JP2001112455A - 食品の解凍制御方法およびその解凍庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】食品の表面温度上昇を抑制し、かつ食品の正常
な解凍を確実に行う食品の解凍制御方法およびその解凍
庫を提供する。 【解決手段】庫内に冷却器23と、加熱器24と、食品35の
内部温度センサ31と、表面温度センサ32と、これら温度
センサから表面と内部との温度差Thx に応じて冷却器23
への第１制御信号6aおよび加熱器24への第２制御信号6
b,6c を出力する解凍制御回路6A〜6Cと，第１制御信号6
aによって冷却器23を制御する第１制御リレー53と，第
２制御信号6b,6c によって加熱器24を制御する第２制御
リレー54と，からなる制御装置５と、を備えてなる解凍
庫１の食品の解凍制御方法において、表面と内部との温
度差Thx が値Tc1 以上で冷却器23をONし値Tc2 以下でOF
Fし、また温度差Thx が値Th1 以上で加熱器24をOFF し
値Th2 以下でONする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品を解凍あるい
は解凍・調理して貯蔵する解凍庫における食品の解凍制
御方法およびその解凍庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来技術および本発明に係わる解
凍庫の一例として、解凍庫の要部構造図を示すものであ
る。図９において、解凍庫１は、前面に扉11を備える箱
体12と、箱体12の上部に配備される冷凍機21と、箱体12
の内部に収納され扉11側に配備される食品棚13と、箱体
12の内部背面に収納されるファン22と、加熱器24と、冷
却器23と、を備えて構成される。

【０００３】かかる構成において、解凍庫１は、扉11を
開閉することにより、食品棚13の上に冷凍された食品(3
5)または(36)（以下、特に断らなければ、35で食品を代
表する）を配置してこれを解凍し、あるいは、解凍・調
理して貯蔵された食品(35)を取り出すことができる。

【０００４】従来技術による食品(35)の解凍方法は、図
10に図示される様に、食品棚13上に配置された食品35に
内部温度センサ31を挿入し、食品(35)の内部温度を直接
検知して冷却器23や加熱器24を制御し、これらから発生
する冷気あるいは暖気を庫内ファン22で送風・攪拌して
解凍する方法、あるいは、解凍庫１に設置されるタイマ
機能を用いて任意の設定された時間の間に解凍する方法
などがある。

【０００５】また、図11に特開平7-147954号公報「解凍
装置および解凍方法」が開示されている。図示例では、
被解凍品として魚35の絵が図示されているが、この被解
凍品35に内部温度センサ31が挿入され、表面温度センサ
32が取り付けられており、被解凍品35の表面温度と内部
（中心）温度との差温を検出して、この検出差温が被解
凍品35の所望の解凍度に応じた設定差温になったとき、
解凍を停止する。また、図示省略したが、この解凍方法
では、温水ボイラで加温された温水を水槽に一定量溜め
て、水槽上に配置された散水パイプより散水させ、この
温水の感熱で解凍庫内の温度を上昇させ、約４〜５°C
の高湿空気を作り、この高湿空気に含まれる水蒸気を被
解凍品35の表面で凝縮させ、この凝縮熱によって解凍が
より一層進むように構成している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術によ
る解凍庫の食品の解凍制御方法で、食品に内部温度セン
サを差し込んで直接温度を検知する方法では、食品内部
の温度のみを検知するのであって、表面温度を検知する
ことはできず、表面温度が上昇して食品の品質劣化を招
き正常な解凍を行うことができない可能性を有する。ま
た、タイマ機能を用いて任意の設定された時間の間に解
凍する方法では、設定時間が短いと充分な解凍を行うこ
とができないし、また、設定時間が長いと前述の内部温
度センサのみの方法の場合と同様に食品の品質劣化を招
く可能性を有する。

【０００７】また、特開平7-147954号公報「解凍装置お
よび解凍方法」に開示された方法では、解凍庫内部に約
４〜５°C の高湿空気を作る必要があり、このため、温
水を庫内に散布する必要があり、このため、給水設備な
どを必要とする。また、解凍する庫内温度が約４〜５°
C と低いので、表面温度の異常上昇の問題がない。

