特許 6880983 冷却装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6880983

(24)【登録日】2021年5月10日

(45)【発行日】2021年6月2日

(54)【発明の名称】冷却装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 23/00 20060101AFI20210524BHJP

   F25D 11/00 20060101ALI20210524BHJP

   A23L 3/36 20060101ALI20210524BHJP

【ＦＩ】

   F25D23/00 302Z

   F25D11/00 101B

   A23L3/36 Z

【請求項の数】5

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2017-84873(P2017-84873)

(22)【出願日】2017年4月21日

(65)【公開番号】特開2018-179478(P2018-179478A)

(43)【公開日】2018年11月15日

【審査請求日】2020年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】稲田 良造

(72)【発明者】

【氏名】冨田 千晴

(72)【発明者】

【氏名】水谷 和秀

(72)【発明者】

【氏名】伊能 利郎

【審査官】 関口 勇

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２２９０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１５２０４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｄ ２３／００

Ａ２３Ｌ ３／３６

Ｆ２５Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被冷却物（Ｍ）を冷却する冷凍機（２００）と、
前記被冷却物に作用させる電磁場又は電場を発生させる、前記電磁場又は前記電場の強度が可変な発生器（３００，１３００）と、
前記冷凍機及び前記発生器の動作を制御し、前記電磁場又は前記電場を発生させた状態で、前記冷凍機で前記被冷却物を冷却する冷却運転を行う制御部（４００）と、
前記被冷却物の温度を計測する温度センサ（５００）と、
を備え、
前記制御部は、前記冷却運転中に、前記温度センサにより計測された前記温度に基づいて、前記発生器が発生させる前記電磁場又は前記電場の前記強度を調整し、
前記制御部は、前記冷却運転中に、前記温度の変化率に基づき前記被冷却物が凍結状態になる兆候を検知し、前記兆候が検知された場合に前記強度を上昇させる、
冷却装置（１００，１１００）。

【請求項2】

前記制御部は、前記冷却運転時に、前記温度センサにより検出される前記温度が、最大氷結晶生成帯の下限値より低い所定温度まで低下するように前記被冷却物を冷却した後に、前記冷凍機による冷却を継続しつつ、前記発生器による前記電磁場又は前記電場の発生を停止する、
請求項１に記載の冷却装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記発生器の発生させる前記電磁場又は前記電場の前記強度を最小強度に設定した状態で前記冷却運転を開始する、
請求項１又は２に記載の冷却装置。

【請求項4】

前記発生器は、前記電磁場を発生させるものであって、
前記制御部は、前記電磁場により発生する前記被冷却物の内部発熱の熱量が前記冷凍機の冷却能力を上回っていると判断される場合に、前記冷凍機の冷却能力を上昇させる、及び／又は、前記発生器が発生させる前記電磁場の前記強度を下降させる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記発生器は、前記電磁場を発生させるものであって、
前記発生器では、発生させる前記電磁場の周波数が可変であり、
前記制御部は、少なくとも前記発生器の動作を制御して、前記冷却運転時に発生させる前記電磁場の周波数を決定するための予備運転を行う、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁場又は電場を作用させた状態で被冷却物を冷却することで、過冷却域で被冷却物を冷却する冷却装置に関する。

【背景技術】

【0002】

食品等の物品を冷凍する際、水分が凍結して氷の結晶が発生すると、物品を構成する細胞組織が損傷を受けることが知られている。このような細胞組織の損傷は、凍結時の濃縮や、解凍時のドリップを生じさせるため、物品の品質低下の原因となる。物品の細胞組織の損傷は、物品の冷凍時に、氷の結晶が最も大きく成長しやすい最大氷結晶生成帯と呼ばれる温度帯をゆっくりと通過させるほど顕著になることが知られている。

【0003】

最大氷結晶生成帯の通過時間を短くして物品の細胞組織の損傷を抑制するため、特許文献１（特開２００１−２４５６４５号公報）のように、電磁波を照射して（電磁場を作用させた状態で）物品（被冷却物）を内部発熱させながら冷却する冷却装置が知られている。このような冷却装置では、物品の過冷却状態を作り出すことができる。このような冷却装置を用いて、物品の温度を過冷却状態で最大氷結晶生成帯よりも低い温度まで下げ、その後、電磁波による物品の内部発熱を停止するようにすれば、物品が最大氷結晶生成帯で凍結する時間を短縮することが可能となる。また、他の方法として、物品に電場（静電場）を作用させた状態で冷却することで、過冷却域で物品を冷却する冷却装置も知られている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電磁場又は電場を作用させた状態で物品（被冷却物）を冷却する冷却装置は、冷却以外にエネルギーが用いられる装置であるため、効率の観点からは電磁場又は電場の強度はできるだけ抑制されることが好ましい。

【0005】

電磁場や電場の強度の設定方法として、例えば、強度をある１つの値に設定することが考えられる。上記のように、電磁場や電場の強度はできるだけ小さく設定されることが好ましい。しかし、電磁場や電場の強度が小さすぎる場合、物品が過冷却状態にならずに最大氷結晶生成帯で凍結するおそれがある。そのため、物品の種類によって特性が異なることを考慮すると、安全を見て比較的大きな値を電磁場や電場の強度に採用せざるを得ない。

【0006】

他の設定方法として、電磁場や電場の強度として１つの値を採用するのではなく、被冷却物となる物品のサンプルを用いて、適切な強度の値を物品の種類別に予め選定しておくことも考えられる。このように構成することで、被冷却物の種類によらず一律の強度を採用するよりは、効率的に（電磁場や電場の強度を抑制しつつ）物品の過冷却状態を作り出すことができる。しかし、冷却装置で取り扱う物品が限定されていない場合、全ての想定される物品に対して最適な電磁場や電場の強度を選定しておくことは実際には困難である。また、例えば、同一品種の物品であったとしても、実際には組成が各々異なるため、サンプルに最適な電磁場や電場の強度が、実際の冷却対象の物品にとっても最適であるとは限らない。そのため、結局は、安全を見て、電磁場や電場の強度にはある程度大きな値を採用せざるを得ず、効率の観点からは更に改善の余地がある。

【0007】

本発明の課題は、電磁場又は電場を作用させた状態で被冷却物を冷却する冷却装置であって、効率よく物品の過冷却状態を作り出すことが可能な冷却装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の第１観点に係る冷却装置は、冷凍機と、発生器と、制御部と、温度センサと、を備える。冷凍機は、被冷却物を冷却する。発生器は、被冷却物に作用させる電磁場又は電場を発生させる。発生器が発生させる電磁場又は電場の強度は可変である。制御部は、冷凍機及び発生器の動作を制御し、電磁場又は電場を発生させた状態で、冷凍機で被冷却物を冷却する冷却運転を行う。温度センサは、被冷却物の温度を計測する。制御部は、冷却運転中に、温度センサにより計測された温度に基づいて、発生器が発生させる電磁場又は電場の強度を調整する。

【0009】

第１観点の冷却装置では、発生させる電磁場又は電場の強度を予め決定しておくのではなく、冷却中の被冷却物の温度に基づき電磁場又は電場の強度が調整される。そのため、本冷却装置では、どのような被冷却物に対しても省電力で効率よく被冷却物の過冷却状態を生成することができる。

【0010】

本発明の第２観点に係る冷却装置は、第１観点に係る冷却装置であって、制御部は、冷却運転中に、温度の変化率に基づいて、電磁場又は電場の強度を調整する。

【0011】

第２観点の冷却装置では、過冷却状態が実現されているか否かを判断する指標とすることが容易な冷却中の被冷却物の温度の変化率に基づき電磁場又は電場の強度が適宜調整される。そのため、本冷却装置では、省電力で効率よく被冷却物の過冷却状態を生成できる。

【0012】

本発明の第３観点に係る冷却装置は、第２観点に係る冷却装置であって、制御部は、冷却運転中に、温度の変化率に基づき被冷却物が凍結状態になる兆候を検知し、兆候が検知された場合に電磁場又は電場の強度を上昇させる。

【0013】

第３観点の冷却装置では、被冷却物が凍結する兆候が見られると、被冷却物が凍結しないように電磁場又は電場の強度が上昇させられる。そのため、本冷却装置では、被冷却物が過冷却状態から外れて最大氷結晶生成帯で凍結することを防止することができる。

【0014】

なお、被冷却物が凍結する時、被冷却物の温度は、通常、以下のいずれかの変化を示す。
１）相変化に熱が利用され被冷却物の温度は概ね一定となる。
２）被冷却物が過冷却状態から凍結状態に変化する際に被冷却物の温度が上昇する。

【0015】

そこで、制御部は、このような被冷却物の温度変化を検出することで被冷却物が凍結する兆候を検知することが好ましい。

【0016】

本発明の第４観点に係る冷却装置は、第１観点から第３観点のいずれかに係る冷却装置であって、制御部は、冷却運転時に、温度センサにより検出される温度が、最大氷結晶生成帯の下限値より低い所定温度まで低下するように被冷却物を冷却した後に、冷凍機による冷却を継続しつつ、発生器による前記電磁場又は前記電場の発生を停止する。

【0017】

第４観点の冷却装置では、最大氷結晶生成帯の下限値より低い所定温度まで被冷却物を冷却した後に、電磁場又は電場の発生を止めて冷却だけを継続する。そのため、最大氷結晶生成帯における被冷却物の凍結時間を短縮して、被冷却物の品質の劣化を抑制しつつ被冷却物を冷凍することができる。

【0018】

本発明の第５観点に係る冷却装置は、第１観点から第４観点のいずれかに係る冷却装置であって、制御部は、発生器の発生させる電磁場又は電場の強度を最小強度に設定した状態で冷却運転を開始する。

【0019】

第５観点に係る冷却装置では、被冷却物に電磁場又は電場を作用させることで被冷却物を過冷却状態で冷却する冷却運転を、電磁場又は電場の強度を最小強度に落とした状態で開始する。そのため、本冷却装置では、省電力で効率よく被冷却物の過冷却状態を生成することが容易である。

【0020】

本発明の第６観点に係る冷却装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る冷却装置であって、発生器は、電磁場を発生させるものである。制御部は、電磁場により発生する被冷却物の内部発熱の熱量が冷凍機の冷却能力を上回っていると判断される場合に、冷凍機の冷却能力を上昇させる、及び／又は、発生器が発生させる電磁場の強度を下降させる。

