JP3973429B2

JP3973429B2 - 冷凍装置

Info

Publication number: JP3973429B2
Application number: JP2002016353A
Authority: JP
Inventors: 哲男大和田
Original assignee: 株式会社アビー
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2022-01-25
Also published as: JP2003214751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食材、食品や生体等を保管する冷凍庫、冷蔵庫、冷蔵冷凍保管庫等に係り、とくに、庫内各位置で均一な冷風を供給できる冷風供給装置を組み込んだ冷凍装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、食材、食品や生体等の被冷凍物の鮮度を長期にわたって維持して保存する方法として冷凍保存がある。しかし、従来の冷凍保存方法では、被冷凍物の色調の変化、味覚の劣化、ドリップ (解凍時の液汁の流出）の発生等の品質の低下や鮮度の低下を完全に防止することができなかった。食材、食品や生体等の被冷凍物には、それらを構成する蛋白質等の分子に拘束された結合水、およびこれら分子に拘束されずに被冷凍物内を自由に移動することができる自由水からなる、多量の水分が含まれている。冷凍時には、この自由水が凍結し、氷の結晶として成長する。この氷の結晶が粗大化すると、被冷凍物の細胞が破壊され、食材、食品等では解凍時にドリップが発生し、生体の元の状態への復元が困難となる。
【０００３】
氷結晶の粗大化は、冷凍時に氷結晶生成温度域を通過する時間が緩慢である場合に発生する。そこで、被冷凍物を液体冷媒に浸漬、あるいは被冷凍物に液体冷媒を散布して、かかる氷結晶生成温度域を速やかに通過させるべく急速冷却し、氷の結晶の粗大化を抑制する方法が考えられる。しかし、被冷凍物を液体冷媒に浸漬、あるいは被冷凍物に液体冷媒を散布する方法では、表層は急速冷却が可能となるが、表層に氷結晶層が形成されるため、この表層の氷結晶層の存在により、内部に存在する水分が表面の氷結晶層に拡散移動し、表層の氷結晶の粗大化が進行するとともに、被冷凍物の内部では乾いた状態が生じ、品質が低下するという問題があった。
【０００４】
このような問題に対し、例えば、ＷＯ 01 ／24647 A1号公報には、収容されている冷凍対象物の周囲の庫内温度を−30〜−100 ℃に冷却可能な冷凍庫と、冷凍庫内の冷凍対象物に一方向のゆらぎ変動する磁場を作用させる、静磁場発生手段と動磁場発生手段とからなる磁場発生手段と、を有する超急速冷凍装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＷＯ01／24647 A1号公報に記載された技術によれば、被冷凍物の細胞破壊が抑制され、冷凍後も生に近い味覚で食品を食することが可能となり、冷凍保存された食品の品質はかなり改善されたといえる。しかしながら、本発明者の検討によれば、ＷＯ01／24647 A1号公報に記載された技術では、例えば、冷凍装置内の高さ方向各位置で、被冷凍物が均一に冷凍保存されない場合があるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、閉空間内各位置で均一な冷風を供給できる冷風供給装置を組み込んだ冷凍装置を提案することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した課題を達成するために、閉空間内の各位置、とくに高さ方向各位置で対象物に、均一な冷風を供給できる冷風供給装置について、鋭意検討した。その結果、冷凍手段から送風手段により送風される冷風には、閉空間内の、とくに高さ方向各位置で不均一な流速・流量分布が存在することを見出し、閉空間内で対象物に対し風向と風量との調節が可能な風向板と、さらに、少なくとも１基の追送風用整流ファンを複数個備えた追送風整流装置とからなる整流手段を閉空間内に設けることにより、閉空間内の各位置で流速・流量が均一な整流冷風を供給することができることを見出した。
【０００８】