【０００８】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
のであり、その目的は前記した課題を解決して、給水設
備などを必要とせず、表面温度と内部温度の温度差で加
熱器を制御して、食品の表面温度上昇を抑制し、かつ食
品の正常な解凍を確実に行う食品の解凍制御方法および
その解凍庫を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、庫内に冷却器と、加熱器と、こ
れらから発生する冷気あるいは暖気を送風・攪拌する１
または複数の庫内ファンと、食品の内部温度を検出する
内部温度センサと、食品の表面温度を検出する表面温度
センサと、これらの内部温度センサと表面温度センサか
ら表面温度と内部温度との差に応じて冷却器への第１制
御信号および加熱器への第２制御信号を出力する解凍制
御回路およびこの解凍制御回路の第１制御信号によって
冷却器を制御するとともに第２制御信号によって加熱器
を制御する制御手段からなる制御装置と、を備えてなる
解凍庫の食品の解凍制御方法において、（表面温度−内
部温度）の差（以下、温度差と略称する）が予め定めら
れた値Tc1 以上で冷却器をONし、値Tc1 より小さい値Tc
2 以下で冷却器をOFF し、また、この温度差が予め定め
られた値Th1 以上で加熱器をOFF し、値Th1 より小さい
値Th2 以下で加熱器をONするものとする。

【００１０】かかる構成により、食品の解凍制御方法
は、解凍制御回路の第２制御信号によって加熱器を制御
し、加熱器からの暖気を庫内ファンで送風・攪拌して食
品を解凍し、温度差が値Th1 以上になると加熱器をOFF
する。この結果、食品の解凍制御は、温度差が概略温度
範囲(Th2〜Th1)の近傍になる様にON-OFF制御、あるいは
後述するON-OFF比制御、PID 演算制御して温度範囲(Th2
〜Th1)内になる様に制御することができる。また、この
制御の過渡現象として温度差が値Tc1 以上になったと
き、冷却器をONして冷気を庫内ファンで送風・攪拌して
食品の表面温度上昇を抑制し、食品の正常な解凍を確実
に行うことができる。

【００１１】また、解凍制御回路は、温度差が予め定め
られた値 Th1〜Th2 の範囲内にあるとき、この温度差に
よって加熱器を制御する第２制御信号のON-OFF比を変え
る、あるいは、この解凍制御回路の第２制御信号のON-O
FF比の特性は、温度差をThxとしたとき、温度差Thx に
対してONパルス幅が(Thx−Th1)² に比例して変えること
ができる。

【００１２】かかる構成により、温度差が温度範囲(Th2
〜Th1)内に入ったとき、加熱器に入力される電力は、温
度差の値によってON-OFF比を変えることができる。この
結果、温度差の値が温度範囲(Th2〜Th1)内では、加熱器
に入力される電力がON-OFF比定まる値に低減・制御する
ことができるので、加熱器の熱時定数によって、滑らか
に加熱器から発生する暖気を連続的に制御することがで
きる。

【００１３】特に、この温度差Thx に対してONパルス幅
が(Thx−Th1)² に比例して変えることにより、温度差に
対する加熱器に入力する電力を直線的に制御することが
できるので、温度の広い範囲にわたって制御ループゲイ
ンを一定にすることができ、制御の過渡現象を含めて安
定にすることができる。

【００１４】また、 解凍温度制御回路は、目標設定温
度を有し、この目標設定温度と温度差（表面温度−内部
温度）との制御偏差をPID 演算し、このPID 演算出力で
第２制御信号のON-OFF比を変えることができる。かかる
構成により、温度差を目標設定温度に近い値により安定
化して制御することができる。

【００１５】また、本発明による食品の解凍制御方法を
用いた解凍庫は、庫内に冷却器と、加熱器と、これらか
ら発生する冷気あるいは暖気を送風・攪拌する１または
複数の庫内ファンと、食品の内部温度を検出する内部温
度センサと、食品の表面温度を検出する表面温度センサ
と、これらの内部温度センサと表面温度センサから表面
温度と内部温度との差に応じて冷却器への第１制御信号
および加熱器への第２制御信号を出力する解凍制御回路
およびこの解凍制御回路の第１制御信号によって冷却器
を制御するとともに第２制御信号によって加熱器を制御
する制御手段からなる制御装置と、を備え、解凍制御回
路は、中央処理装置とそのメモリ回路とを有し、この演
算処理機能は、表面温度と内部温度との差を演算する減
算器と、この減算器出力で作動しヒステリシス特性を有
し冷却器への第１制御信号を出力する第１比較器と、減
算器出力で作動しヒステリシス特性を有し加熱器への第
２制御信号を出力する第２比較器と、を備えるものとす
る。（ON-OFF制御型） かかる構成により、表面温度と内部温度との温度差の値
が温度範囲(Th2〜Th1)でON-OFF制御動作をすることがで
きる。

