JPWO2006114813A1 - 急速冷凍装置および急速冷凍方法 - Google Patents

Abstract

【目的】保存対象物と庫内の気体との微妙な反応を抑制して、該保存対象物の変形・変質を可及的に防止し、長期に亘って鮮度や品質を高く維持して冷凍保存することが可能で、生体組織の長期保存にも適用可能な急速冷凍装置および急速冷凍方法を提供する。【構成】冷凍対象物３を出し入れする扉を備えた冷凍庫１１と、庫内温度を略−３０℃以下に冷却可能な冷凍装置１７と、該庫内の気体圧力を調節可能な圧力調節装置６０と、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風する送風手段３１とを備える。圧力調整装置６０は、庫内の温度を検知して該庫内温度が所定値以上の時に、減圧手段６２を作動させて該庫内を大気圧以下に減圧し、該庫内温度が該所定値を上回ると該減圧手段６２の作動を停止させるとともに前記加圧手段６１を作動させて該庫内を大気圧以上に加圧する作動制御手段６８を有している。【選択図】 図１

Description

本発明は、長期保存を必要とする冷凍対象物（食品・食材、医・薬品、生体組織・細胞など）の変形および変質を可及的に抑制し得るようにした急速冷凍装置および急速冷凍方法に関する。

従来より、食品や食材の鮮度及び品質を高く維持して保管するために、種々の冷凍方法および冷凍装置が開発されているが、生体細胞の冷凍保存保管をも可能にする技術として、本願発明者によって提案された急速冷凍方法およびその装置が、国際公開番号Ｗ００１／０２４６４７号公報にて既に開示されている。

この急速冷凍装置は、冷凍庫の庫内温度を−３０〜−１００℃に冷却可能な冷凍庫と、その強さが任意の固定値を基準とし、当該基準値に対して正負方向に所定の範囲でゆらぎ変動する一方向の磁場を作用させるゆらぎ磁場発生手段とを備えている。また、庫内の冷気を１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で循環させる送風機と、この送風機によって循環される冷風に可聴帯域の音波を重畳させる音波発生手段とを備えている。さらに、庫内に電場を作用させる電場発生発生装置も備えている。

そして、当該冷凍装置によれば、食材や食品をその鮮度を保持しながら保存することにおいて大きな効果を挙げてきている。
国際公開Ｗ００１／０２４６４７号公報

ところで、近年においては冷凍保存の対象物は食品や食材に止まらずに、それら以外の医・薬品や生体組織・細胞などに大きく進展し、より一層の変形、変質を防御し得る冷凍保存方法および冷凍装置の開発が強く望まれ始めて来ている。

例えば、生体組織にあっては、その保存期間を数年から数十年の長期に設定して、再生治療に用いようとする治療方法が現実味を帯びて来ている。具体的には、歯科部門にあっては、親知らずなどの自己の歯を若いうちに抜歯して、これを数１０年以上冷凍保存しておいて再生治療に用いることが、既に実行段階の直前に来ている。

しかしながら、生体組織や細胞等をその移植や再生治療を目的として上記のような長期に亘る冷凍保存をするには、上記従来の急速冷凍技術にあっても、その変形・変質の抑制という面で未だ十分とは云えず更なる改善の余地があった。すなわち、再生治療を目的とするならば、冷凍・保存過程で進行する保存対象物と保存雰囲気中の気体との微妙な反応、例えば水分の蒸発や酸化、冷凍対象物自身から発生する有害物質等に起因する変質、変形をも抑制する必要があることが、その後の研究開発の結果判明した。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、保存対象物と保存雰囲気中の気体との微妙な反応を抑制して、当該保存対象物の変形・変質を可及的に防止しつつ長期に亘ってその鮮度や品質を高く維持して冷凍保存することができ、生体組織の長期保存にも適用可能な急速冷凍装置および急速冷凍方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では急速冷凍装置および急速冷凍方法を以下のように構成する。

即ち、本発明に係る急速冷凍装置では、冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫本体と、庫内温度を略−３０℃以下に冷却可能な冷凍装置と、該庫内の気体圧力を調節可能な圧力調節装置と、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風する送風手段と、を有することを特徴とする。

ここで、前記圧力調整装置としては、前記庫内に加圧気体を供給して該庫内を大気圧以上に加圧する加圧手段を採用し得る。

または、前記圧力調整装置としては、前記庫内の気体を吸引して大気圧以下に減圧する減圧手段を採用し得る。

更には、前記圧力調整装置として、前記庫内に加圧気体を供給して該庫内を大気圧以上に加圧する加圧手段と、前記庫内の気体を吸引して大気圧以下に減圧する減圧手段との双方を採用する様にしても良い。

また、前記圧力調整装置は、前記庫内の温度を検知して該庫内温度が所定温度以上の時に、前記減圧手段を作動させて該庫内を大気圧以下に減圧し、該庫内温度が該所定値を上回ると該減圧手段の作動を停止させるとともに前記加圧手段を作動させて該庫内を大気圧以上に加圧する作動制御手段を有していることが望ましい。

また、前記加圧手段に加圧ポンプを用い、該加圧ポンプの気体導入路には前記庫内の気体を環流させる環流路を接続する構成ともなし得る。

また、前記減圧手段に吸引ポンプを用い、該吸引ポンプの排出側には吸引した気体を前記庫内に環流する環流路を接続する構成ともなし得る。

あるいは、前記加圧手段に加圧ポンプを用いるとともに、前記減圧手段に吸引ポンプを用い、該吸引ポンプの排出側には吸引した気体を該加圧ポンプの気体導入路に環流する環流路を接続する構成ともなし得る。

また、前記加圧手段の気体環流路には減菌材を設ける構成としても良い。

同様に、前記減圧手段の気体環流路に減菌材を設ける構成としても良い。

また、前記加圧手段の気体環流路には酸素吸収材を設ける構成としても良い。

同様に、前記減圧手段の気体環流路に酸素吸収材を設ける構成としても良い。

また、前記加圧手段の気体環流路には、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を選択して供給する気体供給源を設けるようにしても良い。

また、前記冷凍庫の扉開放時に庫内に窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を供給して庫内圧力を大気圧に戻す気体導入手段を設ける構成としても良い。

さらには、前記冷凍庫の扉開口部の近傍に、該扉の開方時に庫内気体と外気との混流を防止するための層状の気体流を上方から下方に向けて形成する気体カーテン装置を設けるる構成としても良い。

