相矛盾的范围内变更图4的流程图中的各步骤的顺序。例如，步骤S17和步骤S18的顺序可以颠倒。

另外，例如，在图4的流程图中，在步骤S12中开始电磁波的照射之后到在步骤S18中停止电磁波的照射为止，一直照射电磁波，但不限于此，例如也可以在每次变更照射的电磁波的频率时，停止/重启电磁波照射器300进行的电磁波的照射。

另外，例如，在图4的流程图中，在从可设定频率范围的最小频率fmin到最大频率fmax的范围内变更电磁波的频率，但不限于此。例如，过冷运转时频率确定部410也可以构成为在可设定频率范围中的进一部范围内变更所照射的电磁波的频率。

(3－2)过冷运转

过冷运转时的冷却装置100的动作主要通过控制器400的电磁波输出/冷冻能力调节部420例如像图5的流程图那样来控制。

此外，作为前提，在开始过冷运转时，冷冻机200以规定冷却能力运转。规定冷却能力例如是冷冻机200的最小冷却能力与最大冷却能力之间的中间冷却能力。但是，并不限于此，规定冷却能力例如也可以是冷冻机200的最小冷却能力或冷冻机200的最大冷却能力。另外，以下虽然省略了特别说明，但电磁波输出/冷冻能力调节部420在过冷运转时，适当取得被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度和壳体内温度传感器600检测的冷却空间110a的温度。

另外，电磁波输出/冷冻能力调节部420首先将电磁波照射器300照射的电磁波的频率设定为过冷运转时频率f1(步骤S21)。电磁波照射器300照射的电磁波的频率在过冷运转中不变更。

接着，电磁波输出/冷冻能力调节部420将电磁波照射器300照射的电磁波的输出S设定为可设定输出范围的下限值(最小输出Smin)(步骤S22)。即，电磁波输出/冷冻能力调节部420将电磁波照射器300产生的电磁场的强度设定为可设定范围的下限值(最小强度)。

然后，电磁波输出/冷冻能力调节部420使电磁波照射器300以在步骤S21中设定的过冷运转时频率f1及在步骤S22中设定的输出S开始电磁波的照射(步骤S23)。即，电磁波输出/冷冻能力调节部420在将电磁波照射器300照射的电磁波的输出S设定为最小输出Smin的状态下，开始过冷运转(在向被冷却物M照射电磁波的状态下，用冷冻机200冷却被冷却物M的运转)。

接着，电磁波输出/冷冻能力调节部420在过冷运转中基于被冷却物温度传感器500检测的温度的变化率，探测被冷却物M成为冻结状态的迹象(步骤S24)。

如下进行被冷却物M冻结的迹象的探测。

在被冷却物M冻结时，被冷却物M的温度表示以下任一种变化。

1)由于热量被用于相变，所以被冷却物M的温度大致恒定(参照图6的(a)的状态I)。

2)在被冷却物M从过冷状态变化为冻结状态时被冷却物的温度上升(参照图6的(b)的状态II)。

因此，电磁波输出/冷冻能力调节部420基于被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度的变化率，探测被冷却物M成为冻结状态的迹象。具体而言，电磁波输出/冷冻能力调节部420在被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度的变化率为零的情况下(包含被冷却物M的温度的降低量小于规定值的情况)、或者为正值的情况下(温度逐渐上升的情况下)，判定为被冷却物M有成为冻结状态的迹象。

在步骤S24中，当判定为被冷却物M没有成为冻结状态的迹象时，进入步骤S25。在步骤S24中，在探测到被冷却物M成为冻结状态的迹象的情况下，进入步骤S30。

在步骤S25中，电磁波输出/冷冻能力调节部420判定被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度是否为预先设定的规定的第二温度T2以下。第二温度T2是低于最大冰晶形成带的下限值(－5℃)的温度。在步骤S25中，在判定为被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度为第二温度T2以下的情况下，进入步骤S26。在步骤S25中，在判定为被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度高于第二温度T2的情况下，返回步骤S24。

在步骤S26中，在维持冷冻机200进行的冷却(冷冻机200继续运转)的同时停止电磁波照射器300对被冷却物M照射电磁波(停止电磁波照射器300产生电磁场)，进入图3的步骤S5。即，电磁波输出/冷冻能力调节部420在冷却被冷却物M以使被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度下降到第二温度T2之后，维持冷冻机200进行的冷却，同时，停止电磁波照射器300对被冷却物M进行的电磁波的照射(电磁场的产生)。此外，在从步骤S26进入步骤S5时，控制器400优选控制冷冻机200以提高冷却能力(例如使冷却能力成为最大)。