【００１６】また、表面温度センサは、食品の表面に接
触して表面温度を検出する第１表面温度センサ、また
は、食品の表面を非接触で表面温度を検出する第２表面
温度センサ、あるいはまた、第１表面温度センサおよび
第２表面温度センサ、を備えることができる。

【００１７】また、解凍制御回路は、第２比較器のヒス
テリシス特性に代わって、温度差が予め定められた値 T
h1〜Th2 の範囲内にあるとき、この温度差によって加熱
器を制御する第２制御信号のON-OFF比を変えるパルス幅
変調回路、あるいは、解凍制御回路の第２制御信号のON
-OFF比の特性は、温度差をThx としたとき、温度差Thx
に対してONパルス幅が(Thx−Th1)² に比例して変わるパ
ルス幅変調回路、を備えることができる。（ON-OFF比制
御型） かかる構成により、表面温度と内部温度との温度差の値
が温度範囲(Th2〜Th1)内で加熱器への電力制御を連続的
に制御することができる。

【００１８】また、解凍制御回路は、目標設定温度を設
定する設定手段と、この目標設定温度と温度差（表面温
度−内部温度）との制御偏差をPID 演算し，このPID 演
算出力をパルス幅変調回路に入力するPID 演算部と、を
備えることができる。かかる構成により、表面温度と内
部温度との温度差で連続的にPID 制御を行うことができ
る。（PID 制御型）

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例としての
食品の解凍制御方法を説明する制御特性図、図２は本発
明の一実施例としての解凍庫の制御装置のブロック図、
図３は食品への内部温度センサおよび接触型表面温度セ
ンサの実装図、図４は食品への内部温度センサおよび非
接触型表面温度センサの実装図、図５は解凍制御回路の
第１比較器、第２比較器、およびパルス幅変調回路の特
性図、図６はON-OFF制御型解凍庫の制御機能ブロック
図、図７はON-OFF比制御型解凍庫の制御機能ブロック
図、図８はPID 制御型解凍庫の制御機能ブロック図であ
り、図９〜図11に対応する同一部材には同じ符号が付し
てある。 （実施形態１）上記目的を達成するために、本発明にお
いては、図９および図２、図６において、庫内に冷却器
23と、加熱器24と、これらから発生する冷気あるいは暖
気を送風・攪拌する１または複数の庫内ファン22と、食
品35の内部温度を検出する内部温度センサ31と、食品35
の表面温度を検出する表面温度センサ32または33と、こ
れらの内部温度センサ31と表面温度センサ32または33か
ら表面温度と内部温度との差に応じて冷却器23への第１
制御信号6aおよび加熱器24への第２制御信号6b,6c を出
力する解凍制御回路6A,6B,6Cと，この解凍制御回路6A,6
B,6Cの第１制御信号6aによって冷却器23を制御する第１
制御リレー53と，第２制御信号6b,6c によって加熱器24
を制御する第２制御リレー54と，からなる制御装置５
と、を備えてなる解凍庫１の食品の解凍制御方法におい
て、（表面温度Ts−内部温度Ti）の差（以下、温度差Th
x と略称する）が予め定められた値Tc1 以上で冷却器23
をONし、値Tc1 より小さい値Tc2 以下で冷却器23をOFF
し、また、この温度差Thx が予め定められた値Tc1 より
小でかつ値Tc2 より大の値Th1 以上で加熱器24をOFF
し、値Tc2 より小さい値Th2 以下で加熱器24をONする。