【0021】

第６観点の冷却装置では、電磁場による内部発熱の熱量が冷凍機の冷却能力を上回ってしまった場合に、冷凍機の冷却能力が向上させられるように、及び／又は、電磁場の強度が下降させられるように制御される。そのため、被冷却物の温度を上昇させることなく冷却することができる。

【0022】

本発明の第７観点に係る冷却装置は、第１観点から第５観点のいずれかに係る冷却装置であって、発生器は、電磁場を発生させるものである。発生器では、発生させる電磁場の周波数が可変である。制御部は、少なくとも発生器の動作を制御して、冷却運転時に発生させる電磁場の周波数を決定するための予備運転を行う。

【0023】

第７観点に係る冷却装置では、発生させる電磁場の周波数も被冷却物別に予め決定しておくのではなく、被冷却物そのものを用いて、発生させる電磁場の周波数を決定する予備運転が実行される。そのため、どのような被冷却物を取り扱う場合にも、被冷却物を効率良く内部発熱させることのできる周波数の電磁場を用いて冷却運転を行うことができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の第１観点に係る冷却装置では、発生させる電磁場又は電場の強度を予め決定しておくのではなく、冷却中の被冷却物の温度に基づき電磁場又は電場の強度が調整される。そのため、本冷却装置では、どのような被冷却物に対しても省電力で効率よく被冷却物の過冷却状態を生成することができる。

【0025】

本発明の第２観点に係る冷却装置では、省電力で効率よく被冷却物の過冷却状態を生成できる。

【0026】

本発明の第３観点に係る冷却装置では、被冷却物が過冷却状態から外れて最大氷結晶生成帯で凍結することを防止することができる。

【0027】

本発明の第４観点に係る冷却装置では、最大氷結晶生成帯における被冷却物の凍結時間を短縮して、被冷却物の品質の劣化を抑制しつつ被冷却物を冷凍することができる。

【0028】

本発明の第５観点に係る冷却装置では、省電力で効率よく被冷却物の過冷却状態を生成することが容易である。

【0029】

本発明の第６観点に係る冷却装置では、被冷却物の温度を上昇させることなく冷却することができる。

【0030】

本発明の第７観点に係る冷却装置では、どのような被冷却物を取り扱う場合にも、被冷却物を効率良く内部発熱させることのできる周波数の電磁場を用いて冷却運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の第１実施形態に係る冷却装置の概略構成の一例を示す図である。

【図2】図１の冷却装置のコントローラのブロック図である。

【図3】図１の冷却装置による被冷却物の冷却処理のフローチャートの一例である。

【図4】図３の冷却処理中の予備運転時の冷却装置の動作を説明するフローチャートの一例である。

【図5】図３の冷却処理中の過冷却運転時の冷却装置の動作を説明するフローチャートの一例である。

【図6】電磁波を照射せずに被冷却物を冷却する場合の被冷却物の温度の時間変化と、図１の冷却装置を用いて被冷却物を冷却する場合の被冷却物の温度の時間変化と、の違いを説明するための図である。（ａ）は、電磁波を照射せずに被冷却物を冷却する場合の被冷却物の温度の時間変化の模式図である。（ｂ）は、図１の冷却装置を用いて被冷却物を冷却する場合の被冷却物の温度の時間変化の模式図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る冷却装置の概略構成の一例を示す図である。

【図8】図７の冷却装置による被冷却物の冷却処理のフローチャートの一例である。

【図9】図７の冷却処理中の過冷却運転時の冷却装置の動作を説明するフローチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明の冷却装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0033】

なお、下記の実施形態は、本発明の具体例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。下記の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0034】

＜第１実施形態＞
（１）全体構成
本発明の第１実施形態に係る冷却装置１００は、食品等の被冷却物Ｍを冷却する装置である。冷却装置１００は、被冷却物Ｍに対して電磁波を照射しながら被冷却物Ｍを冷却することで、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却可能な装置である。言い換えれば、冷却装置１００は、被冷却物Ｍに対して電磁場を作用させながら、被冷却物Ｍを冷却することで、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却可能な装置である。なお、以下では、被冷却物Ｍに対して電磁波を照射するという表現を、被冷却物Ｍに対して電磁場を作用させるという記載と同様の意味で使用している。

【0035】

冷却装置１００は、例えば、業務用の大型の冷凍庫に利用される。しかし、これに限定されるものではなく、冷却装置１００は、輸送用の冷凍コンテナや、家庭用の冷蔵庫に利用されるものでもよい。

【0036】

初めに、従来のように電磁波を照射することなく被冷却物Ｍを冷却する場合の被冷却物Ｍの温度の時間変化と、本冷却装置１００を用いて被冷却物Ｍに電磁波を照射し（被冷却物Ｍに電磁場を作用させ）過冷却域で被冷却物Ｍを冷却する場合の被冷却物Ｍの温度の時間変化との違いについて、図６を参照しながら説明する。図６（ａ）は、電磁波を照射せずに被冷却物Ｍを冷却する場合の被冷却物Ｍの温度の時間変化の模式図である。図６（ｂ）は、冷却装置１００を用いて被冷却物Ｍを冷却する場合の被冷却物Ｍの温度の時間変化の模式図である。

【0037】

電磁波を照射せずに被冷却物Ｍを冷却する場合、被冷却物Ｍの温度が凝固点（多くの場合、最大氷結晶生成帯（−５〜−１℃）内の所定の温度）に到達すると、被冷却物Ｍは凍結し始める。そして、被冷却物Ｍが凍結し始めると、冷凍機の冷却能力のほとんどは被冷却物Ｍの相変化に用いられる。そのため、凍結開始後、凍結完了までは、被冷却物Ｍの温度はほとんど変化しない。そして、凍結が完了すると、被冷却物Ｍの温度が再び下がり始める（図６（ａ）参照）。

【0038】

一方、冷却装置１００を用いて被冷却物Ｍを冷却する場合には、被冷却物Ｍに電磁波を照射しながら、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却することで、被冷却物Ｍは凝固点や最大氷結晶生成帯に達しても凍結せずに温度が低下する。そして、被冷却物Ｍの温度が所定温度に到達し、冷却装置１００が電磁波の照射を停止すると、被冷却物Ｍは凍結し始め、被冷却物Ｍの温度は凝固点まで一旦上昇する。そして、凍結完了までは、被冷却物Ｍの温度はほとんど変化せず、凍結が完了すると、被冷却物Ｍの温度が再び下がり始める（図６（ｂ）参照）。

【0039】

冷却装置１００を用いて被冷却物Ｍを冷却する場合、電磁波を照射することなく被冷却物Ｍを冷却する場合に比べて、凍結所要時間（凍結開始から凍結終了までの時間）を短縮できるという効果が得られる。さらに、冷却装置１００を用いて被冷却物Ｍを冷却する場合、電磁波を照射することなく被冷却物Ｍを冷却する場合に比べて、最大氷結晶生成帯滞留時間（凍結開始後、凍結を終了し、最大氷結晶生成帯の下限値に到達するまでの時間）を短縮できるという効果が得られる。その結果、凍結中の被冷却物Ｍ中の氷の結晶の生成を抑制し、物品の品質低下を防止することができる。このような被冷却物Ｍの温度変化を実現するための冷却装置１００の動作については後述する。

【0040】

冷却装置１００の構成について説明する。

【0041】

冷却装置１００は、ケーシング１１０と、冷凍機２００と、電磁波照射器３００と、コントローラ４００と、被冷却物温度センサ５００と、ケーシング内温度センサ６００と、を主に含む（図１及び図２参照）。

【0042】

ケーシング１１０は、冷却空間１１０ａを内部に形成する筐体である。冷却空間１１０ａは、被冷却物Ｍが収容され、冷却される空間である。冷却空間１１０ａは、その周囲を、ケーシング１１０の壁面（天井面、側面及び底面を含む、図示省略）で覆われた空間である。ケーシング１１０の壁面は、断熱材で断熱されている。ケーシング１１０には、冷却空間１１０ａ内に被冷却物Ｍを搬入し、冷却空間１１０ａから被冷却物Ｍを搬入するためのドア（図示せず）が設けられている。

【0043】

冷凍機２００は、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを利用して、ケーシング１１０の内部の冷却空間１１０ａを冷却する機器である。冷凍機２００は、熱源側ユニットとしてのケーシング外ユニット２００ａと、利用側ユニットとしてのケーシング内ユニット２００ｂとを有する（図１参照）。ケーシング外ユニット２００ａとケーシング内ユニット２００ｂとは、液冷媒連絡配管２０２及びガス冷媒連絡配管２０４を介して互いに接続されている（図１参照）。ケーシング内ユニット２００ｂは、冷却空間１１０ａに冷風を吹き出し、冷却空間１１０ａ内の温度を下げることで、冷却空間１１０ａ内の被冷却物Ｍを冷却する。

【0044】

電磁波照射器３００は、被冷却物Ｍに作用させる電磁場を発生させる発生器の一例である。電磁波照射器３００により被冷却物Ｍに電磁場を作用させながら冷凍機２００で冷却することで、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却することが可能である。ここでは、電磁波照射器３００は、被冷却物Ｍに電磁波を照射し、被冷却物Ｍを内部発熱させることで、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却することが可能である。電磁波照射器３００は、高周波の電磁波を被冷却物Ｍに照射することで、被冷却物Ｍを誘電加熱する。被冷却物Ｍに電磁波を照射する１対の電極３１０は、冷却空間１１０ａ内に配置される（図１参照）。被冷却物Ｍに電磁波を照射するため、冷却装置１００により冷却される被冷却物Ｍは、１対の電極３１０間に挟まれるよう戴置される。なお、被冷却物Ｍは電極３１０に接触している必要はない。また、例えば、被冷却物Ｍと電極３１０との間には、電磁波が通過可能な材質の被冷却物Ｍを戴置するための台が配置されていてもよい。

