特開 2024-151587 冷凍装置

(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】P2024151587

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】冷凍装置

(51)【国際特許分類】

   F25D 13/00 20060101AFI20241018BHJP

   F25D 17/06 20060101ALI20241018BHJP

   F25D 17/02 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

F25D13/00 A

F25D17/06 301

F25D17/02 302

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065049

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】507192781

【氏名又は名称】株式会社アライブテック

(74)【代理人】

【識別番号】110003926

【氏名又は名称】弁理士法人イノベンティア

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 只康

【テーマコード（参考）】

3L045

3L345

【Ｆターム（参考）】

3L045AA01

3L045BA03

3L045BA04

3L045CA03

3L045DA02

3L045EA01

3L045FA02

3L045HA02

3L045HA07

3L045PA01

3L045PA02

3L045PA04

3L345AA06

3L345AA16

3L345BB02

3L345CC01

3L345DD24

3L345DD34

3L345EE03

3L345EE33

3L345EE49

3L345EE53

3L345FF13

3L345FF14

3L345FF44

3L345KK01

3L345KK02

3L345KK04

3L345KK05

(57)【要約】

【課題】被冷凍物によって冷凍の方法をエアブラスト式とリキッド式とで使い分けたい場合にも、エアブラスト式の冷凍装置とリキッド式の冷凍装置との両方を設置することなく、エアブラスト式とリキッド式とを柔軟に使い分けて冷凍が可能な冷凍装置を提供する。
【解決手段】冷凍装置１００は、被冷凍物Ｆが収容可能に構成された冷凍室１と、不凍液Ｒを収容する冷凍槽２と、冷却用熱交換器３と、を備える。冷却用熱交換器３は、冷凍槽外に配置されて周囲の空気を冷却する第１部分３１と、冷凍槽内に配置されて不凍液を冷却する第２部分３２と、を有する。冷凍装置は、第１部分によって冷却された冷気を冷凍室内に送風するように配置された送風ファン４１，４２をさらに備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被冷凍物が収容可能に構成された冷凍室と、
不凍液を収容する冷凍槽と、
冷却用熱交換器と、を備え、
前記冷却用熱交換器は、前記冷凍槽外に配置されて周囲の空気を冷却する第１部分と、前記冷凍槽内に配置されて前記不凍液を冷却する第２部分と、を有し、
前記第１部分によって冷却された冷気を前記冷凍室内に送風するように配置された送風ファンをさらに備える
冷凍装置。

【請求項2】

前記送風ファンは、前記第１部分を挟んで配置された上流側ファンと下流側ファンとを有し、
前記上流側ファンは、回転することで周辺空気を取り込んで前記第１部分に給気し、
前記下流側ファンは、回転することで前記第１部分によって冷却された冷気を前記冷凍室内に給気する
請求項１に記載の冷凍装置。

【請求項3】

前記下流側ファンは複数のファンを含み、
前記複数のファンそれぞれの駆動を独立に制御する制御装置をさらに備える
請求項２に記載の冷凍装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記冷凍室に収容された前記被冷凍物の温度の測定結果に基づき、前記複数のファンそれぞれの駆動を制御する
請求項３に記載の冷凍装置。

【請求項5】

前記冷凍室内の冷気を取り込み、前記冷凍槽内に噴射するバブリング装置をさらに備える
請求項１に記載の冷凍装置。

【請求項6】

前記冷凍槽内に収容された前記被冷凍物に対して振動を与えるための振動装置をさらに備える
請求項１に記載の冷凍装置。

【請求項7】

前記冷凍室内の冷気を取り込み、前記冷凍槽内に噴射するバブリング装置と、
前記送風ファン及び前記バブリング装置の駆動を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置での制御モードは、前記送風ファンを駆動させ、前記バブリング装置を駆動させない第１モードと、前記送風ファンを駆動させず、前記バブリング装置を駆動させる第２モードと、を有する
請求項１に記載の冷凍装置。

【請求項8】

前記冷凍室、前記冷凍槽、及び、前記冷却用熱交換器を収容する、多面体の筐体をさらに備え、
前記筐体の外面の少なくとも２面は一体形成されている
請求項１に記載の冷凍装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、冷凍装置に関する。

【背景技術】

【0002】

食品などの被冷凍物を急速冷凍させるための冷凍装置として、例えば特開２０１９－２５９７号公報（以下、特許文献１）に開示されているような、被冷凍物に冷気を当てる、いわゆるエアブラスト式の冷凍装置が知られている。また、他の方式として、例えば特許第６８５４５５６号公報（以下、特許文献２）に開示されているような、被冷凍物を氷点下まで冷却した液体に対象物を浸けて冷凍させる、いわゆるリキッド式の冷凍装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－２５９７号公報

【特許文献2】特許第６８５４５５６号公報

【発明の概要】

【0004】

被冷凍物によっては、冷凍の方法をエアブラスト式とリキッド式とで使い分けたい場合もあり得る。そのような場合にも、エアブラスト式の冷凍装置とリキッド式の冷凍装置との両方を設置することなく、エアブラスト式とリキッド式とを柔軟に使い分けて冷凍が可能な冷凍装置が望まれる。

【0005】

ある実施の形態に従うと、冷凍装置は、被冷凍物が収容可能に構成された冷凍室と、不凍液を収容する冷凍槽と、冷却用熱交換器と、を備える。冷却用熱交換器は、冷凍槽外に配置されて周囲の空気を冷却する第１部分と、冷凍槽内に配置されて不凍液を冷却する第２部分と、を有する。冷凍装置は、第１部分によって冷却された冷気を冷凍室内に送風するように配置された送風ファンをさらに備える。