【００２０】かかる構成により、食品35の解凍制御方法
は、解凍制御回路6A,6B,6Cの第２制御信号6b,6c によっ
て加熱器24を制御し、加熱器24からの暖気を庫内ファン
22で送風・攪拌して食品35を解凍し、温度差Thx が値Th
1 以上になると加熱器24をOFF する。この結果、食品35
の解凍制御は、温度差Thx が概略温度範囲(Th2〜Th1)の
近傍になる様にON-OFF制御、あるいはON-OFF比制御、PI
D 演算制御して温度範囲(Th2〜Th1)内になる様に制御す
ることができる。また、この制御の過渡現象として温度
差が値Tc1 以上になったとき、冷却器23をONして冷気を
庫内ファン22で送風・攪拌して食品35の表面温度上昇を
抑制し、食品35の正常な解凍を確実に行うことができ
る。（ON-OFF比制御型およびPID 制御型を含む、ON-OFF
制御型） （実施形態２）また、図７において、解凍制御回路6B,6
C は、温度差Thx が予め定められた値Th1〜Th2 の範囲
内にあるとき、この温度差Thx によって加熱器24を制御
する第２制御信号6b,6c のON-OFF比を変える、あるい
は、この解凍制御回路6B,6C の第２制御信号6b,6c のON
-OFF比の特性は、温度差をThx としたとき、温度差Thx
に対してONパルス幅が(Thx−Th1)² に比例して変えるこ
とができる。

【００２１】かかる構成により、温度差Thx が温度範囲
Th2〜Th1 内に入ったとき、加熱器24に入力される電力
は、温度差の値Thx によってON-OFF比を変えることがで
きる。この結果、温度差の値Thx が温度範囲 Th2〜Th1
内では、加熱器24に入力される電力がON-OFF比定まる値
に低減制御されるので、加熱器24の熱時定数によって、
滑らかに加熱器24から発生する暖気を連続的に制御する
ことができる。特に、この温度差Thx に対してONパルス
幅が(Thx−Th1)² に比例して変えることにより、温度差
Thx に対する加熱器24に入力する電力を直線的に制御す
ることができ、温度の広い範囲にわたって制御ループゲ
インを一定にすることができ、制御の過渡現象を含めて
安定にすることができる。（ON-OFF比制御型） （実施形態３）また、図８において、解凍温度制御回路
6Cは、目標設定温度Trを有し、この目標設定温度Trと温
度差Thx との制御偏差をPID 演算し、このPID 演算出力
6eで第２制御信号6cのON-OFF比を変えることができる。

【００２２】かかる構成により、温度差Thx を目標設定
温度Trに近い値により安定化して制御することができ
る。（PID 制御型）

【００２３】

【実施例】（実施例１）図１において、縦軸に内部温度
Tiおよび表面温度Tsをとり、横軸に解凍時間をとる。
尚、図示例は冷凍食品を時刻 0で解凍を開始し、解凍お
よび調理を連続して行い、高温で貯蔵する例を示す。本
発明による食品の解凍制御方法の制御特性は、太線の点
線で本発明による表面温度Ts1 の経時制御特性を、太線
の実線で本発明による内部温度Ti1 の経時制御特性を示
し、また、細線の点線および実線でそれぞれ従来技術の
食品の解凍制御方法による表面温度Ts2 および内部温度
Ti2の経時制御特性を示す。従来技術による食品の中心
温度制御のみによる解凍制御方法では、細線の点線Ts2
および実線Ti2 の差で示される温度差Thx2となり、予め
食品の品質基準としての許容温度差範囲を逸脱する。し
かし、本発明による表面温度Ts1 と内部温度Ti1 との温
度差Thx で予め定められた値Th1,Th2 でON-OFF制御す
る、あるいは、この温度範囲 Th1〜Th2 でON-OFF比を連
続的に変えて制御する、さらには、この温度範囲 Th1〜
Th2 でPID 制御を行うことによって、太線の点線Ts1 お
よび太線の実線Ti1 の差で示される温度差Thx1をより小
さく制御することができ、食品35の解凍の品質を維持す
ることができる。

【００２４】図２において、上述の本発明による食品の
解凍制御方法を用いた解凍庫１は、庫内に冷却器23と、
加熱器24と、これらから発生する冷気あるいは暖気を送
風・攪拌する１または複数の庫内ファン22と、食品35の
内部温度を検出する内部温度センサ31と、食品35の表面
温度を検出する表面温度センサ32または(33)と、これら
の内部温度センサ31と表面温度センサ32(33)から表面温
度Ts1 と内部温度Ti1との差Thx に応じて冷却器23への
第１制御信号6aおよび加熱器24への第２制御信号6b,6c
を出力する解凍制御回路6A,6B,6Cと，この解凍制御回路
6A,6B,6Cの第１制御信号6aによって冷却器23を制御する
第１制御リレー53と，第２制御信号6b,6c によって加熱
器24を制御する第２制御リレー54と，からなる制御装置
５と、を備え、解凍制御回路6A,6B,6Cは、中央処理装置
(CPU)51 とそのメモリ回路52とを有し、この演算処理機
能は、表面温度Ts1 と内部温度Ti1 との差Thx を演算す
る減算器(61)と、この減算器(61)出力(Ts-Ti) で作動し
ヒステリシス特性を有し冷却器23への第１制御信号6aを
出力する第１比較器(62)と、減算器(61)出力(Ts-Ti) で
作動し、図６の図示例ではヒステリシス特性を有し加熱
器24への第２制御信号6bを出力する第２比較器(63)と
（ON-OFF制御型）、また、図７、８の図示例ではON-OFF
比を制御するパルス幅変調回路(64)と（ON-OFF比制御
型),(PID制御型）、を備えて構成される。

