特開 2020-148407 液体急速凍結・解凍設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-148407(P2020-148407A)

(43)【公開日】2020年9月17日

(54)【発明の名称】液体急速凍結・解凍設備

(51)【国際特許分類】

   F25D 17/02 20060101AFI20200821BHJP

   F25B 1/00 20060101ALI20200821BHJP

   F25D 9/00 20060101ALI20200821BHJP

   A23L 3/36 20060101ALN20200821BHJP

   A23L 3/365 20060101ALN20200821BHJP

   A23B 4/06 20060101ALN20200821BHJP

   A23B 4/07 20060101ALN20200821BHJP

【ＦＩ】

   F25D17/02 303

   F25B1/00 399Y

   F25D9/00 B

   A23L3/36 A

   A23L3/365 Z

   A23B4/06 501C

   A23B4/06 501K

   A23B4/07 B

   A23B4/07 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2019-46762(P2019-46762)

(22)【出願日】2019年3月14日

(71)【出願人】

【識別番号】518015088

【氏名又は名称】株式会社光商事

(74)【代理人】

【識別番号】100087664

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 宏行

(72)【発明者】

【氏名】藤島 正憲

【テーマコード（参考）】

3L044

4B022

【Ｆターム（参考）】

3L044BA04

3L044CA04

3L044DB02

3L044FA02

3L044GA02

4B022LA06

4B022LB01

4B022LB02

4B022LF05

4B022LF11

4B022LN05

4B022LQ04

4B022LT02

(57)【要約】

【課題】被冷凍物を不凍液に浸漬して急速凍結させる設備に、低温水解凍設備とを組み合わせた液体急速凍結・解凍設備において、不凍液を有効活用する。
【解決手段】第一の蒸発器を備え被冷凍物を不凍液に漬けて急速凍結させる凍結槽と、前記第一の蒸発器に圧縮機及び凝集器を接続して冷媒を循環させる第一の管路と、第二の蒸発器と発熱器とを備え、被冷凍物を低温水に漬けて低速解凍する低温水解凍槽と、前記第二の蒸発器に前記凍結槽及びポンプを接続して前記不凍液を循環させる第二の管路と、前記発熱器に電源を供給する電源装置とを備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一の蒸発器を備え被冷凍物を不凍液に漬けて急速凍結させる凍結槽と、
前記第一の蒸発器に圧縮機及び凝集器を接続して冷媒を循環させる第一の管路と、
第二の蒸発器と発熱器とを備え、被冷凍物を低温水に漬けて低速解凍する低温水解凍槽と、
前記第二の蒸発器に前記凍結槽及びポンプを接続して前記不凍液を循環させる第二の管路と、
前記発熱器に電源を供給する電源装置とを備えていることを特徴とする、液体急速凍結・解凍設備。

【請求項2】

前記第二の管路は、前記ポンプが吐出した不凍液を前記凍結槽にそのまま戻すバイパス路を備えていることを特徴とする、液体急速凍結・解凍設備。

【請求項3】

前記第二の管路は、前記バイパス路との分岐点に三方弁が設けられていることを特徴とする、液体急速凍結・解凍設備。

【請求項4】

前記不凍液は、エチルアルコールを主成分としていることを特徴とする請求項１又は２に記載の、液体急速凍結・解凍設備。

【請求項5】

前記被冷凍物は予め真空パックされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の、液体急速凍結・解凍設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鮮魚や食肉等の被冷凍物とした液体急速凍結設備に、低温水解凍設備を組み合わせた装置に関する。

【背景技術】

【0002】

前記のような凍結装置の従来例として、次の特許文献には、被冷凍物を不凍液に漬けて急速凍結させる装置において、ジェットスクリューポンプによって不凍液を噴流撹拌することで被冷凍物を均一に凍結させることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特告平７−２８７１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら前記特許文献の構成では、不凍液が被冷凍物の凍結のためのみに使われており有効利用されていない。これに対して本発明は、そのような不凍液を有効利用することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明による凍結解凍装置は、第一の吸熱器を備え被冷凍物を不凍液に漬けて急速凍結させる凍結槽と、前記第一の吸熱器に圧縮機及び放熱器を接続して冷媒を循環させる第一の管路と、第二の吸熱器と発熱器とを備え、被冷凍物を低温水に漬けて低速解凍する低温解凍槽と、前記第二の吸熱器に前記凍結槽及びポンプを接続して前記不凍液を循環させる第二の管路と、前記発熱器に電源を供給する電源装置とを備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明による凍結解凍設備は、凍結槽と低温水解凍槽とを組み合わせて構成されており、低温解凍槽の水温を保つために、凍結槽から循環させた不凍液を用いるようにしている。そのため不凍液Ｂが有効利用できる。また低温水解凍槽によって、被冷凍物をその種別等に適した低温で解凍することが可能であり、これによって解凍中の変質等が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明による凍結解凍設備の基本構成を示す縦断面図である。

