JP6645819B2 - 解凍装置 - Google Patents

Description

本発明は、短時間で解凍対象物を解凍する解凍装置に関する。

魚や肉等の食品は、品質の維持を目的として冷凍室等で冷凍保存されることがある。冷凍保存された食品は、後に販売や加工の際、解凍する必要がある。

食品の解凍の際、例えば、食品を食品内部の温度よりも高い温度の環境下におくことで、食品を周囲から温度を上げながら熱伝達を利用し徐々に内部まで解凍する。このとき、冷凍された食品がおかれる環境の温度が高くなる程、解凍時間を短縮することができる。しかしながら、環境温度を高くする程、解凍される食品の品質が劣化する。一方、品質の劣化を考慮すると環境温度を低くする必要があり、解凍に必要な時間が長くなる問題がある。状況により解凍ムラが生じることもある。また、解凍が不十分である場合や、解凍に失敗した場合、その後の加工等処理が困難になることもある。

米国特許６１３８５５５号公報

上述したように、冷凍した食品等を解凍し、または、低温に冷却した物の温度を上昇させる解凍方法については、十分な研究が進んでいないのが現状である。具体的には、特許文献１に記載されるように、保存や冷凍方法については様々な研究がされているものの現状では解凍方法については、十分に研究が進んでおらず、解凍の際に品質が劣化し、または、解凍時間が長い等の問題がある。

上記課題に鑑み、本発明は、冷凍又は低温に冷却した物を、品質を維持した状態で解凍又は温度を上昇させることのできる解凍装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、解凍対象物を収納する解凍室と、前記解凍対象物を解凍するための放電電圧が印加される放電電極と、前記解凍対象物を挟んで前記放電電極と対向して配置される接地電極と、前記放電電極に対して放電電圧を印加して前記解凍対象物を解凍させる電源装置と、前記解凍室に暖熱を供給する暖熱供給装置と、前記解凍対象物の表面温度を計測する第１温度センサと、前記解凍室内の温度を計測する第２温度センサと、前記電源装置および前記暖熱供給装置を制御する統合制御装置と、を備え、前記放電電極又は接地電極のいずれか一方が前記解凍対象物と接し、他方が前記解凍対象物との間に空間を設けて配置され、前記統合制御装置は、解凍処理の開始時から前記第１温度センサの計測値が第１所定値（ｈ１）となるまでの期間は、初期制御温度（ｖ０）で暖熱を供給するように前記暖熱供給装置を制御するとともに前記放電電極に電圧を印加するように前記電源装置を制御する初期制御を実行し、前記初期制御が終了した時点から前記第１温度センサの計測値が解凍の目標温度である第２所定値（ｈ２）となるまでの期間は、前記初期制御温度より低く前記第２所定値より高い第１制御温度（ｖ１）で暖熱を供給するように前記暖熱供給装置を制御するとともに前記放電電極に電圧の印加を継続させるように前記電源装置を制御する第１制御を実行するものであって、前記第１制御の実行中において、第２温度センサの計測値が第３所定値（ｈ３）となると、前記第１温度センサの計測値と前記第２所定値（ｈ２）との差分を求め、前記差分が所定値（Ｄ１）より大きいとき、前記第１制御温度より低く前記目標温度より高い第３制御温度（ｖ３）で暖熱を供給するように前記暖熱供給装置を制御し、前記差分が前記所定値（Ｄ１）より小さいとき、暖熱の供給を停止するように制御する第３制御を実行し、前記第１温度センサの計測値が前記第２所定値（ｈ２）となると前記第３制御を終了する解凍装置である。

本発明によれば、冷凍された解凍対象物の品質を維持し、短時間で解凍する解凍装置を得ることができる。

図１は、本発明の実施形態に係る解凍装置の概略図である。 図２は、本発明の実施形態に係る解凍装置の構成図である。 図３は、本発明の実施形態に係る解凍装置における制御方法を説明するグラフである。 図４は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する放電電極の一例である。 図５は、図４に示す放電電極の断面の一例である。 図６は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する放電電極の他の例である。 図７は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する放電電極の他の例である。 図８は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する接地電極の一例である。 図９は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する接地電極の他の例である。 図１０は、本発明の変形例１に係る解凍装置の構成図である。 図１１は、本発明の変形例２に係る解凍装置の構成図である。 図１２は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する伝熱部材の一例である。 図１３は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する伝熱部材の他の例である。 図１４は、本発明の実施形態に係る解凍装置で使用する伝熱部材の他の例である。

以下に、図面を用いて本発明の実施形態及び変形例に係る解凍装置について説明する。以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を用いて説明を省略する。

〈解凍装置〉
図１に、実施形態に係る解凍装置１を示す。この解凍装置１は、解凍室３内に配置される解凍対象物Ｘを解凍するものである。図１（ａ）は、解凍装置１の正面図であって、図１（ｂ）は、解凍装置１の側面の断面図である。

解凍対象物Ｘは、解凍する対象である肉や魚等の食品等の冷凍品とともに、冷凍品が段ボールや塩化ビニール等の収納容器等の外装に収納される場合、この外装も含むものとする。また、冷凍品は食品に限られない。その他の冷凍品の一例としては、０℃以下の低温で保存する人や家畜の人工授精胚、分化細胞、バイオリアクタ用微生物、超伝導体利用機器等が考えられる。

具体的には、図２に示すように、解凍装置１は、解凍対象物Ｘを収納する解凍室３と、解凍対象物Ｘに挟まれる位置に配置される放電電極５と、放電電極５を挟む解凍対象物Ｘの外側に絶縁体である空間（空気層）を設けて配置される接地電極７と、解凍室３に暖熱を供給する暖熱供給装置であるヒートパネル９と、解凍室３に冷熱を供給する冷熱供給装置である冷却装置１３と、放電電極５に解凍対象物Ｘを解凍する電圧を印加するように制御する電源装置１５と、解凍対象物Ｘの表面温度を計測する第１温度センサＳ１と、解凍室内の温度を計測する第２温度センサＳ２とを備える。また、解凍装置１は、ヒートパネル９及び冷却装置１３を制御する温度制御装置１７と、解凍するための制御を実行する統合制御装置１９を備える。

