JP7373159B2 - 食品の冷凍装置及び食品の冷凍方法 - Google Patents

Description

本開示は、食品の冷凍装置（瞬間冷凍装置を含む）及び食品の冷凍方法に関する。

食品の保存及び／又は輸送等のために食品を凍結させる方法が知られている（例えば特許文献１）。特許文献１では、食品を載せたベルトコンベアが通過する冷凍室に冷却された空気を送り込んで食品を凍結させている。

特開２００７－２４３６４号公報

食品を好適に冷凍できる冷凍装置及び食品の冷凍方法が提供されることが望まれる。

本開示の一態様に係る冷凍装置は、食品が配置される冷却室と、前記冷却室内に－８０℃以下の空気を送り込むチラーと、を有している。

一例において、前記チラーは、該チラー内において冷媒との熱交換によって前記空気を冷却し、前記冷媒が流れ、前記冷却室内に位置する部分及び前記冷却室に沿っている部分の少なくとも一方を有している冷媒ラインが設けられている。

一例において、前記冷凍装置は、前記空気が前記冷却室内に送り込まれており、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れていない状態と、前記空気が前記冷却室内に送り込まれておらず、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れている状態と、前記空気が前記冷却室内に送り込まれており、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れている状態と、の間で冷却状態を切換える切換部を更に有している。

一例において、前記チラーからの前記空気を前記冷却室内に向けて送出する送出口を有しており、前記送出口は、前記空気を前記食品に直接に吹き付けず、前記冷却室内の空気を攪拌させ、その攪拌による気流が前記食品に吹き付けられる。

一例において、前記冷凍装置は、複数の前記送出口を有している。

一例において、前記冷凍装置は、前記冷却室内に配置され、食品が載置される金属製のプレートを更に有している。

一例において、前記プレートは、複数の食品が配置される複数の凹部を有している。

一例において、前記冷凍装置は、積層される複数の前記プレートを有している。

本開示の一態様に係る冷凍方法は、食品が配置されている冷却室に－８０℃以下の空気を送り込むステップを有している。

上記の構成又は手順によれば、食品を好適に冷凍できる。

本開示の実施形態に係る食品の冷凍装置の全体構成を示す模式図。 図１の冷凍装置のチラーの構成を示す模式図。 図３（ａ）及び図３（ｂ）は図１の冷凍装置のプレートの変形例及び他の変形例を示す模式的な断面図。 第２実施形態に係る冷凍装置の要部を示す模式的な斜視図。 第３実施形態に係る冷凍装置の模式的図。 図５の冷凍装置の冷却室の天井を示す平面図。 図５の冷凍装置の保持具の裏面を示す平面図。

＜第１実施形態＞
［冷凍装置の全体構成］
図１は、本開示の第１実施形態に係る冷凍装置１の全体構成を示す模式図である。

冷凍装置１は、食品１０１の周囲に－８０℃以下（又は－１００℃以下）の空気を送り込むことによって食品１０１を凍結させる。このような冷凍方法を実現するために、冷凍装置１は、例えば、主要な構成要素として、食品１０１を収容する冷却庫３と、冷却庫３内に－８０℃以下の空気を送り込むチラー５と、チラー５を制御する制御部７とを有している。食品１０１は、例えば、保持具９に保持された状態で冷却庫３に出し入れされる。制御部７は、例えば、冷却庫３内の温度を検出する温度センサ１１の検出値に基づいてチラー５を制御する。これらの具体的な構成は、例えば、以下のとおりである。

［食品］
冷凍の対象とされる食品（食材を含む。）は、種々のものとされてよい。例えば、食品は、生鮮食品であってもよいし、加工（調理含む）が施されたもの（加工食品）であってもよい。生鮮食品としては、例えば、鮮魚（魚介類）、精肉（肉類）及び青果を挙げることができる。加工食品としては、１次加工食品（白米、味噌及び漬物等）、２次加工食品（製麺及びバター等）及び３次加工食品（調理加工済み食品。菓子及び総菜等）を挙げることができる。図１では、食品の一例として、生のままの貝の剥き身が模式的に（現実の大きさは考慮されずに）例示されている。

本実施形態では、食品に直接に触れる冷媒は空気である。従って、例えば、冷媒の種類に起因する衛生上又は安全上の問題は生じない。ひいては、食品は、包装されていてもよいし、包装されていなくてもよい。包装は、食品を密封するものであってもよいし、密封しないものであってもよい。食品が密封されている場合、包装内は脱気されていてもよいし（真空包装がなされてもよいし）、脱気されていなくてもよい。また、包装は、内面が食品に触れていてもよいし、触れていなくてもよい。図１では、密封されていない状態の食品が例示されている。食品が直接に－８０℃の空気に触れる場合においては、食品が包装されている場合に比較して、例えば、速やかに食品を冷却することができる。なお、凍結時に包装されていなかった食品は、凍結後に包装（例えば密封）されても構わない。