【図2】（ａ）は被冷凍物として魚の生き〆を想定したときの凍結プロセスを説明するフロー図、（ｂ）は、被冷凍物の解凍プロセスを説明するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、本発明による凍結解凍設備の基本構成を示す縦断面図である。
凍結解凍設備１は、第一の吸熱器１１を備え、被冷凍物Ｔを不凍液（ブライン）Ｂに漬けて急速凍結させる凍結槽１０と、吸熱器１１に圧縮機１３及び放熱器１４を接続して冷媒を循環させる第一の管路１２と、第二の吸熱器１６と発熱器１７とを備え、被冷凍物Ｔを低温水に漬けて低速解凍する低温解凍槽１７と、吸熱器１６に凍結槽１０及びポンプ１８を接続して不凍液Ｂを循環させる第二の管路１９と、発熱器１７に電源を供給する電源装置２０とを備えている。

【0009】

凍結槽１０は、不凍液Ｂを溜める堅牢な槽であって、ステンレス等の板金と、樹脂板と、樹脂やセラミック等の断熱材とからなり、基台１０ｂに載置されている。
凍結槽１０の内面側は水密処理されている。凍結槽１０の容積は特に制限されず、被冷凍物Ｔのサイズ等によって数立米〜数百立米が可能である。

【0010】

蓋部１０ａは、凍結槽１０を閉鎖するための板体であって、凍結槽１０と同様の素材からなる。蓋部１０ａは、単一の板体でもよいし、分割式の板体であってもよい。ただし蓋部に水圧がかかることはないので軽量なものにするとよい。
蓋部１０ａは凍結槽１０から取外し可能であってもよいし、蝶番によって凍結槽１０に連結されていてもよい。また蓋部１０ａを自動開閉するためのモーター装置を備えてもよい。このような蓋部１０ａを設けることで、凍結液の温度上昇、蒸発、異物混入が抑えられる。

【0011】

吸熱器１１は、凍結槽１０に溜められた不凍液Ｂから吸熱するための熱交換器であって、十分な長さを有した銅管等の金属管１１ａからなる。金属管１１ａは凍結槽１０の内周面に沿って（内周面に接触せずに）槽内を周回するように配置されている。金属管１１ａには複数のフィン（図示なし）を設けてもよい。放熱器１４の配置は特に制限されないが、放熱器１４によって冷却された不凍液Ｂが凍結槽１０の中で自然対流を生じるような配置が望ましい。なお放熱器１４の入口部分には膨張弁（図示なし）が内蔵されている。

【0012】

管路１２は、冷媒が吸熱器１１、圧縮機１３及び放熱器１４を循環するためのループ経路を形成する配管であって、金属管又は樹脂管等からなる。

【0013】

圧縮機１３は、気体状態の冷媒を圧縮する装置であって、その駆動用に図示しないモーター等の動力源を備えている。圧縮機１３の種別に特段の制限はなく、ターボ型、スクリュー型、レスプロ型等を用いることができる。なお冷媒の種別に応じた圧縮圧を得るため圧縮機１３は多段構成にする等の構成も可能である。

【0014】

放熱器１４は、冷媒の熱を空気中に放熱させるための装置であって、十分な長さを有した銅管等の金属管１４ａと複数のフィン１４ｂとブロアー１４ｃとからなる。金属管１４ａは所定間隔で配置されたフィン１４ｂを貫いた態様で固着されている。また金属管１４ａは、フィン１４ｂの全体が所定の厚みを有する板形状をなすように蛇行している。ブロアー１４ｃはこれが発生された気流がフィン１４ｂの間隙を通り抜けるように配置されている。

【0015】

管路１２の経路中、圧縮機１３の入口近傍にはアキュムレーター１５が介設されており、また放熱器１４の出口近傍には、レシーバー１６が介設けられている。アキュムレーター１５は圧縮機１３に吸い込まれる前の冷媒から液体を捕集して蓄積する気液分離タンクである。これによって圧縮機１３の破損が防止できる。一方レシーバー１６は、放熱器１４から放出された後の冷媒から気体を捕集する気液分離タンクである。吸熱器１１に液体のみを送ることで吸熱効果が高められる。

【0016】

低温解凍槽１７は、被冷凍物Ｔを低速解凍（ゆっくりと解凍）するための低温水ＣＷを溜める堅牢な槽であって、凍結槽と同様の構造であり、基台１７ｂに載置されている。凍結槽１０の容積は特に制限されず、凍結槽１０と同等あるいはそれ以上とすることができる。
蓋部１７ａは、凍結槽１０用の蓋部１０ａと同様のものである。