本発明は、上記した知見に基づいて、さらに検討を加えて完成されたものである。
すなわち、本発明の要旨は、つぎのとおりである。
（１）冷凍庫の閉空間内に、被冷凍物を収容し、該被冷凍物に交番電界を作用させる交番電界発生手段および／または磁場を作用させる磁場発生手段と、冷凍手段と送風手段とを有し冷風を供給する冷風整流供給装置を組み込んで、該被冷凍物を冷凍する冷凍装置であって、前記冷風整流供給装置は、前記閉空間内にさらに、前記冷風を並行流に整流された冷風とする風向と風量が調節可能な風向板と、該整流された冷風をさらに吸引再整流し、均一な流速と流量で追送風する追送風整流装置とからなる整流手段を有し、前記風向板および前記追送風整流装置が、前記送風手段に連動して作動し、冷風整流を供給する冷風整流供給装置であり、前記交番電界発生手段は、周波数 50kHz 〜５ MHz の電界エネルギーを連続的に走査可能な手段、または周波数を段階的に変化させた電界エネルギーを走査可能な手段であり、前記磁場発生手段は、静磁場発生手段および／または変動磁場発生手段からなり、該変動磁場発生手段は電磁コイルを被冷凍物を保持する保持具を囲むように、または挟み込むように、またはまたがるように配設してなることを特徴とする冷凍装置。
（２）（１）において、前記追送風整流装置が、追送風用整流ファンを複数個備え、冷風の流速・流量を閉空間内の上下方向各位置で調整可能に配設されてなることを特徴とする冷凍装置。
（３）（１）または（２）において、前記追送風整流装置が、複数基配設されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
（４）（１）ないし（３）のいずれかにおいて、前記風向板が冷風の風上側、あるいは風上側および風下側に配設されてなることを特徴とする冷凍装置。
（５）（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記風向板が、羽根付きで、かつ開口度を調節可能に設置されてなることを特徴とする冷凍装置。
（６）（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記冷凍庫に代えて、冷蔵庫、または冷蔵冷凍保管庫とし、前記被冷凍物を、被冷蔵物または被冷蔵冷凍保管物とすることを特徴とする冷凍装置。
【０００９】
本発明で使用する冷風整流供給装置の一例を模式的に図１に示す。
本発明で使用する冷風整流供給装置は、閉空間３内で冷風5aを供給する、冷凍手段５と送風手段55とを有し、さらに加えて風向板57と、追送風整流装置58とからなる整流手段を有する。図１では、２は対象物（被冷凍物）であり、41はラック型トレイであり、31は冷凍庫である。なお、本発明でいう、「閉空間」としては冷凍庫、冷蔵庫、冷蔵冷凍保管庫等が例示できる。また、とくに図示されないが、冷凍庫31の外郭壁と内壁の間には、断熱部材が配設されることはいうまでもない。
【００１０】
閉空間３内に収容されている対象物（被冷凍物）２を冷却する冷気を発生する冷凍手段５は、圧縮機53、凝縮器54、膨張弁52、フィン付きコイル冷却器 (蒸発器）51とが連結され冷媒が循環するところの、通常公知の冷凍サイクルがいずれも適用できる。なお、膨張弁52、フィン付きコイル冷却器 (蒸発器）51は冷凍庫31の閉空間３内に設置され、冷気の発生に寄与する。送風手段55は、冷凍手段５で発生した冷風5aを対象物（被冷凍物）２に供給するファンである。なお、送風手段55は、冷風5aを閉空間内に循環させるため、大きな風速が得られる冷却用動力ファンとすることが好ましい。
【００１１】
本発明で使用する冷風整流供給装置では、送風手段55から送風された冷風5aは、閉空間に設置された整流手段により、整流された冷風とされる。整流手段は、風向板57と、追送風整流装置58とから構成される。
冷風5aは、まず、風向板57を介し各位置で風量が均一となるように調節され、並行流に整流される。風向板57は、少なくとも冷風5aの風上側、すなわち対象物（被冷凍物）２の上流側（風上側）に１基配設されることが好ましい。また、風向板57は、冷風5aの風上側、すなわち対象物（被冷凍物）２の上流側、および風下側、すなわち対象物（被冷凍物）２の下流側にそれぞれ１基配設してもよい。対象物（被冷凍物）２の上流側（風下側）と下流側（風下側）に配設する場合には、下流側（風下側）の風向板はさらに整流を促進する役割を果たす。