なお、図２において、解凍対象物Ｘに付されるＸ１１〜Ｘ６５は、解凍対象物Ｘを識別するために付された符号である。

図２に示す例は、放電電極５及び接地電極７が平面状であって、各放電電極５は複数の解凍対象物Ｘ間と接して配置されるため、接地電極７は解凍対象物Ｘとは接することなく空間（空気層）に挟まれるものとする。また、解凍対象物Ｘは１列で配置されても良いし、図２に示すように複数列（図２の場合、６列）で配置されても良い。

《解凍室》
解凍室３は、解凍の際に、内部に解凍対象物Ｘが収納される。この解凍室３は、解凍対象物Ｘを搬入又は搬出する際には開かれ、解凍対象物Ｘを解凍する際には閉じられる扉３１を有し、解凍時には密閉されることが好ましい。解凍室３のサイズや形状は限定されない。また、図１には、解凍室３が上下開閉式のシャッターを扉３１として有する一例を示すが、解凍室３の扉の形状も限定されない。

《放電電極》
放電電極５は、電源装置１５によって電圧が印加される。図２に示すように、解凍対象物Ｘが複数存在する場合、その複数の解凍対象物Ｘ間に配置される。このとき、放電電極５は、解凍室３内に固定されてもよいが、可動式であってもよい。

解凍装置１が備える放電電極５の数は、限定されないが、接地電極７と交互に設置される。放電電極５が複数存在する場合、解凍対象物Ｘの量に応じて電圧を印加する電極の数を変更してもよい。また、複数の放電電極５を利用するとき、固定の放電電極５と可動式の放電電極５との組み合わせであってもよい。なお、複数の放電電極５を利用する場合、各放電電極５の電源として同一の電源装置１５を利用することが可能であり、同一の電圧で同一の位相であるものとする。

放電電極５の寸法は、空間への放電を減らし、解凍対象物Ｘへの放電効率を上げるために、放電電極５の幅・奥行とも、解凍対象物Ｘが接触する面の幅・奥行きよりも小さくしないものとし、対となる接地電極７の寸法と同じあるいは小さくすることが望ましい。

解凍対象物Ｘ同士の隙間に放電電極５を差し込んで使用する場合、差し込みに容易であれば、放電電極５の形状は限定されず、例えば、図４乃至図７に示すように、様々な形状が考えられる。

図４は、平面状（板状）で、表面に直線形の溝５１を有し、一端に持ち手５２を有する放電電極５の平面図の一例である。また、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図４の放電電極５の断面の一例である。

例えば、図４に示すように、溝５１を有する放電電極５は、凸部や角部を多く備えることで、放電効果を向上させるとともに、イオンの発生を容易にすることができる。イオンが発生することで、放電電極５の周囲ではイオン風により空気中の熱伝導が促進される。また、放電電極５の溝５１部分の凸部や角部からは、オゾンが発生しやすくなる。これにより、オゾンの発生によって、解凍対象物Ｘの解凍で生じる異臭や腐敗菌を分解することができる。さらに、放電電極５は、溝５１により表面積が増加し、溝５１がない場合と比較して伝熱面積が広がるため、放熱機能を有することができる。

放電電極５が平面状の場合、図５（ａ）に示す断面図のように、放電電極５の片面のみに溝５１を設けてもよいし、図５（ｂ）に示すように、放電電極５の両面に溝５１を設けてもよい。仮に、図２に示すように、放電電極５の両面に解凍対象物Ｘが配置されるとき、両面に配置される各解凍対象物Ｘの条件が同一になるように放電電極５が形成されることが好ましい。したがって、放電電極５の両面に解凍対象物Ｘが配置されるとき、図５（ａ）に示すように、放電電極５の片面に溝５１が設けられる形状より、図５（ｂ）に示すように放電電極５の両面に溝５１が設けられる形状が好ましい。

図４は、直線形の溝５１の一例であるが溝の形状は限定されず、例えば、波型の溝であってもよい。

溝５１の方向も限定されないが、例えば、放電電極５が、複数の解凍対象物Ｘ間に差し込むものである場合、この溝５１は、放電電極５の解凍対象物Ｘ間への挿入の方向に沿って形成することで、挿入を容易にすることができる。

また、放電電極５が、解凍対象物Ｘと解凍対象物Ｘとの隙間に差し込むことができるものであるとき、図４に示すように、放電電極５は、差し込み時に利用する持ち手５２を備える。なお、この持ち手５２は、絶縁体材料で生成される必要がある。

図６は、平面状で、外周部に絶縁体材料のカバー部５３を有する放電電極５の平面図の一例である。このようにカバー部５３を設けることで、放電電極５の外周部からの不要な放電を防止し、平面状の放電電極５の中央から解凍対象物Ｘへの放電効果を向上させることができる。

放電電極５が平面状である場合、図４乃至図６に示すように、四隅の形状がＲ形状であることが好ましい。これにより、解凍対象物Ｘ間に放電電極５を挿入する際、放電電極５の角部による解凍対象物Ｘの損傷を防止することができる。

図７は、棒状（円柱状）で、外周に直線形の溝５１を有する放電電極５の斜視図の一例である。この場合も、溝５１を有することで、放電電極５は、凸部や角部を多く備え、放電効果を向上させることができる。また、放電電極５は、溝５１を有することで、イオンの発生を促進するとともに、伝熱面積が広がり、放熱機能を有することができる。さらに、放電電極５の凸部や角部からは、オゾンが発生しやすくなり、オゾンの発生によって、解凍対象物Ｘの解凍で生じる異臭や腐敗菌を分解することができる。

図７は、直線形の溝５１の一例であるが溝の形状は限定されず、例えば、波型の溝であってもよい。また、溝５１の方向も限定されないが、例えば、放電電極５を複数の解凍対象物Ｘ間に差し込むものである場合、この溝５１は、放電電極５の解凍対象物Ｘ間への挿入の方向に沿って形成することで、挿入を容易にすることができる。

なお、放電電極５が棒状である場合、先端部を丸くすることで、解凍対象物Ｘの損傷を防止することができる。

図示は省略するが、放電電極５の形状は、平面状及び棒状に限られず、角部からイオンの放出やオゾンの放出を容易にするために、同時に表面積を増やし、伝熱を容易にするために、格子状、網目状、スリット状、グレーチング状等の形状であってもよい。なお、いずれの形状の放電電極であっても、解凍対象物Ｘ間への挿入が容易であることが好ましい。