对工序从步骤S24进入步骤S30的情况(即，在过冷运转中，电磁波输出/冷冻能力调节部420基于被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度的变化率探测到被冷却物M成为冻结状态的迹象的情况)进行说明。

在步骤S30中，电磁波输出/冷冻能力调节部420判定电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出S是否是可设定输出范围的上限值(最大输出Smax)。

电磁波输出/冷冻能力调节部420在探测到被冷却物M冻结的迹象的情况下，欲通过在后述的步骤S31中使电磁波照射器300照射的电磁波的输出(电磁场的强度)上升来维持被冷却物M的过冷状态。与此相对，在已将电磁波的输出S设定为最大输出Smax的情况下，电磁波输出/冷冻能力调节部420难以将被冷却物M维持在过冷状态(无法提高电磁波的输出S)，因此，为了将运转从过冷运转变更为通常冷却运转，进入步骤S26。另一方面，在步骤S30中，在电磁波输出/冷冻能力调节部420判定为电磁波的输出S不是最大输出Smax的情况下，工序进入步骤S31。

在步骤S31中，电磁波输出/冷冻能力调节部420使电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出上升ΔS(规定值)(使电磁场的强度上升规定量)。ΔS例如是从最大输出Smax减去最小输出Smin后的值除以规定的整数所得的值。即，电磁波输出/冷冻能力调节部420基于被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度，更具体而言，基于被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度的变化率(变化率为零或正值的情况)，调节电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出S。

在步骤S31中，在电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出S上升了ΔS后，工序进入步骤S32。在步骤S32中，电磁波输出/冷冻能力调节部420判断由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量是否超过冷冻机200的冷却能力。

具体而言，电磁波输出/冷冻能力调节部420判断壳体内温度传感器600检测的冷却空间110a的温度是否处于上升趋势。在步骤S32中，在电磁波输出/冷冻能力调节部420判断为壳体内温度传感器600检测的冷却空间110a的温度呈上升趋势的情况下(在判断为由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量超过冷冻机200的冷却能力的情况下)，进入步骤S40。

另外，在步骤S32中，电磁波输出/冷冻能力调节部420判断被冷却物温度传感器500连续检测的被冷却物M的温度是否连续上升规定时间以上。

如上所述，在被冷却物M从过冷状态变化为冻结状态时，被冷却物M的温度上升。利用该性质，在步骤S24中，探测被冷却物M成为冻结状态的迹象。但是，如果是被冷却物M从过冷状态变化为冻结状态时的被冷却物M的温度的上升，则在较短时间内温度上升停止，被冷却物M的温度应该大致恒定。与此相对，如果即使经过规定时间被冷却物M的温度仍持续上升，则认为由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量超过冷冻机200的冷却能力。因此，在步骤S32中，在电磁波输出/冷冻能力调节部420判断为被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度连续上升了规定时间以上的情况下，也进入步骤S40。

此外，在步骤S32中，在电磁波输出/冷冻能力调节部420判断为由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量未超过冷冻机200的冷却能力的情况下，工序返回到步骤S24。

在步骤S40中，电磁波输出/冷冻能力调节部420控制冷冻机200或电磁波照射器300的动作，以使冷冻机200的冷却能力超过由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量。

具体而言，在步骤S40中，在存在使冷冻机200的冷却能力上升的余地的情况下，电磁波输出/冷冻能力调节部420使冷冻机200的冷冻能力上升。在步骤S40中，只要适当确定使冷冻能力上升多大程度即可。另外，在步骤S40中，在冷冻机200的冷却能力已经达到最大的情况下，使电磁波照射器300照射的电磁波的输出减少ΔS(使电磁波照射器300产生的电磁场的强度下降)。

此外，在此，电磁波输出/冷冻能力调节部420优先进行冷冻机200的冷冻能力的调节，在不能调节冷冻机200的冷冻能力的情况下，调节电磁波照射器300照射的电磁波的输出，但不限于此。例如，也可以同时调节冷冻机200的冷冻能力和电磁波照射器300照射的电磁波的输出。另外，在此，电磁波输出/冷冻能力调节部420调节冷冻机200的冷冻能力及电磁波照射器300照射的电磁波的输出双方，且优选调节双方，但不限于此，也可以仅将任意一方作为调节的目标。