【0006】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は、実施の形態に係る冷凍装置の概略外観斜視図である。

【図2】図２は、図１のＡＡ断面概略図である。

【図3】図３は、冷凍装置に含まれる冷却用熱交換器の概略図である。

【図4】図４は、冷凍装置に含まれる制御装置の概略構成図である。

【図5】図５は、制御装置でのエアブラスト凍結時の制御の流れの一例を表した図である。

【図6】図６は、制御装置でのリキッド凍結時の制御の流れの一例を表した図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

＜１．冷凍装置の概要＞
（１）実施の形態に係る冷凍装置は、被冷凍物が収容可能に構成された冷凍室と、不凍液を収容する冷凍槽と、冷却用熱交換器と、を備える。冷却用熱交換器は、冷凍槽外に配置されて周囲の空気を冷却する第１部分と、冷凍槽内に配置されて不凍液を冷却する第２部分と、を有する。冷凍装置は、第１部分によって冷却された冷気を冷凍室内に送風するように配置された送風ファンをさらに備える。

【0009】

ここでの冷凍物は、例えば食品である。冷凍装置１００で冷凍する際の被冷凍物Ｆの温度は、通常の室温程度であってもよいし、高温であってもよい。冷却用熱交換器が第１部分を有し、第１部分によって冷却された冷気を冷凍室内に送風するように配置された送風ファンが備えられることで、冷凍室に収容された被冷凍物に対して冷気が吹き付けられ、エアブラスト凍結される。また、冷却用熱交換器が第２部分を有し、第２部分によって冷凍槽に収容された不凍液が氷点下に冷却されることで、不凍液に浸漬された被冷凍物はリキッド凍結される。これにより、実施の形態に係る冷凍装置では、被冷凍物をエアブラスト凍結することもリキッド凍結することも可能になる。そのため、実施の形態に係る冷凍装置を用いることで、エアブラスト式の冷凍装置とリキッド式の冷凍装置との両方を設置することなく、エアブラスト式とリキッド式とを柔軟に使い分けて冷凍が可能となる。

【0010】

（２）（１）に記載の冷凍装置であって、好ましくは、送風ファンは、第１部分を挟んで配置された上流側ファンと下流側ファンとを有する。上流側ファンは、回転することで周辺空気を取り込んで第１部分に給気する。下流側ファンは、回転することで第１部分によって冷却された冷気を冷凍室内に給気する。これにより、上流側ファンはプッシュ側のファン、下流側ファンはプル側のファンとして機能する。そのため、これら両ファンが用いられることで熱効率を高めることができる。

【0011】

（３）（２）に記載の冷凍装置であって、好ましくは、下流側ファンは複数のファンを含む。冷凍装置は、複数のファンそれぞれの駆動を独立に制御する制御装置をさらに備える。これにより、例えば、複数のファンの駆動のタイミングを異ならせることができる。そのように駆動が制御されることによって冷凍室内に乱気流を生じさせ、冷凍室に収容された被冷凍物の冷却の偏り（冷凍むら）を防ぐことが可能になる。

【0012】

（４）（３）に記載の冷凍装置であって、好ましくは、制御装置は、冷凍室に収容された被冷凍物の温度の測定結果に基づき、複数のファンそれぞれの駆動を制御する。これにより、過剰な凍結や凍結不足が防止することができる。また、安定した冷凍品質を維持することができる。

【0013】

（５）（１）～（４）のいずれかに記載の冷凍装置であって、好ましくは、冷凍室内の冷気を取り込み、冷凍槽内に噴射するバブリング装置をさらに備える。これにより、冷凍槽に収容された不凍液を効率的に冷却できる。

【0014】

（６）（１）～（５）のいずれかに記載の冷凍装置であって、好ましくは、冷凍槽内に収容された被冷凍物に対して振動を与えるための振動装置をさらに備える。振動装置によって、冷凍槽内に収容された被冷凍物に対して、被冷凍物内の水分子が動かない程度の微細な振動を与えることができる。これにより、被冷凍物が細胞膜などの膜に包まれた水分を含む場合に、水分を包む膜の損傷を防いで被冷凍物を凍結させることができる。その結果、冷凍品質を向上させることができる。

【0015】

（７）（１）～（６）のいずれかに記載の冷凍装置であって、好ましくは、冷凍室内の冷気を取り込み、冷凍槽内に噴射するバブリング装置と、送風ファン及びバブリング装置の駆動を制御する制御装置と、を備える。制御装置での制御モードは、送風ファンを駆動させ、バブリング装置を駆動させない第１モードと、送風ファンを駆動させず、バブリング装置を駆動させる第２モードと、を有する。第１モードは、エアブラスト冷凍を行わせる際の制御モードに相当し、第２モードはリキッド冷凍を行わせる際の制御モードに相当する。これにより、実施の形態に係る冷凍装置を用いることで、エアブラスト式とリキッド式とを柔軟に使い分けて冷凍が可能となる。