放電電極５の設置は解凍対象物Ｘと空間（空気層）を挟んで接地電極７と対に設置することが望ましい。

放電電極５の材質は限定されないが、移動やメンテナンスを容易にするため、軽量であることが好ましい。

解凍室３の床面に放電電極５を可動用のレール（図示せず）を備え、そのレール上で放電電極５を移動させてもよい。または、解凍室３の天井に放電電極５を可動用の吊り下げ式レール（図示せず）を備え、そのレールに沿って放電電極５を移動させてもよい。

図示を省略するが、例えば、この放電電極５と電源装置１５とは、解凍室３内に設けられるコネクタ等に放電電極５から延びるケーブル等が差し込まれることで接続される。解凍室３には、電源装置１５と接続可能なコネクタを複数備え、解凍に必要な数の放電電極５のみをコネクタに接続して利用することができるものとする。また、電源装置１５によって放電電極５に電圧が印加される間、このコネクタにはロック機能がかかり、放電電極５のケーブルはコネクタから外れないように形成される。

《接地電極》
接地電極７は、接地され、放電電極５と対に配置される。接地電極７は、解凍室３内で固定であってもよいし、可動式であってもよい。図２に示す一例の接地電極７は、解凍対象物Ｘ（Ｘ２１〜Ｘ２５）と解凍対象物Ｘ（Ｘ３１〜Ｘ３５）との間、解凍対象物Ｘ（Ｘ４１〜Ｘ４５）と解凍対象物Ｘ（Ｘ５１〜Ｘ５５）との間に、接地電極７の両側に空間（空気層）を設けて、配置されるものである。また、後述するが、図２に示す例では、全解凍対象物Ｘの外側（解凍対象物Ｘ１１〜Ｘ１５の外側及び解凍対象物Ｘ６１〜Ｘ６５の外側）に配置されるヒートパネル９が接地電極７と兼用される。

なお、解凍室３を広く使いたい場合等必要な場合、解凍室３内の天井、内壁又は解凍対象物Ｘを載置する床面を接地電極７として使用してもよい。この場合、接地電極７とする解凍室３の天井や内壁の少なくとも一部を金属製の接地部材とし、この接地部材を接地する。

解凍室３が備える接地電極７の数は限定されず、複数備えてもよい。複数の接地電極７を利用するとき、固定の接地電極７と可動式の接地電極７との組み合わせであってもよい。この時、接地電極７と放電電極５は交互に対で設置する。

解凍対象物Ｘ同士の隙間に接地電極７を差し込んで使用する場合、差し込みに容易であれば、接地電極７の形状及び構成は限定されず、例えば、図８及び図９に示すように、様々な形状及び構成が考えられる。

解凍対象物Ｘ同士の間に隙間なく差し込んで使用する接地電極７の場合、解凍対象物Ｘとの間に空間を設けることは出来ないため、図８及び図９に示すように、空間の絶縁物である空気の代わりに絶縁体材料７１で接地部材７２を覆う接地電極７を使用し絶縁機能を持たせる。また伝熱面積を広げることで解凍対象物Ｘから冷熱の伝熱を容易にするために接地電極７に溝７３を設ける。

図８（ａ）は、平面状で、表面に直線形の溝７３を有する接地電極７の一例の平面図である。また、図８（ｂ）は、図８（ａ）の接地電極７の断面図の一例である。図８に示す接地電極７は、絶縁体材料７１が平面状の接地部材７２を覆うものである。

図９（ａ）は、棒状で、外周に直線形の溝７３を有する接地電極の一例の斜視図である。また、図８（ｂ）は、図９（ａ）の接地電極７の断面図の一例である。図９に示す接地電極７は、絶縁体材料７１が棒状の接地部材７２を覆うものである。

例えば、図８及び図９に示すように、溝７３を有する接地電極７は、凸部や角部を多く備えることで放電効果を向上させることができるとともに、伝熱面積が広がることで放熱機能を有することができる。

なお、図示を省略するが、この絶縁体材料７１に導電用の微細孔を設けることが出来る。また、図８及び図９に示す接地電極７の溝７３は、直線形の一例であるが溝の形状は限定されず、波型の溝であってもよい。

接地電極７の両面に解凍対象物Ｘが配置されるとき、両面に配置される各解凍対象物Ｘの条件が同一になるように形成されることが好ましい。

図示は省略するが、放電電極５に持ち手を備えることで、放電電極５の移動や最適な場所への設置を容易にすることができる。なお、この持ち手は絶縁体で生成される必要がある。

接地電極７の大きさは、放電電極５よりも大きくする。これにより、放電電極５の電場の効率をあげることができる。また、接地電極７が、放電電極５からの放電を、解凍対象物Ｘを通して、十分受け取ることができる。

接地電極７の材質は限定されないが、移動やメンテナンスの容易のため、軽量であることが好ましい。

図示を省略するが、例えば、この接地電極７は、解凍室３内に設けられるコネクタ等に接地電極７から延びるケーブル等が差し込まれることで接地される。解凍室３には、接地に利用可能なコネクタを複数備え、解凍に必要な数の接地電極７のみをコネクタに接続して利用することができるものとする。また、電源装置１５によって放電電極５に電圧が印加される間、このコネクタにはロック機能がかかり、接地電極７のケーブルはコネクタから外れないように形成される。

《ヒートパネル》
ヒートパネル９は、解凍対象物Ｘの解凍を促進するため、解凍室３内の温度を上昇させる。特に、ヒートパネル９は、解凍対象物Ｘの周囲に配置され、ヒートパネル９の熱により解凍対象物Ｘの表面を温めて解凍対象物Ｘの解凍を促進する。例えば、ヒートパネル９は、解凍室３内の温度を３０℃〜７０℃程度にまで上昇させることができる能力を有することが好ましい。

ヒートパネル９は、解凍室３の内壁側で、解凍対象物Ｘの周囲に配置することが出来る。このとき、解凍対象物Ｘを解凍するのに必要な熱量を得るために、解凍室３に複数のヒートパネル９を配置することが出来る。