［冷却庫］
冷却庫３は、食品１０１が収容される冷却室３ｒを構成している。冷却室３ｒは、ある程度の密閉性を有している。その具体的な構成は、適宜なものとされてよい。例えば、冷却庫３は、業務用又は家庭用の、公知の冷凍庫又は冷蔵庫の容器部分と同様の構成を有していてよい。また、例えば、冷却庫３の側面、上面及び／又は下面は、樹脂の板及び／又は金属の板と、断熱材の板とを組み合わせて構成されていてよい。断熱材は、例えば、発泡ウレタンである。断熱材に加えて、又は代えて、空気層及び／又は真空層が設けられていてもよい。

冷却庫３の大きさは適宜に設定されてよい。例えば、家庭用の冷蔵庫程度の大きさであってもよいし、これよりも小さくてもよいし、人が出入りできる程に大きくてもよい。また、冷却庫３の概略形状も適宜に設定されてよく、例えば、概略形状は直方体状である。

冷却庫３は、食品１０１を出し入れするための開口（符号省略）を有している庫本体３ａと、庫本体３ａを開閉する扉３ｂとを有している。庫本体３ａの開口（別の観点では扉３ｂ）は、上面、側面及び下面の何れに位置していてもよく、その広さ及び数も任意である。例えば、開口は、食品１０１及び保持具９のみを出し入れできる大きさであってもよいし、人が出入りできる大きさであってもよい。また、例えば、庫本体３ａの開口（扉３ｂ）は、１側面のみに形成されていてもよいし、２以上の側面に形成されていてもよいし、１側面においてその全体に形成されていてもよいし、１側面においてその一部に形成されていてもよい。また、例えば、食品１０１の冷却庫３への搬入と食品１０１の冷却庫３からの搬出とに兼用される開口（扉３ｂ）が設けられてもよいし、搬入専用の開口及び搬出専用の開口が設けられてもよい。また、例えば、冷却庫３内に複数の棚が設けられている場合において、棚毎に、又は複数の棚をグループ分けしたグループ毎に開口（扉３ｂ）が設けられてもよい。

扉３ｂの形式は適宜なものとされてよい。例えば、扉３ｂは、蝶番を軸に回転して開かれる開き戸（ドア）であってもよいし、スライド式の引き戸であってもよいし、リンク機構を利用したグライドスライドドアであってもよいし、折り畳まれる折戸であってもよい。また、扉３ｂは、１つの開口に２つで設けられる両開きであってもよいし、１つの開口に１つで設けられる片開きであってもよい。扉３ｂは、人力で開閉されるものであってもよいし、アクチュエータによって開閉されるものであってもよい。アクチュエータは、例えば、電動機、油圧シリンダ又はエアシリンダである。

冷却庫３は、－８０℃以下の空気を冷却庫３内に流入させるための流入口３ｃ（送出口の一例である。）と、冷却庫３内の空気を流出させるための流出口３ｄとを有している。流入口３ｃ及び流出口３ｄは、例えば、庫本体３ａ（又は扉３ｂ）の内面（上面、側面及び下面）から突出している管の先端によって構成されていてもよいし（図示の例）、庫本体３ａ（又は扉３ｂ）の内面に開口しているものであってもよい。

流入口３ｃは、例えば、食品１０１（又は保持具９）に対向していない。従って、流入口３ｃから流入した空気は、直接的に食品１０１に吹き付けるのではなく、冷却庫３の内面に当たって反射することなどによって冷却庫３内の雰囲気を攪拌する流れ（例えば乱気流）を生じ、その攪拌による気流が食品１０１に吹き付けられる。別の観点では、－８０℃の空気は、食品１０１の一面を集中的に冷却するのではなく、冷却庫３内を全体的に冷却し、ひいては食品１０１を全体的に冷却する。

上記のような流れを実現する流入口３ｃの向き等は、種々可能である。例えば、流入口３ｃは、図示の例のように、食品１０１よりも上方で側方（水平方向）又は側方よりも上方側を向いていてもよいし、食品１０１の側方で上方又は下方に向いていてもよいし、食品１０１よりも下方で側方又は側方よりも下方側を向いていてもよい。また、流入口３ｃが食品１０１の方向に向いている場合に、その間に気流を遮断する部材を設けてもよい。なお、冷却庫３内には、流入口３ｃからの空気を食品１０１に向けて吹き付けるための部材（例えば食品１０１に対向するノズル）は設けられていない。