さらに、前記冷凍庫内に酸素吸収材を配置するようにしても良い。

また、前記冷凍庫内に減菌材を配置するようにしても良い。

さらに望ましくは、前記冷凍庫には、庫内の冷凍対象物に対して、任意の固定値の強さの静磁場を作用させる静磁場発生手段と、任意の固定値を基準とし該基準に対して正負方向に所定の範囲でゆらぎ変動する磁場を作用させるゆらぎ磁場発生手段と、電場を作用させる電場発生手段と、前記冷風に可聴周波数帯域の音波を重畳させる音波発生手段と、を設けた構成とするのが良い。

本発明に係る急速冷凍方法では、冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫内の温度を略−３０℃以下に保つとともに、該庫内の気体圧力を大気圧よりも高く加圧して、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風しながら該冷凍対象物を冷凍することを特徴とする。

あるいは、冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫内の温度を略−３０℃以下に保つとともに、該庫内の気体圧力を大気圧よりも低く減圧して、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風しながら該冷凍対象物を冷凍することを特徴とする。

望ましくは、冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫内の温度を略−３０℃以下に保つとともに、該庫内の気体温度が所定温度に低下する迄は該庫内の気体圧力を大気圧よりも低く減圧し、該庫内温度が所定温度まで低下した後は、該気体圧力を大気圧以上に加圧して、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風しながら該冷凍対象物を冷凍するようにした方が良い。

また、前記庫内を加圧するに際しては、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を圧縮して庫内に供給するようにすることが好ましい。

また、前記庫内を減圧するに際しては、庫内の気体を吸引ポンプで吸引して減圧し、前記扉を開放するときには、予め、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を庫内に供給して庫内圧力を大気圧に戻すようにすることが好ましい。

さらに、前記扉を開放させる際には、該扉開口部の近傍に設けられた気体カーテン装置によって庫内気体と外気との混流を防止するための層状の気体流を上方から下方に向けて形成するようにすることが好ましい。

上記構成でなる本発明の急速冷凍装置および冷凍方法によれば、冷凍対象物を長期に亘ってその品質の劣化を可及的に抑制して冷凍保存することができる。

即ち、圧力調節装置により庫内の気体圧力を調節して大気圧以下に減圧すれば、冷凍庫内雰囲気中の有害ガスの量、例えば酸素量を下げることや、保存対象物自身から発生する有害ガスを排出して取り除くことができるので、冷凍対象物の酸化や有害ガス等による品質劣化を可及的に抑制して冷凍することが可能になる。

また、減圧させることにより温度降下を促進でき、所定の温度までの冷却速度を速めて運転効率の可及的な向上が図れる。

一方、庫内を大気圧以上に加圧すれば、細胞内の水分の蒸発を抑制して乾燥化を防ぎ、品質劣化を可及的に防止することができる。

そして、上記加圧の際には、例えば酸素等の濃度を抑えた気体、または酸素を含まない気体、例えば圧縮した窒素等を供給して庫内圧力を上げていくようにすることで、冷凍庫内雰囲気の有害ガスの濃度や酸素濃度を下げることもでき、当該有害ガスや酸素に起因する品質劣化も可及的に抑制して冷凍することが可能になる。ここで、加圧手段には加圧ポンプを採用し得る他、例えば高圧の窒素ボンベを用いる等、無害な気体を高圧ボンベから直接的に供給することもできる。

また、庫内気体の環流路を設けることで、一度冷やされた庫内の冷気を再利用でき、冷凍運転の効率化と省エネルギー型冷凍システムを提供できる。さらに、環流路の途中に酸素吸収材および減菌材を介在させることにより、リターンガスの清浄化を促進でき、長期保存期間での品質維持をさらに向上させることができる。

また、冷凍庫内の対象物の搬入・搬出時の注意点として、扉の開閉時に外部からの空気に含まれる有害ガスや雑菌、塵埃などの混入を避けることがあげられるが、冷凍庫内を加圧状態としておけば自然にこれを防ぐことができる。

さらに、扉近傍の庫内側に、庫内雰囲気に近い条件での気体を用いた気体カーテン装置を設けることで、上記混入をより一層確実に防ぐことができるようになる。また、当該気体カーテン装置は減圧処理のみを行って冷凍する場合にあっても採用できる。

また、減圧処理と加圧処理とを組み合わせて、冷凍運転開始に庫内が所定温度（例えば、−３０℃）に降下する迄は庫内を大気圧よりも低く減圧して冷凍運転し、それ以降は庫内を大気圧よりも高く加圧して冷凍運転するようにすれば、それら減圧処理効果と加圧処理効果とが相俟って、保存対象物の品質劣化をより抑制することができる。さらに、冷凍庫内の酸素を窒素など無害な気体に置換することも効率よく容易に行えるようになる。

冷凍庫内などで冷凍対象物を急速冷凍する際に、冷凍対象物に一方向の磁場を作用させるようにすれば、この磁場によって、冷凍対象物の構成分子およびその中に含まれる自由水分子の電子スピンや核スピンによって生じる磁気モーメントを一方向に揃えることができ、冷気を冷凍対象物の内部まで急速に伝達することができる。すなわち、冷却の際の冷凍対象物内の内外温度差、つまり冷却むらを著しく小さくして急速に冷却することが可能となる。

また、冷凍対象物に磁場を作用させながら冷却することによって、冷凍対象物内の自由水を過冷却状態にすることができる（尚、この時には、該磁場によって自由水のクラスタが小さくなりクラスタの食品の基質への水和反応が促進されて水和構造体をつくることで、冷凍対象物内の自由水が少なくなるので、更に過冷却は促進される）。そして、更に冷却することによって該過冷却状態の自由水は凍結を開始するが、既に氷になるための潜熱相当分の熱量は奪われており該凍結は急速に進行して、その結果として、凍結開始から完了までの時間を極短時間に短縮することができる。

そして、このような二つの作用が合わさり、凍結の際に結晶成長を起こし易い温度域である、０〜−２０℃の温度域を極短時間で通過して、もって前記自由水の氷の結晶が粗大に成長することを抑制し微細な氷結晶が生成する。したがって、氷結晶は微細なため、凍結の過程で冷凍対象物の細胞組織を破壊することを可及的に防止し、解凍時のドリップの発生を抑止して鮮度を高いレベルで維持することが可能となる。

また、前記磁場がゆらぎ変動することによって磁束が変化し冷凍対象物内に電磁誘導が起こり、この電磁誘導によって生じた誘導起電力によってその内部に自由電子を誘起する。このため、冷凍対象物自身についてはこの自由電子によって還元されて、自身の酸化が防止される。