【0045】

電磁波照射器３００では、照射する電磁波の周波数（発生させる電磁場の周波数）が可変である。電磁波照射器３００は、照射する電磁波の周波数を、所定の設定可能周波数範囲（最小周波数ｆｍｉｎ以上で最大周波数ｆｍａｘ以下の範囲）内で変更可能である。設定可能周波数範囲は、例えば、中波（３００ｋＨｚ〜３ＭＨｚ）、短波（３〜３０ＭＨｚ）、及び超短波（３０〜３００ＭＨｚ）の領域内に含まれる。例えば、設定可能周波数範囲は、限定するものではないが、１ＭＨｚ〜５０ＭＨｚである。設定可能周波数範囲は、冷却装置１００の冷却対象と成り得る物品を高周波誘電加熱する上で適切な周波数が、その範囲内に含まれるように設計されることが好ましい。なお、電磁波照射器３００は、周波数の値を、設定可能周波数範囲の任意の値に設定可能（連続的に変更可能）な機器であってもよいし、設定可能周波数範囲内の複数の離散値にだけ設定可能な機器であってもよい。

【0046】

また、電磁波照射器３００では、発生させる電磁場の強度が可変である。言い換えれば、電磁波照射器３００では、照射する電磁波の出力（ワット数）が可変である。電磁波照射器３００は、照射する電磁波の出力を、所定の設定可能出力範囲（最小出力Ｓｍｉｎ以上で最大出力Ｓｍａｘ以下の範囲）内で変更可能である。電磁波の出力が最小出力Ｓｍｉｎに設定された時、電磁場の強度は最小強度に設定される。電磁波の出力が最大出力Ｓｍａｘに設定された時、電磁場の強度は最大強度に設定される。設定可能出力範囲は、冷却装置１００の冷却対象と成り得る物品を過冷却する上で適切な出力範囲に設計されればよい。例えば、設定可能出力範囲の上限値（最大出力Ｓｍａｘ）は、冷凍機２００が所定の冷却能力で運転され、電磁波照射器３００が最大出力Ｓｍａｘで電磁波を被冷却物Ｍに照射した時に、被冷却物Ｍの温度が最大氷結晶生成帯に低下したとしても、被冷却物Ｍが凍結することがないような値に設定されることが好ましい。また、例えば、設定可能出力範囲の下限値（最小出力Ｓｍｉｎ）は、被冷却物Ｍの温度が最大氷結晶生成帯の上限値より高く、冷凍機２００が所定の冷却能力で運転され、電磁波照射器３００が最小出力Ｓｍｉｎで電磁波を被冷却物Ｍに照射した時に、被冷却物Ｍの温度が低下していくような値に設定されることが好ましい。つまり、最小出力Ｓｍｉｎは、最小出力Ｓｍｉｎの電磁波を照射した時の被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が、冷凍機２００の所定の冷却能力を上回ることが無いような値に設定されることが好ましい。なお、電磁波照射器３００は、出力の値を、設定可能出力範囲の任意の値に設定可能（連続的に変更可能）な機器であってもよいし、設定可能出力範囲内の複数の離散値にだけ設定可能な機器であってもよい。

【0047】

コントローラ４００は、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御する装置である。コントローラ４００は、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御することで、３種類の運転（予備運転、通常冷却運転、過冷却運転）を行う。言い換えれば、コントローラ４００は、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御することで、冷却装置１００に３種類の運転（予備運転、通常冷却運転、過冷却運転）を実行させる。なお、冷却装置１００は、これら以外の種類の運転も実施可能に構成されてもよい。

【0048】

予備運転は、過冷却運転時周波数ｆ１を決定するために行われる運転である。過冷却運転時周波数ｆ１は、後述する過冷却運転時に電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の周波数である。予備運転は、ここでは、被冷却物Ｍの冷却を目的としない運転である。

【0049】

具体的には、コントローラ４００は、予備運転時に、冷凍機２００は動作させずに、電磁波照射器３００を動作させる。コントローラ４００は、予備運転時に、電磁波照射器３００が照射する電磁波の周波数を切り換え、被冷却物Ｍに対して複数の周波数の電磁波を照射するように、電磁波照射器３００を制御する。そして、コントローラ４００は、予備運転時に、過冷却運転時に電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の周波数である過冷却運転時周波数ｆ１を決定する。コントローラ４００による過冷却運転時周波数ｆ１の決定については後述する。

【0050】

通常冷却運転は、電磁波照射器３００を停止した状態で、冷凍機２００を運転して被冷却物Ｍを冷却する運転である。

【0051】

過冷却運転は、冷却運転の一例である。コントローラ４００は、予備運転後に（つまり過冷却運転時周波数ｆ１が決定された後に）、過冷却運転を実行する。コントローラ４００は、過冷却運転時に、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに電磁波を照射している状態で（電磁波照射器３００が電磁場を発生させた状態で）、冷凍機２００が被冷却物Ｍを冷却するように、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御する。なお、コントローラ４００は、過冷却運転時に、予備運転時に決定された過冷却運転時周波数ｆ１の電磁波を照射するよう電磁波照射器３００を制御する。過冷却運転は、被冷却物Ｍを過冷却域で冷却することを主な目的とする冷却装置１００の運転である。

【0052】

コントローラ４００は、過冷却運転中に、後述する被冷却物温度センサ５００により計測される被冷却物Ｍの温度に基づいて、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力を調整する。言い換えれば、コントローラ４００は、過冷却運転中に、被冷却物温度センサ５００により計測される被冷却物Ｍの温度に基づいて、電磁波照射器３００が発生させる電磁場の強度を調整する。過冷却運転中の、コントローラ４００による電磁波照射器３００の電磁波の出力の調整については後述する。

【0053】

被冷却物温度センサ５００は、被冷却物Ｍの温度を計測するセンサである。特に、ここでは、被冷却物温度センサ５００は、被冷却物Ｍの表面温度を計測するセンサである。

【0054】

被冷却物温度センサ５００は、例えば、被冷却物Ｍの発生する赤外線を検知することで被冷却物Ｍの表面温度を計測する非接触式の赤外線センサである。被冷却物温度センサ５００は、コントローラ４００と電気的に接続されている。コントローラ４００には、被冷却物温度センサ５００が検出した被冷却物Ｍの温度に基づく信号（計測した被冷却物Ｍの温度をコントローラ４００に知らせる信号が送信される。

【0055】

ケーシング内温度センサ６００は、ケーシング１１０内の冷却空間１１０ａの温度を計測するセンサである。例えば、ケーシング内温度センサ６００は、サーミスタである。ケーシング内温度センサ６００は、コントローラ４００と電気的に接続されている。コントローラ４００には、ケーシング内温度センサ６００が検出した冷却空間１１０ａの温度に基づく信号（計測した冷却空間１１０ａの温度をコントローラ４００に知らせる信号）が送信される。

【0056】

なお、ここで示した被冷却物温度センサ５００及びケーシング内温度センサ６００の種類は、例示であって、それぞれ被冷却物Ｍの温度及び冷却空間１１０ａの温度を測定可能な各種のセンサが用いられればよい。

【0057】

（２）詳細構成
冷却装置１００を構成する機器、特には、冷凍機２００、電磁波照射器３００及びコントローラ４００についてより詳細に説明する。

【0058】

（２−１）冷凍機
冷凍機２００は、ケーシング外ユニット２００ａ、ケーシング内ユニット２００ｂ、及び冷凍機制御部２９０を主に有する（図１参照）。

【0059】

冷凍機２００では、ケーシング外ユニット２００ａの圧縮機２１０、四路切換弁２２０、第２熱交換器２５０、膨張弁２６０及びアキュムレータ２８０と、ケーシング内ユニット２００ｂの第１熱交換器２３０と、が冷媒配管で接続されることで、冷媒回路が構成される。

【0060】

（２−１−１）ケーシング内ユニット
ケーシング内ユニット２００ｂは、第１熱交換器２３０と、ケーシング内ファン２４０と、を主に有する（図１参照）。

【0061】

第１熱交換器２３０は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成された、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。第１熱交換器２３０は、冷媒配管により、液冷媒連絡配管２０２及びガス冷媒連絡配管２０４と接続されている（図１参照）。第１熱交換器２３０は、被冷却物Ｍを冷却する通常運転時には冷媒の蒸発器（冷却器）として機能し、デフロスト運転時には冷媒の凝縮器（放熱器）として機能する。なお、デフロスト運転とは、第２熱交換器２５０に付着した霜を除去するために行われる運転である。デフロスト運転についての詳細な説明は省略する。

【0062】

ケーシング内ファン２４０は、ファン用モータ（図示省略）によって駆動されるファンである。ファン用モータは、インバータ式であることが好ましい。ケーシング内ファン２４０は、第１熱交換器２３０に空気を供給することで、第１熱交換器２３０における空気と冷媒との熱交換を促進する。また、ケーシング内ファン２４０は、冷媒との熱交換によって冷却された、第１熱交換器２３０を通過して流れる空気を冷却空間１１０ａ内に吹き出すことで冷却空間１１０ａの温度を低下させ、冷却空間１１０ａ内に置かれた被冷却物Ｍを冷却する。

【0063】

（２−１−２）ケーシング外ユニット
ケーシング外ユニット２００ａは、圧縮機２１０、四路切換弁２２０、第２熱交換器２５０、膨張弁２６０、ケーシング外ファン２７０、及びアキュムレータ２８０を主に有する（図１参照）。

【0064】

また、ケーシング外ユニット２００ａは、圧縮機２１０、四路切換弁２２０、第２熱交換器２５０、膨張弁２６０及びアキュムレータ２８０を接続する冷媒配管群２０６を含む（図１参照）。冷媒配管群２０６には、吸入管２０６ａ、吐出管２０６ｂ、第１ガス冷媒管２０６ｃ、液冷媒管２０６ｄ及び第２ガス冷媒管２０６ｅを含む（図１参照）。

【0065】

冷媒配管群２０６によるケーシング外ユニット２００ａの各構成の接続について説明する。吸入管２０６ａは、圧縮機２１０の吸入口と四路切換弁２２０とを接続する配管である。吸入管２０６ａにはアキュムレータ２８０が配置される。吐出管２０６ｂは、圧縮機２１０の吐出口と四路切換弁２２０とを接続する配管である。第１ガス冷媒管２０６ｃは、四路切換弁２２０と第２熱交換器２５０のガス側とを接続する配管である。液冷媒管２０６ｄは、第２熱交換器２５０の液側と液冷媒連絡配管２０２とを接続する配管である。液冷媒管２０６ｄには、膨張弁２６０が設けられる。第２ガス冷媒管２０６ｅは、四路切換弁２２０とガス冷媒連絡配管２０４とを接続する配管である。