また、図２に示すように、ヒートパネル９を導電性部材で構成し、接地することで、ヒートパネル９を接地電極７と兼用することが可能である。この場合、接地電極７となるヒートパネル９と解凍対象物Ｘとの間は、密に接触することなく、空間（空気層）が形成されている。このため、放電時に空間にイオン風が発生する。この電極近傍に発生するイオン風によって空気中の熱伝導が促進され、解凍室３内の空気の熱交換を効率的良く実行することが可能になる。内壁を接地電極７とする場合、このヒートパネル９は、その接地電極７の障害にならないように配置する必要がある。

また、暖熱を供給する装置を解凍室３内に備えず、解凍室３外に設置される装置から解凍室３内に暖熱が供給されるように構成してもよい。さらに、暖熱を供給する装置を解凍室３内に備える場合であっても、解凍室３外に配置される装置と併用して暖熱を供給するように構成してもよい。

《冷却装置》
冷却装置１３は、解凍された解凍対象物Ｘの品質を劣化させないため、解凍室３内の温度を冷蔵保存温度に冷却する。

なお、図２に示す例では、解凍室３内の温度を変更する機構として、温度を上昇させる暖熱供給装置であるヒートパネル９と、温度を低下させる冷却装置１３とで区別しているが、エアコンのように一つの熱交換システムで温度の上昇及び低下を制御させるようにしてもよい。

また、解凍室３を冷蔵設備内に設置する場合は、解凍後にその冷蔵設備から解凍室３に冷蔵保存用の冷熱を供給して、解凍対象物Ｘの冷蔵保存を可能にしても良い。

その他に、解凍装置１を冷蔵設備の傍に設置する場合は、その冷蔵装置等から解凍室３に冷熱が供給されるように構成してもよい。

解凍室３内の解凍対象物Ｘを冷蔵保存する時、解凍室３外の複数の冷却装置等から冷熱が解凍室３内に供給され、解凍室３内の解凍対象物Ｘの温度を冷凍保存温度に維持してもよい。

（放電電極及び接地電極の配置）
図２に示すように、複数の放電電極５（５ａ〜５ｃ）と接地電極７（７ａ〜７ｄ）を利用して複数の解凍対象物Ｘ（Ｘ１１〜Ｘ６５）を解凍する際、図２に示すように放電電極５と接地電極７とを交互に配置することで、放電効果を向上させるとともに、解凍を促進させることができる。

図２に示す例において、解凍装置１では、解凍対象物Ｘと放電電極５とは接して配置されるが、解凍対象物Ｘと接地電極７との間には空間（空気層）を設けて配置される。具体的には、解凍対象物Ｘが解凍室３の内壁に対向する面にはヒートパネル９と兼用される第１接地電極７ａを配置し、次に空間（空気層）を設け、解凍対象物Ｘ（Ｘ１１〜Ｘ１５）を第１放電電極５ａに接して配置する。そしてその放電電極５ａの他方の面に接して解凍対象物Ｘ（Ｘ２１〜Ｘ２５）を配置する。また、解凍対象物Ｘ（Ｘ２１〜Ｘ２５）のもう一つの面に空間を設け、第２接地電極７ｂを配置する。このように接地電極７（７ｂ，７ｃ）と放電電極５（５ａ〜５ｃ）を対にして交互に配置し、解凍室３のもう一つの内壁に対向する解凍対象物Ｘ（Ｘ６１〜Ｘ６５）の側に空間を設けて配置する電極が接地電極７（図２では、ヒートパネル９と兼用される第４接地電極７ｄ）になるように配置する。

一方、仮に、接地電極７と解凍対象物Ｘとが接して配置される場合、解凍対象物Ｘの反対側に配置する放電電極５との間には空間（空気層）を設ける。

すなわち、解凍対象物Ｘは放電電極５と接地電極７のうち、片方の電極（例えば放電電極５）とだけ接するように設置し、他方の電極（例えば接地電極７）との間には、空間を設けるものとする。

放電電極５、解凍対象物Ｘ及び接地電極７が空間なく全て接触して配置されると、間に絶縁物である空気がなくなるため、放電電極５と接地電極７との間で通電し、放電電極５と接地電極７間の解凍対象物Ｘに多大なジュール熱が発生し煮える状況が発生する。これを防止するため、解凍対象物Ｘといずれかの電極５，７との間に空間を設け、放電電極５と接地電極７間で直接通電するのを防止し、放電の効果を向上させることができる。

同時に解凍対象物Ｘといずれかの電極５，７との間に空間を設けることで、解凍対象物Ｘの冷熱をその空間に放出することができる。したがって、複数の解凍対象物Ｘのうち中央に配置される解凍対象物Ｘの冷熱の放出を容易にし、解凍を促進させることができる。

複数の解凍対象物Ｘが配置されるとき、放電電極５は、解凍対象物Ｘが解凍室３の内壁と対向する面よりも、図２に示すように、解凍対象物Ｘと解凍対象物Ｘとの間に配置させることが好ましい。解凍室３の内壁側に放電電極５が配置された場合、解凍室３の内壁へ放電が発生する可能性があり、これを防止する必要があるためである。

放電電極５と接地電極７が平面状であって、電極の表裏に解凍対象物Ｘを配置する場合、複数の解凍対象物Ｘでの解凍が均一に進むように、電極に対して複数の解凍対象物Ｘの条件が同一となるように、電極及び解凍対象物Ｘを配置することが好ましい。

通常、複数の解凍対象物Ｘの集合が解凍室３内に存在する場合、外側の解凍対象物Ｘから解凍が進み、中央に配置される解凍対象物Ｘは解凍が遅くなる。これに対し、解凍装置１では、複数の電極５，７を使用した放電によって解凍を促進させるとともに、解凍対象物Ｘ間の空気の流れによっても解凍を促進させることができる。したがって、中央に配置される解凍対象物Ｘの解凍も促進され、複数の解凍対象物Ｘの解凍時間の均一化を図るとともに、解凍に要する時間を短縮させることができる。