また、流入口３ｃは、複数設けられていてもよい。この場合、全ての流入口３ｃが上記のように空気を食品１０１に直接に吹き付けないように設けられていてもよいし、一部の流入口３ｃのみが上記のように設けられていてもよい。また、複数の流入口３ｃは、互いに同一の方向に向いていてもよいし、互いに逆向き、又は互いに交差する方向に向いていてもよい。複数の流入口３ｃの位置及び向きは、例えば、冷却庫３内（食品１０１の周囲）の雰囲気が効率的に攪拌されるように適宜に設定されてよい。

流出口３ｄは、冷却庫３内の適宜な位置で適宜な向きで設けられていてよい。例えば、流出口３ｄは、流入口３ｃが設けられている面（上面、側面及び下面）と同一の面に設けられていてもよいし（図示の例）、流入口３ｃが設けられている面とは異なる面に設けられていてもよい。流出口３ｄは、流入口３ｃの向きに対して、同一の方向に向いていてもよいし（図示の例）、逆方向に向いていてもよいし、交差する方向に向いていてもよい。流出口３ｄの流入口３ｃに対する相対的な位置及び向きは、例えば、冷却庫３内（食品１０１の周囲）の雰囲気が効率的に攪拌されるように適宜に設定されてよい。また、流出口３ｄも流入口３ｃと同様に、複数で設けられてもよい。なお、明示的な流出口３ｄが設けられず、冷却庫３の隙間から冷却庫３内の空気が漏れ出るようにしてもよい。

［保持具］
保持具９は、例えば、複数の食品１０１を保持した状態で冷却庫３に出し入れされる。これにより、例えば、食品１０１を直接に冷却庫３に出し入れする場合（この場合も本開示に係る技術に含まれる。）に比較して作業性が向上する。なお、保持具９は、１つの食品１０１を保持するものであっても構わない。保持具９は、例えば、食品１０１が載置されるプレート９ａと、プレート９ａを支持する脚部９ｂとを有している。

プレート９ａは、例えば、金属からなる。金属は、例えば、アルミニウム又は銅である。別の観点では、プレート９ａは、比較的熱伝導率が高い材料からなる。プレート９ａの形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図１では、一定の厚さの平板が例示されている。

脚部９ｂは、プレート９ａと、プレート９ａが載置される面（例えば冷却庫３の下面又は冷却庫３内の不図示の棚）とを離すスペーサとして機能している。脚部９ｂの形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、脚部９ｂは、紙面貫通方向に延びる梁状に形成されている。脚部９ｂは、プレート９ａと同一の材料によって一体的に形成されていてもよいし、プレート９ａとは別個に形成されてプレート９ａにねじなどによって固定されていてもよい。脚部９ｂは、熱伝導率が高い材料（例えば金属）によって形成されていてもよいし、熱伝導率が低い材料（例えば樹脂又はセラミック）によって形成されていてもよい。

［チラー］
図２は、チラー５の構成を示す模式図である。なお、この図では、冷却庫３に送り込まれる空気（２次冷媒）を冷却するための冷媒（１次冷媒）の流れる方向を二等辺三角形で示している。

チラー５は、例えば、吸入路１２ａから流入した空気を冷却して送出路１２ｂから流出させる。送出路１２ｂは、冷却庫３の流入口３ｃに繋がっている。吸入路１２ａは、冷却庫３の流出口３ｄに繋がっている。従って、冷却庫３が密閉されている状態においては、空気は、送出路１２ｂ、流入口３ｃ、冷却庫３内、流出口３ｄ及び吸入路１２ａを順に経由して循環される。これにより、冷却庫３の外部の空気を吸入路１２ａから吸入して冷却する場合（この場合も本開示に係る技術に含まれる）に比較して、チラー５の負担が軽減される。

チラー５は、例えば、吸入路１２ａからの空気を冷却するチラー本体５ａと、冷却された空気の温度を検出する温度センサ１３と、送出路１２ｂから送り出す空気の流量を調整する流量調整部１４とを有している。チラー本体５ａは、例えば、温度センサ１３が検出する温度が制御部７によって指定された温度になるように吸入路１２ａからの空気を冷却する。流量調整部１４は、例えば、制御部７によって指定された流量で送出路１２ｂから空気が送出されるように流量を制御する。冷却庫３に送り込まれる空気の流量及び／又は温度が制御されることによって、冷却庫３内の温度は所望の温度とされる。

流量調整部１４は、例えば、特に図示しないが、吸入路１２ａ側から送出路１２ｂ側への流れを形成するポンプを含んでおり、ポンプの吐出量によって送出路１２ｂから冷却庫３へ流れる空気の流量が調整される。ただし、ポンプに加えて、バルブが設けられ、バルブによって流量が調整されてもよい。また、図示の例では、流量調整部１４は、送出路１２ｂに設けられているが、一部又は全部が吸入路１２ａに設けられていてもよい。