【0066】

圧縮機２１０は、モータ（図示せず）で圧縮機構を駆動することで、吸入管２０６ａから低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮機構で圧縮した高圧のガス冷媒を吐出管２０６ｂに吐出する。圧縮機２１０は、インバータ式であることが好ましい。

【0067】

四路切換弁２２０は、冷媒が流れる方向を切り換える機構である。被冷却物Ｍの冷却運転時には、図１に実線で示されるように、四路切換弁２２０は、吸入管２０６ａと第２ガス冷媒管２０６ｅを接続するとともに、吐出管２０６ｂと第１ガス冷媒管２０６ｃを接続する。一方、デフロスト運転時には、図１に破線に示されるように、四路切換弁２２０は、吸入管２０６ａと第１ガス冷媒管２０６ｃとを接続するとともに、吐出管２０６ｂと第２ガス冷媒管２０６ｅとを接続する。

【0068】

第２熱交換器２５０は、例えば、伝熱管と多数のフィンとにより構成された、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。第２熱交換器２５０は、被冷却物Ｍを冷却する際には冷媒の凝縮器として機能し、デフロスト運転時には冷媒の蒸発器として機能する。

【0069】

膨張弁２６０は、液冷媒管２０６ｄを流れる冷媒を減圧する膨張機構の一例である。膨張弁２６０は、開度可変の電動膨張弁である。

【0070】

ケーシング外ファン２７０は、ファン用モータ（図示省略）によって駆動されるファンである。ケーシング外ファン２７０は、空気を第２熱交換器２５０に供給することで、第２熱交換器２５０における空気と冷媒との熱交換を促進する。

【0071】

アキュムレータ２８０は、圧縮機２１０における液圧縮を避けるため（圧縮機２１０に液相の冷媒が送られるのを避けるため）、吸入管２０６ａを流れる冷媒を気相と液相に気液分離器である。

【0072】

（２−１−３）冷凍機制御部
冷凍機制御部２９０は、冷凍機２００の動作を制御するコンピュータである。例えば、冷凍機制御部２９０は、ＣＰＵやメモリを有するマイクロ・コントローラ・ユニット（ＭＣＵ）である。なお、図１中では、冷凍機制御部２９０をケーシング外ユニット２００ａ側に描画しているが、冷凍機制御部２９０は、ケーシング外ユニット２００ａ側のＭＣＵと、ケーシング内ユニット２００ｂ側のＭＣＵとが協働して冷凍機２００の動作を制御するものであってもよい。

【0073】

冷凍機制御部２９０は、図示は省略しているが、冷凍機２００の各構成、例えば、圧縮機２１０、四路切換弁２２０、ケーシング内ファン２４０のファン用モータ、膨張弁２６０及びケーシング外ファン２７０のファン用モータに電気的に接続されている。冷凍機制御部２９０では、ＣＰＵがメモリに記憶されたプログラムを実行することで、冷凍機２００の制御を行う。

【0074】

なお、冷凍機制御部２９０により制御された冷凍機２００では、通常運転時（被冷却物Ｍを冷却する運転時）には、圧縮機２１０から吐出された冷媒は、四路切換弁２２０を通って第２熱交換器２５０へ流入し、ケーシング１１０外の空気に放熱して凝縮する。第２熱交換器２５０で凝縮した冷媒は、膨張弁２６０を通過する時に膨張する。その後、第１熱交換器２３０へと流入し、冷却空間１１０ａの空気から吸熱して蒸発する。

【0075】

さて、冷凍機制御部２９０は、コントローラ４００とも電気的に接続されている（図１及び図２参照）。冷凍機制御部２９０は、コントローラ４００からの冷凍機２００の運転／停止指令や、冷却能力の調整指令に応じて、冷凍機２００の各構成の動作を制御する。冷凍機２００の冷却能力は、例えば、ケーシング外ファン２７０のファン用モータの回転数を変更してケーシング外ファン２７０の風量を増減することで調整される（風量を増加させると冷却能力が大きくなり、風量を減らすと冷却能力が小さくなる）。また、冷凍機２００の冷却能力は、例えば、圧縮機２１０の回転数等を変更して第１熱交換器２３０で冷媒と熱交換した後の空気の温度を上昇／下降することで調整される（第１熱交換器２３０で冷媒と熱交換した後の空気の温度を下降させると冷却能力が大きくなり、第１熱交換器２３０で冷媒と熱交換した後の空気の温度を上昇させると冷却能力が小さくなる）。

【0076】

（２−２）電磁波照射器
電磁波照射器３００は、被冷却物Ｍに作用させる電磁場を発生させる機器である。言い換えれば、電磁波照射器３００は、被冷却物Ｍに電磁波を照射する機器である。

【0077】

電磁波照射器３００は、一対の電極３１０と、高周波電源３２０と、を主に含む。

【0078】

電極３１０は、例えば金属製である。各電極３１０の形状は、平板状である。ただし、電極３１０の形状は、平板状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。一対の電極３１０は、ケーシング１１０内の冷却空間１１０ａに、互いに対向するように配置されている。言い換えれば、一対の電極３１０は、互いに平行に配置されている。

【0079】

電極３１０は、高周波電源３２０と接続されている（図１参照）。なお、電極３１０は、負荷整合回路（図示せず）を介して高周波電源３２０と接続されてもよい。

【0080】

高周波電源３２０は、周波数及び出力が可変の電源である。高周波電源３２０は、例えば自励発振回路を用いた高周波電源である。ただし、これに限定されるものではなく、高周波電源３２０は、他励発振回路を用いた高周波電源であってもよい。

【0081】

高周波電源３２０は、コントローラ４００と電気的に接続され、コントローラ４００により制御される。電磁波照射器３００は、高周波電源３２０に対するコントローラ４００の指示に応じ、電磁波の照射／照射停止を切り換える。また、電磁波照射器３００は、高周波電源３２０に対するコントローラ４００の指示に応じ、前述した設定可能周波数範囲（最小周波数ｆｍｉｎ以上で最大周波数ｆｍａｘ以下の範囲）内で、照射する電磁波の周波数を変更する。また、電磁波照射器３００は、高周波電源３２０に対するコントローラ４００の指示に応じ、前述した所定の設定可能出力範囲（最小出力Ｓｍｉｎ以上で最大出力Ｓｍａｘ以下の範囲）内で、照射する電磁波の出力を変更する。言い換えれば、電磁波照射器３００は、高周波電源３２０に対するコントローラ４００の指示に応じ、電磁場の周波数や、電磁場の強度を変更する。

【0082】

（２−３）コントローラ
コントローラ４００は、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御するコンピュータである。コントローラ４００は、一般のコンピュータと同様に、ＣＰＵやメモリを有し、ＣＰＵがメモリに記憶されている冷却装置１００の動作制御用のプログラムを実行することで、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御する。

【0083】

コントローラ４００は、冷凍機２００の動作を制御するため冷凍機制御部２９０に電気的に接続されている（図２参照）。また、コントローラ４００は、電磁波照射器３００の動作を制御するため高周波電源３２０に電気的に接続されている（図２参照）。また、コントローラ４００は、被冷却物温度センサ５００及びケーシング内温度センサ６００とも電気的に接続され（図２参照）、それぞれから送信される被冷却物Ｍの温度を示す信号及び冷却空間１１０ａの温度を示す信号を受信する。

【0084】

なお、ここではコントローラ４００として、コンピュータがプログラムを実行することで冷却装置１００を制御することを想定しているが、コントローラ４００は、同様の制御をハードウェアで実現するものであってもよい。

【0085】

（３）冷却装置の動作
冷却装置１００の動作について以下に説明する。

【0086】

コントローラ４００が冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御することで、冷却装置１００は、前述のように、少なくとも３種類の運転（予備運転、通常冷却運転、過冷却運転）を行う。

【0087】

具体的には、例えば、コントローラ４００は、冷却装置１００の運転開始スイッチ（図示省略）が押下されると、図３のようなフローチャートに従って、冷却装置１００に各運転を実行させる。

【0088】

まず、コントローラ４００は、後に実行される過冷却運転時に電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の周波数（過冷却運転時周波数ｆ１）を決定するため、予備運転を実行する（ステップＳ１）。言い換えれば、コントローラ４００は、電磁波照射器３００の動作を制御して、過冷却運転時に発生させる電磁場の周波数を決定するための予備運転を行う。なお、冷却装置１００の運転開始時の被冷却物Ｍの温度は、最大氷結晶生成帯の上限値（−１℃）より高い温度である。つまり、予備運転は、被冷却物温度センサ５００により検知される被冷却物Ｍの温度が、最大氷結晶生成帯の上限値より高い時に実行される運転である。また、予備運転は、被冷却物温度センサ５００により検知される被冷却物Ｍの温度が、その被冷却物Ｍの凝固点より高い時に（つまり、被冷却物Ｍが未だ凍結し始めていない状態で）実行される運転であることが好ましい。

【0089】

予備運転の際、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作は、コントローラ４００の一機能部である過冷却運転時周波数決定部４１０により主に制御される。過冷却運転時周波数決定部４１０は、後述するような方法で過冷却運転時周波数ｆ１を決定する。予備運転の詳細（予備運転時の冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作や、過冷却運転時周波数決定部４１０による過冷却運転時周波数ｆ１の決定方法）については、後述する。

【0090】

予備運転が実施された後、コントローラ４００は、通常冷却運転を開始する（ステップＳ２）。つまり、ステップＳ２において、コントローラ４００は、電磁波照射器３００は停止させたままで、冷凍機２００の運転を開始する。

【0091】

次に、ステップＳ３では、コントローラ４００が、被冷却物温度センサ５００の検出した温度が第１温度Ｔ１を下回っているか否かを判定する。ステップＳ３の判定は、被冷却物温度センサ５００の検出した温度が第１温度Ｔ１を下回っていると判定されるまで繰り返し行われる。

【0092】

第１温度Ｔ１は、最大氷結晶生成帯の上限値（−１℃）より高い所定値である。また、第１温度Ｔ１は、好ましくは被冷却物Ｍの凝固点よりも高い温度である。被冷却物Ｍの凝固点は、最大氷結晶生成帯の範囲に含まれる場合もあるが、最大氷結晶生成帯の上限値よりも高い場合もある。第１温度Ｔ１には、多様な被冷却物Ｍの凝固点を上回らないように適切な値が選ばれることが好ましい。例えば、限定するものではないが、第１温度Ｔ１は０℃である。