【0017】

吸熱器１８は、低温解凍槽１７に溜められた低温水ＣＷから吸熱するための熱交換器であって、十分な長さを有した銅管等の金属管１８ａからなる。金属管１８ａは低温解凍槽１７の内周面に沿って（内周面に接触せずに）槽内を周回するように配置されている。金属管１８ａには複数のフィン（図示なし）を設けてもよい。

【0018】

発熱器１９は、被冷凍物Ｔの解凍中に低温水ＣＷが凍結するのを防止して水温を保つためのものであって、特にその種別は制限されないが、例えば、水没させて使用できる潜水式ヒーター等が適している。潜水式ヒーターは、耐水ケースの内部に電熱線あるいはカーボン発熱体等を収容した構造になっている。

【0019】

電源装置２０は、発熱器１９に電源を供給する要素であって、交流安定化電源、直流安定化電源、ＰＷＭ電源等を用いることができる。

【0020】

管路２１は、凍結槽１０に溜められた不凍液Ｂがポンプ２２を介して吸熱器１８を循環するための経路を形成する配管であって、金属管又は樹脂管等からなる。管路２１の両端は、凍結槽１０内に開放されている。管路２１は、ポンプ２２が吐出した不凍液Ｂを凍結槽１０にそのまま戻すバイパス路２３を備えている。

【0021】

ポンプ２２は、その種別に特段の制限はないが、低温用マグネットポンプ等が特に適している。ポンプ２２は、凍結槽１０に溜められている不凍液Ｂを吸熱器１８に向けて吐出する。

【0022】

三方弁２４は、管路２１とバイパス路２２との分岐点に設けられており、１つの流入口を２つの流出口のいずれかに選択的に連通させる構成の弁体である。つまり三方弁２４は、ポンプ２２が吐出した不凍液Ｂを吸熱器１８に送るか、凍結槽１０に戻すかを選択する。ポンプ２２及び三方弁２４をコンピューター等によって自動制御すれば、ポンプ２２が吐出した不凍液Ｂを所望の割合で吸熱器１８に送ることが可能である。なお三方弁２４の替わりに開度調節可能な複数の二方弁を用い、手動操作によって所望の量の不凍液Ｂを吸熱器１８に送るようにしてもよい。

【0023】

制御手段２５は、パーソナルコンピューターあるいは専用のコンピューター装置からなり、圧縮機１３、ポンプ１８、電源装置２０、三方弁２４を制御する。制御装置２２には、不凍液Ｂの目標温度、低温水の目標温度等を設定するための操作部（図示なし）が設けられる。

【0024】

冷媒は、例えばＲ４１０等のＨＦＣ混合冷媒、ＨＦＣ１３４等のＨＦＣ単体冷媒、アンモニア等の自然冷媒が使用できる。

【0025】

不凍液Ｂは、特段の制限はないが、その液温として摂氏マイナス４０度以下の運用を前提とすればエチルアルコールやエチレングリコール等を主成分としたものが適している。

【0026】

また、冷凍解凍設備１は、被冷凍物Ｔを高速解凍するための中高温水解凍槽２６を更に備えてもよい。
中高温解凍槽２６は、中高温水ＨＷを溜める堅牢な槽であって、凍結槽１０と同様の構造であり、基台２６ｂに載置されている。中高温解凍槽２６の容積は特に制限されず、凍結槽１０と同等あるいはそれ以上とすることができる。
蓋部２６ａは、凍結槽１０の蓋部１０ａと同様のものである。

【0027】

発熱器２７は、被冷凍物Ｔを解凍中に中高温水の水温を保つためのものであって、低温水解凍槽１７用の発熱器１９と同様である。
発熱器２７に電源を供給する電源装置２８は、発熱器１９用の電源装置２０を共用してもよいし、独立したものでもよい。

【0028】

凍結解凍設備の基本的な作用は次のようである。
凍結槽１０に不凍液Ｂを溜めた状態で圧縮機１３を連続作動させると、冷媒が管路１２を介して吸熱器１１と放熱器１４との間を循環し、吸熱器１１において気化膨張して不凍液Ｂから吸熱する一方、圧縮機１３、放熱器１４で圧縮凝結して空気中に放熱するというヒートポンプの作用をなす。これによって不凍液Ｂの液温が下がっていく。吸熱器１１、放熱器１４、圧縮機１３の能力や冷媒の種別を適切に選択すれば不凍液Ｂの温度を摂氏マイナス４０度以下まで下げられる。不凍液Ｂの水温は、圧縮機１３の駆動制御によって自在に調節きる。