在实施步骤S40后，进入步骤S41。

在步骤S41中，电磁波输出/冷冻能力调节部420判断由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量是否超过冷冻机200的冷却能力。步骤S41中进行的判断的处理与步骤S32中进行的判断的处理相同。在步骤S41中，如果判断为由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量超过冷冻机200的冷却能力，则进入步骤S42。在步骤S41中，如果判断为由电磁波产生的被冷却物M的内部发热的热量没有超过冷冻机200的冷却能力，则返回步骤S24。

在步骤S42中，电磁波输出/冷冻能力调节部420判定冷冻机200的冷却能力是否最大且电磁波照射器300照射的电磁波的输出S是否是最小输出Smin。在步骤S42中，在判定为冷冻机200的冷却能力为最大且电磁波照射器300照射的电磁波的输出S为最小输出Smin的情况下，当电磁波照射器300继续向被冷却物M照射电磁波时，意味着被冷却物M的温度逐渐上升。因此，为了停止过冷运转，将冷却装置100的运行切换为通常冷却运转，进入步骤S26。在步骤S42中，在判断为冷冻机200的冷却能力不是最大或者电磁波照射器300照射的电磁波的输出S不是最小输出Smin的情况下，返回步骤S40。

此外，这里所说明的过冷运转时的冷却装置100的动作是一个例子，并不限定于此。

例如，图5的流程图中的各步骤的顺序也可以适当地变更。例如，步骤S21和步骤S22的顺序也可以颠倒。

例如，在步骤S32及步骤S41中，也可以仅在判断为冷却空间110a的温度处于上升趋势的情况下，判断为由电磁波的照射产生的冷却物M的内部发热的热量超过了冷冻机200的冷却能力。

(4)特征

(4－1)

本实施方式所涉及的冷却装置100具备冷冻机200、作为发生器的一例的电磁波照射器300、作为控制器的一例的控制器400以及作为温度传感器的一例的被冷却物温度传感器500。冷冻机200冷却被冷却物M。电磁波照射器300产生作用于被冷却物M的电磁场。电磁波照射器300产生的电磁场的强度是可变的。控制器400控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作，在产生了电磁场的状态下，进行用冷冻机200冷却被冷却物M的冷却运转。被冷却物温度传感器500测量被冷却物M的温度。控制器400在冷却运转中基于由被冷却物温度传感器500测量到的温度，调节电磁波照射器300产生的电磁场的强度。

换言之，本实施方式所涉及的冷却装置100具备冷冻机200、电磁波照射器300、控制器400以及被冷却物温度传感器500。冷冻机200冷却被冷却物M。电磁波照射器300为了使被冷却物M内部发热而对被冷却物M照射电磁波。电磁波照射器300照射的电磁波的输出是可变的。控制器400控制冷冻机200及电磁波照射器300的动作，进行在向被冷却物M照射电磁波的同时用冷冻机200冷却被冷却物M的冷却运转。被冷却物温度传感器500测量被冷却物M的温度。控制器400在冷却运转中基于由被冷却物温度传感器500测量到的温度，调节电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出。

在本冷却装置100中，不是预先确定所产生的电磁场的强度，而是根据冷却中的被冷却物M的温度来调节电磁场的强度。因此，在本冷却装置100中，无论对何种被冷却物M都能够省电且高效地生成被冷却物M的过冷状态。

(4－2)

在本实施方式所涉及的冷却装置100中，控制器400在冷却运转中基于温度的变化率，调节电磁场的强度(电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出)。

在本冷却装置100中，基于容易设为判断是否实现过冷状态的指标的冷却中的被冷却物M的温度的变化率，适当调节电磁场的强度。因此，在本冷却装置100中，能够省电且高效地生成被冷却物M的过冷状态。

(4－3)

在本实施方式所涉及的冷却装置100中，控制器400在冷却运转中基于温度的变化率探测被冷却物M成为冻结状态的迹象，在探测到迹象的情况下使电磁场的强度上升。

在本冷却装置100中，当发现被冷却物M冻结的迹象时，使电磁场的强度上升以不使被冷却物M冻结。因此，在本冷却装置100中，能够防止被冷却物M偏离过冷状态而在最大冰晶形成带冻结。