【0093】

なお、ステップＳ３の判定は、通常冷却運転により被冷却物Ｍの温度が最大氷結晶生成帯の上限値より低い温度まで低下し、被冷却物Ｍが過冷却されずに凍結し始めることを避けるための処理である。そのため、ステップＳ３の判定処理は、比較的短い時間間隔で（前回判定時に第１温度Ｔ１より高かった被冷却物Ｍの温度が、次回判定時には最大氷結晶生成帯の上限値を下回ることがないような時間間隔で）、実行されることが好ましい。

【0094】

ステップＳ３で被冷却物温度センサ５００の検出した温度が第１温度Ｔ１を下回っていると判定されると、コントローラ４００は、過冷却運転を開始する（ステップＳ４）。言い換えれば、コントローラ４００は、電磁波照射器３００の運転を開始する。

【0095】

過冷却運転時には、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作は、コントローラ４００の一機能部である電磁波出力／冷凍能力調整部４２０により主に制御される。電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、後述するような方法で電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力や冷凍機２００の冷却能力を調整する。過冷却運転の詳細については後述する。

【0096】

ステップＳ４において、所定条件が満たされた場合、コントローラ４００は、運転していた電磁波照射器３００の運転を停止する。すなわち、ステップＳ４において、所定条件が満たされた場合、コントローラ４００は通常冷却運転を開始する（ステップＳ５）。どのような場合に、ステップＳ４からステップＳ５に工程が進むかは後述する。ステップＳ５において通常冷却運転が所定時間実行されることで、被冷却物Ｍの全体が凍結状態になる。そして、コントローラ４００は、凍結した被冷却物Ｍの温度が、所定温度で維持されるよう、冷凍機２００を制御する。

【0097】

以下では、予備運転及び過冷却運転の詳細について更に説明する。

【0098】

（３−１）予備運転
予備運転時の冷却装置１００の動作は、主にコントローラ４００の過冷却運転時周波数決定部４１０により、例えば図４のフローチャートのように制御される。なお、以下では特に説明を省略するが、過冷却運転時周波数決定部４１０は、予備運転中、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度を適宜取得している。

【0099】

さて、過冷却運転時周波数決定部４１０は、予備運転が開始されると、電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数ｆを設定可能周波数範囲の最小周波数ｆｍｉｎに設定する（ステップＳ１１）。その上で、過冷却運転時周波数決定部４１０は、電磁波照射器３００が電磁波の照射を開始するよう制御する（ステップＳ１２）。なお、過冷却運転時周波数決定部４１０は、予備運転の間、電磁波照射器３００が照射する電磁波の出力Ｓを一定値（例えば、最小出力Ｓｍｉｎ）に設定することが好ましい。

【0100】

ステップＳ１３では、電磁波照射器３００が現在照射している周波数ｆで電磁波を照射し始めてから、所定時間（例えば５秒）が経過したか否かが判定される。ステップＳ１３は、電磁波照射器３００が現在照射している周波数ｆで電磁波を照射し始めてから所定時間が経過したと判定されるまで繰り返される。

【0101】

ステップＳ１４では、過冷却運転時周波数決定部４１０は、電磁波照射器３００が現在照射している周波数ｆで電磁波を照射し始めた時の被冷却物Ｍの温度と、電磁波照射器３００が現在照射している周波数ｆで電磁波を照射し始めてから所定時間が経過した時の被冷却物Ｍの温度（現在の被冷却物Ｍの温度）と、所定時間とから、周波数ｆの電磁波を照射した時の被冷却物Ｍの温度の変化率を算出する。そして、過冷却運転時周波数決定部４１０は、周波数ｆの値と、算出した周波数ｆの電磁波を照射した時の被冷却物Ｍの温度の変化率と、を関連付けて図示しないメモリに記憶する。

【0102】

次にステップＳ１５では、電磁波照射器３００が照射していた電磁波の周波数ｆが、設定可能周波数範囲の最大周波数ｆｍａｘより小さいかが判定される。電磁波照射器３００が照射していた電磁波の周波数ｆが設定可能周波数範囲の最大周波数ｆｍａｘより小さい場合にはステップＳ１６に進み、電磁波照射器３００が照射していた電磁波の周波数ｆが最大周波数ｆｍａｘになっている場合には、ステップＳ１７へと進む。

【0103】

ステップＳ１６に進んだ場合、過冷却運転時周波数決定部４１０は、電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数ｆを、これまで使用していた周波数ｆからΔｆ増加させる。Δｆは、例えば、最大周波数ｆｍａｘから最小周波数ｆｍｉｎを差し引いた値をある整数で除した値である。なお、本実施形態では、ステップＳ１６が実行される度に電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数ｆが一定量（Δｆ）ずつ増えるように変更されるが、これに限定されるものではない。例えば、電磁波照射器３００の照射する電磁波の取り得る周波数が、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，・・・ＦＮ（Ｆ１（＝ｆｍｉｎ）＜Ｆ２＜Ｆ３・・・＜ＦＮ（＝ｆｍａｘ））のＮ個である場合には、ステップＳ１６の度に、電磁波の周波数ｆをＦ１からＦ２へ、Ｆ２からＦ３へ・・・と、段階的に変更してもよい。

【0104】

ステップＳ１６で電磁波照射器３００が照射する電磁波の周波数ｆが変更されると、ステップＳ１３に戻り、その周波数ｆで電磁波を照射し始めてから所定時間が経過したか否かが判定される。そして、ステップＳ１３で所定時間が経過したと判定されると、過冷却運転時周波数決定部４１０は、その周波数ｆの電磁波を照射した時の被冷却物Ｍの温度の変化率を算出する（ステップＳ１４）。また、ステップＳ１４において、過冷却運転時周波数決定部４１０は、周波数ｆの値と、周波数ｆの電磁波を照射した時の被冷却物Ｍの温度の変化率と、を関連付けて図示しないメモリに記憶する。この処理が、ステップＳ１５で電磁波照射器３００により照射された周波数ｆがｆｍａｘになったと判定されるまで繰り返される。

【0105】

ステップＳ１７では、過冷却運転時周波数決定部４１０は、複数回のステップＳ１４で算出された複数の被冷却物Ｍの温度の変化率（図示しないメモリに記憶されている変化率）の中で最大値を特定し、その最大の変化率と関連付けられている周波数の値を過冷却運転時周波数ｆ１に決定する。つまり、過冷却運転時周波数決定部４１０は、予備運転において、各周波数の電磁波の照射時に被冷却物温度センサ５００により計測される温度に基づいて、過冷却運転時周波数ｆ１を決定する。より具体的には、過冷却運転時周波数決定部４１０は、予備運転において、各周波数の電磁波の照射時に被冷却物温度センサ５００により計測される温度の変化率に基づいて、過冷却運転時周波数ｆ１を決定する、
その後、ステップＳ１８では、過冷却運転時周波数決定部４１０は、電磁波照射器３００の運転を停止し、被冷却物Ｍに対する電磁波の照射を停止する。ステップＳ１８の後、ステップＳ２へと進む。

【0106】

なお、ここで説明した予備運転時の冷却装置１００の動作は、一例であってこれに限定されるものではない。

【0107】

例えば、各周波数の電磁波を被冷却物Ｍに照射する時間は一定ではなくてもよい。例えば、ステップＳ１３では、各周波数の電磁波を被冷却物Ｍに照射し始めてからの経過時間が所定時間を超えたか否かが判定され、ステップＳ１４では、各々異なる経過時間を用いて、各周波数の電磁波の照射時に被冷却物温度センサ５００により計測される被冷却物Ｍの温度の変化率が算出されてもよい。

【0108】

また、例えば、各周波数の電磁波を被冷却物Ｍに照射する時間が一定である場合、ステップＳ１４では被冷却物温度センサ５００により計測される温度の変化量が算出されてもよい。そして、ステップＳ１７では、過冷却運転時周波数決定部４１０は、複数回のステップＳ１４で算出された複数の被冷却物Ｍの温度の変化量の中で最大値を特定し、その最大値と関連付けられている周波数の値を過冷却運転時周波数ｆ１に決定してもよい。

【0109】

また、図４のフローチャートでは、予備運転中に電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数ｆが段階的に大きくなるよう変更されるが、これに限定されるものではない。例えば、予備運転中には、電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数ｆが最大周波数ｆｍａｘから段階的に小さくなるよう変更されてもよい。

【0110】

また、例えば、図４のフローチャートにおける各ステップの順序は、過冷却運転時周波数ｆ１の算出という目的に矛盾しない範囲で変更されてもよい。例えば、ステップＳ１７とステップＳ１８の順番は逆であってもよい。

【0111】

また、例えば、図４のフローチャートでは、ステップＳ１２で電磁波の照射が開始されてからステップＳ１８で電磁波の照射が停止されるまで、電磁波は常に照射されているが、これに限定されるものではなく、例えば照射する電磁波の周波数が変更される度に、電磁波照射器３００による電磁波の照射が停止／再開されてもよい。

【0112】

また、例えば、図４のフローチャートでは、設定可能周波数範囲の最小周波数ｆｍｉｎから最大周波数ｆｍａｘの範囲で電磁波の周波数が変更されるが、これに限定されるものではない。例えば、過冷却運転時周波数決定部４１０は、設定可能周波数範囲の中の更に一部範囲について、照射する電磁波の周波数を変更するように構成されてもよい。

【0113】

（３−２）過冷却運転
過冷却運転時の冷却装置１００の動作は、主にコントローラ４００の電磁波出力／冷凍能力調整部４２０により、例えば、図５のフローチャートのように制御される。

【0114】

なお、前提として、過冷却運転の開始時には、冷凍機２００は所定の冷却能力で運転されているものとする。所定の冷却能力は、例えば、冷凍機２００の最小の冷却能力と最大の冷却能力との間の中間的な冷却能力である。ただし、これに限定されるものではなく、所定の冷却能力は、例えば、冷凍機２００の最小の冷却能力や、冷凍機２００の最大の冷却能力であってもよい。また、以下では特に説明を省略するが、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、過冷却運転時に、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度と、ケーシング内温度センサ６００が検出する冷却空間１１０ａの温度と、を適宜取得している。