《第１温度センサ》
第１温度センサＳ１は、解凍対象物Ｘの表面温度を測定するものである。第１温度センサＳ１は、赤外線センサであってもよいし、解凍対象物Ｘに直接接触して測定するセンサであってもよい。放電電極５、接地電極７、ヒートパネル９、解凍対象物Ｘ等の位置関係や解凍対象物Ｘの性質により、解凍対象物Ｘの解凍状況が異なる。そのため、同じ解凍対象物Ｘであっても場所によって表面温度が異なり、複数の解凍対象物Ｘが存在する場合にも各解凍対象物Ｘの表面温度は異なる。したがって、必要な場所の温度を計測できるように、解凍装置１は、第１温度センサＳ１を、複数備えていることが好ましい。

《第２温度センサ》
第２温度センサＳ２は、解凍室３内の温度を測定するものである。この解凍室３内の雰囲気の温度を測ることができる温度センサであれば、どのようなものでもよい。放電電極５、接地電極７、ヒートパネル９、解凍対象物Ｘ等の位置関係や解凍対象物Ｘの性質により、解凍室３内でも場所によって温度が異なる。したがって、必要な場所の温度を計測できるように、解凍装置１は、第２温度センサを、複数備えていることが好ましい。

《統合制御装置》
統合制御装置１９は、電源装置１５及び温度制御装置１７を制御することで、解凍装置１による解凍を制御する。このとき、統合制御装置１９は、第１温度センサＳ１から、解凍対象物の表面温度の計測値が入力されると、その値に応じて制御する。また、統合制御装置１９は、第２温度センサＳ２から、解凍室３内の温度の測定値が入力されると、その値に応じて制御することが出来る。

ここで、図３（ａ）及び図３（ｂ）を用いて統合制御装置１９によって解凍装置１が制御される各処理について説明する。

（初期制御）
解凍を開始する際、図３（ａ）に示すように、初期制御が開始され、統合制御装置１９は、放電電極５に電圧を印加するように電源装置１５を制御する。また、統合制御装置１９は、初期制御において、ヒートパネル９が解凍室３に初期制御温度ｖ０の暖熱を供給するよう温度制御装置１７を制御する。この初期制御は、解凍対象物Ｘの解凍を促進させる制御である。初期制御温度ｖ０は、解凍対象物Ｘの表面温度が氷結温度（凍結温度）以下に維持され、かつ、解凍対象物Ｘの解凍を促進させる温度であって、解凍対象物Ｘの種類毎に予め定められる。

統合制御装置１９は、第１条件に達すると、初期制御を終了する。第１条件は、解凍対象物Ｘの表面温度、すなわち、第１温度センサＳ１の計測値が第１所定値ｈ１に達した場合である。

この第１所定値ｈ１は、解凍対象物Ｘの温度特性が、氷の比熱による温度上昇から氷の融解を主とする温度上昇に変化する温度である。第１所定値ｈ１も、解凍対象物Ｘの種類毎に予め定められるものであり、ヒートパネル９の発する暖熱と、解凍対象物Ｘの有する氷の冷熱とがバランスし、解凍対象物Ｘの温度上昇が緩やかになる温度であり、同じタイミングで解凍室３内の温度上昇が緩やかになる。なお、解凍対象物Ｘの発する冷熱とは、氷の比熱、融解熱及び蒸発熱である。

このように、解凍対象物Ｘの表面温度が氷結温度以下に維持されるように初期制御温度ｖ０及び第１所定値ｈ１が定められるため、初期制御においては、解凍対象物Ｘの品質が劣化しないように解凍が促進される。

（第１制御）
初期制御が終了すると、図３（ａ）に示すように、第１制御が開始する。この第１制御は、解凍対象物Ｘの解凍の促進のため、解凍対象物Ｘの表面温度が冷蔵保存温度である目標温度（ｈ２）になるようにする制御であり、初期制御では、解凍室３内の温度を比較的急速に上昇させるのに対し、第１制御では、解凍室３内の温度を初期制御と比較して緩やかに上昇させる。すなわち、統合制御装置１９は、初期制御で急速に解凍対象物Ｘの解凍を進め、第１制御では初期制御と比較して緩やかに解凍対象物Ｘの解凍を進めるよう制御する。また、第１制御では、解凍室３内の温度が過度に上がり、解凍対象物Ｘの表面だけの解凍が進み内部が解凍しない、各温度（解凍室３内の温度、解凍対象物Ｘの表面と内部の温度）のバランスが崩れた状態を防ぐように解凍室３内の温度を制御する。

統合制御装置１９は、第１制御において、放電電極５への電圧の印加を継続するように電源装置１５を制御する。また、統合制御装置１９は、第１制御において、ヒートパネル９が解凍室３に第１制御温度ｖ１の暖熱を供給するよう温度制御装置１７を制御する。この第１制御温度ｖ１は、解凍対象物Ｘが解凍され、解凍対象物Ｘの表面温度が過度に上がらないように、解凍対象物Ｘの種類毎に定められる。また、第１制御温度ｖ１は、初期制御温度ｖ０より低く、目標温度（第２所定値ｈ２）より高い値である。なお、目標温度である第２所定値ｈ２は、解凍対象物Ｘの品質を維持するのに適した冷蔵温度である。

統合制御装置１９は、第１制御温度ｖ１として固定の値を利用するのではなく、複数の値を段階的に利用してもよい。これにより、解凍対象物Ｘの表面の解凍が異常に進み、その結果、解凍室３内で発生する温度上昇（図３（ｂ）を用いて後述）を防止することができる。

統合制御装置１９は、第２条件に達すると、第１制御を終了する。第２条件は、解凍対象物Ｘの表面温度、すなわち、第１温度センサＳ１の計測値が第２所定値ｈ２に達した場合である。

（第２制御）
第１制御が終了すると、図３（ａ）に示すように、第２制御が開始する。この第２制御は、解凍された解凍対象物Ｘが目標温度（ｈ２）に維持されるようにする制御である。

統合制御装置１９は、第２制御において、ヒートパネル９による暖熱の供給を停止するように温度制御装置１７を制御する。また、統合制御装置１９は、冷却装置１３が解凍室３に目標温度である第２制御温度ｖ２の冷熱を供給するよう温度制御装置１７を制御する。