また、前記冷凍対象物を１〜５ｍ／ｓｅｃの冷風で冷却するとともに、該冷風に可聴周波数帯域の音波を重畳するようにすれば、冷凍対象物に当てる冷風に音波を重畳しているので、該音波による空気の微小な圧力変動によって、冷凍対象物の表面や該冷凍対象物を載置するパンケースの表面に形成される、熱伝達を阻害する空気境界層を効果的に撹乱することができる。このため、熱伝達が良好となり、冷気による冷凍対象物の冷却速度が向上して急速な温度降下が可能となる。そして、その結果、自由水の氷の結晶の粗大化が生じる０〜−２０℃の温度範囲を短時間に通過させることができて、氷の結晶の成長を抑制することができる。

更には、冷気の風速を１〜５ｍ／ｓｅｃにしているので、対流熱伝達となって冷却速度を大きくしつつ、冷凍対象物表面の結合水膜の蒸発を抑止し冷凍対象物表面の酸化を防止することができる。つまり、風速が小さい場合には冷気と冷凍対象物間の熱伝達が小さくなって急速な温度降下による冷凍ができなくなるが、風速を１ｍ／ｓｅｃ以上としているのでこれを可及的に防止できる。また、風速が５ｍ／ｓｅｃを超えて大きくなると前記水膜が蒸発してしまい、冷凍対象物表面が露呈するためその表面が酸化してしまうが、５ｍ／ｓｅｃ以下としているのでそれも防止できる。

さらに、前記冷凍対象物に電場を作用させることで、冷凍庫内に存在する水分子や酸素分子に電子が付加されて、各々電子付加水（Ｈ_２Ｏｅ）やスーパーオキシドアニオン（Ｏ_２ ⁻ ）となり、この電子付加水およびスーパーオキシドアニオンはヒドロキシラジカル等を生成するので、このヒドロキシラジカルによって細菌等の微生物の細胞膜を破壊する。このため、冷凍時に電場を作用させることによって、細菌の生菌数を著しく減少することが可能となり、冷凍対象物の腐敗を抑制することができる。

即ち、庫内圧力を大気圧よりも大きく加圧あるいは小さく減圧、若しくは減圧した後に加圧する等の圧力調整を行うとともに、庫内にゆらぎ磁場と電場とを作用させ、かつ音波を重畳させた冷風を冷凍対象物に吹き付けて冷凍するようになせば、、冷凍・保存過程で進行する保存対象物と保存雰囲気中の気体との微妙な反応、例えば水分の蒸発や酸化、冷凍対象物自身から発生する有害物質等に起因する変質、変形を可及的に抑制して、生体組織の長期保存にも適した冷凍保存が可能なものとなる。

本発明に係る急速冷凍装置を、冷凍庫内部の中心断面で示す概略構成図である。 本発明に係る急速冷凍装置を、冷凍庫と開閉扉とを含む横断面で示す概略構成図である。 （ａ）は本発明に係る急速冷凍装置と急速冷凍方法とによって冷凍保存したサバの解凍後の状態を示す電子顕微鏡撮影画像であり、（ｂ）は従来の急速冷凍装置と急速冷凍方法とによって冷凍保存したサバの解凍後の状態を示す電子顕微鏡撮影画像である。 （ａ）は本発明に係る急速冷凍装置と急速冷凍方法とによって冷凍保存したエビの解凍後の状態を示す電子顕微鏡撮影画像であり、（ｂ）は従来の急速冷凍装置と急速冷凍方法とによって冷凍保存したエビの解凍後の状態を示す電子顕微鏡撮影画像である。

符号の説明

１ 急速冷凍装置／３ 冷凍対象物／１１ 冷凍庫／１３ 本体／１３ｃ 扉／
１７ 冷凍装置／２１ ゆらぎ磁場発生手段／２１ａ 静磁場発生手段／
２１ｂ 動磁場発生手段／３１ 送風機（送風手段）／４１ 音波発生手段／
５１ 電場発生手段／６０ 圧力調節装置／６１ 加圧手段／
６１ａ 加圧ポンプ／６１ｂ 気体導入路／６２ 減圧手段／
６２ａ 吸引ポンプ／６３ 環流路／
６５ ガス清浄器（減菌材、酸素吸収材）／６６ 気体供給源／
６７ 気体導入手段／６８ 作動制御手段／７０ 気体カーテン装置

以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る超急速冷凍装置の一実施形態における庫内中心断面を示す概略構成図であり、図２はその側断面を示す概略構成図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の超急速冷凍装置１は、庫内温度を−３０〜−１００℃に冷却可能な冷凍庫１１と、任意の固定値として１００Ｇｓを基準値とし、この基準値に対して正負方向に５Ｇｓのゆらぎ変動する磁場を冷凍庫１１の庫内中心に作用させるゆらぎ磁場発生手段２１と、前記冷凍庫１１内の冷気を１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で循環させる送風手段である送風機３１と、この送風機３１によって循環される冷風に、音圧レベルが２Ｐａで、かつそのエネルギーが１０^−２ Ｗ／ｍ^２ の可聴周波数帯域の音波を重畳させる音波発生手段たる音波発生装置４１と、前記冷凍庫１１の庫内中心に１００〜１０００ｋＶ／ｍの電場を作用させる電場発生手段たる電場発生装置５１とで構成される。

前記冷凍庫１１は、前面に開閉ドア１３ｃを有する密閉式の略直方体の本体１３と、この本体１３を冷却する冷凍機１７とからなる。

この冷凍機１７は、圧縮機１７ａ、凝縮器１７ｂ、膨張弁（またはキャピラリチューブ）１７ｃ、蒸発器（エバポレータ）１７ｄとが順次円環状に繋がれて冷媒が循環するごく一般的な冷凍サイクルでなり、冷気を発生する前記蒸発器１７ｄ、膨張弁１７ｃが本体１３の庫内に配され、圧縮機１７ａ、凝縮器１７ｂは庫外に配置されている。

前記本体１３は、庫内空間を画成する冷凍室画成壁１３ａと、その外周囲を隙間をもって覆い、外部を画成する外郭壁１３ｂとからなる二重壁構造であり、この外郭壁１３ｂと前記冷凍室画成壁１３ａとの間には図示しない断熱部材が介装されるとともに、前記冷凍室画成壁の全内壁面には図示しない遠赤外線吸収部材がコーティングされて庫内の冷却効率を高める構成となっている。