【0115】

さて、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、まず、電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数を過冷却運転時周波数ｆ１に設定する（ステップＳ２１）。電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数は、過冷却運転中変更されない。

【0116】

次に、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力Ｓを設定可能出力範囲の下限値（最小出力Ｓｍｉｎ）に設定する（ステップＳ２２）。つまり、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波照射器３００の発生させる電磁場の強度を設定可能な範囲の下限値（最小強度）に設定する。

【0117】

そして、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波照射器３００に、ステップＳ２１で設定された過冷却運転時周波数ｆ１及びステップＳ２２で設定された出力Ｓで電磁波の照射を開始させる（ステップＳ２３）。つまり、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力Ｓを最小出力Ｓｍｉｎに設定した状態で、過冷却運転（電磁波を被冷却物Ｍに照射している状態で、冷凍機２００で被冷却物Ｍを冷却する運転）を開始する。

【0118】

次に、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、過冷却運転中に、被冷却物温度センサ５００が検出する温度の変化率に基づき、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候を検知する（ステップＳ２４）。

【0119】

被冷却物Ｍの凍結する兆候の検知は、以下の様にして行われる。

【0120】

被冷却物Ｍの凍結する時、被冷却物Ｍの温度は以下のいずれかの変化を示す。

【0121】

１）相変化に熱が利用されるため被冷却物Ｍの温度は概ね一定となる（図６（ａ）の状態Iを参照）。

【0122】

２）被冷却物Ｍが過冷却状態から凍結状態に変化する際に被冷却物の温度が上昇する（図６（ｂ）の状態IIを参照）。

【0123】

そこで、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度の変化率に基づいて、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候を検知する。具体的には、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度の変化率が、ゼロである場合（被冷却物Ｍの温度の低下量が所定値より小さい場合を含む）、あるいは、プラスの値である場合（温度が次第に上昇している場合）、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候があると判定する。

【0124】

ステップＳ２４で、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候がないと判定されると、ステップＳ２５へと進む。ステップＳ２４で、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候が検知された場合には、ステップＳ３０へと進む。

【0125】

ステップＳ２５では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が予め定めた所定の第２温度Ｔ２以下になったか否かを判定する。第２温度Ｔ２は、最大氷結晶生成帯の下限値（−５℃）より低い温度である。ステップＳ２５で、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２以下になったと判定された場合には、ステップＳ２６へと進む。ステップＳ２５で、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２より高いと判定された場合には、ステップＳ２４に戻る。

【0126】

ステップＳ２６では、冷凍機２００による冷却は維持しつつ（冷凍機２００は運転を継続しつつ）、電磁波照射器３００による被冷却物Ｍに対する電磁波の照射を停止し（電磁波照射器３００による電磁場の発生を停止し）、図３のステップＳ５へと進む。つまり、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２まで低下するように被冷却物Ｍを冷却した後に、冷凍機２００による冷却は維持しつつ、電磁波照射器３００による被冷却物Ｍに対する電磁波の照射（電磁場の発生）を停止する。なお、ステップＳ２６からステップＳ５に進む時に、コントローラ４００は、好ましくは、冷却能力を上げるように（例えば冷却能力が最大になるように）冷凍機２００を制御する。

【0127】

ステップＳ２４からステップＳ３０に工程が進んだ場合（つまり、過冷却運転中に、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０が、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度の変化率に基づいて被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候を検知した場合）について説明する。

【0128】

ステップＳ３０では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力Ｓが、設定可能出力範囲の上限値（最大出力Ｓｍａｘ）であるか否かを判定する。

【0129】

電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物Ｍの凍結する兆候を検知した場合、後述するステップＳ３１で電磁波照射器３００が照射する電磁波の出力（電磁場の強度）を上昇させることで被冷却物Ｍの過冷却状態を維持しようとする。これに対し、既に電磁波の出力Ｓが最大出力Ｓｍａｘに設定されている場合には、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物Ｍを過冷却状態で維持することが困難であるため（電磁波の出力Ｓを上げられないため）、過冷却運転から、通常冷却運転へと運転を変更するため、ステップＳ２６へと進む。一方、ステップＳ３０において、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０が、電磁波の出力Ｓが最大出力Ｓｍａｘでないと判定した場合には、工程はステップＳ３１に進む。

【0130】

ステップＳ３１では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力をΔＳ（所定値）上昇させる（電磁場の強度を所定量だけ上昇させる）。ΔＳは、例えば、最大出力Ｓｍａｘから最小出力Ｓｍｉｎを差し引いた値を、所定の整数で除した値である。つまり、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度に基づいて、より具体的には、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度の変化率に基づいて（変化率がゼロ又は正の値である場合に）、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力Ｓを調整する。

【0131】

ステップＳ３１で、電磁波照射器３００の被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力ＳがΔＳ上昇させられた後、工程はステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っているか否かを判断する。

【0132】

具体的には、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、ケーシング内温度センサ６００が検出している冷却空間１１０ａの温度が上昇傾向にあるか否かを判断する。ステップＳ３２において、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０が、ケーシング内温度センサ６００が検出している冷却空間１１０ａの温度が上昇傾向にあると判断した場合（電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っていると判断される場合）には、ステップＳ４０に進む。

【0133】

また、ステップＳ３２では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物温度センサ５００が連続的に検出している被冷却物Ｍの温度が、所定時間以上連続して上昇しているか否かを判断する。

【0134】

前述のように、被冷却物Ｍが過冷却状態から凍結状態に変化する際には、被冷却物Ｍの温度が上昇する。この性質を利用して、ステップＳ２４では、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候が検知される。しかし、被冷却物Ｍが過冷却状態から凍結状態に変化する際の被冷却物Ｍの温度の上昇であれば、比較的短時間で温度上昇は停止し、被冷却物Ｍの温度は概ね一定となるはずである。これに対し、所定時間を経過しても被冷却物Ｍの温度が上昇し続けているとすれば、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っていると考えられる。そこで、ステップＳ３２において、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０が、被冷却物温度センサ５００が検出している被冷却物Ｍの温度が、所定時間以上連続して上昇していると判断した場合にも、ステップＳ４０に進む。

【0135】

なお、ステップＳ３２において、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０が、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っていないと判断した場合には、工程はステップＳ２４に戻る。

【0136】

ステップＳ４０では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、冷凍機２００の冷却能力が、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量を上回るように冷凍機２００又は電磁波照射器３００の動作を制御する。

【0137】

具体的には、ステップＳ４０において、冷凍機２００の冷却能力を上昇させる余地がある場合には、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、冷凍機２００の冷凍能力を上昇させる。ステップＳ４０において冷凍能力をどの程度上昇させるかは、適宜決定されればよい。また、ステップＳ４０において、冷凍機２００の冷却能力が既に最大となっている場合には、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力をΔＳ減少させる（電磁波照射器３００が発生させる電磁場の強度を下降させる）。

【0138】

なお、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、ここでは、冷凍機２００の冷凍能力の調整を優先し、冷凍機２００の冷凍能力を調整できない場合に電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力を調整するが、これに限定されるものではない。例えば、冷凍機２００の冷凍能力と、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力とが、同時に調整されてもよい。また、ここでは、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、冷凍機２００の冷凍能力及び電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力の両方を調整し、両方を調整することが好ましいが、これに限定されるものではなく、いずれか一方だけを調整の対象としてもよい。

【0139】

ステップＳ４０の実施後、ステップＳ４１へと進む。

【0140】

ステップＳ４１では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っているか否かを判断する。ステップＳ４１で行われる判断の処理は、ステップＳ３２で行われる判断の処理と同様である。ステップＳ４１で、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っていると判断されればステップＳ４２へ進む。ステップＳ４１で、電磁波により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っていないと判断されればステップＳ２４へと戻る。

【0141】

ステップＳ４２では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、冷凍機２００の冷却能力が最大で、かつ、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力Ｓが最小出力Ｓｍｉｎであるか否かを判定する。ステップＳ４２で、冷凍機２００の冷却能力が最大で、かつ、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力Ｓが最小出力Ｓｍｉｎであると判定された場合には、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに電磁波を照射し続けていると、被冷却物Ｍの温度が次第に上昇してしまうことを意味する。そこで、過冷却運転を停止し、冷却装置１００の運転を通常冷却運転へと切り換えるため、ステップＳ２６に進む。ステップＳ４２で、冷凍機２００の冷却能力が最大でない、又は、電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力Ｓが最小出力Ｓｍｉｎでない、と判定された場合には、ステップＳ４０へと戻る。

【0142】

なお、ここで説明した過冷却運転時の冷却装置１００の動作は、一例であってこれに限定されるものではない。

【0143】

例えば、図５のフローチャートにおける各ステップの順序は、適宜変更されてもよい。例えば、ステップＳ２１とステップＳ２２の順番は逆であってもよい。

【0144】

例えば、ステップＳ３２及びステップＳ４１では、冷却空間１１０ａの温度が上昇傾向にあると判断した場合にだけ、電磁波の照射による被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が、冷凍機２００の冷却能力を上回っていると判断されてもよい。

【0145】

（４）特徴
（４−１）
本実施形態に係る冷却装置１００は、冷凍機２００と、発生器の一例としての電磁波照射器３００と、制御部の一例としてのコントローラ４００と、温度センサの一例としての被冷却物温度センサ５００と、を備える。冷凍機２００は、被冷却物Ｍを冷却する。電磁波照射器３００は、被冷却物Ｍに作用させる電磁場を発生させる。電磁波照射器３００が発生させる電磁場の強度は可変である。コントローラ４００は、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御し、電磁場を発生させた状態で、冷凍機２００で被冷却物Ｍを冷却する冷却運転を行う。被冷却物温度センサ５００は、被冷却物Ｍの温度を計測する。コントローラ４００は、冷却運転中に、被冷却物温度センサ５００により計測された温度に基づいて、電磁波照射器３００が発生させる電磁場の強度を調整する。

【0146】

言い換えると、本実施形態に係る冷却装置１００は、冷凍機２００と、電磁波照射器３００と、コントローラ４００と、被冷却物温度センサ５００と、を備える。冷凍機２００は、被冷却物Ｍを冷却する。電磁波照射器３００は、被冷却物Ｍを内部発熱させるため被冷却物Ｍに電磁波を照射する。電磁波照射器３００の照射する電磁波の出力は可変である。コントローラ４００は、冷凍機２００及び電磁波照射器３００の動作を制御し、電磁波を被冷却物Ｍに照射しながら冷凍機２００で被冷却物Ｍを冷却する冷却運転を行う。被冷却物温度センサ５００は、被冷却物Ｍの温度を計測する。コントローラ４００は、冷却運転中に、被冷却物温度センサ５００により計測された温度に基づいて、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力を調整する。