【００２５】かかる構成により、表面温度Ts1 と内部温
度Ti1 との温度差の値Thx が温度範囲(Th2〜Th1)でON-O
FF制御動作（ON-OFF制御型）をする、あるいは、温度範
囲(Th2〜Th1)内でON-OFF比制御することにより、加熱器
24の暖気を連続的に制御（ON-OFF比制御型),(PID制御
型）することができる。

【００２６】また、図３および図４において、表面温度
センサ32,33 は、食品35の表面に直接接触して表面温度
を検出する表面温度センサ32（図３）、または、食品36
の表面を非接触で表面温度を検出する表面温度センサ33
（図４）と、あるいはまた、表面温度センサ32および表
面温度センサ33と、を備えることができる。

【００２７】図３に図示する食品35は、解凍後の食品の
状態が固体を維持するものを示す。また、図４に図示す
る食品36は、解凍後の食品の状態が固体を維持できない
ものを示し、容器37に収納されて食品棚13上にある。こ
の様な食品36は、例えば、味噌汁などの汁物や、カレ
ー、シチューなどがあり、接触式のセンサでは確実な温
度検出ができないときがある。この様な場合、例えば、
赤外線センサなどの非接触の温度センサで検出すれば、
解凍後に固体形状を維持できないものでも確実に温度の
検出を行うことができる。 （実施例２）次に、図７、図８において、解凍制御回路
6B,6C は、第２比較器63のヒステリシス特性に代わっ
て、温度差Thx が予め定められた値 Th1〜Th2 の範囲内
にあるとき、この温度差Thx によって加熱器24を制御す
る第２制御信号6cのON-OFF比を変えるパルス幅変調回路
64、あるいは、解凍制御回路6B,6C の第２制御信号6cの
ON-OFF比の特性が、温度差をThx としたとき、温度差Th
x に対してONパルス幅が(Thx−Th1)² に比例して変わる
点線でいーた特性を示すパルス幅変調回路64A 、を備え
ることができる。（ON-OFF比制御型） かかる構成により、表面温度Ts1 と内部温度Ti1 との温
度差Thx が温度範囲(Th2〜Th1)内で加熱器24への電力制
御を連続的に制御することができる。

【００２８】図５は、かかる第２比較器63、パルス幅変
調回路64,64Aの特性を示し、横軸に温度差Thx をとり、
縦軸に制御出力として第１制御信号6a、あるいは、第２
制御信号6cのON-OFF比η(1〜0)をとる。図５の(A) にお
いて、点線で図示される第１比較器62は、ヒステリシス
特性を有し冷却器23への第１制御信号6aを出力する。即
ち、第１制御信号6aは温度差Thx が値Tc1 のとき、ON出
力を出し、このON出力状態は値Tc2 に減少するまで維持
され、値Tc2 でOFF 出力を出す。そしてこのOFF 出力状
態は値Tc1 に増加するまで維持される。

【００２９】他方、ヒステリシス特性を有し加熱器24へ
の第２制御信号6bを出力する第２比較器63は、温度差Th
x が値Th1 に増加するまで、ON出力を出し、値Th1 でOF
F 出力を出す。そしてこのOFF 出力状態は値Th2 に減少
するまで維持され、値Th2 でON出力を出し、そしてこの
ON出力状態は値Th1 に増加するまで維持される。

【００３０】この様なヒステリシス特性を有する第１比
較器62、第２比較器63を備える解凍制御回路6Aは、ON-O
FF制御型を構成するので、温度系の遅れ特性により、閾
値(Th1〜Th2)の範囲を越えて制御される。従って、値Tc
1 を越えたとき、冷凍機21を作動させ、冷却器23を作動
させ、食品35,36 の表面温度を下げて食品の解凍制御を
行うことができる。