庫内の略中央には、食材、食品等の冷凍対象物３が載置される載置台１９が配置される。この載置台１９は、略コ字状の門形フレームを前後に対向配置して、アングル等の棒状部材で相互に接続した格子状のフレーム体１９ａと、このフレーム体１９ａの高さ方向の適宜間隔に固設された係止具１９ｃによって支持されるパンケース１９ｂとからなり、このパンケース１９ｂ上に冷凍対象物３が載置される。そして、前記パンケース１９ｂは、前記係止具１９ｃ上に着脱自在に係止されて、前記フレーム体１９ａ内に複数段の着脱自在の棚部を形成する。この載置台１９の図示する右側方には、前記した蒸発器１７ｄが配置される。

この蒸発器１７ｄは銅パイプを数回折り曲げて形成され、その内部に流れる冷媒が気化する時の潜熱で庫内を冷却する、つまり庫内冷気を生成するものであり、前記した庫外の圧縮機１７ａや凝縮器１７ｄ、膨張弁１７ｃと配管等で環状に接続されて庫内温度を−３０〜−１００℃に冷却可能な冷凍サイクルを構成する。

前記載置台１９の両側には、前記庫内冷気を循環させる送風手段たる送風機３１が配置されている。一方側の送風機３１は、蒸発器１７ｄの前面に位置しており、当該蒸発器１７ｄで冷却された冷気を載置台１９上の冷凍対象物３に向けて水平方向に送風して、各冷凍対象物３に対して均等な風速の冷風を供給するように、高さ方向および奥行き方向に適宜間隔で複数台が配設される。そして、冷凍対象物３の位置での風速を１〜５ｍ／ｓｅｃの範囲で調整可能となっており、この風速は主に冷凍対象物の種類に応じて設定される。

尚、当該冷気の風速を１〜５ｍ／ｓｅｃにしているので、対流熱伝達となって冷却速度を大きくするとともに、冷凍対象物表面の結合水膜の蒸発を抑止して冷凍対象物表面の酸化を防止することができる。つまり、風速が小さい場合には対流熱伝達が有効性に欠け、冷気と冷凍対象物間の熱伝達が小さくなって急速冷凍が達成し難くなるが、風速を１ｍ／ｓｅｃ以上としているので、これを可及的に防止できる。また、風速が５ｍ／ｓｅｃ以上と大きい場合には、結合水膜が蒸発してしまい、冷凍対象物表面が露呈するためその表面が酸化してしまうが、５ｍ／ｓｅｃ以下としているのでそれも防止できる。

この冷風は、冷凍対象物３を冷却することで自身は暖まるため、冷凍対象物３と接触した後、対向する冷凍室画成壁面に沿って上昇し、天井下面および冷却器１７の後方の冷凍室画成壁面を伝って該蒸発器１７ｄへ戻るという循環経路を形成する。

この循環経路の一部である天井下面直下には音波発生装置４１が配置される。この音波発生装置４１は、５０若しくは６０Ｈｚの商用交流電源に接続された電磁コイル（図示なし）の振動によって空気の振動を起こして音波を発生する装置である。そして、その音波は、前記商用交流電源の周期と同じ５０若しくは６０Ｈｚ、およびその整数倍の倍音からなる可聴周波数帯域の低周波音であり、前記循環する冷風に重畳されて冷凍対象物３に当てられる。そして、この音波による空気の微小な圧力変動によって、冷凍対象物３の表面やこの冷凍対象物３を載置するパンケース１９ｂの表面に形成される、熱伝達を阻害する空気境界層を撹乱して、熱伝達が良好になるようになっている。

尚、前記音波に可聴周波数帯域のものを使用しているので、冷凍対象物３表面の結合水膜が破損されることが無く冷凍対象物３表面の酸化を可及的に防止できる。すなわち、超音波周波数帯域等の周波数が大きい場合に生じる、冷凍対象物３表面の結合水膜の剥離を防止することができる。

また、該音波は、その音圧レベルが２×１０^−４ Ｐａ、かつそのエネルギーが１０^−１０ Ｗ／ｍ^２ から、同音圧レベルが６０Ｐａ、かつそのエネルギーが１０Ｗ／ｍ２ までの範囲を適用することが望ましく、この範囲を適用することで、結合水膜の剥離および騒音を防止しつつ、空気境界層を効果的に撹乱することができる。

前記電場発生装置５１は、前記載置台１９の各パンケース１９ｂ毎にその直上に配置される電極板と、最下段のパンケース１９ｂの直下に配置された電極板と、これら電極板に一枚置きに接続されて交流の高圧電位、すなわち高圧交流電位を印加する高圧交流電位発生装置５１ｃと、この高圧交流電位発生装置５１ｃが接続されない残りの電極板に接続されるアース部５１ｄとからなる。前記電極板は、前記高圧交流電位発生装置５１ｃによって高圧交流電位が印加される第１電極板５１ａと、アース部５１ｄを介して地面に接地される第２電極板５１ｂとに大別され、両者が上下方向に交互に配置されている。そして、第１電極板に高圧交流電位が付与されると、第１電極板と対向する上下の第２電極板との間の空間に、周期的に方向が反転する電場が生起され、その空間に位置するパンケース１９ｂ上の冷凍対象物３に鉛直方向の前記電場が作用するようになっている。この時、前記第１、第２電極板が交互に配置されているので、冷凍対象物３に作用する電場の方向は、第２図に波線で示すように、上下の隣接する棚部には互いに逆向きに作用する（但し、高圧交流電位が第１電極板に付与されるため、波線で示した電場の方向は周期的に反転する）。また、前記第１電極板５１ａは、図示しない絶縁材を介してフレーム体１９ａに固設されており、前記高圧交流電位発生装置５１ｃ以外とは電気的に完全に絶縁されている。そして、前記第２電極板５１ｂも、図示しない絶縁材を介してフレーム体１９ａに固設されており、アース部５１ｄ以外とは電気的に完全に絶縁されている。

前記電場の強さは、第１電極板５１ａに印加される高圧交流電位、およびこの電極板５１ａ・パンケース１９ｂ間距離とによって決定するが、冷凍対象物３に応じて前記高圧交流電位によって調整され、１００〜１０００ｋＶ／ｍの範囲で設定される。また、前記高圧交流電位は時間に対して正弦的に変化するように調整されている。