此外，在被冷却物M冻结时，被冷却物M的温度通常表示以下任一种变化。

1)热量被用于相变，被冷却物M的温度大致恒定。

2)在被冷却物M从过冷状态变化为冻结状态时被冷却物M的温度上升。

因此，控制器400优选通过检测这样的被冷却物M的温度变化来探测被冷却物M冻结的迹象。

(4－4)

在本实施方式所涉及的冷却装置100中，控制器400在冷却运转时冷却被冷却物M以使由被冷却物温度传感器500检测的温度降低到比最大冰晶形成带的下限值低的规定温度之后，继续冷冻机200进行的冷却，同时停止电磁波照射器300产生电磁场。

在本冷却装置100中，在将被冷却物M冷却到比最大冰晶形成带的下限值低的规定温度之后，停止电磁场的产生并仅继续冷却。因此，能够缩短最大冰晶形成带中的被冷却物M的冻结时间，抑制被冷却物M的质量劣化的同时冷冻被冷却物M。

(4－5)

在本实施方式所涉及的冷却装置100中，控制器400在将电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁场的强度设定为最小强度的状态(将电磁波的输出设定为最小输出Smin的状态)下开始冷却运转。

在本冷却装置100中，在将电磁波的强度降至最小强度的状态下开始通过对被冷却物M作用电磁场而在过冷状态下冷却被冷却物M的过冷运转。因此，在本冷却装置100中，容易省电且高效地生成被冷却物M的过冷状态。

但是，不限于此，控制器400也可以在将电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁场的强度设定为最小强度以外的强度的状态下开始冷却运转。

(4－6)

在本实施方式所涉及的冷却装置100中，控制器400在判断为由电磁场产生的被冷却物M的内部发热的热量超过冷冻机200的冷却能力的情况下，使冷冻机200的冷却能力上升和/或使电磁波照射器300对被冷却物M照射的电磁波的输出下降。

在本冷却装置100中，在电磁波产生的内部发热的热量超过冷冻机200的冷却能力的情况下，以使冷冻机200的冷却能力提高和/或使电磁波的输出下降的方式来控制。因此，能够不使被冷却物M的温度上升而进行冷却。

(4－7)

在本实施方式所涉及的冷却装置100中，在电磁波照射器300中，产生的电磁场的频率是可变的。控制器400至少控制电磁波照射器300的动作，进行用于确定在冷却运转时产生的电磁场的频率的预备运转。

在本冷却装置100中，也不是按被冷却物预先确定所产生的电磁场的频率，而是使用被冷却物M本身，执行确定所产生的电磁场的频率的预备运转。因此，无论在处理何种被冷却物M的情况下，都能够使用可高效地使被冷却物M内部发热的频率的电磁场进行冷却运转。

(5)变形例

以下，说明上述实施方式的变形例。此外，各变形例的结构的一部分或全部也可以与其他变形例的结构的一部分或全部在不相互矛盾的范围内组合多个。

(5－1)变形例A

在上述实施方式中，电磁波照射器300的可设定频率范围包含在中波、短波及超短波的区域内。但是，电磁波照射器300的可设定频率范围只要包括可对被冷却物M内部加热的频率即可，也可以构成为包括中波、短波和超短波以外的区域。

例如，在电磁波照射器300的可照射的电磁波的频率(可设定频率范围)中也可以包括特短波(300MHz～3GHz)、厘米波(3～30GHz)、毫米波(30～300GHz)及亚毫米波(300GHz～3THz)中的至少一个频带的频率。更优选的是，在电磁波照射器300的可照射的电磁波的频率中也可以包括特短波(300MHz～3GHz)及厘米波(3～30GHz)中的至少一个频带的频率。此外，在电磁波照射器是照射特短波(300MHz～3GHz)、厘米波(3～30GHz)、毫米波(30～300GHz)及亚毫米波(300GHz～3THz)中的至少一个频率的电磁波的设备的情况下，电磁波照射器例如也可以是像微波炉那样向被冷却物M照射由微波发生装置(磁控管)产生的电磁波的装置。

进而，电磁波照射器300的可照射的电磁波的频率也可以包括除上述频带之外的频率、即能够以过冷状态冷却被冷却物M的频率。

(5－2)变形例B

在上述实施方式中，被冷却物温度传感器500是测量被冷却物M的表面温度的传感器，但不限于此，也可以是测量被冷却物M的内部的温度的传感器。例如，被冷却物温度传感器500也可以是测量光纤探头所插入的被冷却物M的内部的温度的光纤式温度传感器。