【００１２】
風向板57は、開口部を有し冷風が通過可能で、かつ風向および風量調整が可能なように構成されたものであればよく、その形状、材質等はとくに限定されないが、パンチメタルあるいは羽根付き風向板とすることが好ましい。
パンチメタルは、金属板に複数の開口部を打ち抜きで形成した開口板であり、パンチメタルでは、冷凍庫内の被冷凍物の収容状況に応じ、所望の風量となるように、開口部の数、あるいは大きさを、板内の幅方向、高さ方向で任意に調整することが好ましい。また、開口部は、図３（ａ）に示すような断面形状とすることが、冷風の静圧均一化に有利である。
【００１３】
また、羽根付き風向板は、開口部に羽根を有する開口板であり、一例を図３（ｂ）に示す。羽根付き風向板は、冷凍庫内の被冷凍物の収容状況に応じ、庫内に流れる冷気の風向き、流速、流量が均一となるように、羽根の角度を変更可能に配設し、開口度を調節可能とすることが好ましい。図３（ｂ）に示す例では、高さ方向に５段の開口部57a を設け、各開口部には、回転軸572 と一体に取り付けた羽根571 が配設されている。回転軸572 は風向板両端の柱574 にナット等の留具573 で回転自在に取り付けられている。羽根571 の角度を調整することにより、開口部の開口度が調整でき、それにより、冷凍庫内の冷気の流速、流量を均一に調節し、高さ方向で同じ流速、流量とすることができる。
【００１４】
羽根付き風向板の羽根の角度の調整は、マニュアル方式としても、自動方式としてもいずれでもよい。羽根角度の調整を自動方式とする場合には、羽根571 と一体となっている回転軸572 にステップモータ（図示せず）を取り付けた構造とし、このステップモータの回転により自動的に羽根角度を調整することが好ましい。
【００１５】
冷風5aは、風向板57により、高さ方向、幅方向で風量が均一な、整流された冷風とされ、ついで追送風整流装置58に吸引されて、再整流されるとともに、均一な流速と流量で追送風され、対象物（被冷凍物）２を冷凍する。
追送風整流装置58は、閉空間内の略垂直面内に、例えば冷凍庫の高さ方向、幅方向各位置に、追送風整流用ファン 58aを複数個配設し、冷風の風向き、流速が高さ方向で均一になるように、閉空間内の上下方向各位置で独立して調整可能な冷風の追送風整流装置とすることが好ましい。本発明の追送風整流装置58は、例えば、図１に示すように、板状ラックの高さ方向および幅方向の各位置に複数の追送風整流用ファンを、冷風が整流となるように配設することが好ましい。均一な整流冷風を得るために、追送風整流用ファン 58aは、風速：１〜５ｍ／ｓ程度の風速が得られる小型のファンとすることが好ましい。なお、追送風整流装置58は均一な整流を得るという観点から複数基配設されることが好ましい。また、追送風整流装置58の設置基数は、閉空間の大きさ、対象物の配列等により適宜決定することが好ましい。
【００１６】
追送風整流ファン58a は、ステップモータを内蔵し電気的に制御連動してファンの角度を調節し風向きを変えることができ、さらにインバータを介し流速を均一に調節できる構造とすることが好ましい。ステップモータの電気的な制御は、熱線式風速計をセンサーとして、高さ方向各位置に複数基用意し、サンサーからの信号により、最適な均一整流とすべく、ステップモータの電気的制御を行うことが好ましい。
【００１７】
追送風整流装置58は、風向板57の下流で、対象物（被冷凍物）２の上流に配設することが好ましい。なお、対象物（被冷凍物）２の量が多く、例えば、ラック式保持具（ラック）が直列に２台以上配列される場合には、とくに下流に配置されるラック式保持具で対象物（被冷凍物）２に吹きつけられる冷風が不均一となりやすい。このような場合には、追送風整流装置58は複数基配設することが好ましい。複数基配設する場合には、例えば、風向板57の下流で対象物（被冷凍物）２の下流、すなわち、図２に示すように、ラック式保持具41間、およびラック式保持具41（対象物（被冷凍物２））の下流に、配設することが好ましい。なお、図２では、複数基の追送風整流装置58に加えて、さらに風向板57を、対象物（被冷凍物）２の下流に配設している。これにより、整流冷風を強く吸引できるため、ラック式保持具（ラック）が直列に２台以上配列される場合でも、下流の対象物（被冷凍物）２にも均一に冷風が吹き付けられるようになる。