この電場が庫内に作用すると、庫内に存在する水分子や酸素分子に電子が付加されて、各々電子付加水（Ｈ_２ Ｏｅ）やスーパーオキシドアニオン（Ｏ_２ ⁻ ）となるが、この電子付加水およびスーパーオキシドアニオンはヒドロキシラジカル等を生成するので、このヒドロキシラジカルによって細菌等の微生物の細胞膜を破壊することができる。このため、冷凍時に電場を作用することによって、細菌を制菌することが可能となり、冷凍対象物３の腐敗を抑止して品質を向上することができる。尚、冷凍対象物３の表面の細胞も前記ヒドロキシラジカルによって破壊されるが、その量は冷凍対象物の全体からみれば無視できるレベルである。

ここで、電場を１００〜１０００ｋＶ／ｍにしているのは、１００ｋＶ／ｍより小さいとヒドロキシラジカルの生成が少なくて生菌効果が小さいためで、１０００ｋＶ／ｍを超えると放電の虞があるからであるが、現実的には２ｋＶ／ｍ〜６０ｋＶ／ｍの範囲が適当である。

前記ゆらぎ磁場発生手段２１は、冷凍庫１１の庫内中心に静磁場を作用させる静磁場発生手段２１ａと、同庫内中心に該静磁場の強さの５％の振幅で、かつ該静磁場の正負方向にゆらぎ変動する磁場を作用させる動磁場発生手段２１ｂとからなる。前記静磁場発生手段２１ａは、１５００Ｇｓのフェライト板の永久磁石２１ａであり、１．０ｍ×０．１ｍ×０．０５ｍの矩形板で、一方の長辺がＮ極で他方の長辺がＳ極の極性を有するものである。そして、この永久磁石２１ａは、前記冷凍室画成壁１３ａの側壁外面に、上にＮ極側の長辺が位置するように、適宜間隔で複数枚が配設される。残りの三方の側壁外面にも極性の向きが同じになるように配設されて、庫内中心に位置する載置台１９上の冷凍対象物３に鉛直方向の静磁場を作用させるようになっている。本実施形態にあっては、上記１５００Ｇｓの永久磁石２１ａにより庫内中心の静磁場は１００Ｇｓに設定されているが、永久磁石の選定によってその静磁場の強さは変更可能である。尚、地磁気（０．３Ｇｓ〜０．５Ｇｓ）よりも大きければ、前述した磁場による作用は得られるため、１Ｇｓ以上であれば如何なる磁場でも良く、永久磁石の製造限界等を考慮すると１〜２００００Ｇｓの範囲が適当である。

また、前記動磁場発生手段は、電流を流すことにより磁場を発生する電磁コイル２１ｂであり、前記冷凍室画成壁１３ａの外側側方に冷凍室を挟んで２台設けられる。そして、この電磁コイル２１ｂは、電磁コイル２１ｂの軸が鉛直方向に向いて設置されるとともにある一定周波数の交流電流が流されることで、前記静磁場と平行に、前記周波数で順逆方向に正弦的に周期変動する磁場を庫内中心に作用する。そして、前記静磁場と前記変動する磁場、つまり動磁場が重ね合わされて、ゆらぎ変動する磁場が庫内中心に作用する。

例えば、本実施形態にあっては、前記電磁コイル２１ｂに５０若しくは６０Ｈｚの商用交流電源２２によって交流電流を流して、前記静磁場の強さの５％である±５Ｇｓの動磁場を形成するが、この動磁場と前記１００Ｇｓの静磁場とが重ね合わされて、庫内中心には９５〜１０５Ｇｓの範囲および５０若しくは６０Ｈｚの周期で正弦的に変動するゆらぎ磁場が作用するようになっている。

尚、磁場の変動の範囲を、前記静磁場の強さの５％の振幅の範囲、すなわち静磁場の強さを基準にして正負方向に各々５％の範囲としているが、該振幅は大きい程良い。但し、電磁コイルの電力消費を考慮すると、その振幅は１Ｇｓ〜１００Ｇｓの範囲が現実的である。

ここで、上記磁場の作用について説明する。

冷却中に上記磁場が冷凍対象物３に作用すると、この磁場によって冷凍対象物３の構成分子およびその中に含まれる自由水分子の電子スピンや核スピンによって生じる磁気モーメントが一方向に揃うので、冷気は冷凍対象物３の内部まで急速に伝達する。すなわち、冷却の際の冷凍対象物３内の内外温度差、つまり冷却むらが著しく小さくなり、内部まで急速冷却されてその凍結開始から完了までの時間を可及的に短縮化することができるようになる。

また、冷凍対象物３に磁場を作用させながら冷却すると、冷凍対象物３内の自由水が過冷却状態になる（尚、この時には、後述するように、該磁場によって自由水のクラスタが小さくなりクラスタの食品の基質への水和反応が促進されて水和構造体をつくることで、冷凍対象物内の自由水が少なくなるので、更に過冷却は促進される）。そして、更に冷却することによって凍結を開始するが、既に氷になるための潜熱相当分の熱量は奪われており該凍結は急速に進行し、それと共に冷凍対象物３は急速に温度降下する。

結果、この二つの作用が相まって、前記自由水の凍結開始から完了までの時間が極短くなる、すなわち氷の結晶成長を起こし易い温度域である０〜−２０℃の温度域を急速に温度降下する。もって前記自由水の氷の結晶が粗大に成長することが抑制されて微細な氷結晶が生成し、該氷結晶は微細なため、凍結の過程で冷凍対象物３の細胞組織を破壊することが可及的に防止され、解凍時のドリップの発生も抑止されて、鮮度を高いレベルで維持することが可能となる。

また、通常、冷凍対象物３を構成するタンパク質の三次構造の外表面に表出する極性基と水素結合してクラスタは結合水となるが、前記磁場を作用させることで、自由水分子の集合体たるクラスタは小さな集団に分解される。このため、前記三次構造の外表面に隙間なく、満遍なく小クラスタが結合して膜状に覆うようになる。すなわち、前記外表面全面に小クラスタが一様に単分子層状に付着して結合水膜を形成する。したがって、この結合水膜によって三次構造、すなわち冷凍対象物３の酸化を防止できて鮮度を高度に維持することができる。

尚、前記結合水は、前記三次構造に強く引きつけられているため、その凝固点は降下して−１０〜−１００℃となっており、つまり通常は凍結しない水となっている。一方、小クラスタにすることで、三次構造の外表面に満遍なく自由水を結合させて、多くの自由水が結合水となる。そのため、自由水の絶対量が減少するので、自由水の結晶の粗大化を間接的に抑止することができる。