【0016】

（８）（１）～（７）のいずれかに記載の冷凍装置であって、好ましくは、冷凍室、冷凍槽、及び、冷却用熱交換器を収容する、多面体の筐体をさらに備える。筐体の外面の少なくとも２面は一体形成されている。これにより、一体形成された２面間の継ぎ目をなくすことができ、その間の熱伝導の高い素材の使用が抑えられる。その結果、放熱が抑えられるとともに、継ぎ目が減ることで気密性が増す。また、堅牢性も確保される。そのため、高い保冷性が実現され得る。

【0017】

＜２．冷凍装置の例＞
図１は、実施の形態に係る冷凍装置１００の概略外観斜視図である。図２は、図１のＡＡ断面概略図である。冷凍装置１００は、冷凍室１と、冷凍槽２と、冷却用熱交換器３と、を備える。冷凍室１と冷凍槽２との配置は、特定の配置に限定されない。一例として、冷凍槽２は、冷凍室１の下方に配置される。他の例として、冷凍室１が冷凍槽２の下方に配置されてもよいし、冷凍室１と冷凍槽２とが左右又は前後に並んでもよい。

【0018】

冷凍装置１００は、被冷凍物Ｆを冷凍する。被冷凍物Ｆは、例えば食品である。被冷凍物Ｆは、他の例として実験用の生体や移植手術用の皮膚又は臓器、及び血液などであってもよい。冷凍装置１００で冷凍する際の被冷凍物Ｆの温度は、通常の室温程度であってもよい。又は、冷凍装置１００で冷凍する際の被冷凍物Ｆの温度は、高温であってもよい。被冷凍物Ｆの温度は、例えば９０℃程度であってもよく、一例として調理品などの加熱した食品などであってもよい。

【0019】

冷凍室１は、被冷凍物Ｆが収容可能に構成されている。冷凍室１が被冷凍物Ｆを収容可能であることは、例えば、被冷凍物Ｆ、又は、被冷凍物Ｆを収容した容器を載置可能な載置台１１（図２参照）が冷凍室１に設置されていること、などである。

【0020】

載置台１１は、例えば棚形状であってもよい。好ましくは、載置台１１は、冷凍室１に対して着脱可能である。これにより、被冷凍物Ｆを収容する際には載置台１１を設置し、後述する蓋部２２（図２参照）の開閉の際には載置台１１を取り外すことができる。

【0021】

図３は、冷却用熱交換器３の概略図である。冷却用熱交換器３は、冷凍室１内に配置される第１部分３１と、冷凍槽２内に配置される第２部分３２と、を有する。第１部分３１及び第２部分３２は、それぞれ、冷媒管３１４，３２１を含む。冷媒管３１４と冷媒管３２１とはジョイント３３（図３参照）で接続されている。又は、冷媒管３１４と冷媒管３２１とは一体成型であってもよい。冷媒管３１４と冷媒管３２１とは連通し、その内部に冷媒ガスが循環している。第１部分３１は、さらにフィン３１５を有する。フィン３１５は、載置台１１に近い側の面３１２に取り付けられている。

【0022】

冷凍装置１００は送風ファン４を備える。送風ファン４は、上流側ファン４１と下流側ファン４２とを含む。上流側ファン４１と下流側ファン４２とは、第１部分３１を挟んで配置されている。すなわち、下流側ファン４２は面３１２に取り付けられ、上流側ファン４１は面３１２の反対側の面３１１に取り付けられている。

【0023】

上流側ファン４１は、２以上の複数のファンを含む。下流側ファン４２も、２以上の複数のファンを含んでもよい。すなわち、上流側ファン４１は、面３１１の上方の第１ファン４１Ａと下方の第２ファン４１Ｂとを含む。下流側ファン４２は、面３１２の上方の第１ファン４２Ａと下方の第２ファン４２Ｂとを含む。

【0024】

送風ファン４は、いわゆるプッシュ・プル型のファンであって、上流側ファン４１がプッシュ側、下流側ファン４２がプル側のファンに相当する。上流側ファン４１は、回転することによって周辺空気を取り込んで第１部分３１に給気する。取り込まれた空気は、冷媒管３１４に接することで冷却される。下流側ファン４２は、回転することによって、冷却された冷気を冷凍室１内に給気するとともに、冷凍室１内の冷気を撹拌し、循環させる。これにより、第１部分３１は、冷凍室内の空気を冷却する。第１部分３１は、冷凍室１近傍の空気を氷点下に冷却し、例えば、－４０℃、又は－５０℃程度に冷却する。

【0025】

冷凍装置１００は、上流側ファン４１及び下流側ファン４２を有することで、熱効率を高めることができる。すなわち、上流側ファン４１及び下流側ファン４２が回転することによって、上流側ファン４１の周辺空気が矢印Ｂ（図３参照）に示されたように第１部分３１を経て冷却されて冷凍室１の内部に送風される。上流側ファン４１の周辺に外気が導入されることで、外気が第１部分３１で冷却され、冷凍室１の内部に送風される。これにより、冷凍室１に収容された被冷凍物Ｆはエアブラスト凍結される。従って、少なくとも、冷凍室１と、冷却用熱交換器３の第１部分３１と、上流側ファン４１及び下流側ファン４２とは、冷凍装置１００のうちのエアブラスト凍結装置部分と言える。