チラー本体５ａは、例えば、冷却庫３に送り込まれる空気（２次冷媒）を冷却する冷媒（１次冷媒）が循環する主流路１５を有している。また、チラー本体５ａは、例えば、主流路１５の一部に対して並列になるように両端が主流路１５に接続されたホット流路１７、自冷流路１９及び圧力流路２１を有している。さらに、チラー本体５ａは、チラー５の各部を制御するためのサーモスタット４７を有している。

冷媒の種類はチラー本体５ａに要求される冷却能力等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、冷媒として、複数種類（例えば５種類）のフロン、アルゴン及びクリプトンを適宜な混合比で混合したものを利用してよい。このような冷媒を用いると、例えば、冷媒の温度を－８０℃以下とすることが容易である。

（主流路の構成）
主流路１５は、冷却を直接に担う部分である。主流路１５は、例えば、冷媒の流れ方向に順に、アキュムレータ２３、圧縮機２５、凝縮器２７、温度センサ２９、ドライヤー３１、サイトグラス３３、膨張弁３５及び蒸発器３６を有している。

アキュムレータ２３は、例えば、流入した冷媒から液状の冷媒を分離し、気体状の冷媒のみを圧縮機２５へ供給する。なお、圧縮機２５及びアキュムレータ２３の組み合わせを圧縮機と捉えてもよい。

圧縮機２５は、気体状となっている冷媒を圧縮する。圧縮機２５の能力（最高吐出圧力等）は適宜に設定されてよい。

凝縮器２７は、圧縮機２５によって圧縮された冷媒を冷却して凝縮させる。図２では、凝縮器２７として空冷式のものが示されている。具体的には、例えば、凝縮器２７は、冷媒が流れるラジエータ２７ａと、ラジエータ２７ａへ送風を行うファン２７ｂとを有している。

温度センサ２９は、冷媒の温度を検出する。

ドライヤー３１は、凝縮器２７によって液状とされた冷媒から水分を除去する。

サイトグラス３３は、液状の冷媒を視認可能とするための窓を構成する。

膨張弁３５は、凝縮器２７によって液状とされた冷媒の流量を調整して蒸発器３６へ流れる冷媒の圧力を低下させる（冷媒を膨張させる。）。なお、膨張弁３５に代えて、又は加えて、キャピラリーチューブ（広義の膨張弁の一種）が設けられてもよい。

蒸発器３６は、膨張弁３５からの冷媒を気化させつつ、吸入路１２ａから送出路１２ｂへ流れる空気から熱を奪う。

（ホット流路の構成）
ホット流路１７は、例えば、一端が圧縮機２５と凝縮器２７との間に接続され、他端が膨張弁３５と蒸発器３６との間に接続されている。ホット流路１７は、例えば、凝縮器２７によって冷却される前の冷媒を冷却及び膨張がなされた冷媒に混ぜることにより、蒸発器３６に供給される冷媒の温度を調節することに寄与する。

ホット流路１７は、例えば、ホット流路１７を流れる冷媒の流量を調整可能なホット弁３７を有している。ホット弁３７によって冷媒の流量を調整することによって、蒸発器３６に供給される冷媒の温度を調節することができる。

（自冷流路の構成）
自冷流路１９は、例えば、一端が凝縮器２７と膨張弁３５との間（より具体的には、例えば、サイトグラス３３と膨張弁３５との間）に接続され、他端が蒸発器３６と圧縮機２５との間（より具体的には、例えば、蒸発器３６とアキュムレータ２３との間）に接続されている。自冷流路１９は、例えば、凝縮器２７によって冷却されつつも膨張弁３５から排出されずに滞留している冷媒を更に冷却すること、及び／又は主流路１５の圧力を低減して機器（例えば圧縮機２５）の負荷を低減することに寄与する。

自冷流路１９は、例えば、膨張弁３５側から順に、自冷弁３９と、自冷膨張弁４１とを有している。自冷弁３９の開閉によって自冷流路１９への冷媒の流れが許容又は禁止される。自冷膨張弁４１によって冷媒の流量を調整することによって、主流路１５及び／又は自冷流路１９の温度及び／又は圧力が調整される。

（圧力流路の構成）
圧力流路２１は、例えば、一端が凝縮器２７と膨張弁３５との間（より具体的には、例えば、温度センサ２９とドライヤー３１との間）に接続され、他端が蒸発器３６と圧縮機２５との間（より具体的には、例えば、自冷流路１９の接続位置とアキュムレータ２３との間）に接続されている。圧力流路２１は、例えば、主流路１５の圧力を低減して機器（例えば圧縮機２５）の負荷を低減することに寄与する。