【0029】

前記のようにして極めて低温になった不凍液Ｂに被冷凍物Ｔを漬けると、不凍液Ｂは空気に比べて比熱も熱伝導率も高いので、被冷凍物Ｔは急速凍結される。その所要時間は１０〜３０分程度になると考えられる。被冷凍物Ｔを急速に凍結させればその組織の破壊が抑えられるので、解凍時にドリップがほとんど発生せず、また味覚、食感の劣化もごく僅かになる。

【0030】

また低温水解凍槽１７に常温の水を溜めた状態として、ポンプ１８を作動させて不凍液Ｂを低温解凍槽１７の吸熱器１６に循環させれば、所望温度（摂氏５度〜１５度）の低温水ＣＷになる。この低温水ＣＷに凍結された状態の被冷凍物Ｔを漬けて発熱器１９を適宜作動させれば、低温水ＣＷの水温低下を防止して一定温度に保つことができ、被冷凍物Ｔをその種別等に適した低温で解凍することが可能である。これによって解凍中の変質等が抑えられる。

【0031】

また中高温水解凍槽２６に常温の水を溜めた状態として、発熱器２７を作動させれば、所望温度（摂氏１５度〜４０度）の中高温水ＨＷになる。この中高温水ＨＷに被冷凍物Ｔを漬けて発熱器２７を適宜作動させれば、中高温水ＨＷの水温低下を防止して一定温度に保つことができ、被冷凍物Ｔを適した中高温で解凍することが可能である。
低温水解凍槽１７、温水解凍槽２６は、被冷凍物Ｔの種別等に応じて使い分ければよい。

【0032】

このように本発明では、凍結冷凍設備１は、凍結槽１０、低温水解凍槽１７、更に中高温水解凍槽２６を組み合わせて構成されており、低温解凍槽１７の水温を保つために、凍結槽１０から循環させた不凍液Ｂを用いるようにしている。そのため不凍液Ｂが有効利用できる。
また低温水解凍槽１７、温水解凍槽２６の使い分けによって、被冷凍物Ｔをその種別等に適した低温または中高温で解凍できるから、解凍中の変質等を抑えつつ迅速な解凍が可能である。

【0033】

図２（ａ）は、被冷凍物として魚の生き〆を想定したときの凍結プロセスを説明するフロー図、図２（ｂ）は、被冷凍物の解凍プロセスを説明するフロー図である。

【0034】

凍結プロセスでは、被冷凍物Ｔは、生き〆、水洗、水切りしたあと予め真空パックにする。そして被冷凍物Ｔを金属カゴ３０に入れ、その金属カゴ３０を摂氏マイナス４０度以下の不凍液Ｂに漬けてから凍結槽１０を閉ざす。被冷凍物Ｔを金属カゴ３０に入れることでその扱い、つまり凍結槽１０への漬け入れ、引き上げが楽になる。
被冷凍物Ｔを不凍液Ｂに漬けてから所定時間が経過したあと、凍結槽１０を開いて金属カゴ３０を引き上げる。そしてエアブロー等によって被冷凍物Ｔに付着している不凍液Ｂを除去して、被冷凍物Ｔを樹脂カゴ等に移し替え、それを冷凍庫（図示なし）に搬入する。その後被冷凍物Ｔは冷凍庫で所望期間、冷凍保存される。

【0035】

解凍プロセスでは、被解凍物Ｔを冷凍庫から取り出して解凍カゴ３１に入れ、それを低温解凍槽１７の低温水ＣＷ又は中高温水解凍槽２６の中高温水ＨＷに漬けてから、低温水解凍槽１７又は温水解凍槽２６を閉ざす。その後所定時間経過して被冷凍物Ｔが解凍されたあと、解凍カゴ３１を引き上げる。そして解凍された被冷凍物Ｔを解凍カゴ３１から取り出しエアブロー等によって付着している中高温水ＨＷを除去し、被冷凍物Ｔを真空パックから取り出す。このようにして凍結槽１０で凍結された、あるいは他の手段によって凍結された被冷凍物Ｔを、その種別等に適した低温、または中高温で解凍する。

【符号の説明】

【0036】

１ 凍結解凍設備
１０ 凍結槽
１１ 第一の吸熱器
１２ 第一の管路
１３ 圧縮機
１４ 放熱器
１９ 発熱器
１７ 低温水解凍槽
２０ 電源装置
２１ 第二の管路
２２ ポンプ
２３ バイパス路
２４ 三方弁
Ｂ 不凍液
ＣＷ 低温水
Ｔ 被冷凍物

【図1】

【図2】