【００１８】
また、風向板および追送風整流装置は、送風手段55に連動して作動するように配設する。送風手段55に連動して、風向板の開口度および追送風整流装置のファン角度を調整することにより、一層、整流度の高い冷風となる。
上記したような冷風整流供給装置は、一般の冷凍庫や、その他特殊な冷凍庫等に組み込まれ、幅広く適用することが可能である。
【００１９】
つぎに、上記した構成の冷風整流供給装置を組み込んだ冷凍装置について説明する。なお、本発明でいう冷凍装置は、冷凍装置、冷蔵装置、冷蔵冷凍保管装置等を含むものとする。
本発明の冷凍装置は、冷凍庫31と、該冷凍庫31の内部閉空間に収容されている被冷凍物２に冷風を供給し冷凍する冷風整流供給装置とを有する。冷凍庫内に、上記した構成の冷風整流供給装置を組み込むことにより、冷風が均一な整流となり、その結果被冷凍物が均一に冷凍され、均一な冷凍品が得られる。
【００２０】
なお、本発明の冷凍装置には、上記した構成の冷風整流供給装置に加えてさらに、交番電界発生手段および／または磁場発生手段を備え、被冷凍物に交番電界および／または磁場を作用させる。
交番電界は、被冷凍物を挟み込むように互いに対向して配設された一対の電極と、交番電界発生装置とからなる交番電界発生手段により、被冷凍物に作用させることが好ましい。なお、作用させる交番電界は、周波数50kHz 〜５MHz の電界エネルギーを連続的に走査するか、あるいは周波数を段階的 (ステップ状）に変化させた電界エネルギーとする。被冷凍物に、交番電界および／または磁場とを作用させることにより、氷結晶の核生成をさらに抑制することができる。
【００２１】
また、被冷凍物に作用させる磁場は、静磁場および／または変動磁場とする。静磁場発生手段としては永久磁石が好ましい。なお、静磁場の強さは、１〜10000 ガウスとすることが好ましい。
また、変動磁場発生手段としては、電磁コイル（誘電コイル）とする。電磁コイル（誘電コイル）に一定周波数の交流電流を流すことにより、磁場の方向が周期的に変動する変動磁場を形成することができる。変動磁場の強さは、１〜1000ガウスとすることが好ましい。電磁コイル（誘電コイル）は、被冷凍物を保持する保持具を、囲むように、または、挟み込むように、またはまたがるように、あるいは冷気を妨げないように、配設する。
【００２２】
図４に、変動磁場発生手段１と静磁場発生手段７とを設置した例を示す。
また、図４に示すように、送風手段55により送風された冷気に、イオン風発生装置６により発生されたマイナスの空気イオンからなるイオン風を重畳させてもよい。イオン風発生装置６としては、管状の正極と、この管状の正極の内部に装入された線状の負極と、これら正極と負極の間に電圧を印加する電圧発生装置とを有することが好ましい。また、図４に示すようにさらに、冷凍庫内の冷気の通路に高熱伝導性材料からなるハニカム構造体56を配設することが好ましい。冷気を、ハニカム構造体56に通気することにより、冷風の温度低下と均一な整流を助長することができる。ハニカム構造体56は、冷気が通気できる構造であればよく、その構造はとくに限定されないが、断面を格子状とし長手方向に通気可能とした構造体とすることがより好ましい。また、ハニカム構造体の設置場所は、冷気の通路であれば特に限定されない。
【００２３】
また、図示しないが、冷凍庫31の内壁面に遠赤外放射吸収能を有する材料を内壁面にコーティングしてもよく、また、内壁面にプレート状の遠赤外放射吸収能を有する部材を配設してもよい。
【００２４】
図１に示す冷風整流供給装置を組み込んだ冷凍装置（庫内寸法：高さ1.2m×幅1.5m×奥行1.0m）を用いて、冷風を発生させ、被冷凍物を冷凍した。使用した冷風整流供給装置は、冷凍庫の閉空間に、フィン付きコイル冷却器51（冷凍手段）と、送風手段55と、さらに整流手段として、風向板57１基と、追送風整流装置58１基とを、被冷凍物の風上側に順次設置し、冷風5aを整流冷風5bとした。送風手段55は、直径40cmの冷却用動力ファン３個を高さ方向に配置した。また、追送風整流装置58は、直径10cmの小型ファン16個を、板状ラックの垂直面内に４×４配列した。なお、風向板は図３（ｃ）に示すような羽根付き風向板とし、羽根の角度はマニュアルで調整した。