【0026】

冷却用熱交換器３の第１部分３１には、デフロスト用のヒータ３１３が配置されている（図３参照）。好ましくは、ヒータ３１３は近赤外線の赤外線ヒータである。近赤外線は、氷・霜・結露水などデフロスト対象に到達し、水分子を振動させることによって摩擦熱を発生させる。すなわち、近赤外線は、水分子に振動を与えることで生じる摩擦熱により氷・霜などの個体を融解させる。また、近赤外線は、結露水などの液体を蒸発させる。これにより、第１部分３１が効率的にデフロストされ、冷凍室１内を乾燥状態にできる。その結果、冷凍室１内の清潔が保たれる。また、近赤外線の赤外線ヒータは、同様に氷・霜などの個体を融解させ、結露水などの液体を蒸発させるヒータと比較して電力消費量が小さい。そのため、省エネルギーが実現される。

【0027】

冷凍槽２は、冷却媒体である不凍液Ｒを収容可能に構成されている。不凍液Ｒは、熱伝導率が高く、融点が高い液体が好ましい。不凍液Ｒは、例えば、アルコールである。アルコールは、たとえば、エタノール、エチルアルコール、エチレングリコール、などである。不凍液Ｒは、他の例として塩水、塩化カルシウムなどであってもよい。

【0028】

冷凍槽２が不凍液Ｒを収容可能に構成されていることは、一例として、冷凍槽２が槽形状を有することである。冷凍槽２は開口２１を有し、好ましくは、開口２１には開閉可能に蓋部２２が取り付けられている（図２参照）。これにより、開口２１を経て内部に被冷凍物Ｆを収容可能となる（図２参照）。

【0029】

冷凍槽２は、被冷凍物Ｆを収容可能に構成されている。冷凍槽２が被冷凍物Ｆを収容可能であることは、一例として、冷凍槽２内に、被冷凍物Ｆを収容可能な収容部２３が設けられていることである。収容部２３は、例えば、側面及び底面にパンチングで孔が形成された箱形状のステンレス製の容器である。又は、収容部２３は、樹脂などの熱伝導率が低い素材で製造された容器であってもよい。これにより、収容部２３に被冷凍物Ｆが収容されることで、被冷凍物Ｆが不凍液Ｒに浸漬される。なお、被冷凍物Ｆは、一例として、不凍液Ｒに直接触れないよう袋などに密封されて収容部２３に収容される。また、被冷凍物Ｆが後述の冷却用熱交換器３の第２部分３２に接触することによって第２部分３２が破損することが防止される。なお、冷凍槽２が被冷凍物Ｆを収容可能であることは、他の例として、槽状の冷凍槽２に直接、被冷凍物Ｆが収容されることであってもよい。

【0030】

冷却用熱交換器３の第２部分３２は、いわゆる投げ込み型とも呼ばれる浸漬型熱交換器である。第２部分３２は冷凍槽２内に配置され、冷媒管３２１が不凍液Ｒに浸漬される。冷媒管３２１は、一例としてフィンチューブである。冷媒管３２１は第１部分３１の冷媒管３１４と連通し、内部に冷媒ガスが循環している。これにより、冷凍槽２に収容された不凍液Ｒは冷媒管３２１に接することで冷却される。第２部分３２は、不凍液Ｒを氷点下の温度に冷却する。一例として、第２部分３２は、不凍液Ｒを－３５℃程度に冷却する。

【0031】

好ましくは、第２部分３２はＵ字形状の屈曲部分を有する（図３参照）。これにより、伝熱面積が大きくなり、冷却効率を上げることができる。なお、屈曲部分の個数、及び直線部分の数は図３に示されたものに限定されない。屈曲部分の個数、及び直線部分の数が多くなるほど、冷凍槽２内の冷媒管３２１の全長が長くなるため、伝熱面積が大きくなる。その結果、冷却効率が向上する。

【0032】

収容部２３に被冷凍物Ｆが収容されていることで、被冷凍物Ｆが氷点下に冷却された不凍液Ｒに浸漬される。これにより、冷凍槽２に収容された被冷凍物Ｆはリキッド凍結される。従って、少なくとも、冷却用熱交換器３の第２部分３２と冷凍槽２とは、冷凍装置１００のうちのリキッド凍結装置部分と言える。

【0033】

好ましくは、冷凍装置１００は、バブリング装置２４を備える。バブリング装置２４は、冷凍槽２に対する開口２４１を有するノズル２４２と、冷凍槽２に対する開口２４３を有するノズル２４４を有するノズル２４６と、を備える。ノズル２４２とノズル２４４とはポンプＰを介して接続されている。ポンプＰは、例えばマグネットポンプである。

【0034】

バブリング装置２４では、ポンプＰが駆動することで、冷凍槽２内の不凍液Ｒが開口２４１から吸水され、ノズル２４２及びノズル２４４を経て開口２４３から冷凍槽２に吸水される。これにより、不凍液Ｒが撹拌されて冷凍槽２内に不凍液Ｒの対流が生じる。その結果、第２部分３２によって冷却された不凍液Ｒが循環し、全体として不凍液Ｒの温度が下がりやすくなる。そのため、被冷凍物Ｆのリキッド凍結が促進される。従って、この場合、冷却用熱交換器３の第２部分３２と冷凍槽２とバブリング装置２４とは、冷凍装置１００のうちのリキッド凍結装置部分と言える。