なお、統合制御装置１９は、第２制御において、電源装置１５による電圧の印加を終了するよう制御することができる。または、統合制御装置１９は、第２制御の間に放電電極５に電圧を印加する場合、解凍時と同じ電圧を継続印加するか、あるいは解凍対象物Ｘにより解凍対象物Ｘの内部が再凍結しない程度の電圧を印加するよう、制御してもよい。

また例えば、第３制御において、解凍対象物Ｘを冷蔵保存する際、統合制御装置１９は、解凍対象物Ｘの両側及び解凍対象物Ｘ間に存在する全ての電極５，７に低電圧を印加するよう電源装置１５を制御してもよい。ここで印加する電圧は、全ての電極５，７において放電が発生せず、単に解凍対象物Ｘの電位のみを上げるものとする。このように電位を上昇させることにより、冷蔵保存される解凍対象物Ｘの鮮度の維持が可能となる。

（第３制御）
仮に、図３（ｂ）に示すように、第１制御において、第３条件に達した場合、第１制御を終了し、第３制御を開始する。第３条件は、第２温度センサＳ２の計測値、すなわち、解凍室３内の温度が、第３所定値ｈ３に達した場合である。この第３制御は、解凍室３内の急激な温度上昇を防止したうえで、解凍対象物Ｘの解凍を促進する制御である。

統合制御装置１９は、第３制御において、例えば、解凍対象物Ｘの表面温度（第１温度センサＳ１の計測値）と、目標温度（第２所定値ｈ２）との差分を求め、求めた差分が予め定められる値Ｄ１よりも大きい場合、図３（ｂ）に示すように、ヒートパネル９が解凍室３に第３制御温度ｖ３の暖熱を供給するよう温度制御装置１７を制御する。また、例えば、統合制御装置１９は、求めた差分が値Ｄ１よりも小さい場合、ヒートパネル９による解凍室３への暖熱の供給を停止するよう温度制御装置１７を制御する。

ここで利用する値Ｄ１は、解凍対象物Ｘの表面温度が低く、仮に、解凍室３への暖熱の供給を終了し、冷熱の供給を行うと仮定した場合、解凍対象物Ｘの表面温度が目標温度（第２所定値ｈ２）に到達するのに長い時間を要すると判断するための値である。また、この値Ｄ１は、解凍対象物Ｘの種類毎に予め定められる。第３制御温度ｖ３は、第１制御温度ｖ１より低く、第２制御温度ｖ２よりも高い値である。

解凍室３内の温度の急上昇する例としては、解凍室３内の温度が第３所定値ｈ３以上に急上昇する場合がある。図３（ｂ）に示すように、解凍対象物Ｘの温度が第１所定値ｈ１に到達するのとほぼ同じタイミングで、解凍室内の温度上昇が緩やかになり、その後、第３条件で第３所定値ｈ３以上となる場合もある。

また、統合制御装置１９は、解凍対象物Ｘの表面温度が目標温度である第２所定値ｈ２に達した時点（第２条件を満たす時点）で、第３制御を終了し、第２制御を開始し、解凍室３内を目標温度（ｈ２）に維持し解凍対象物Ｘを冷蔵保存する。

なお、解凍が終了して冷蔵保存される期間には、解凍対象物Ｘ内が凍ることのないように印加電圧を維持するかそれよりも低い印加電圧で放電させるように制御する。

また、保存の期間が短時間である場合、印加していた電圧を断とし、放電しないように制御することが出来る。

なお、統合制御装置１９は、解凍室３と離れた場所に配置されていてもよい。例えば、解凍室３は、通信手段を有するトラックや船等の輸送手段に備えられるとともに、統合制御装置１９のみ配送センター等に備えられ、輸送中の解凍対象物Ｘを統合制御装置１９から遠隔操作によって制御するように構成してもよい。

また、図示を省略するが、解凍装置１は、ファン、弁、方向板、紫外線発光源、ロック機能、持ち上げ装置、ストッパー等を備えてもよい。

ファンは、解凍室３内の温度を均一にするように空気を循環させるものである。例えば、ファンは、解凍室３の天井、床、内壁に設置され、第１温度センサＳ１及び第２温度センサＳ２の計測値に応じ、統合制御装置１９に制御されることで、解凍室３内の空気を循環させる。解凍装置１は、複数のファンを備え、それぞれを解凍室３内の異なる場所に設置することができる。また、ファンは、その回転数を制御可能であり、風を送る方向を制御可能である。さらに、複数のファンは、それぞれ独立して制御可能とする。また、ファンは、放電電極５からファンへ放電されないように構成される。

弁や方向板は、暖熱や冷熱の方向や流量を調整するものである。例えば、弁や方向板は、解凍室３の天井、床、内壁の流れが発生しやすい場所やファンの付近に配置され、第１温度センサＳ１及び第２温度センサＳ２の計測値に応じ、統合制御装置１９に制御されることで、空気の流れを調節し、解凍室３内での温度を調節する。また、弁や方向板は、放電電極５からファンへ放電されないように構成される。

紫外線発光源は、解凍室３内において、殺菌効果を有する紫外線を発光する紫外線ランプ等である。

ロック機能は、放電電極５に電圧が印加されて放電されている間、解凍室３の扉をロックするロック機能である。

持ち上げ機能は、解凍室３内に複数の解凍対象物Ｘが配置され、解凍対象物Ｘ間に放電電極５、接地電極７、伝熱部材１１を挿入するために、解凍対象物Ｘ間に隙間が必要となる場合、その隙間を作る目的で収納容器を持ち上げる機能である。解凍対象物Ｘを持ち上げる設備は、解凍対象物Ｘを挟んで持ち上げる方法でも、解凍対象物Ｘを下から持ち上げる方法であってもよいが、解凍室３内に常設で設置される場合、持ち上げ機能は、絶縁体で形成される。

ストッパー機能は、解凍室３内で解凍対象物Ｘが倒れたり、ずれたりすることのないように、また解凍対象物Xが放電極と接地極の両方に接しないように空間を十分設けるように、解凍対象物Ｘを支持し、位置をずらさないように、するものである。ストッパー機能は、絶縁物で形成される。