【００２５】
送風手段55による冷風5aの風速を、１m/s 、２m/s 、５m/s に変化し、それに連動して、風向板の開口度を羽根の角度によって、調節し、さらに、追送風整流用ファンの角度、風量をマニュアルで調整し、上段、中段、下段各位置の被冷凍物に吹き付ける冷風の風速を熱線式風速計で測定した。その結果、上段、中段、下段の各位置での風速は、１m/s 〜５m/s の範囲に変化しても±0.2m/sの範囲内の整流冷風となっていた。風向板、追送風整流装置をいずれも設置しない場合には、風速のばらつきは±１ｍであった。
【００２６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明によれば、冷凍庫等の閉空間内に収容された被冷凍物等の対象物に均一な流速・流量の冷風を発生させることができ、被冷凍物等の対象物を均一にしかも効率良く冷凍することが可能となり、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷風整流供給装置を組み込んだ冷凍装置の一例を模式的に示す概略説明図である。
【図２】本発明の冷風整流供給装置を組み込んだ冷凍装置の一例を模式的に示す概略説明図である。
【図３】本発明の冷風整流供給装置に好適な風向板の一例を示す概略説明図である。
【図４】本発明の冷風整流供給装置を組み込んだ冷凍装置の一例を模式的に示す概略説明図である。
【符号の説明】
１電磁コイル（誘電コイル）
２対象物（被冷凍物）
３閉空間
31 冷凍庫
４保持具
41 ラック型保持具（ラック型トレイ）
５冷凍手段
5a 冷風
5b 整流冷風
６イオン風発生装置
51 フィン付コイル冷却器（蒸発器）
52 膨張弁
53 圧縮機
54 凝縮器
55 送風手段
56 ハニカム構造体
57 風向板
571 羽根
572 回転軸
573 留具（ナット）
574 柱
58 追送風整流装置
58a 追送風整流用ファン
７静場磁場発生手段（永久磁石）

Claims

冷凍庫の閉空間内に、被冷凍物を収容し、該被冷凍物に交番電界を作用させる交番電界発生手段および／または磁場を作用させる磁場発生手段と、冷凍手段と送風手段とを有し冷風を供給する冷風整流供給装置を組み込んで、該被冷凍物を冷凍する冷凍装置であって、
前記冷風整流供給装置は、前記閉空間内にさらに、前記冷風を並行流に整流された冷風とする風向と風量が調節可能な風向板と、該整流された冷風をさらに吸引再整流し、均一な流速と流量で追送風する追送風整流装置とからなる整流手段を有し、前記風向板および前記追送風整流装置が、前記送風手段に連動して作動し、冷風整流を供給する冷風整流供給装置であり、
前記交番電界発生手段は、周波数 50kHz 〜５ MHz の電界エネルギーを連続的に走査可能な手段、または周波数を段階的に変化させた電界エネルギーを走査可能な手段であり、
前記磁場発生手段は、静磁場発生手段および／または変動磁場発生手段からなり、該変動磁場発生手段が電磁コイルを被冷凍物を保持する保持具を囲むように、または挟み込むように、またはまたがるように配設してなる
ことを特徴とする冷凍装置。
前記追送風整流装置が、追送風用整流ファンを複数個備え、冷風の流速・流量を閉空間内の上下方向各位置で調整可能に配設されてなることを特徴とする請求項１に記載の冷凍装置。
前記追送風整流装置が、複数基配設されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の冷凍装置。
前記風向板が冷風の風上側、あるいは風上側および風下側に配設されてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の冷凍装置。
前記風向板が、羽根付きで、かつ開口度を調節可能に設置されてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の冷凍装置。
前記冷凍庫に代えて、冷蔵庫、または冷蔵冷凍保管庫とし、前記被冷凍物を、被冷蔵物または被冷蔵冷凍保管物とすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷凍装置。