【0035】

バブリング装置２４は、さらに、冷凍室１に対する開口２４５を有するノズル２４６を備える。ノズル２４６はノズル２４４に接続されている。バブリング装置２４では、ポンプＰが駆動することでノズル２４４内に生じた陰圧によって冷凍室１内の冷気が開口２４５から吸気され、ノズル２４６及びノズル２４４を経て開口２４３から冷凍槽２に排気される。これにより、冷凍槽２内の不凍液Ｒが、冷却用熱交換器３の第２部分３２に加えて、冷凍室１内の冷気によっても冷却される。そのため、被冷凍物Ｆのリキッド凍結がより促進される。従って、この場合、冷却用熱交換器３の第１部分３１及び第２部分３２と、冷凍槽２と、バブリング装置２４とは、冷凍装置１００のうちのリキッド凍結装置部分と言える。

【0036】

開口２４３には、バブリングジェットノズル２４７が取り付けられている。そのため、冷凍室１から取り込まれた冷気が冷凍槽２に微細な気泡としてジェット噴射される。これにより、冷凍槽２内の不凍液Ｒの対流が生じやすくなる。その結果、不凍液Ｒの温度が下がりやすくなり、被冷凍物Ｆのリキッド凍結がより促進される。

【0037】

冷凍装置１００は、振動装置２５（図２参照）を備える。振動装置２５は冷凍槽２に備えられ、冷凍槽２に収容された被冷凍物Ｆに微細な振動を与える。微細な振動は、被冷凍物Ｆ内の水分子が動かない程度の振動を指す。

【0038】

振動装置２５は、一例として超音波発生装置であって、収容部２３に取り付けられている。この場合、振動装置２５が駆動することによって超音波が発生し、それにより収容部２３が振動する。収容部２３の振動は、収容部２３に収容された被冷凍物Ｆに与えられる。

【0039】

振動装置２５は、超音波発生装置に限定されない。振動装置２５は、他の例として電磁波の発生装置であってもよい。また、バブリング装置２４によって冷凍槽２内の不凍液Ｒの対流が生じることによってもと、冷凍槽２に収容された被冷凍物Ｆに微細な振動が与えられる。そのため、バブリング装置２４も振動装置に含まれる。

【0040】

振動装置２５は、さらに、冷凍室１に備えられていてもよい。また、冷凍室１の振動装置は、送風ファン４や載置台１１を含んでもよい。この場合、送風ファン４は、被冷凍物Ｆの周囲の気流にカルマン渦を発生させる形状である。又は、載置台１１は、送風ファン４から送風された気流にカルマン渦を発生させる形状である。これにより、送風ファン４が回転することで生じた気流のカルマン渦によって冷気に流体力学的な振動が発生し、その振動が被冷凍物Ｆに与えられる。

【0041】

被冷凍物Ｆに微細な振動を与えながら冷却することで被冷凍物Ｆは過冷却状態となり、小さな衝撃によって瞬時に凍結する。そのため、被冷凍物Ｆ内の水分は微小な氷となる。これにより、被冷凍物Ｆ内の水分が細胞膜などの膜に包まれている場合には、膜の損傷を防いで被冷凍物Ｆを凍結させることができる。その結果、冷凍品質を向上させることができる。

【0042】

冷凍装置１００は筐体５を備える。筐体５は多面体であって、一例として、上面５１、背面５２、側面５３，５４、及び前面５５を有する箱型形状である。上面５１、背面５２、側面５３，５４、及び前面５５は断熱パネルを含む。断熱パネルは、一例として硬質発泡ウレタンパネルである。

【0043】

筐体５は、冷凍室１、冷凍槽２、及び、冷却用熱交換器３を収容する。前面５５には開口が設けられ、扉５６が取り付けられている。扉５６を開閉することで、開口を介して冷凍室１又は冷凍槽２に被冷凍物Ｆを出し入れすることができる。

【0044】

筐体５の上面５１、背面５２、側面５３，５４、及び前面５５のうちの少なくとも２面は、一体形成されている。一例として、筐体５は、モノコック工法によって上面５１、背面５２、及び側面５３，５４が一体成型され、前面５５が取り付けられている。一体形成ではなく断熱パネルを接合すると、継ぎ目が生じる。継ぎ目から、放熱される。その点、少なくとも２面が一体形成されることで、その間の継ぎ目をなくすることができる。その結果、放熱が抑えられるとともに、継ぎ目が減ることで気密性が増す。また、堅牢性も確保される。そのため、高い保冷性が実現され得る。

【0045】

これにより、筐体５に用いる断熱パネルの厚みを薄くすることができる。例えば、冷凍室１内の温度を－４５℃に維持する際、断熱パネルを接合した比較例に係る筐体の断熱パネルの厚みは、熱伝導率０．０２６ｗ／ｍｋの断熱パネルを用いると、通常、１２５ｍｍ～１５０ｍｍである。これに対して、筐体５では熱伝導率０．０１８ｗ／ｍｋの断熱パネルを用いることで、その厚みを７５ｍｍ程度とすることができる。これにより、冷凍装置１００のサイズを小さくできる。又は、冷凍室１の容量を大きくできる。また、熱伝導率の低い断熱パネルを用いることができるため、コストダウンが図られる。

【0046】

筐体５の外側には操作部７が設けられている。操作部７は、一例としてタッチパネルである。この場合、操作部７は表示部も兼ねる。操作部７は、他の例としてボタンやレバーなどであってよい。

【0047】

冷凍装置１００は制御装置６を有する。制御装置６は、一例として制御盤によって実現される。制御装置６は、他の例としてコンピュータによって実現されてもよいし、制御盤とコンピュータとの組み合わせで実現されてもよい。図４は、制御装置６の概略構成図である。制御装置６は制御部６１を有する。制御装置６が制御盤によって実現される場合、制御部６１は電子回路、又は電子回路の組み合わせである。制御装置６がコンピュータによって実現される場合、制御部６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサである。