更にこの磁場をゆらぎ変動させると、静磁場の作用に対する反作用、すなわち反磁場作用を緩和し、主なる磁場の作用による機能を有効に発現させることができて、前述した磁場の効果を著しく向上することができる。

また、前記磁場がゆらぎ変動することによって磁束が変化し冷凍対象物内に電磁誘導が起こり、この電磁誘導によって生じた誘導起電力によってその内部に自由電子を誘起する。このため、冷凍対象物自身についてはこの自由電子によって還元されて、自身の酸化が防止される。

ところで、以上に説明した本実施の形態における冷凍装置１の構成は、この明細書に従来例として示してある、本出願人が国際公開Ｗ００１／０２４６４７号公報にて既に提案したものと同様なものとなっているが、本発明に係る冷凍装置１は以下に説明する点を特徴事項として備えている。

即ち、冷凍庫１１にはその庫内の気体圧力を調整可能な圧力調整装置６０が備えられている。この圧力調整装置６０は冷凍庫１１内の気体圧力を加圧する機能、または、反対に減圧する機能を有するものでなり、望ましくはその加圧機能と減圧機能との両機能を有するものである方がよい。ここで、本実施の形態例の圧力調整装置６０にあっては、冷凍庫１１内に加圧気体を供給してその内部雰囲気の気体圧力を大気圧以上に加圧する加圧手段６１と、その冷凍庫１１内の気体を吸引して大気圧以下に減圧する減圧手段６２とを備えた構成となっている。

具体的には、上記加圧手段６１には加圧ポンプ６１ａが使用され、この加圧ポンプ６１ａの吐出側は圧力調整弁６１ｃを介して冷凍庫１１内に連通され、この吐出側連通路には加圧状態を監視するための圧力計６１ｄが設けられている。

また、上記減圧手段６２には吸引ポンプ６２ａが使用され、この吸引ポンプ６２ａの吸引側は圧力調整弁６２ｃを介して冷凍庫１１内に連通され、この吸引出側連通路６２ｂには減圧状態を監視するための圧力計６２ｄが設けられている。

そして、この吸引ポンプ６２ａの排出側と加圧ポンプ６１ａの気体導入路６１ｂとにはこれらを結ぶパイプ６３ａが設けられて、冷凍庫１１内の気体を循環させる気体環流路６３が形成されている。この気体環流路６３の途中にはガス清浄器６５が設けられるとともに、吸引ポンプ６２ａの排出部と加圧ポンプ３１ａ気体導入路６１ｂに近接してそれぞれ開閉バルブ６４，６６が設けられている。上記ガス清浄器６５は環流される庫内の気体中に含まれる雑菌を滅菌するとともに酸素量を低減させるものであり、その内部には気体流路に臨んで酸素吸収材と滅菌材とが配置されて設けられている。ここで、滅菌材としては銀を採用し得る。そして、当該滅菌材としての銀は気体流路の内面にコーティングする等して配置する。また、当該減菌材および酸素吸収材は冷凍庫１１内にも設置するようにしても良い。つまり、冷凍庫１１の内壁には、図示されていないが酸素吸収材を貼り付けており、庫内の酸素濃度を低下させる役目を果たしている。さらに、冷凍庫１１の内壁には減菌材（銀箔等）を貼り付けている。

なお、図示した本実施の形態では、気体環流路６３は加圧手段６１と減圧手段６２とで共有する形態となしているが、加圧手段６１と減圧手段６２とのそれぞれに個別に独立させて並設するようにしても良い。

また、加圧ポンプ６１ａの気体導入路６１ｂには、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を選択して庫内に供給する気体供給源６６が、上記気体環流路６３とともに並設されている。この気体供給源６６は各々に異なる気体が圧縮密閉された複数のボンベ６６ａとその開閉バルブ６６ｂとからなる。即ち、冷凍対象物３の種類に応じて各ボンベ６６ａの開閉バルブ６６ｂを選択的に開閉して、その冷凍対象物３に適した気体を加圧ポンプ６１ａを通じて冷凍庫内に供給するようになっている。あるいは、一方のボンベはこれに代えて、容器内に酸素吸収材を充填して酸素フィルターに構成したものを用いて外気を取り込むようにし、酸素量の少ない空気を安全なガス源として供給するようにしても良い。

一方、吸引ポンプ６２ａの吸引側には、冷凍庫１１内が大気圧より低くなっているときにあって、当該冷凍庫１１の扉１３ｃを開放する場合に、その開放に先だって冷凍庫１１内に窒素ガス等の冷凍対象物３に適した任意の気体を供給して、庫内圧力を予め大気圧に戻すための気体導入手段６７が設けられている。この気体導入源６７は上記の加圧ポンプ６１ａ側に設置される気体供給源６６と同様に、各々に異なる気体が圧縮密閉された複数のボンベ６７ａとその開閉バルブ６７ｂとからなる。即ち、冷凍対象物３の種類に応じて各ボンベ６７ａの開閉バルブ６７ｂを選択的に開閉して、その冷凍対象物３に適した気体を冷凍庫１１内に供給するようになっており、上記吸引側連通路６２ｂに設けられた開閉バルブとしても機能する圧力調整弁６２ｃの上流側に接続されている。ここで、この場合にあっても、一方のボンベはこれに代えて、容器内に酸素吸収材を充填して酸素フィルターに構成したものを用いて外気を取り込むようにし、酸素量の少ない空気を安全なガス源として供給するようにしても良い。

また、上記開閉バルブ６７ｂには電磁弁が採用されており、当該電磁弁は図示していないが扉などに設けられたスイッチによって開閉作動されるようになっており、その扉の開放に先だって開放操作される。

また、上記圧力調整装置６０には、冷凍庫１１内の温度を検知して、当該庫内温度が所定温度以上の時に、減圧手段の吸引ポンプ６２ａを作動させて庫内を大気圧以下に減圧し、当該庫内温度が所定値を上回ると減圧手段の吸引ポンプ６２ａ作動を停止させるとともに加圧手段の加圧ポンプ６１ａを作動させて庫内を大気圧以上に加圧する作動制御手段６８が付設されている。この作動制御手段６８は、マイクロコンピュータからなる制御ユニット６８ａと、庫内に配置された圧力センサ６８ｂおよび温度センサ６８ｃ、操作パネル６８ｄとを有し、これらのセンサ６８ｂ，６８ｃからの検知信号に応じて、吸引ポンプ６２ａと加圧ポンプ６１ａとの作動を制御するようになっている。