(5－3)变形例C

在上述实施方式中，当被冷却物M的温度下降到第二温度T2时，终止电磁波照射器300进行的电磁波的照射，此后，执行通常冷却运转，使被冷却物M冻结，但不限于此。例如，也可以是，冷却装置100无论被冷却物M的温度如何，都继续电磁波照射器300进行的电磁波的照射，以使被冷却物M维持在过冷状态。

(5－4)变形例D

在上述实施方式中，在过冷运转中，通过使电磁波照射器300照射的电磁波的输出每次上升/下降固定量(ΔS)来进行电磁波的输出的调节，但不限于此。

例如，过冷运转中的电磁波的输出的调节量也可以每次不固定。另外，例如，在过冷运转中使电磁波的输出增加时的输出的调节量和在过冷运转中使电磁波的输出减少时的输出的调节量也可以是不同的值。

(5－5)变形例E

在上述实施方式中，冷却装置100以在预备运转后实施通常冷却运转、此后实施过冷运转这样的流程运转，但不限于此。例如，也可以是，冷却装置100在预备运转后立即执行过冷运转。但是，从节能的观点来看，优选的是，在被冷却物M的温度是被冷却物M的冻结不成问题那样的温度的情况下，不进行电磁波照射器300的电磁波的照射。

(5－6)变形例F

在上述实施方式中，在预备运转时冷冻机200不运转，但不限于此。例如，从由被冷却物M的温度上升导致的质量劣化、提前使被冷却物M的温度降低这样的观点来看，也可以在使冷冻机200运转的同时执行预备运转。

此外，在该情况下，优选在预备运转中冷冻机200以恒定的冷却能力运转。而且，优选的是，过冷运转时频率确定部410将照射各频率的电磁波时的被冷却物M的温度的上升率最高的频率确定为过冷运转时频率f1，或者，在照射各频率的电磁波时被冷却物M的温度均下降的情况下，将温度的下降率最低的频率确定为过冷运转时频率f1。

(5－7)变形例G

在上述实施方式中，在预备运转时，基于被冷却物M的温度确定过冷运转时频率f1，但不限于此。例如，也可以是，过冷运转时频率确定部410监视向被冷却物M照射电磁波时的冷却空间110a的温度变化，将该温度上升最大的电磁波的频率设为过冷运转时频率f1。

(5－8)变形例H

在上述实施方式中，预备运转和过冷运转均在同一壳体110内执行，但不限于此。例如，也可以是预备运转在另一框体内执行，然后，将被冷却物M用输送带等从该框体输送到壳体110内，在壳体110中进行通常冷却运转及过冷运转。在该情况下，也可以是，冷却装置100具有多个电磁波照射器、被冷却物温度传感器，在预备运转时和过冷运转时使用不同的电磁波照射器、被冷却物温度传感器。

此外，即使在预备运转和过冷运转均在同一壳体110内执行的情况下，冷却装置100例如也可以具有多个电磁波照射器，在预备运转时和过冷运转时使用不同的电磁波照射器。

(5－9)变形例I

在上述实施方式的电磁波照射器300中，使用一台高频电源320进行可设定频率范围内的频率的电磁波的照射，但不限于此。例如，也可以是，电磁波照射器300具有多个高频电源320，根据照射的电磁波的频率使用不同的高频电源。

(5－10)变形例J

上述实施方式的控制器400也可以不是独立的设备。例如，冷冻机200的冷冻机控制部290也可以进行与控制器400同样的控制。

(5－11)变形例K

在上述实施方式中，电磁波输出/冷冻能力调节部420在判断为电磁波的照射产生的被冷却物M的内部发热的热量超过了冷冻机200的冷却能力的情况下，使冷冻机200的冷冻能力上升或者使电磁波的输出S减少，但不限于此。

例如，电磁波输出/冷冻能力调节部420也可以在判断为由电磁波的照射产生的被冷却物M的内部发热的热量相比冷冻机200的冷却能力而言比较大的情况下，使冷冻机200的冷冻能力上升或者使电磁波的输出S减少。例如，具体而言，电磁波输出/冷冻能力调节部420也可以在被冷却物M的温度降低率低于规定值的情况下，也使冷冻机200的冷冻能力上升或者使电磁波的输出S减少。

(5－12)变形例L

在上述实施方式中，电磁波照射器300照射的电磁波的频率是可变的。虽然优选电磁波照射器300照射的电磁波的频率是可变的，但电磁波照射器300照射的电磁波的频率也可以是不可变的。