【0048】

制御装置６は、送風ファン４の駆動を制御するための送風ファン駆動部６２を有する。送風ファン駆動部６２は、送風ファン４のオン・オフを制御する。送風ファン駆動部６２は、送風ファン４の駆動量を制御してもよい。駆動量は、例えば、回転速度である。好ましくは、送風ファン駆動部６２は、送風ファン４を冷却に適した回転速度で回転させるよう駆動量を制御する。冷却に適した回転速度は、冷気の被冷凍物Ｆに対する風速を冷却に適した風速とする回転速度を指し、例えば、冷気の風速を３ｍ／ｓ程度とする回転速度である。これにより、被冷凍物Ｆを、表面の乾燥を抑えつつエアブラスト凍結させることができる。

【0049】

送風ファン駆動部６２は、下流側ファン４２の第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂを独立に制御する。独立に制御することは、第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂをそれぞれ異なるタイミングで回転させることを含む。好ましくは、制御装置６は、上流側ファン４１の第１ファン４１Ａ及び第２ファン４１Ｂを独立に制御する。これにより、後述するように、冷凍室１内の冷気の気流を細やかに制御することができる。

【0050】

制御装置６は、ポンプＰの駆動を制御するためのポンプ制御部６３を有する。ポンプ制御部６３の制御は、ポンプＰのオン・オフの制御を含む。ポンプ制御部６３は、ポンプＰの駆動量を制御してもよい。駆動量は、例えば、回転速度である。これにより、バブリング装置２４の駆動が制御装置６によって制御される。

【0051】

制御装置６は、振動装置２５の駆動を制御するための振動制御部６４を有する。振動制御部６４の制御は、振動装置２５のオン・オフの制御を含む。これにより、振動装置２５での超音波の発生が制御され、収容部２３に収容された被冷凍物Ｆへの振動の印加が制御される。

【0052】

制御装置６は、ヒータ３１３の駆動を制御するためのヒータ制御部６５を有する。ヒータ制御部６５の制御は、ヒータ３１３のオン・オフの制御を含む。これにより、ヒータ３１３からの近赤外線の発生が制御される。

【0053】

制御装置６は操作部インタフェース（Ｉ／Ｆ）６６を有する。操作部Ｉ／Ｆ６６は、操作部７からの操作信号の入力を受け付け、操作信号を制御部６１に入力する。操作信号は、一例として、送風ファン４のオン・オフを指示する信号である。操作信号は、他の例として、第１ファン４１Ａ、第２ファン４１Ｂ、第１ファン４２Ａ、及び第２ファン４２Ｂそれぞれについてのオン・オフを指示する信号であってもよい。この場合、制御部６１は送風ファン駆動部６２に制御信号を出力する。送風ファン駆動部６２は制御信号に従って送風ファン４のオン・オフを制御する。これにより、操作部７に対する操作に従って送風ファン４が駆動する。

【0054】

操作信号は、一例として、バブリング装置２４のオン・オフを指示する信号である。この場合、制御部６１はポンプ制御部６３に制御信号を出力する。ポンプ制御部６３は制御信号に従ってポンプＰのオン・オフを制御する。これにより、操作部７に対する操作に従ってバブリング装置２４が駆動する。

【0055】

操作信号は、一例として、振動装置２５のオン・オフを指示する信号である。この場合、制御部６１は振動制御部６４に制御信号を出力する。振動制御部６４は制御信号に従って振動装置２５のオン・オフを制御する。これにより、操作部７に対する操作に従って振動装置２５が駆動する。

【0056】

操作信号は、一例として、ヒータ３１３のオン・オフを指示する信号である。この場合、制御部６１はヒータ制御部６５に制御信号を出力する。ヒータ制御部６５は制御信号に従ってヒータ３１３のオン・オフを制御する。これにより、操作部７に対する操作に従ってヒータ３１３が駆動する。

【0057】

制御部６１は動作モードを有し、指定された動作モードに従って各部に制御信号を出力してもよい。動作モードの指定は、一例として、操作部７に表示された操作画面（図示せず）に対するユーザ操作によって行われてもよい。動作モードは、例えば、各部をユーザ操作に従って駆動させてエアブラスト凍結させる「エアブラスト（手動）」、各部を自動で駆動させてエアブラスト凍結させる「エアブラスト（自動）」、各部をユーザ操作に従って駆動させてリキッド凍結させる「リキッド（手動）」、各部を自動で駆動させてリキッド凍結させる「リキッド（自動）」、各部をユーザ操作に従って駆動させてエアブラスト凍結装とリキッド凍結との両方をさせる「エアブラスト＋リキッド（手動）」、各部を自動で駆動させてエアブラスト凍結とリキッド凍結との両方をさせる「エアブラスト＋リキッド（自動）」、などが挙げられる。操作画面で動作モードが選択されると、操作部７は、選択された動作モードに応じた操作信号を制御装置６に入力する。

【0058】

図５及び図６は、制御装置６での制御の流れの一例を表した図である。図５は、エアブラスト凍結時の制御の流れを表し、図７は、リキッド凍結時の制御の流れを表している。図５及び図６において、縦方向は時間軸を表し、上から下に時間経過が示されている。すなわち、時間経過に沿って時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２、又は、時刻ｔ０，ｔ３，ｔ４がある。また、図５及び図６において、各部から下に伸びる２本の直線の左側はオフ状態を表し、右側はオン状態を表している。