圧力流路２１は、例えば、冷媒貯留部４３と、圧力計４５とを有している。冷媒貯留部４３は、特に図示しないが、例えば、冷媒を貯留するアキュムレータと、アキュムレータの上流にて冷媒の流れを許容及び禁止するバルブと、アキュムレータの下流にて冷媒の流れを許容及び禁止するバルブとを有している。圧力計４５は、冷媒貯留部４３の上流側の圧力と、下流側の圧力とを検出する。そして、例えば、両圧力の差が閾値を超えると、凝縮器２７の下流の冷媒がアキュムレータに貯留されて主流路１５の圧力が低減され、両圧力の差が閾値を下回ると、アキュムレータへの冷媒の貯留が禁止され、また、アキュムレータの冷媒が圧縮機２５の上流へ戻される。

（サーモスタット）
サーモスタット４７は、例えば、送出路１２ｂから送出される空気の温度及び／又は流量が制御部７によって指定された温度及び／又は流量になるように、チラー本体５ａ及び流量調整部１４を制御する。例えば、サーモスタット４７は、空気の目標温度及び目標流量に応じた熱交換がなされる冷媒の目標温度及び目標流量を設定し、当該目標温度及び目標流量が実現されるように、チラー本体５ａの各部の動作を制御する。なお、冷媒の温度及び流量は、空気の温度及び／又は流量をフィードバック制御するときの操作量として、そのフィードバック制御のゲイン等に応じて目標値が設定されてもよい。また、サーモスタット４７は、例えば、温度センサ２９の検出した冷媒の温度に基づいて、当該温度が目標値に集束するように膨張弁３５及び／又はホット弁３７等の開度を制御する。なお、図示の例では、サーモスタット４７と制御部７とを別個のものとして図示しているが、両者は区別できない構成であってもよい。

［制御部］
図１に戻って、制御部７は、例えば、特に図示しないが、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及び外部記憶装置を含むコンピュータによって構成されている。ＣＰＵがＲＯＭ及び外部記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより、種々の制御乃至は演算を担う複数の機能部が構成される。

制御部７は、例えば、不図示の入力装置を介して冷却庫３内の空気の目標温度を受け付ける。そして、制御部７は、例えば、温度センサ１１の検出温度が目標温度に収束するようにチラー５のフィードバック制御を行う。具体的には、例えば、制御部７は、検出温度が目標温度よりも高い場合は、その差に応じた適宜なゲインで、チラー５から冷却庫３に送り込む空気の目標温度を下げるように、及び／又は当該空気の目標流量を増加させるようにサーモスタット４７に指示する。逆に、制御部７は、検出温度が目標温度よりも低い場合は、その差に応じた適宜なゲインで、チラー５から冷却庫３に送り込む空気の目標温度を上げるように、及び／又は当該空気の目標流量を減少させるようにサーモスタット４７に指示する。

なお、単純な比例制御ではなく、ＰＩ（Proportional-Integral）制御、ＰＤ（Proportional-Differential）制御、ＰＩＤ制御が行われてもよい。また、例えば、温度差が所定の閾値を上回ったときにチラー５が送り込む空気の目標温度及び／又は目標流量を変化させるようなファジー制御が行われてもよい。上記では、制御部７によるメインループ内に、サーモスタット４７によるマイナーループが形成されているが、マイナーループが廃されて、冷却庫３内の検出温度と目標温度との偏差に基づいて直接にチラー５の構成要素（例えば膨張弁３５及び／又はホット弁３７等）が制御されてもよい。逆に、制御部７が設けられずに、作業者がチラー５に対して空気又は冷媒の目標温度等を設定することによって、冷却庫３内の温度が目標値に維持されてもよい。

冷却庫３内の温度（別の観点では冷却庫３内に送り込まれる空気の温度及び流量）は、冷却庫３の容積及び食品１０１の種類等に応じて適宜に設定されてよい。例えば、冷却庫３内の温度又は冷却庫３に送り込まれる空気の温度は、－８０℃以下、－１００℃以下又は－１２０℃以下とされる。冷却庫３に送り込まれる空気の流量は、例えば、５０リットル／分以上又は１００リットル／分以上とされる。

［作用］
以上のとおり、本実施形態に係る冷凍装置１は、食品１０１が配置される冷却室３ｒと、冷却室３ｒ内に－８０℃以下の空気を送り込むチラー５と、を有している。

従って、例えば、－８０℃以下という極めて低い温度の雰囲気を利用することから、食品１０１を凍結する時間を短くすることができる。例えば、貝の剥き身を常温から－１０℃程度へ２分程度で冷却することができる。その結果、例えば、氷の結晶の成長に伴う細胞破壊を抑制し、ひいては、食品１０１の品質の低下を抑制することができる。また、食品１０１を冷却するために食品１０１に触れるのは空気であることから、食品１０１を包装しておいたり、密閉しておいたりする必要は無く、作業性が向上する。また、例えば、－８０℃以下という極めて低い雰囲気によって、食品１０１の表面の水分を瞬間的に凍結させて氷の被膜を早期に形成することができる。この氷の被膜は、例えば、食品１０１内の水分が失われることを抑制することに寄与する。