【0147】

本冷却装置１００では、発生させる電磁場の強度を予め決定しておくのではなく、冷却中の被冷却物Ｍの温度に基づき電磁場の強度が調整される。そのため、本冷却装置１００では、どのような被冷却物Ｍに対しても省電力で効率よく被冷却物Ｍの過冷却状態を生成することができる。

【0148】

（４−２）
本実施形態に係る冷却装置１００では、コントローラ４００は、冷却運転中に、温度の変化率に基づいて、電磁場の強度（電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力）を調整する。

【0149】

本冷却装置１００では、過冷却状態が実現されているか否かを判断する指標とすることが容易な冷却中の被冷却物Ｍの温度の変化率に基づき電磁場の強度が適宜調整される。そのため、本冷却装置１００では、省電力で効率よく被冷却物Ｍの過冷却状態を生成できる。

【0150】

（４−３）
本実施形態に係る冷却装置１００では、コントローラ４００は、冷却運転中に、温度の変化率に基づき被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候を検知し、兆候が検知された場合に電磁場の強度を上昇させる。

【0151】

本冷却装置１００では、被冷却物Ｍが凍結する兆候が見られると、被冷却物Ｍが凍結しないように電磁場の強度が上昇させられる。そのため、本冷却装置１００では、被冷却物Ｍが過冷却状態から外れて最大氷結晶生成帯で凍結することを防止することができる。

【0152】

なお、被冷却物Ｍが凍結する時、被冷却物Ｍの温度は、通常、以下のいずれかの変化を示す。

【0153】

１）相変化に熱が利用され被冷却物Ｍの温度は概ね一定となる。

【0154】

２）被冷却物Ｍが過冷却状態から凍結状態に変化する際に被冷却物Ｍの温度が上昇する。

【0155】

そこで、コントローラ４００は、このような被冷却物Ｍの温度変化を検出することで被冷却物Ｍが凍結する兆候を検知することが好ましい。

【0156】

（４−４）
本実施形態に係る冷却装置１００では、コントローラ４００は、冷却運転時に、被冷却物温度センサ５００により検出される温度が、最大氷結晶生成帯の下限値より低い所定温度まで低下するように被冷却物Ｍを冷却した後に、冷凍機２００による冷却を継続しつつ、電磁波照射器３００による電磁場の発生を停止する。

【0157】

本冷却装置１００では、最大氷結晶生成帯の下限値より低い所定温度まで被冷却物Ｍを冷却した後に、電磁場の発生を止めて冷却だけを継続する。そのため、最大氷結晶生成帯における被冷却物Ｍの凍結時間を短縮して、被冷却物Ｍの品質の劣化を抑制しつつ被冷却物Ｍを冷凍することができる。

【0158】

（４−５）
本実施形態に係る冷却装置１００では、コントローラ４００は、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁場の強度を最小強度に設定した状態（電磁波の出力を最小出力Ｓｍｉｎに設定した状態）で冷却運転を開始する。

【0159】

本冷却装置１００では、被冷却物Ｍに電磁場を作用させることで被冷却物Ｍを過冷却状態で冷却する過冷却運転を、電磁波の強度を最小強度に落とした状態で開始する。そのため、本冷却装置１００では、省電力で効率よく被冷却物Ｍの過冷却状態を生成することが容易である。

【0160】

ただし、これに限定されるものではなく、コントローラ４００は、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁場の強度を最小強度以外に設定した状態で冷却運転を開始してもよい。

【0161】

（４−６）
本実施形態に係る冷却装置１００では、コントローラ４００は、電磁場により発生する被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回っていると判断される場合に、冷凍機２００の冷却能力を上昇させる、及び／又は、電磁波照射器３００が被冷却物Ｍに照射する電磁波の出力を下降させる。

【0162】

本冷却装置１００では、電磁波による内部発熱の熱量が冷凍機２００の冷却能力を上回ってしまった場合に、冷凍機２００の冷却能力が向上させられるように、及び／又は、電磁波の出力が下降させられるように制御される。そのため、被冷却物Ｍの温度を上昇させることなく冷却することができる。

【0163】

（４−７）
本実施形態に係る冷却装置１００において、電磁波照射器３００では、発生させる電磁場の周波数が可変である。コントローラ４００は、少なくとも電磁波照射器３００の動作を制御して、冷却運転時に発生させる電磁場の周波数を決定するための予備運転を行う。

【0164】

本冷却装置１００では、発生させる電磁場の周波数も被冷却物別に予め決定しておくのではなく、被冷却物Ｍそのものを用いて、発生させる電磁場の周波数を決定する予備運転が実行される。そのため、どのような被冷却物Ｍを取り扱う場合にも、被冷却物Ｍを効率良く内部発熱させることのできる周波数の電磁場を用いて冷却運転を行うことができる。

【0165】

（５）変形例
以下に上記実施形態の変形例を説明する。なお、各変形例の構成の一部又は全部は、他の変形例の構成の一部又は全部と互いに矛盾しない範囲で複数組み合わされてもよい。

【0166】

（５−１）変形例Ａ
上記実施形態では、電磁波照射器３００の設定可能周波数範囲は、中波、短波、及び超短波の領域内に含まれる。しかし、電磁波照射器３００の設定可能周波数範囲は、被冷却物Ｍを内部加熱可能な周波数を含むものであればよく、中波、短波、及び超短波以外の領域を含むように構成されてもよい。

【0167】

例えば、電磁波照射器３００の照射可能な電磁波の周波数（設定可能周波数範囲）には、極超短波（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、センチメートル波（３〜３０ＧＨｚ）、ミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）及びサブミリ波（３００ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）の少なくとも１つの周波数帯の周波数が含まれてもよい。より好ましくは、電磁波照射器３００の照射可能な電磁波の周波数には、極超短波（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）及びセンチメートル波（３〜３０ＧＨｚ）の少なくとも１つの周波数帯の周波数が含まれてもよい。なお、電磁波照射器が極超短波（３００ＭＨｚ〜３ＧＨｚ）、センチメートル波（３〜３０ＧＨｚ）、ミリ波（３０〜３００ＧＨｚ）及びサブミリ波（３００ＧＨｚ〜３ＴＨｚ）の少なくとも１つの周波数の電磁波を照射する機器である場合、電磁波照射器は、例えば電子レンジのように、マイクロ波発生装置（マグネトロン）で発生した電磁波を被冷却物Ｍに照射する装置であってもよい。

【0168】

さらに、電磁波照射器３００の照射可能な電磁波の周波数は、上記の周波数帯以外の周波数であって、被冷却物Ｍを過冷却状態で冷却することが可能な周波数を含むものであってもよい。

【0169】

（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、被冷却物温度センサ５００は、被冷却物Ｍの表面温度を計測するセンサであるが、これに限定されるものではなく、被冷却物Ｍの内部の温度を計測するセンサであってもよい。例えば、被冷却物温度センサ５００は、光ファイバープローブが挿入された被冷却物Ｍの内部の温度を計測する、光ファイバー式温度センサであってもよい。

【0170】

（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態では、被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２まで降下すると、電磁波照射器３００による電磁波の照射が中止され、その後、通常冷却運転が実行されて被冷却物Ｍが凍結させられるが、これに限定されるものではない。例えば、冷却装置１００は、被冷却物Ｍが過冷却状態で維持されるように、被冷却物Ｍの温度によらず電磁波照射器３００による電磁波の照射を継続するものであってもよい。

【0171】

（５−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、過冷却運転中に、電磁波照射器３００が照射する電磁波の出力が一定量（ΔＳ）ずつ上昇／下降させられることで電磁波の出力の調整が行われるが、これに限定されるものではない。

【0172】

例えば、過冷却運転中の電磁波の出力の調整量は毎回一定でなくてもよい。また、例えば、過冷却運転中に電磁波の出力を増加させる場合の出力の調整量と、過冷却運転中に電磁波の出力を減少させる場合の出力の調整量とは、異なる値であってもよい。

【0173】

（５−５）変形例Ｅ
上記実施形態では、予備運転後に通常冷却運転が実施され、その後に過冷却運転が実施されるという流れで冷却装置１００が運転されるが、これに限定されるものではない。例えば、冷却装置１００は、予備運転後に直ちに過冷却運転を実行するものであってもよい。ただし、省エネルギーの観点からは、被冷却物Ｍの温度が被冷却物Ｍの凍結が問題とならないような温度である場合には、電磁波照射器３００による電磁波の照射は行われないことが好ましい。

【0174】

（５−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、予備運転時には冷凍機２００は運転されないが、これに限定されるものではない。例えば、被冷却物Ｍの温度上昇による品質の劣化や、被冷却物Ｍの温度を早期に低下させるという観点からは、予備運転は冷凍機２００を運転しながら実行されてもよい。

【0175】

なお、この場合には、予備運転中には冷凍機２００は一定の冷却能力で運転されることが好ましい。そして、過冷却運転時周波数決定部４１０は、各周波数の電磁波の照射時の被冷却物Ｍの温度の上昇率が最も高い周波数を、あるいは、各周波数の電磁波の照射時に被冷却物Ｍの温度がいずれも下降している場合には、温度の下降率が最も低い周波数を、過冷却運転時周波数ｆ１に決定することが好ましい。

【0176】

（５−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、予備運転時に、被冷却物Ｍの温度に基づいて過冷却運転時周波数ｆ１を決定するが、これに限定されるものではない。例えば、過冷却運転時周波数決定部４１０は、電磁波を被冷却物Ｍに照射する時の冷却空間１１０ａの温度変化をモニタリングし、その温度上昇が最大となる電磁波の周波数を過冷却運転時周波数ｆ１としてもよい。

【0177】

（５−８）変形例Ｈ
上記実施形態では、予備運転も過冷却運転も同じケーシング１１０内で実行されるがこれに限定されるものではない。例えば、予備運転は別の筐体内で実行され、その後、この筐体からケーシング１１０内へと被冷却物Ｍがコンベア等で搬送され、ケーシング１１０で通常冷却運転及び過冷却運転が行われてもよい。この場合、冷却装置１００は、電磁波照射器や被冷却物温度センサを複数有し、予備運転時と過冷却運転時とで、異なる電磁波照射器や被冷却物温度センサを用いてもよい。