<第二实施方式>

本发明第二实施方式所涉及的冷却装置1100与第一实施方式所涉及的冷却装置100同样，也是冷却食品等被冷却物M的装置。冷却装置1100是能够通过在对被冷却物M作用电场(静电场)的同时冷却被冷却物M而在过冷区冷却被冷却物M的装置。

冷却装置1100具有电场发生器1300代替电磁波照射器300。另外，由于冷却装置1100代替电磁场而利用电场，所以作为控制部的一例的控制器1400的一部分控制不同。

冷却装置1100与冷却装置100有很多共同点，因此，在此主要说明不同点。

冷却装置1100主要包括壳体110、冷冻机200、电场发生器1300、控制器1400、被冷却物温度传感器500以及壳体内温度传感器600(参照图1和图2)。关于壳体110、冷冻机200、被冷却物温度传感器500及壳体内温度传感器600，由于与第一实施方式相同，因此省略说明。

电场发生器1300是产生作用于被冷却物M的电场(静电场)的发生器的一个例子。通过由电场发生器1300向被冷却物M作用电场，同时用冷冻机200进行冷却，能够在过冷区冷却被冷却物M。

电场发生器1300与电磁波照射器300不同，具有直流电源1320代替高频电源320。在电场发生器1300中，产生的电场的强度(高频电源320的输出)是可变的。电场发生器1300可以在规定的范围内变更电场的强度。

控制器1400是与冷冻机控制部290及直流电源1320电连接、并控制冷冻机200及电场发生器1300的动作的装置。控制器1400通过控制冷冻机200及电场发生器1300的动作，使冷却装置1100执行两种运转(通常冷却运转、过冷运转)。冷却装置1100与冷却装置100不同，不需要频率的确定工序，所以不进行预备运转。

通常冷却运转是在停止了电场发生器1300的状态下使冷冻机200运转而冷却被冷却物M的运转。

过冷运转是冷却运转的一个例子。控制器1400在过冷运转时控制冷冻机200及电场发生器1300的动作，使得在电场发生器1300产生了电场的状态下，冷冻机200冷却被冷却物M。

控制器1400在过冷运转中基于由被冷却物温度传感器500测量的被冷却物M的温度，调节电场发生器1300产生的电场的强度。

以下对冷却装置1100的动作进行说明。

当按下冷却装置1100的运转开始开关(省略图示)时，控制器1400按照图8那样的流程图，使冷却装置1100执行各运转。图8的流程图除了不执行预备运转这一点之外，与第一实施方式的冷却装置100的冷却处理的流程图相同，因此省略说明。

接着，对冷却装置1100的过冷运转进行说明。

过冷运转时的冷却装置1100的动作由控制器1400例如像图9的流程图那样来控制。

此外，作为前提，在过冷运转开始时，冷冻机200以规定的冷却能力运转。另外，以下虽然省略了特别说明，但控制器1400在过冷运转时适当地取得被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度。

首先，控制器1400将电场发生器1300产生的电场的强度设定为可设定范围的下限值(最小强度)(步骤S201)。然后，控制器1400控制电场发生器1300的动作，开始产生电场(步骤S202)。

接着，控制器1400在过冷运转中基于被冷却物温度传感器500检测的温度的变化率，探测被冷却物M成为冻结状态的迹象(步骤S203)。关于步骤S203的处理，与第一实施方式的图5的流程图的步骤S24的处理相同，因此省略说明。

在步骤S203中，当判定为被冷却物M没有成为冻结状态的迹象时，进入步骤S204。在步骤S203中，在探测到被冷却物M成为冻结状态的迹象的情况下，进入步骤S210。

在步骤S204中，控制器1400判定被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度是否为预先设定的规定的第二温度T2以下。第二温度T2是低于最大冰晶形成带的下限值(－5℃)的温度。在步骤S204中，在判定为被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度为第二温度T2以下的情况下，进入步骤S205。在步骤S204中，在判定为被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度高于第二温度T2的情况下，返回到步骤S203。

在步骤S205中，在维持冷冻机200进行的冷却(冷冻机200继续运转)的同时，停止电场发生器1300产生电场，进入图8的步骤S104。即，控制器1400在冷却被冷却物M以使温度传感器500检测的被冷却物M的温度降低到第二温度T2之后，维持冷冻机200进行的冷却，同时停止电场发生器1300产生电场。此外，在从步骤S205进入步骤S104时，控制器1400优选控制冷冻机200以提高冷却能力(例如使冷却能力成为最大)。