なお、食品が冷却されていく過程において、食品の温度が－１℃～－５℃の温度帯を通過する時間が３０分以内である場合、瞬間凍結、急速凍結又は急速冷凍等と呼ばれている。本実施形態の冷凍装置１は、このような瞬間凍結が可能なものであるから、瞬間凍結装置と捉えられてよい。

また、本実施形態では、冷凍装置１は、チラー５からの空気を冷却室３ｒ内に向けて送出する送出口（流入口３ｃ）を有している。流入口３ｃは、空気を食品１０１に直接に吹き付けず、冷却室３ｒ内の空気を攪拌させ、その攪拌による気流が食品１０１に吹き付けられる。

従って、例えば、食品１０１の一面を集中的に冷却するのではなく、冷却庫３内を全体的に冷却し、ひいては食品１０１を全体的に冷却することができる。ひいては、食品１０１の全体の品質を保つことができる。

また、本実施形態では、冷凍装置１は、冷却室３ｒ内に配置され、食品１０１が載置される金属製のプレート９ａを更に有している。

一般に、金属は、熱伝導率が高い。従って、例えば、－８０℃以下の空気のうち、食品１０１に触れた空気だけでなく、プレート９ａに触れた空気も、食品１０１を冷却することに寄与する。本実施形態では、－８０℃以下の空気を直接に食品１０１に吹き付ける構成ではなく、冷却庫３内の全体を冷却する構成であることから、プレート９ａによる食品１０１の冷却は有効に作用する。

［保持具の変形例］
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、保持具の変形例及び他の変形例を示す断面図である。なお、変形例、後述する第２及び第３実施形態の説明においては、基本的に、第１実施形態との相違部分についてのみ説明する。特に言及がない事項については、第１実施形態と同様とされてよい。

図３（ａ）に示す保持具１５１（プレート１５１ａ）は、一面に複数の食品１０１が配置される複数の凹部１５５を有している。１つの凹部１５５には、１つの食品１０１が配置される。

凹部１５５の具体的な形状及び寸法は、食品１０１の形状及び寸法に応じて適宜に設定されてよい。例えば、凹部１５５は、食品１０１の下部又は全部が概ね嵌合する形状及び大きさとされてもよいし、そのような形状及び大きさよりも大きくてもよい。また、食品１０１が凍結前に変形可能なものである場合においては、食品１０１を凹部１５５の形状に合わせて変形させつつ凹部１５５に配置することによって、凍結後の食品１０１の形状を整えてもよい。なお、凍結前に変形可能な食品１０１としては、例えば、流動可能なもの（例えば練り物）、ある程度の変形が可能なもの（例えば肉、魚の切り身、貝の剥き身又は葉野菜）、複数個の食材からなり、複数個の食材の相対位置が変化可能なもの（例えばご飯）を挙げることができる。

このように凹部１５５を設けることによって、例えば、金属製のプレート１５１ａと食品１０１との接触面積を大きくして、プレート１５１ａを介した冷却を促進することができる。また、上記の説明から理解されるように、凍結後の食品１０１の形状を任意の形状にすることもできる。

図３（ｂ）に示す保持具１５３（プレート１５３ａ）は、両面に凹部１５５を有している。これにより、例えば、保持具１５３は、いずれの面を上方とて用いることもできる。さらに、２点鎖線で示すように、複数の保持具１５３を積層して、複数の保持具１５３を冷却庫３に配置することもできる。この場合、食品１０１を上から覆うプレート１５３ａ（凹部１５５）は、食品１０１に当接してもよいし、当接しなくてもよい。

なお、図３（ｂ）の例では、保持具１５３は、上面と下面とで構成が同じであるが、積層される複数の保持具は、上面と下面とで構成が異なっていてもよい。この場合、例えば、下面は、食品１０１の高さ以上でプレート間を離間させるスペーサが設けられている構成であってもよい。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態に係る冷凍装置２０１の要部の一部を模式的に示す斜視図である。

第１実施形態では、扉３ｂを開閉することによって、冷却庫３内に食品１０１が出し入れされた。これに対して、第２実施形態では、食品１０１は、ベルトコンベア２０９によって搬送されて冷却室２０３ｒを通過し、その通過の間に凍結される。冷却室２０３ｒ内は、冷却室３ｒ内と同様に、チラー５によって－８０℃以下の空気が送り込まれる。図４では、冷却室２０３ｒの長手方向（ベルトコンベア２０９による食品１０１の搬送方向）の複数位置において、送出管２０３ｅを介して－８０℃以下の空気が冷却室２０３ｒ内に送り込まれる態様を例示している。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態に係る冷凍装置３０１の要部の構成を示す模式図である。図６は、冷凍装置３０１の冷却室３ｒの天井を示す平面図である。図７は、冷凍装置３０１の保持具９の裏面を示す平面図である。