上述したように、解凍装置１によれば、放電電極５及び接地電極７で、空間を設けて解凍対象物Ｘを設置することにより、解凍対象物Ｘの内部に微弱電流を流し、微弱なジュール熱を発生させ、解凍されにくい解凍対象物Ｘの内部の解凍を促進させることができる。また、解凍装置１によれば、ヒートパネル９によって解凍対象物Ｘの外側から温めることで、解凍対象物Ｘの外側からの解凍を促進させることができる。したがって、解凍装置１は、解凍対象物Ｘを内側及び外側から温めて解凍を促進することができる。

また、電極を設けずヒートパネル９だけによって解凍対象物Ｘの外側から温めることで解凍を進める場合や何らかの事情で電極が使用できない場合、複数の解凍対象物Ｘを解凍する際、複数の解凍対象物Ｘの間に伝熱部材１１が配置される。これにより、複数の解凍対象物Ｘがある場合であっても、解凍の進みが遅くなりがちな中央の解凍対象物Ｘであってもその解凍を促進させることができる。

〈変形例１〉
図１０に実施形態の変形例１に係る解凍装置１Ａの構成図を示す。変形例１に係る解凍装置１Ａは、図２を用いて上述した解凍装置１と比較して、暖熱供給装置としてヒートパネル９に代えてファンヒータ１０を備える点で異なる。

ファンヒータ１０は、ヒートパネル９と比較し、暖熱供給力が大きい。一方、ファンヒータ１０は、板状のヒートパネル９とは違い接地電極７の代替として使用することは出来ない。したがって、暖熱供給装置としてファンヒータ１０を利用する場合、全解凍対象物Ｘの両側に接地電極７（第１接地電極７ａ及び第４接地電極７ｄ）を配置する。

ここで、外側に第１接地電極７ａを配置し、次に空間を設け解凍対象物Ｘ１１〜Ｘ１５を配置した場合、次は解凍対象物Ｘ１１〜Ｘ１５に接して第１放電電極５ａを配置し、そして解凍対象物Ｘ２１〜Ｘ２５を第１放電電極５ａに接するように配置する。すなわち第１接地電極７ａと第１放電電極５ａを空間と解凍対象物Ｘを挟んで配置する。なお、接地電極７と放電電極５の間に空間に加え解凍対象物Ｘを単数列ばかりではなく複数列を設けても良い。

なお、図１０は、各電極５，７を解凍室３の側壁と平行に設置する場合の例であるが、これに限定されない。ファンヒータ１０を用いる場合は、図示を省略するが、各電極５，７を解凍装置１の床面及び天井と平行に設置し、解凍対象物Ｘを各電極５，７の上側に積層しても良い。

ファンヒータを有する場合も、図３を用いて上述したように、解凍の際には、統合制御装置１９により、センサＳ１，Ｓ２の計測値に応じて制御が実行される。

〈変形例２〉
図１１に実施形態の変形例２に係る解凍装置１Ｂの構成図を示す。変形例２に係る解凍装置１Ｂは、図２を用いて上述した解凍装置１と比較して、放電電極５及び接地電極７を備えず、解凍対象物Ｘ間に伝熱部材１１が配置される点で異なる。

伝熱部材１１は、例えば、図１１に示すように電極を設置していない、ヒートパネル９等の暖熱供給装置から供給される暖熱のみで解凍する場合に、複数の解凍対象物Ｘ間に配置され使用することができる。あるいは、故障等で電極への電圧の印加がストップした時、あるいは解凍後の冷蔵保存期間に解凍対象物Ｘの内部の冷熱を放熱する必要が生じた時等、放電が行われていないタイミングにおいて、伝熱部材を解凍対象物Ｘ間の隙間に差し込んで、解凍対象物Ｘの冷熱を解凍室３内に放出させるために使用する。

この伝熱部材１１は、例えば、アルミニウムや銅等の熱伝導性の高い材質で形成される。

伝熱部材１１は、解凍対象物Ｘの熱を放出するものであるから、解凍対象物Ｘ間に配置する際、解凍対象物Ｘと解凍対象物Ｘとの間からはみ出されるものとすることで、解凍対象物Ｘからの冷熱の放出効率を向上させることができる。

例えば、伝熱部材１１の形状が平面状の場合、図１２に示すように、伝熱面積を広げるように、直線形の溝１１１を設ける。また例えば、伝熱部材１１は、図１３に示すようなＬ字型や図１４に示すようなＴ字型に形成され、解凍対象物Ｘ間からはみ出される。

溝１１１の方向は限定されないが、伝熱部材１１を複数の解凍対象物Ｘ間に配置する構成の場合、この溝１１１は、伝熱部材１１の挿入の方向に沿って形成することで、挿入を容易にすることができる。

また、図示を省略するが、伝熱部材１１も持ち手を備え、解凍対象物Ｘ間からの取り出しを容易にさせることができる。

図１１に示す一例のように、電極を設置していない時は、伝熱部材１１は、縦方向の、解凍対象物Ｘ１１〜Ｘ１５，解凍対象物Ｘ２１〜Ｘ２５、解凍対象物Ｘ３１〜Ｘ３５、解凍対象物Ｘ４１〜Ｘ４５、解凍対象物Ｘ５１〜Ｘ５５、解凍対象物Ｘ６１〜Ｘ６５の夫々の間に配置することができる。また、同時に横方向の、各解凍対象物Ｘ間（例えば、Ｘ１１とＸ１２間、Ｘ１２とＸ１３間、〜、Ｘ６３とＸ６４間、Ｘ６４とＸ６５間等）に配置される。なお、伝熱部材１１は、全ての解凍対象物Ｘ間に配置されなくても良い。

これら解凍対象物Ｘの温度の低い部分は、解凍対象物Ｘの塊の内側にあるため、解凍されにくい。したがって、伝熱部材１１によって、冷熱を解凍室３内に放出し、解凍を促進させる。

伝熱部材１１を用いて解凍する場合、電圧の印加がされることはないが、図３を用いて上述したように、解凍の際には、統合制御装置１９により、センサＳ１，Ｓ２の計測値に応じて温度のみの制御が実行される。

なお、解凍装置では、放電電極５に電圧を印加していないときは放電電極５及び接地電極７を伝熱部材として使用しても良い。その場合、電極が配置されていない解凍対象物Ｘ間の隙間に、さらに伝熱部材１１を配置しても良い。