制御ユニット６８ａの記憶手段には多数種の冷凍対象物に応じた各種の運転制御プログラムが予め多数記憶されており、操作パネル６８ｄから入力設定される冷凍対象物の品種に適した運転制御プログラムが自動的に選択されて実行されるようになっている。この運転制御プログラムには、大別して３種の運転モードがある。庫内圧力を起動時から停止時に至るまで大気圧よりも大きくする連続加圧運転モードと、庫内圧力を起動時から停止時に至るまで大気圧よりも小さくする連続減圧運転モード、並びに庫内圧力を起動時に一旦大気圧より小さく減圧し、庫内温度が所定値まで降下すると大気圧より大きくする加減圧混在運転モードである。なお、加圧あるいは減圧する気体の種類やその圧力の時間的な変化、その圧力の程度等は、冷凍対象物３の種類や冷凍期間の長さ等の目的によって最適な条件となるように制御データとして設定記憶させておく。

即ち、操作パネル６８ｄから入力設定された冷凍対象物の品種が連続加圧運転モードに該当していれば、制御ユニット６８ａは指定された大気圧よりも大きな圧力値に庫内を維持すべく加圧ポンプ６１ａを連続あるいは間欠作動させる。また、入力設定された冷凍対象物の品種が連続減圧運転モードに該当していれば、制御ユニット６８ａは指定された大気圧よりも小さな圧力値に庫内を維持すべく吸引ポンプ６２ａを連続あるいは間欠作動させる。あるいは、入力設定された冷凍対象物の品種が加減圧混在運転モードに該当していれば、制御ユニット６８ａは起動後に指定された温度に庫内が降下するまでは、大気圧よりも小さな指定圧力値に庫内を維持すべく吸引ポンプ６２ａを連続あるいは間欠作動させ、庫内温度が所定値まで降下すると、大気圧よりも大きな指定圧力値に庫内を維持すべく吸引ポンプ６２ａを連続あるいは間欠作動させる。

そして、連続加圧運転モードでは、冷凍対象物３の表面は、加圧されかつ冷やされた気体で包囲されると同時に冷熱が内部に浸透していき、冷凍過程での酸化防止や変形が抑制されることになる。また、連続減圧運転モードでは、冷凍対象物３の表面や内部から放出される品質の劣化を促進させるガスを積極的に吸引することができ、もって変質・変形の少ない形での冷凍が可能になる。また、減圧の他の効果としては、冷凍対象物３の内部までの冷却速度をより加速でき、組織・細胞の変形を可及的に防ぐことができ、また、隣接して配置した冷凍対象物３の排出ガスが隣の冷凍対象物に影響を与える前にガスを排出できるので相互の悪影響を取り除くことができる。

さらに、最初に吸引ポンプ６２ａで庫内圧力を下げて酸素量などを下げ、次に加圧ポンプ６１ａで庫内圧力を上げるという、加減圧混在運転モードでは、上記減圧による品質維持効果と加圧による品質維持効果との相乗効果でより変質・変形を防ぐことが可能になる。また、加圧時に空気を用いずに、気体供給源６６から窒素などの冷凍対象物に適した任意の気体を加圧圧縮して積極的に供給すれば、冷凍庫内の雰囲気を有害な気体成分の量が少ないものに効率よく容易に置換していくことができる。

図２は本発明に係る急速冷凍装置を、冷凍庫と開閉扉とを含む横断面で示す概略構成図である。図示するように、冷凍庫１１の本体１３前面には、冷凍対象物３を出し入れするための開口部が形成され、この開口部にはこれを開閉する扉１３ｃが設けられている。

このような構造にあっては、冷凍対象物３の搬出・搬入時に扉１３ｃを開放すると、庫外の空気が塵埃などを伴って混入する虞があり、よってその混入を防いで冷凍庫１１内の雰囲気を常に清潔で最適な状態で維持する必要がある。ここで、庫内圧力が外気圧力よりも高い場合には、庫内より気体が流出するだけであり、加圧ポンプ６１ａから気体を供給し続ければ、特に外気の混入の問題は発生しない。しかし庫内圧力が外気圧力（大気圧）よりも低いか、または同等の圧力の場合には、上記混入の防止を考慮が必要である。

そこで、この対策として扉開口部近傍の庫内に、扉１３ｃの開方時に庫内気体と外気との混流を防止するための層状の気体流Ａを上方から下方に向けて形成する気体カーテン装置７０を設けてある。即ち、この気体カーテン装置７０は、ガス供給源７１と、このガス供給源から供給される気体を加圧する加圧手段７２と、この加圧手段７２で加圧された気体を冷凍庫１１の開口部上縁に導く吐出パイプ７３と、この吐出パイプ７３先端の吐出口７３ａから排出された気体を吸引導入する吸引口７４ａが扉開口部の下縁に位置されて設けられた吸引パイプ７４と、この吸引パイプ７４を通じて上記吐出口７３ａから排出される気体を吸引する吸引手段７５とからなる。吐出パイプ７３と吸引パイプ７４とは、図示していないが、それぞれ同数の複数に分岐形成されていて、その各分岐パイプの先端に形成される吐出口７３ａと吸引口７４ａとが上下に対向されて、扉開口部の横方向に沿って整列配置されている。また、吐出パイプ７３と吸引パイプ７４とには、それぞれ開閉バルブ７６が設けられ、ガス供給源７１と加圧手段７２とを繋ぐ管路にも開閉バルブ７６が設けられている。

そして、上記開閉バルブ７６には電磁弁が採用されていて、当該電磁弁は図示していないが扉１３ｃなどに設けられたスイッチによって開閉作動され、また同一のスイッチで吐出ポンプ７２と吸引ポンプ７５も同時に作動されるようになっており、これらは扉１３ｃの開放に先だって開放作動操作される。なお、吐出ポンプ７２と吸引ポンプ７５とは、前述してある庫内を加減圧する加圧ポンプ６１ａ及び吸引ポンプ６２ａに兼用させるようにしても良い。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

図３（ａ）は本発明に係る急速冷凍装置によって冷凍保存したサバの解凍後の状態を示す組織断面の顕微鏡撮影画像であり、同図（ｂ）は従来の急速冷凍装置によって冷凍保存したサバの解凍後の状態を示す組織断面の顕微鏡撮影画像であって、ともに走査型電子顕微鏡を用いて３００倍の測定倍率で撮影したものである。