【0059】

操作部７において、上記の「エアブラスト（手動）」又は「エアブラスト（自動）」を指示するユーザ操作がなされた場合、操作部７はユーザ操作によって選択された動作モードを示す操作信号を制御装置６に入力する。時刻ｔ０で操作信号が入力されると、制御装置６はエアブラスト凍結時の制御（図５）を実行する。エアブラスト凍結時の制御は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの予冷期間Ｈ１の制御（第１モード）と、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの凍結期間Ｈ２の制御と、を含む。

【0060】

時刻ｔ１は、被冷凍物Ｆが冷凍室１に収容され、エアブラスト凍結を開始するタイミングを指す。一例として、「エアブラスト（自動）」が選択された場合、制御装置６は、駆動の開始が指示された時刻ｔ０から予め規定された予冷期間Ｈ１が経過する時刻ｔ１まで、予冷期間Ｈ１の制御を実行する。「エアブラスト（手動）」が選択された場合、制御装置６は、駆動の開始が指示された時刻ｔ０から、予冷動作の終了を指示するユーザ操作がなされた時刻ｔ１まで、予冷期間Ｈ１の制御を実行する。

【0061】

予冷期間Ｈ１の制御は、送風ファン４のすべてを回転させ、ポンプＰ及び振動装置２５を駆動させないことを含む。これにより、予冷期間Ｈ１では、上流側ファン４１の第１ファン４１Ａ及び第２ファン４１Ｂ、並びに、下流側ファン４２の第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂが回転する。また、バブリング装置２４及び振動装置２５は駆動しない。

【0062】

送風ファン４のすべてが回転することによって、予冷期間Ｈ１で冷凍室１内が急速に冷却される。また、リキッド凍結を行わないときにバブリング装置２４及び振動装置２５の駆動を停止することで、エネルギー消費が抑えられる。

【0063】

時刻ｔ１では、ユーザが扉５６を開けて冷凍室１に被冷凍物Ｆを収容することが想定される。「エアブラスト（自動）」が選択された場合、制御装置６は、一例として、時刻ｔ１において扉５６の開閉を検知するセンサ（図示せず）によって扉５６の開閉が検知されると、凍結期間Ｈ２の制御に切り替える。制御装置６は、予め規定された凍結期間Ｈ２が経過する時刻ｔ２まで凍結期間Ｈ２の制御を継続する。「エアブラスト（手動）」が選択された場合、制御装置６は、エアブラスト凍結の開始が指示された時刻ｔ１で、凍結期間Ｈ２の制御に切り替える。制御装置６は、エアブラスト凍結の終了を指示するユーザ操作がなされた時刻ｔ２まで凍結期間Ｈ２の制御を継続する。

【0064】

凍結期間Ｈ２の制御は、送風ファン４のうちの上流側ファン４１の第１ファン４１Ａ及び第２ファン４１Ｂを連続的に回転させるとともに下流側ファン４２の第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂを交互に回転させ、ポンプＰ及び振動装置２５を駆動させないことを含む。これにより、凍結期間Ｈ２では、上流側ファン４１の第１ファン４１Ａ及び第２ファン４１Ｂが回転するとともに、下流側ファン４２の第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂが交互に回転する。また、バブリング装置２４及び振動装置２５は駆動しない。

【0065】

下流側ファン４２の第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂが交互に回転することによって、凍結期間Ｈ２では冷凍室１内に乱気流が生じる。これにより、被冷凍物Ｆの冷却の偏り（冷凍むら）が防止される。また、リキッド凍結を行わないときにバブリング装置２４及び振動装置２５の駆動を停止することで、エネルギー消費が抑えられる。

【0066】

エアブラスト凍結時の制御は図５の制御に限定されない。他の例として、凍結期間Ｈ２の制御は、被冷凍物Ｆの属性に応じて異なってもよい。被冷凍物Ｆの属性は、例えば、被冷凍物Ｆの種類や形状や大きさやそれらの組み合わせである。

【0067】

被冷凍物Ｆの属性は、一例として、操作部７に対するユーザ操作によって指定されてもよい。この場合、ユーザ操作は、被冷凍物Ｆの属性の指定を含む。被冷凍物Ｆの属性は、他の例として、被冷凍物Ｆの形状や重量を検知するセンサ（図示せず）などからのセンサ信号の入力によって指定されてもよい。

【0068】

これにより、被冷凍物Ｆの属性に応じて細やかな制御が行われるようになる。例えば、被冷凍物Ｆが水分の多いものであったり、大きいものであったりした場合、第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂの交互に回転させる期間を短くしたり、回転速度を速くしたりしてもよい。これにより、エアブラスト凍結がより促進される。

【0069】

エアブラスト凍結時の制御は、さらに他の例として、ポンプＰを駆動させることを含んでもよい。例えば、予冷期間Ｈ１の制御及び凍結期間Ｈ２の制御の両方がポンプＰを駆動させることを含んでもよい。この場合、予冷期間Ｈ１及び凍結期間Ｈ２においてバブリング装置２４が駆動する。そのため、冷凍室１内の冷気が冷凍槽２内に取り込まれ、冷凍槽２内の不凍液Ｒの冷却が進む。不凍液Ｒが冷却されることで筐体５内部の温度が低下する。これにより、冷凍室１の冷却が促進される。