冷凍装置３０１では、冷却室３ｒ内にチラー３０２の冷媒が流れる冷媒ライン３０３及び／又は３０５が設けられている点が第１実施形態と相違する。このような冷媒ラインを設けることによって、例えば、より迅速に冷却室３ｒ内の食品１０１を冷却することができる。

冷媒ライン３０３及び３０５の材料、位置、形状及び寸法等は適宜に設定されてよい。例えば、冷媒ライン３０３及び３０５は、金属等の熱伝導率が高い材料からなる管状部材（パイプ）からなる。管状部材の断面は、円形等の適宜な形状とされてよい。

冷媒ライン３０３及び３０５のうち、冷媒ライン３０３は、冷却庫３に対して固定されているラインである。冷媒ライン３０３は、例えば、冷却室３ｒの天井（図示の例）、側面及び／又は下面に沿って延びている。これらの面の平面視において、冷媒ライン３０３は、ミアンダ状（図示の例）又は渦巻状等の適宜な経路で延びていてよい。冷媒ライン３０３は、例えば、特に図示しないが、適宜な留め具によって冷却庫３に固定され、又は冷却室３ｒの内面に接合されている。留め具は、例えば、冷媒ライン３０３が挿通されるリング状部分又は半リング状部分と、冷却庫３に螺合されるねじが挿通される部分とを有している。冷媒ライン３０３は、冷却室３ｒの内面に当接していてもよいし、当該内面から離れていてもよい。

冷媒ライン３０３及び３０５のうち、冷媒ライン３０５は、保持具９に対して固定されているラインである。冷媒ライン３０５は、例えば、保持具９の下面（図示の例）、側面及び／又は上面に沿って延びている。冷媒ライン３０５が保持具９の下面又は上面等の比較的広い面に設けられている場合において、冷媒ライン３０５は、ミアンダ状（図示の例）又は渦巻状等の適宜な経路で延びていてよい。冷媒ライン３０５は、例えば、特に図示しないが、適宜な留め具によって保持具９に固定され、又は保持具９に接合されている。留め具は、例えば、冷媒ライン３０５が挿通されるリング状部分又は半リング状部分と、保持具９に螺合されるねじが挿通される部分とを有している。冷媒ライン３０５は、保持具９に当接していてもよいし、保持具９から離れていてもよい。

なお、特に図示しないが、冷媒ラインは、冷却庫３及び／又は保持具９に作り込まれていてもよい。例えば、冷却庫３の内面と外面との間に冷媒ラインとなる流路が構成されていたり、保持具９の内部に冷媒ラインとなる流路が構成されていたりしてもよい。このような流路は、細長のものに限定されず、例えば、冷却庫３の所定面（例えば上面）全体に亘る広さを有する薄型直方体状のものであってもよい。また、冷却庫３が断熱性を有するように構成されていない場合においては、冷却庫３の外面に沿って延びるように冷媒ラインとなる管状部材を設けてもよい。

別の観点では、冷媒ラインは、冷却室３ｒ内に位置している部分か、冷却室３ｒ（の所定面：上面、側面又は下面）に沿っている部分を有していればよい。なお、図示の例の冷媒ライン３０３及び３０５は、冷却室３ｒ内に位置しているとともに、冷却室３ｒに沿っている。

冷凍装置３０１は、－８０℃以下の空気を冷却室３ｒ内に送り込むことによる冷却と、冷媒を冷媒ライン３０３及び／又は３０５に流すことによる冷却とを選択的に利用可能であってもよい。例えば、チラー３０２は、冷却状態を３つの状態の間で切り換える切換部３０７（図５）を有している。なお、本実施形態のチラー３０２は、この切換部３０７を有している点、冷媒を冷媒ライン３０３及び３０５へ流すことが可能になっている点、これらに関わる細部等がチラー５と相違し、他は第１実施形態のチラー５と同様である。

切換部３０７が切り換える３つの冷却状態のうち、１つは、－６０℃以下の空気が冷却室３ｒ内に送り込まれており、かつ冷媒が冷媒ライン３０３及び３０５に流れていない状態である。他の１つは、－６０℃の空気が冷却室３ｒ内に送り込まれておらず、かつ冷媒が冷媒ライン３０３及び３０５に流れている状態である。最後の１つは、－６０℃の空気が冷却室３ｒ内に送り込まれており、かつ冷媒が冷媒ライン３０３及び３０５に流れている状態である。なお、切換部３０７は、上記の３つ以外の状態を実現可能であってもよい。例えば、冷媒ライン３０３と冷媒ライン３０５とで流れが別個に制御されてもよい。