【００３１】次に、図５の(B) において、点線で図示さ
れる第１比較器62は、図５の(A) と同じであるので、以
下説明を省略出力する。上述の第２比較器63のヒステリ
シス特性に代わって、ここでは、温度差Thx が予め定め
られた値 Th1〜Th2 の範囲内にあるとき、この温度差Th
x によって加熱器24を制御する第２制御信号6cのON-OFF
比を変えるパルス幅変調回路64を備えて構成することが
できる。

【００３２】即ち、パルス幅変調回路64を用いることに
より、温度差Thx は値Th2 より小さいとき、第２制御信
号6cはON状態を維持し、値 Th1〜Th2 の範囲内にあると
き、温度差Thx の値によって第２制御信号6cのON-OFF比
が変化し、値 Th1以上では、第２制御信号6cはOFF 状態
を維持し、値Th2 以下ではON状態を維持する。尚、図５
の(B) では値 Th1〜Th2 の範囲内にあるときのON-OFF比
ηを直線で図示したが正確な直線である必要性は少な
い。

【００３３】また、図５の(C) において、パルス幅変調
回路64A の第２制御信号6cのON-OFF比の特性は、温度差
をThx としたとき、温度差Thx に対してONパルス幅が(T
hx−Th1)² に比例して変わるパルス幅変調回路64A 、を
備えることができる。

【００３４】かかる構成により、加熱器24に加わる電力
値を温度差値(Thx−Th1)に比例して変化させることがで
きるので、この加熱器24に加わる電力値を操作して温度
差Thx を制御する P動作制御系としてのループゲインを
一定にすることができるので、この制御系の安定を取り
易い。 （実施例３）以上述べた食品の解凍制御方法を用いた解
凍庫の制御機能ブロック図をON-OFF制御型解凍庫（実施
例３）、ON-OFF比制御型解凍庫（実施例４）、PID 制御
型解凍庫（実施例５）として以下説明する。

【００３５】図６において、ON-OFF制御型解凍庫１の制
御機能は、食品35の内部温度を検出する内部温度センサ
31と、食品35の表面温度を検出する表面温度センサ32
（あるいは33）から表面温度Ts1 と内部温度Ti1 との差
Thx=(Ts-Ti) を演算する減算器61と、この減算器61の出
力により図５の(A) で説明した第１比較器62でON-OFF動
作を判別して冷却器23への第１制御信号6aを出力し、ま
た第２比較器63でON-OFF動作を判別して加熱器24への第
２制御信号6bを出力する解凍制御回路6Aと，この解凍制
御回路6Aの第１制御信号6aによって冷却器23を制御する
第１制御リレー53と，第２制御信号6bによって加熱器24
を制御する第２制御リレー54と，からなる制御装置５
と、を備えて構成される。

【００３６】かかる構成により、温度差Thx が予め定め
られた値Tc1 以上で冷却器23をONし、値Tc2 以下で冷却
器23をOFF し、また、この温度差Thx が予め定められた
値Th1 以上で加熱器24をOFF し、値Th2 以下で加熱器24
をONすることができる。この結果、食品35の解凍制御方
法は、解凍制御回路6Aの第２制御信号6bによって加熱器
24を制御し、加熱器24からの暖気を庫内ファン22で送風
・攪拌して食品35を解凍し、温度差Thx が値Th1 以上に
なると加熱器24をOFF する。食品35の解凍制御は、庫内
および食品への熱伝達特性（遅れ特性）により温度範囲
(Th2〜Th1)をやや越えて制御される。また、この制御の
過渡現象として温度差が値Tc1 以上になったとき、冷却
器23をONして冷気を庫内ファン22で送風・攪拌して食品
35の表面温度上昇を抑制し、食品の正常な解凍を確実に
行うことができる（ON-OFF制御型）。 （実施例４）図７において、図６との相違点は、解凍制
御回路6Aの第２比較器63に代わって図７の解凍制御回路
6Bは、図５の(B),あるいは(C) で説明したパルス幅変調
回路64あるいは64A で構成されている点である。従っ
て、この解凍制御回路6Bの制御系は、加熱器24の操作に
よって庫内温度の変化幅に対する温度範囲幅(Th1−Th2)
の百分率で示される固定比例帯の P動作制御回路に相当
する。温度制御系は熱時定数が大きいので、一般的には
無駄時間相当成分が小さければ、かなり小さな比例帯で
良好な制御を行うことができる。しかし、 P動作制御で
あるので、オフセット量の発生があり、そのオフセット
量は、温度範囲(Th2〜Th1)内に納めることができる。ま
た、上述した様に、パルス幅変調回路64A を用いたとき
は、 P動作制御回路のループゲインを一定にすることが
できるので、制御系の安定化がより取り易い利点があ
る。 （実施例５）図８において、図７との相違点は、解凍制
御回路6Bの減算器61とパルス幅変調回路64あるいは64A
との間に、解凍制御回路6Cは目標設定温度Trを設定する
設定手段66と、この目標設定温度Trと温度差Thx(表面温
度Ts−内部温度Ti）との制御偏差6dをPID 演算し，この
PID 演算出力6eを上記パルス幅変調回路64あるいは64A
に入力するPID 演算部65と、を備えて構成される点であ
る。