上述した実施形態及び変形例では、解凍対象物Ｘに接して配置する一例で説明したが、放電電極５を予め解凍対象物Ｘを冷凍する際に差し込み、解凍対象物Ｘを放電電極５とともに冷凍し、解凍の際に利用することができる。また、この放電電極５を伝熱部材１１として兼用して、利用してもよい。

〈変形例３〉
イカ・エビ等の食品の場合、食品を水中に入れ、氷柱として冷凍される。このような解凍対象物Ｘを水溶液とともに容器に入れて氷柱を作成する場合、放電電極５をあらかじめ容器の中央部に立てて氷柱を作成する。この時、放電電極５の上部で氷柱から空気中に出る部分は絶縁物質とし、放電電極５から通電用リード線を外部に出し電源装置１５と接続させることができる。

その他、解凍には、例えば、網部材によって解凍対象物Ｘが残される上段と解凍された液体が流れる下段とに分かれた解凍用容器を利用することもできる。この解凍用容器の液体をプールする下部は、絶縁物質で形成される。解凍の際、解凍対象物Ｘであるこの氷柱を解凍用容器の上段に入れ、氷柱の中央部にある放電電極５を電源装置１５と接続し、例えば、解凍用容器上部の導電物質で構成される側壁を接地電極７として接地する。この時、氷柱と解凍用容器の側壁が接しないように空気層を設けて配置する。電極を印加して溶けた水は、解凍用容器の棚の下段に蓄積され、水を伝わって他の部分に電気が流れるのを防ぐ。

なお、この場合、上段と下段とに分ける絶縁物質で構成される網部材は、解凍対象物Ｘに含まれるイカやエビ等を通さない網目や隙間を有する構成であればよい。また、氷柱に限られず、角氷でもよい。

変形例３においても、統合制御装置１９により、放電電極５による放電に加え、温度制御を実行することで、解凍時間を短縮させることができる。

〈他の変形例〉
図１に示す解凍装置１は、解凍のみを行う装置であったが、一般的な冷凍装置又は冷蔵装置内に、放電電極５、接地電極７及びヒートパネル９等を有する解凍室３を設けてもよい。
例えば、冷凍装置内に解凍室３を設ける場合、冷凍装置の一部を解凍室３として扉等により区切ることが可能であって、解凍の際にはその扉を閉めることで解凍を行い、解凍が終了すると、解凍室から取り出されて利用される。

また、冷蔵装置内に解凍室３を設ける場合、冷蔵装置の一部を解凍室３として扉等により区切ることが可能であって、解凍の際には扉が閉められた解凍室３内で解凍を行い、解凍が終了すると、扉が開かれて冷蔵保存される。

また、電子レンジに解凍装置１の機能を設けるようにしてもよい。

以上、実施形態及び変形例を用いて本発明を説明したが、本発明は本明細書中に説明した実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載及び特許請求の範囲の記載と均等の範囲により決定されるものである。また、実施形態及び変形例の各構成を組み合わせてもよい。

１…解凍装置
３…解凍室
５…放電電極
６…ヒートパネル
７…接地電極
９…ヒートパネル
１１…伝熱部材
１３…冷却装置
１５…電源装置
１７…温度制御装置
１９…統合制御装置
Ｓ１…第１温度センサ
Ｓ２…第２温度センサ

Claims (4)

1. 解凍対象物を収納する解凍室と、
   前記解凍対象物を解凍するための放電電圧が印加される放電電極と、
   前記解凍対象物を挟んで前記放電電極と対向して配置される接地電極と、
   前記放電電極に対して放電電圧を印加して前記解凍対象物を解凍させる電源装置と、
   前記解凍室に暖熱を供給する暖熱供給装置と、
   前記解凍対象物の表面温度を計測する第１温度センサと、
   前記解凍室内の温度を計測する第２温度センサと、
   前記電源装置および前記暖熱供給装置を制御する統合制御装置と、を備え、
   前記放電電極又は接地電極のいずれか一方が前記解凍対象物と接し、他方が前記解凍対象物との間に空間を設けて配置され、
   前記統合制御装置は、
   解凍処理の開始時から前記第１温度センサの計測値が第１所定値（ｈ１）となるまでの期間は、初期制御温度（ｖ０）で暖熱を供給するように前記暖熱供給装置を制御するとともに前記放電電極に電圧を印加するように前記電源装置を制御する初期制御を実行し、
   前記初期制御が終了した時点から前記第１温度センサの計測値が解凍の目標温度である第２所定値（ｈ２）となるまでの期間は、前記初期制御温度より低く前記第２所定値より高い第１制御温度（ｖ１）で暖熱を供給するように前記暖熱供給装置を制御するとともに前記放電電極に電圧の印加を継続させるように前記電源装置を制御する第１制御を実行するものであって、前記第１制御の実行中において、第２温度センサの計測値が第３所定値（ｈ３）となると、前記第１温度センサの計測値と前記第２所定値（ｈ２）との差分を求め、前記差分が所定値（Ｄ１）より大きいとき、前記第１制御温度より低く前記目標温度より高い第３制御温度（ｖ３）で暖熱を供給するように前記暖熱供給装置を制御し、前記差分が前記所定値（Ｄ１）より小さいとき、暖熱の供給を停止するように制御する第３制御を実行し、前記第１温度センサの計測値が前記第２所定値（ｈ２）となると前記第３制御を終了する
   ことを特徴とする解凍装置。
2. 前記解凍室に冷熱を供給する冷熱供給装置をさらに備え、
   前記統合制御装置は、前記第１制御が終了後、暖熱の供給を停止するように前記暖熱供給装置を制御するとともに、前記目標温度である第２制御温度（ｖ２）で冷熱を供給するように前記冷熱供給装置を制御する第２制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１に記載の解凍装置。
3. 前記暖熱供給装置は、前記解凍室の側壁に配置されるヒートパネルまたはファンヒータである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の解凍装置。
4. 前記暖熱供給装置がヒートパネルであるとき、当該ヒートパネルは、導電性部材で構成され、接地されることで前記接地電極と兼用される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の解凍装置。

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