このように冷却状態（冷却方法）を切り換えることが可能であることによって、例えば、食品１０１の種類に応じて適切な冷却状態を選択したり、冷却室３ｒ内の温度変化の状況に応じて適切な冷却状態を選択したりすることができる。冷却状態の切換えは、例えば、食品１０１の種類が変更されたとき（換言すれば冷却開始前）に行われてもよいし、特定の食品１０１を冷却している途中で、冷却室３ｒ内の温度が所定の設定温度に到達したときに行われてもよい。

切換部３０７は、上記のような切換えが可能に適宜に構成されてよい。例えば、切換部３０７は、特に図示しないが、主流路１５から冷媒ライン３０３及び３０５への流れを許容及び禁止するバルブと、送出路１２ｂから流入口３ｃへの空気の流れを許容及び禁止するバルブとを有している。これらのバルブは、例えば、不図示の入力装置に対する操作に基づいて制御部７によって制御される。

なお、図５では、切換部３０７は、冷却室３ｒに対して上流側に図示されているが、空気又は冷媒の経路が循環経路である場合においては、上流側に代えて、又は加えて、下流側に切換部３０７を構成するバルブが設けられていてもよい。また、切換部３０７は、チラー３０７に設けられているが、一部又は全部が冷却庫３に設けられてもよい。

本開示に係る技術は、上述した実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

食品を保持する保持具は、金属製のプレートを含むものに限定されない。例えば、食品が載置される網を有するものであってもよい。ただし、プレートであれば、食品との接触面積が大きく、保持具を介した冷却が促進される。また、図４では、食品１０１がベルト上に直接に載置されているが、ベルトの上に食品を保持している保持具が配置されてもよい。

１…冷凍装置、３…冷却庫、５…チラー、１０１…食品。

Claims (7)

1. 食品が配置される冷却室を有している冷却庫と、
   前記冷却室内に－８０℃以下の空気を送り込むチラーと、
   冷媒ラインと、
   切換部と、
   制御部と、
   を有しており、
   前記チラーは、前記冷却庫の外部に蒸発器を有しており、
   前記蒸発器は、前記冷却室に送り込まれる前の前記空気を、冷媒との熱交換によって冷却し、
   前記冷媒ラインは、食品を保持した状態で前記冷却室内に出し入れされる保持具に固定される部分を有しており、前記チラーから供給された前記冷媒が流れ、
   前記制御部は、前記切換部が、
   前記空気が前記冷却室内に送り込まれており、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れていない状態と、
   前記空気が前記冷却室内に送り込まれておらず、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れている状態と、
   前記空気が前記冷却室内に送り込まれており、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れている状態と、の間で冷却状態を切換えるように、前記切換部を制御する
   冷凍装置。
2. 食品が配置される冷却室と、
   前記冷却室内に－８０℃以下の空気を送り込むチラーと、
   冷媒ラインと、
   を有しており、
   前記チラーは、冷媒が循環する主流路を有しており、前記主流路は、前記冷却室の外部に蒸発器を有しており、
   前記蒸発器は、前記冷却室に送り込まれる前の前記空気を、前記冷媒との熱交換によって冷却し、
   前記冷媒ラインは、
   一端が前記主流路のうちの前記蒸発器の上流に接続されており、他端が前記主流路のうちの前記蒸発器の下流に接続されており、食品を保持した状態で前記冷却室内に出し入れされる保持具に固定される部分を有しており、前記チラーから供給された前記冷媒が流れ、
   前記主流路から分岐してから前記主流路に合流するまでの間に膨張弁及びキャピラリーチューブを有していない
   冷凍装置。
3. 前記空気が前記冷却室内に送り込まれており、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れていない状態と、
   前記空気が前記冷却室内に送り込まれておらず、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れている状態と、
   前記空気が前記冷却室内に送り込まれており、かつ前記冷媒が前記冷媒ラインに流れている状態と、の間で冷却状態を切換える切換部を更に有している
   請求項２に記載の冷凍装置。
4. 前記冷却室内に配置され、食品が載置される金属製のプレートを更に有している
   請求項１～３のいずれか１項に記載の食品の冷凍装置。
5. 前記プレートは、複数の食品が配置される複数の凹部を有している
   請求項４に記載の食品の冷凍装置。
6. 積層される複数の前記プレートを有している
   請求項４又は５に記載の食品の冷凍装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の冷凍装置を用い、食品が配置されている前記冷却室に－８０℃以下の空気を送り込むステップ
   を有している食品の冷凍方法。

Images