【００３７】かかる構成より、温度制御系で無駄時間成
分が適度に存在していてもその比例帯などPID を適宜設
定することにより安定に制御することができる。また、
微分(D) 動作を用いることにより、図１に図示される時
間とともに食品温度が上昇するときの温度変化率と，表
面温度Ts1 から内部温度Ti1 への熱伝達時間遅れと，に
よって発生する時間軸方向のズレを微分(D) 動作で補正
・減少することができる。さらに、積分(I) 動作は、設
定手段66による目標設定温度Trに温度差Thx をより近づ
ける様に制御することができる。

【００３８】なお、以上の実施例において、第２制御リ
レーは可動式リレーに代わって、半導体制御素子を用い
ることにより、ON-OFF周期を速めて温度制御をより精密
に制御し、また、ON-OFF周期を速めることによる可動式
リレーの機械的寿命の問題を解決することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、食品の
温度センサとして、表面温度と内部温度との温度差で加
熱器への電力供給量を制御することにより、給水設備な
どを必要とせず、表面温度と内部温度の温度差で加熱器
を制御し、食品の表面温度上昇を抑制し、かつ食品の正
常な解凍を確実に行う食品の解凍制御方法およびその解
凍庫を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例としての食品の解凍制御方法
を説明する制御特性図

【図２】本発明の一実施例としての解凍庫の制御装置の
ブロック図

【図３】食品への内部温度センサおよび接触型表面温度
センサの実装図

【図４】食品への内部温度センサおよび非接触型表面温
度センサの実装図

【図５】解凍制御回路の第１比較器、第２比較器、およ
びパルス幅変調回路の特性図であり、(A) は第１比較器
と第２比較器の特性図、(B) は第１比較器とパルス幅変
調回路の特性図、(C) は第１比較器と自乗特性を有する
パルス幅変調回路の特性図

【図６】ON-OFF制御型解凍庫の制御機能ブロック図

【図７】ON-OFF比制御型解凍庫の制御機能ブロック図

【図８】PID 制御型解凍庫の制御機能ブロック図

【図９】従来技術および本発明の解凍庫の要部構造図

【図１０】従来技術による食品への内部温度センサの実
装図

【図１１】他の食品への内部温度センサおよび接触型表
面温度センサの実装図

【符号の説明】

１ 解凍庫 11 扉 12 箱体 13 食品棚 21 冷凍機 22 ファン 23 冷却器 24 加熱器 31 内部温度センサ 32,33 表面温度センサ 35,36 食品 37 容器 ５ 制御装置 51 中央処理装置 52 メモリ 53,54 制御リレー 6A,6B,6C 解凍制御回路 61 減算器 62 第１比較器 63 第２比較器 64,64A パルス幅変調回路 65 PID 演算部 66 設定手段 6a 第１制御信号 6b,6c 第２制御信号 6d 制御偏差 6e PID 演算出力 Ts1,Ts2 表面温度 Ti1,Ti2 内部温度 Thx1,Thx2,Thx 温度差 Tc1,Tc2,Th1,Th2 温度差値 η ON-OFF比