对工序从步骤S203进入步骤S210的情况(即，在过冷运转中，控制器1400根据被冷却物温度传感器500检测的被冷却物M的温度的变化率探测到被冷却物M成为冻结状态的迹象的情况)进行说明。

在步骤S210中，控制器1400判定电场发生器1300产生的电场的强度是否是可设定范围的上限值(最大强度)。

控制器1400在探测到被冷却物M冻结的迹象的情况下，欲通过在后述的步骤S211中使电场发生器1300产生的电场的强度上升来维持被冷却物M的过冷状态。与此相对，在已将电场的强度设定为最大强度的情况下，控制器1400难以将被冷却物M维持在过冷状态(无法提高电场的强度)，因此，为了将运转从过冷运转变更为通常冷却运转，进入步骤S205。另一方面，在步骤S210中，在控制器1400判定为电场的强度不是最大强度的情况下，工序进入步骤S211。

在步骤S211中，控制器1400使电场发生器1300对被冷却物M照射的电场的强度上升规定量。之后进入步骤S203。

此外，在冷却装置1100中，也与冷却装置100的图5的流程图的步骤S40～步骤S42一样，也可以在被冷却物M的温度处于上升趋势的情况下，进行使冷冻机200的冷却能力上升或者使电场的强度下降的控制。

第二实施方式的冷却装置1100虽然在是产生电磁场还是产生电场方面存在不同，但是具有与作为第一实施方式的冷却装置100的特征所记载的(4－1)～(4－5)同样的特征。

另外，对于第二实施方式的冷却装置100，也可以在没有矛盾的范围内应用第一实施方式的变形例。

工业上的可利用性

本发明对可广泛应用于通过使电磁场或电场作用于被冷却物而在过冷区冷却被冷却物的冷却装置是有用的。

附图标记说明

100、1100冷却装置

200冷冻机

300电磁波照射器(发生器)

400控制器(控制部)

500温度传感器

1300电场发生器(发生器)

M被冷却物

S电磁波的输出(电磁场的强度)

Smin电磁波的最小输出(电磁场的最小强度)

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－245645号公报

Claims (4)

1.一种冷却装置(100、1100)，其具备：

冷冻机(200)，其冷却被冷却物(M)；

发生器(300、1300)，其产生作用于所述被冷却物的电磁场或电场，且所述电磁场或所述电场的强度是可变的；

控制部(400)，其控制所述冷冻机及所述发生器的动作，在产生了所述电磁场或所述电场的状态下，进行用所述冷冻机冷却所述被冷却物的冷却运转；以及

温度传感器(500)，其测量所述被冷却物的温度，

所述控制部在所述冷却运转中基于由所述温度传感器测量到的所述温度，调节所述发生器产生的所述电磁场或所述电场的所述强度，

所述控制部在所述冷却运转中基于所述温度的变化率调节所述强度，

所述控制部在所述冷却运转中基于所述温度的变化率探测所述被冷却物成为冻结状态的迹象，在探测到所述迹象的情况下使所述强度上升，

所述被冷却物成为冻结状态的所述迹象是指所述被冷却物的温度不变化的状态或者所述被冷却物的温度上升的状态，

所述发生器产生所述电磁场，

在所述发生器中，产生的所述电磁场的频率是可变的，

所述控制部至少控制所述发生器的动作，进行用于确定在所述冷却运转时产生的所述电磁场的频率的预备运转，

所述控制部在所述预备运转中，基于在照射各频率的电磁波时由所述温度传感器测量出的所述温度的变化率，决定所述冷却运转时频率。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，

所述控制部在所述冷却运转时冷却所述被冷却物以使由所述温度传感器检测的所述温度下降到比最大冰晶形成带的下限值低的规定温度之后，继续所述冷冻机进行的冷却，同时停止所述发生器产生所述电磁场或所述电场。

3.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中，

所述控制部在将所述发生器产生的所述电磁场或所述电场的所述强度设定为最小强度的状态下开始所述冷却运转。

4.根据权利要求1或2所述的冷却装置，其中，

所述发生器产生所述电磁场，

所述控制部在判断为由所述电磁场产生的所述被冷却物的内部发热的热量超过所述冷冻机的冷却能力的情况下，使所述冷冻机的冷却能力上升和/或使所述发生器产生的所述电磁场的所述强度下降。

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