【0070】

ポンプＰの駆動は、予冷期間Ｈ１及び凍結期間Ｈ２の少なくとも一方で行われてもよいし、必要なタイミングのみ行われてもよい。必要なタイミングは、例えば、冷凍室１内の不凍液Ｒの温度が規定温度より高くなったタイミングなどである。規定温度は、例えば、冷凍室１の冷却を促進するのに適した温度であって、例えば－３５℃程度である。この場合、一例として、制御装置６は、冷凍槽２内に設置された温度計（図示せず）から測定温度を取得する。制御装置６は、測定温度が規定温度より高くなったと判定したタイミングでポンプＰを駆動するようにしてもよい。これにより、冷凍槽２内の不凍液Ｒの温度が規定温度に維持され、冷凍室１の冷却が促進される。

【0071】

エアブラスト凍結時の制御は、さらに他の例として、冷凍室１に収容された被冷凍物Ｆの温度に応じた制御であってもよい。一例として、制御装置６は、温度センサ８からの測定温度の入力を受け付ける温度センサＩ／Ｆ６７を有する（図４参照）。温度センサ８は、一例として芯温計であって、被冷凍物Ｆの内部に設置される。

【0072】

この場合、制御装置６は、温度センサ８から入力された測定温度が規定温度より高い場合に凍結期間Ｈ２の制御を行い、測定温度が規定温度に達すると凍結期間Ｈ２の制御を終了してもよい。規定温度は被冷凍物Ｆの凍結が完了した温度に相当し、例えば－１８℃である。さらに、制御装置６は、測定温度に規定温度からの乖離度合いに応じて第１ファン４２Ａ及び第２ファン４２Ｂの交互に回転させる期間を変更したり、回転速度を変更したりしてもよい。

【0073】

冷凍室１に収容された被冷凍物Ｆの温度に応じた制御が行われることによって、過剰な凍結や凍結不足が防止され、適切な冷凍が実現される。また、被冷凍物Ｆの形状や水分量などの属性に関わらず、安定した冷凍品質が維持される。また、省エネルギーが実現される。また、凍結時間が短縮されるため、生産性の向上につながる。

【0074】

なお、制御装置６は、操作部７からの操作信号などに従って、メモリ（図示せず）に対してエアブラスト凍結時の制御のモデル（レシピ）の登録や、制御の履歴の登録、などを行ってもよい。登録は、被冷凍物Ｆごとであってもよいし、その他の条件ごとであってもよい。

【0075】

この場合、エアブラスト凍結時の制御は、さらに他の例として、登録された制御を呼び出して行うものであってもよい。一例として、操作部７は、操作画面（図示せず）において登録されたレシピや履歴の選択肢を提示し、レシピや履歴の選択を受け付けることで、選択されたレシピ又は履歴を示す操作信号を制御装置６に入力する。制御装置６は、操作信号に示されたレシピ又は履歴の制御をメモリから読み出して実行するようにしてもよい。これにより、登録された制御や制御の履歴から容易に制御を指定することができる。また、冷凍品質を一定に維持することができる。

【0076】

操作部７において、上記の「リキッド（手動）」又は「リキッド（自動）」が選択され、時刻ｔ０で操作信号が制御装置６に入力されると、制御装置６はリキッド凍結時の制御（図６）を実行する。リキッド凍結時の制御は、一例として、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの予冷期間と時刻ｔ３から時刻ｔ４までの凍結期間とで、エアブラスト凍結時の制御（図５）と同様の制御であってよい。

【0077】

リキッド凍結時の制御（第２モード）は、送風ファン４を回転させず、ポンプＰ及び振動装置２５を駆動させることを含む。これにより、リキッド凍結時には、送風ファン４のすべてが回転を停止するとともに、バブリング装置２４及び振動装置２５が駆動する。このため、リキッド凍結時に冷凍槽２内の不凍液Ｒが氷点下の温度に維持されるとともに、エアブラスト凍結を行わないときに送風ファン４を停止することでエネルギー消費が抑えられる。

【0078】

リキッド凍結時の制御も図６の制御に限定されない。リキッド凍結時の制御も、エアブラスト凍結時の制御と同様に、被冷凍物Ｆの属性に応じて異なってもよい。また、他の例として、リキッド凍結時の制御も、温度センサ８を用いて、冷凍槽２に収容された被冷凍物Ｆの温度に応じた制御であってもよい。また、制御装置６は、メモリ（図示せず）に登録されたレシピや履歴の登録の中から操作部７からの操作信号で指定された制御を行ってもよい。

【0079】

なお、エアブラスト凍結時の制御（図５）とリキッド凍結時の制御（図６）とは同時に行われてもよい。すなわち、冷凍室１と冷凍槽２との両方に被冷凍物Ｆが収容され、それぞれにおいてエアブラスト凍結とリキッド凍結とが行われてもよい。これにより、一度に多くの被冷凍物Ｆを処理することが可能になり、生産性の向上につながる。

【0080】

＜３．付記＞
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0081】

１：冷凍室、２：冷凍槽、３：冷却用熱交換器、４：送風ファン、５：筐体、６：制御装置、２４：バブリング装置、２５：振動装置、３１：第１部分、３２：第２部分、４１：上流側ファン、４２：下流側ファン、１００：冷凍装置、Ｆ：被冷凍物、Ｒ：不凍液

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】