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】庫内に冷却器と、加熱器と、これらから発
   生する冷気あるいは暖気を送風・攪拌する１または複数
   の庫内ファンと、食品の内部温度を検出する内部温度セ
   ンサと、食品の表面温度を検出する表面温度センサと、
   これらの内部温度センサと表面温度センサから表面温度
   と内部温度との差に応じて冷却器への第１制御信号およ
   び加熱器への第２制御信号を出力する解凍制御回路およ
   びこの解凍制御回路の第１制御信号によって冷却器を制
   御するととも第２制御信号によって加熱器を制御する制
   御手段からなる制御装置と、を備えてなる解凍庫の食品
   の解凍制御方法において、 （表面温度−内部温度）の差（以下、温度差と略称す
   る）が予め定められた値Tc1 以上で冷却器をONし、値Tc
   1 より小さい値Tc2 以下で冷却器をOFF し、また、この
   温度差が予め定められた値Th1 以上で加熱器をOFF し、
   値Th1 より小さい値Th2 以下で加熱器をONする、 ことを特徴とする食品の解凍制御方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の食品の解凍制御方法にお
   いて、 解凍制御回路は、温度差が予め定められた値 Th1〜Th2
   の範囲内にあるとき、この温度差によって加熱器を制御
   する第２制御信号のON-OFF比を変える、 ことを特徴とする食品の解凍制御方法。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の食品の解
   凍制御方法において、解凍制御回路の第２制御信号のON
   -OFF比の特性は、温度差をThx としたとき、温度差Thx
   に対してONパルス幅が(Thx−Th1)² に比例して変える、 ことを特徴とする食品の解凍制御方法。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかの項に
   記載の食品の解凍制御方法において、 解凍温度制御回路は、目標設定温度を有し、この目標設
   定温度と温度差（表面温度−内部温度）との制御偏差を
   PID 演算し、このPID 演算出力で第２制御信号のON-OFF
   比を変える、 ことを特徴とする解凍庫の食品の解凍制御方法。
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれかの項に
   記載の食品の解凍制御方法を用いた解凍庫において、 庫内に冷却器と、加熱器と、これらから発生する冷気あ
   るいは暖気を送風・攪拌する１または複数の庫内ファン
   と、食品の内部温度を検出する内部温度センサと、食品
   の表面温度を検出する表面温度センサと、これらの内部
   温度センサと表面温度センサから表面温度と内部温度と
   の差に応じて冷却器への第１制御信号および加熱器への
   第２制御信号を出力する解凍制御回路およびこの解凍制
   御回路の第１制御信号によって冷却器を制御するととも
   に第２制御信号によって加熱器を制御する制御手段から
   なる制御装置と、を備え、 解凍制御回路は、中央処理装置とそのメモリ回路とを有
   し、 この演算処理機能は、表面温度と内部温度との差を演算
   する減算器と、この減算器出力で作動しヒステリシス特
   性を有し冷却器への第１制御信号を出力する第１比較器
   と、減算器出力で作動しヒステリシス特性を有し加熱器
   への第２制御信号を出力する第２比較器と、を備える、 ことを特徴とする解凍庫。
6. 【請求項６】請求項５に記載の解凍庫において、 表面温度センサは、食品の表面に接触して表面温度を検
   出する第１表面温度センサ、または、食品の表面を非接
   触で表面温度を検出する第２表面温度センサ、あるいは
   また、第１表面温度センサおよび第２表面温度センサ、
   を備える、 ことを特徴とする解凍庫。
7. 【請求項７】請求項５または請求項６に記載の解凍庫に
   おいて、 解凍制御回路は、第２比較器のヒステリシス特性に代わ
   って、温度差が予め定められた値 Th1〜Th2 の範囲内に
   あるとき、この温度差によって加熱器を制御する第２制
   御信号のON-OFF比を変えるパルス幅変調回路、を備え
   る、ことを特徴とする解凍庫。
8. 【請求項８】請求項７に記載の解凍庫において、 解凍制御回路は、第２比較器のヒステリシス特性に代わ
   って温度差が予め定められた値 Th1〜Th2 の範囲内にあ
   るとき、この第２制御信号のON-OFF比の特性は、温度差
   をThx としたとき、温度差Thx に対してONパルス幅が(T
   hx−Th1)² に比例して変わるパルス幅変調回路、を備え
   る、 ことを特徴とする解凍庫。
9. 【請求項９】請求項５ないし請求項８のいずれかの項に
   記載の解凍庫において、解凍制御回路は、目標設定温度
   を設定する設定手段と、この目標設定温度と温度差（表
   面温度−内部温度）との制御偏差をPID 演算し，このPI
   D 演算出力をパルス幅変調回路に入力するPID 演算部
   と、を備える、 ことを特徴とする解凍庫。