【0178】

なお、予備運転も過冷却運転も同じケーシング１１０内で実行される場合であっても、冷却装置１００は、例えば電磁波照射器を複数有し、予備運転時と過冷却運転時とで、異なる電磁波照射器を用いてもよい。

【0179】

（５−９）変形例Ｉ
上記実施形態の電磁波照射器３００では、設定可能周波数範囲内の周波数の電磁波の照射が１台の高周波電源３２０を用いて行われるが、これに限定されるものではない。例えば、電磁波照射器３００は、複数の高周波電源３２０を有し、照射する電磁波の周波数に応じて異なる高周波電源が用いられてもよい。

【0180】

（５−１０）変形例Ｊ
上記実施形態のコントローラ４００は、独立した機器ではなくてもよい。例えば、冷凍機２００の冷凍機制御部２９０が、コントローラ４００と同様の制御を行ってもよい。

【0181】

（５−１１）変形例Ｋ
上記実施形態では、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波の照射による被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が、冷凍機２００の冷却能力を上回っていると判断される場合に、冷凍機２００の冷凍能力を上昇させたり、電磁波の出力Ｓを減少させたりするが、これに限定されるものではない。

【0182】

例えば、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、電磁波の照射による被冷却物Ｍの内部発熱の熱量が、冷凍機２００の冷却能力に比較して比較的大きいと判断される場合に、冷凍機２００の冷凍能力を上昇させたり、電磁波の出力Ｓを減少させたりしてもよい。例えば具体的には、電磁波出力／冷凍能力調整部４２０は、被冷却物Ｍの温度低下率が所定値より低い場合にも、冷凍機２００の冷凍能力を上昇させたり、電磁波の出力Ｓを減少させたりしてもよい。

【0183】

（５−１２）変形例Ｌ
上記実施形態では、電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数は可変である。電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数は可変であることが好ましいが、電磁波照射器３００の照射する電磁波の周波数は可変でなくてもよい。

【0184】

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る冷却装置１１００も、第１実施形態に係る冷却装置１００と同様に、食品等の被冷却物Ｍを冷却する装置である。冷却装置１１００は、被冷却物Ｍに対して電場（静電場）を作用させながら被冷却物Ｍを冷却することで、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却可能な装置である。

【0185】

冷却装置１１００は、電磁波照射器３００に代えて電場発生器１３００を有する。また、冷却装置１１００は、電磁場に代えて電場を利用するため、制御部の一例としてのコントローラ１４００の制御が一部異なる。

【0186】

冷却装置１１００は、冷却装置１００と共通する点も多いため、ここでは主に相違点について説明する。

【0187】

冷却装置１１００は、ケーシング１１０と、冷凍機２００と、電場発生器１３００と、コントローラ１４００と、被冷却物温度センサ５００と、ケーシング内温度センサ６００と、を主に含む（図１及び図２参照）。ケーシング１１０、冷凍機２００、被冷却物温度センサ５００、及びケーシング内温度センサ６００については、第１実施形態と同様であるため、説明は省略する。

【0188】

電場発生器１３００は、被冷却物Ｍに作用させる電場（静電場）を発生させる発生器の一例である。電場発生器１３００により被冷却物Ｍに電場を作用させながら冷凍機２００で冷却することで、過冷却域で被冷却物Ｍを冷却することが可能である。

【0189】

電場発生器１３００は、電磁波照射器３００とは異なり、高周波電源３２０に代えて直流電源１３２０を有する。電場発生器１３００では、発生させる電場の強度（高周波電源３２０の出力）が可変である。電場発生器１３００は、電場の強度を、所定の範囲内で変更可能である。

【0190】

コントローラ１４００は、冷凍機制御部２９０及び直流電源１３２０に電気的に接続され、冷凍機２００及び電場発生器１３００の動作を制御する装置である。コントローラ１４００は、冷凍機２００及び電場発生器１３００の動作を制御することで、冷却装置１１００に２種類の運転（通常冷却運転、過冷却運転）を実行させる。冷却装置１１００は、冷却装置１００とは異なり、周波数の決定工程が不要であるため、予備運転は行わない。

【0191】

通常冷却運転は、電場発生器１３００を停止した状態で、冷凍機２００を運転して被冷却物Ｍを冷却する運転である。

【0192】

過冷却運転は、冷却運転の一例である。コントローラ１４００は、過冷却運転時に、電場発生器１３００が電場を発生させた状態で、冷凍機２００が被冷却物Ｍを冷却するように、冷凍機２００及び電場発生器１３００の動作を制御する。

【0193】

コントローラ１４００は、過冷却運転中に、被冷却物温度センサ５００により計測される被冷却物Ｍの温度に基づいて、電場発生器１３００が発生させる電場の強度を調整する。

【0194】

冷却装置１１００の動作について以下に説明する。

【0195】

コントローラ１４００は、冷却装置１１００の運転開始スイッチ（図示省略）が押下されると、図８のようなフローチャートに従って、冷却装置１１００に各運転を実行させる。図８のフローチャートは、第１実施形態の冷却装置１００の冷却処理のフローチャートと、予備運転が実行されない点を除き同様であるので説明は省略する。

【0196】

次に、冷却装置１１００の過冷却運転について説明する。

【0197】

過冷却運転時の冷却装置１１００の動作は、コントローラ１４００により、例えば、図９のフローチャートのように制御される。

【0198】

なお、前提として、過冷却運転の開始時には、冷凍機２００は所定の冷却能力で運転されているものとする。また、以下では特に説明を省略するが、コントローラ１４００は、過冷却運転時に、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度を適宜取得している。

【0199】

まず、コントローラ１４００は、電場発生器１３００の発生させる電場の強度を設定可能な範囲の下限値（最小強度）に設定する（ステップＳ２０１）。そして、コントローラ１４００は、電場発生器１３００の動作を制御して、電場の発生を開始する（ステップＳ２０２）。

【0200】

次に、コントローラ１４００は、過冷却運転中に、被冷却物温度センサ５００が検出する温度の変化率に基づき、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候を検知する（ステップＳ２０３）。ステップＳ２０３の処理については、第１実施形態の図５のフローチャートのステップＳ２４の処理と同様であるため、説明は省略する。

【0201】

ステップＳ２０３で、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候がないと判定されると、ステップＳ２０４へと進む。ステップＳ２０３で、被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候が検知された場合には、ステップＳ２１０へと進む。

【0202】

ステップＳ２０４では、コントローラ１４００は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が予め定めた所定の第２温度Ｔ２以下になったか否かを判定する。第２温度Ｔ２は、最大氷結晶生成帯の下限値（−５℃）より低い温度である。ステップＳ２０４で、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２以下になったと判定された場合には、ステップＳ２０５へと進む。ステップＳ２０４で、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２より高いと判定された場合には、ステップＳ２０３に戻る。

【0203】

ステップＳ２０５では、冷凍機２００による冷却は維持しつつ（冷凍機２００は運転を継続しつつ）、電場発生器１３００による電場の発生を停止し、図８のステップＳ１０４へと進む。つまり、コントローラ１４００は、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度が第２温度Ｔ２まで低下するように被冷却物Ｍを冷却した後に、冷凍機２００による冷却は維持しつつ、電場発生器１３００による電場の発生を停止する。なお、ステップＳ２０５からステップＳ１０４に進む時に、コントローラ１４００は、好ましくは、冷却能力を上げるように（例えば冷却能力が最大になるように）冷凍機２００を制御する。

【0204】

ステップＳ２０３からステップＳ２１０に工程が進んだ場合（つまり、過冷却運転中に、コントローラ１４００が、被冷却物温度センサ５００が検出する被冷却物Ｍの温度の変化率に基づいて被冷却物Ｍが凍結状態になる兆候を検知した場合）について説明する。

【0205】

ステップＳ２１０では、コントローラ１４００は、電場発生器１３００が発生させる電場の強度が、設定可能な範囲の上限値（最大強度）であるか否かを判定する。

【0206】

コントローラ１４００は、被冷却物Ｍの凍結する兆候を検知した場合、後述するステップＳ２１１で電場発生器１３００が発生させる電場の強度を上昇させることで被冷却物Ｍの過冷却状態を維持しようとする。これに対し、既に電場の強度が最大強度に設定されている場合には、コントローラ１４００は、被冷却物Ｍを過冷却状態で維持することが困難であるため（電場の強度を上げられないため）、過冷却運転から、通常冷却運転へと運転を変更するため、ステップＳ２０５へと進む。一方、ステップＳ２１０において、コントローラ１４００が、電場の強度が最大強度でないと判定した場合には、工程はステップＳ２１１に進む。

【0207】

ステップＳ２１１では、コントローラ１４００は、電場発生器１３００が被冷却物Ｍに照射する電場の強度を所定量だけ上昇させる。その後ステップＳ２０３に進む。

【0208】

なお、冷却装置１１００においても、冷却装置１００の図５のフローチャートのステップＳ４０〜ステップＳ４２と同様に、被冷却物Ｍの温度が上昇傾向にある場合に、冷凍機２００の冷却能力を上昇させたり、電場の強度を下降させたりする制御が行われてもよい。

【0209】

第２実施形態の冷却装置１１００は、電磁場を発生させるか電場を発生させるかで違いはあるものの、第１実施形態の冷却装置１００の特徴として記載した（４−１）〜（４−５）と同様の特徴を有する。

【0210】

また、第２実施形態の冷却装置１００に対しても、第１実施形態の変形例が矛盾のない範囲で適用されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0211】

本発明は、被冷却物に電磁場又は電場を作用させることで、過冷却域で被冷却物を冷却する冷却装置に広く適用でき有用である。

【符号の説明】

【0212】

１００，１１００ 冷却装置
２００ 冷凍機
３００ 電磁波照射器（発生器）
４００ コントローラ（制御部）
５００ 温度センサ
１３００ 電場発生器（発生器）
Ｍ 被冷却物
Ｓ 電磁波の出力（電磁場の強度）
Ｓｍｉｎ 電磁波の最小出力（電磁場の最小強度）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0213】

【特許文献1】特開２００１−２４５６４５号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】