これらの両画像の比較から明らかなように、本発明の冷凍技術によれば、組織が破壊されずにきれいに保存されていることがわかる。一方、従来の冷凍技術では、組織細胞内に残った氷結が周囲の組織を圧迫して破壊している様子が良く見て取れる。黒く残る穴は組織内で氷結した氷が昇華した後を示すものである。

また、図４（ａ）は本発明に係る急速冷凍装置によって冷凍保存したエビの解凍後の状態を示す組織断面の電子顕微鏡撮影画像であり、同図（ｂ）は従来の急速冷凍装置によって冷凍保存したエビの解凍後の状態を示す電子顕微鏡撮影画像である。

これらの両画像の比較から明らかなように、本発明の冷凍技術によれば、組織が破壊されずにきれいに保存されていることがわかる。一方、従来の冷凍技術では、組織細胞内に残った氷結が周囲の組織を圧迫して破壊している様子が良く見て取れる。黒く残る穴は組織内で氷結した氷が昇華した後を示すものである。

Claims (24)

1. 冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫と、庫内温度を略−３０℃以下に冷却可能な冷凍装置と、該庫内の気体圧力を調節可能な圧力調節装置と、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風する送風手段と、を有することを特徴とする急速冷凍装置。
2. 前記圧力調整装置として、前記庫内に加圧気体を供給して該庫内を大気圧以上に加圧する加圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の急速冷凍装置。
3. 前記圧力調整装置として、前記庫内の気体を吸引して大気圧以下に減圧する減圧手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載の急速冷凍装置。
4. 前記圧力調整装置として、前記庫内に加圧気体を供給して該庫内を大気圧以上に加圧する加圧手段と、前記庫内の気体を吸引して大気圧以下に減圧する減圧手段とが設けられていることを特徴とする請求項１記載の急速冷凍装置。
5. 前記圧力調整装置が、前記庫内の温度を検知して該庫内温度が所定温度以上の時に、前記減圧手段を作動させて該庫内を大気圧以下に減圧し、該庫内温度が該所定値を上回ると該減圧手段の作動を停止させるとともに前記加圧手段を作動させて該庫内を大気圧以上に加圧する作動制御手段を有していることを特徴とする請求項４記載の急速冷凍装置。
6. 前記加圧手段が加圧ポンプでなり、該加圧ポンプの気体導入路には前記庫内の気体を環流させる環流路が接続されていることを特徴とする請求項２，４，５のいずれかに記載の急速冷凍装置。
7. 前記減圧手段が吸引ポンプでなり、該吸引ポンプの排出側には吸引した気体を前記庫内に環流する環流路が接続されていることを特徴とする請求項３，４，５に記載の急速冷凍装置。
8. 前記加圧手段が加圧ポンプでなるとともに、前記減圧手段が吸引ポンプでなり、該吸引ポンプの排出側には吸引した気体を該加圧ポンプの気体導入路に環流する環流路が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の急速冷凍装置。
9. 前記加圧手段の気体環流路に減菌材を設けたことを特徴とする請求項６に記載の急速冷凍装置。
10. 前記減圧手段の気体環流路に減菌材を設けたことを特徴とする請求項７に記載の急速冷凍装置。
11. 前記加圧手段の気体環流路に酸素吸収材を設けたことを特徴とする請求項６または８のいずれかに記載の急速冷凍装置。
12. 前記減圧手段の気体環流路に酸素吸収材を設けたことを特徴とする請求項７または１０のいずれかに記載の急速冷凍装置。
13. 前記加圧手段の気体環流路に、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を選択して供給する気体供給源を設けたことを特徴とする請求項６または８，９，１１のいずれかに記載の急速冷凍装置。
14. 前記冷凍庫の扉開放時に、庫内に窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を供給して該庫内圧力を大気圧に戻す気体導入手段を設けたことを特徴とする請求項３〜５，７，８，１０，１２のいずれかに記載の急速冷凍装置。
15. 前記冷凍庫の扉開口部の近傍に、該扉の開方時に庫内気体と外気との混流を防止するための層状の気体流を上方から下方に向けて形成する気体カーテン装置を設けたことを特徴とする請求項３〜５，７，８，１０，１２，１４のいずれかに記載の急速冷凍装置。
16. 前記冷凍庫内に酸素吸収材を配置したことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の急速冷凍装置。
17. 前記冷凍庫内に減菌材を配置したことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の急速冷凍装置。
18. 前記冷凍庫に庫内の冷凍対象物に対して、任意の固定値の強さの静磁場を作用させる静磁場発生手段と、任意の固定値を基準とし該基準に対して正負方向に所定の範囲でゆらぎ変動する磁場を作用させるゆらぎ磁場発生手段と、電場を作用させる電場発生手段と、前記冷風に可聴周波数帯域の音波を重畳させる音波発生手段と、を設けたことを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の急速冷凍装置。
19. 冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫内の温度を略−３０℃以下に保つとともに、該庫内の気体圧力を大気圧よりも高く加圧して、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風しながら該冷凍対象物を冷凍することを特徴とする急速冷凍方法。
20. 冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫内の温度を略−３０℃以下に保つとともに、該庫内の気体圧力を大気圧よりも低く減圧して、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風しながら該冷凍対象物を冷凍することを特徴とする急速冷凍方法。
21. 冷凍対象物を出し入れする扉を備えた冷凍庫内の温度を略−３０℃以下に保つとともに、該庫内の気体温度が所定温度に低下する迄は該庫内の気体圧力を大気圧よりも低く減圧し、該庫内温度が所定温度まで低下した後は、該気体圧力を大気圧以上に加圧して、該庫内に収容した冷凍対象物に１〜５ｍ／ｓｅｃの風速で冷風を送風しながら該冷凍対象物を冷凍することを特徴とする急速冷凍方法。
22. 前記庫内を加圧するに際して、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を圧縮して庫内に供給することを特徴とする請求項１９または２１に記載の急速冷凍方法。
23. 前記庫内を減圧するに際して、庫内の気体を吸引ポンプで吸引して減圧し、前記扉を開放するときは、予め、窒素ガス等の冷凍対象物に適した任意の気体を庫内に供給して庫内圧力を大気圧に戻すことを特徴とする請求項２０または２１のいずれかに記載の急速冷凍方法。
24. 前記扉を開放させる際には、該扉開口部の近傍に設けられた気体カーテン装置によって庫内気体と外気との混流を防止するための層状の気体流を上方から下方に向けて形成することを特徴とする請求項１９〜２３のいずれかに記載の急速冷凍方法。