実施の形態1.
 まず、過冷却について詳しく説明する。図1 は、過冷却なし(a)と過冷却あり(b)で水が凍結 するときの温度変化を示したグラフである。 グラフの縦軸は温度でありグラフ上方に向か うほど温度は上がる。横軸は時間であり矢印 方向に時間経過を示す。過冷却状態とは、そ の物質の凍結点以下であるにも関わらず、100 パーセント凍っていない状態をいう。ここで 、凍結点とは、その物質が凍り始める温度の ことをいう。即ち、過冷却状態とは、凍り始 めるべき温度ではあるが全く凍っていない状 態のことである。例えば、水の凍結点は0℃� �ある。この凍結点は物質によって様々であ� �、塩濃度や糖度が高い食品などにおいては0� ��よりも低くなる傾向にある。過冷却状態と� ��冷却状態を経た凍結について水を例にさら� ��詳しく説明すると、過冷却状態とは、水を� ��却したとき、凍結点である0℃を下回っても 100パーセント水の状態であることをいう。

 過冷却状態にはいった水も、やがては凍� ��し、氷とすることが可能であるが、このと� ��には何らかの刺激が必要である。この刺激� ��は、温度的なものであっても、物理的なも� ��であってもよい。このように、刺激によっ� ��凍結を開始させることができるのであるが� ��過冷却状態から凍結開始に移行するまでの� ��間は、数秒単位であり、瞬間的なものであ� ��。しかし、この凍結開始時に瞬間的に凍る� ��の割合は全体の数パーセントであり、これ� ��100パーセント氷になるまでにはさらに冷却� ��間を要する。

 ここで、通常凍結と過冷却凍結との違い� ��ついて比較しながら述べる。まず、通常凍� ��と過冷却凍結との一番の違いは、過冷却状� ��に入るか、入らないかの違いである。通常� ��結の場合には、凍結点を過ぎると、過冷却� ��態には入らずに凍結が開始する。そして、� ��うひとつ通常凍結と過冷却凍結との大きな� ��いは、凍結開始時の状態である。ここで、� ��結開始時にはどのような現象が起こってい� ��のかをペットボトルに入った水を例に説明� ��ると、通常凍結の場合には、凍結が開始す� ��とペットボトル表面付近の水から凍り始め� ��表面部分に薄氷がはったような状態になり� ��その後内部に向かって氷が広がり、最終的� ��全体が凍結する。

 氷の成長は、水分子がある一定以上の大� ��さのクラスターを形成した氷核を中心に起� ��るものであり、氷核形成は凍結開始時に起� ��るものである。したがって、通常凍結の場� ��には表面にはとんどの氷核が形成され、そ� ��から水の状態である部分へ向かって氷が成� ��しているといえる。一方、過冷却凍結の場� ��には、凍結が開始するとペットボトル全体� ��均一に氷核が形成される。そして、内部も� ��面もペットボトル内のあらゆる部分で氷が� ��長するため、一定方向に向かって氷が成長� ��るということはない。

 凍結完了後の通常凍結と過冷却凍結との� ��いとしては、その冷却過程の違いから、通� ��凍結の場合には表面から内部に向かった大� ��な針状氷結晶ができるのに対し、過冷却凍� ��の場合には表面と内部に、均一に小さな粒� ��氷結晶ができるということである。また、� ��速冷凍の場合には、凍結開始時、凍結完了� ��にどのような状態であるかというと、表面� ��冷気を当てて素早く凍結させるという点で� ��うと通常凍結の場合と同様である。まず、� ��面の温度が急激に下がるため、表面から凍� ��始める。しかし、通常凍結と異なる点は、� ��部まで冷却される速度が速くなるため、通� ��凍結に比べると内部にも氷核ができやすい� ��態となり、通常凍結時ほど大きな氷結晶が� ��きることはない。

 食品冷凍について考えると、凍結完了後� ��氷結晶の大きさ、形状は解凍時の食品品質� ��大きな影響を与える。食品は、細胞、タン� ��ク質、糖質などで構成されている場合がほ� ��んどであるため、氷結晶によってその構造� ��一度破壊されてしまうと、完全に元にもど� ��ない場合が多い。したがって、凍結時にで� ��る氷結晶の大きさ、形状が食品本来の構造� ��破壊しないようなものであると品質の良い� ��凍ができているといえるのである。

 -60℃に設定された極低温冷凍の場合と、- 18℃に設定された過冷却状態を経ての冷凍の� ��合とにて、冷却室内のアンガロースゲルを� ��結させて結晶状態を比較すると、前者の結� ��は針状で大きく成長しているのに対し、後� ��の結晶は粒上で細かく全体的に均一に広が� ��ている。このような差が食品凍結時に生じ� ��場合、前者では食品本来の構造が結晶によ� ��て破壊されるのに対し、後者では氷結晶に� ��る影響を殆ど受けないことになり、過冷却� ��態を経て冷凍すると品質の良い冷凍食品が� ��られることになる。

 次に、過冷却冷凍で食品を凍結させるこ� ��のメリットおよび斬新性について述べる。� ��冷却冷凍で食品を凍結させることの最大の� ��リットは、品質の良い冷凍ができるという� ��にある。これまでに述べてきたように、過� ��却状態を経た凍結においては、過冷却状態� ��なる過程で食品内部までも十分に冷却され� ��ため、食品全体に均一に氷核が形成され、� ��さな粒状氷結晶に成長する。また、過冷却� ��態で達した最低温度と凍結点との差(図1(b)� �A点とB点の差)が大きければ大きいほど凍結� �始時に形成される氷核の数が多くなるため� �より微細な氷結晶となる。したがって、過� �却が十分に起これば(過冷却状態で到達する� ��度が低ければ低いほど)、凍結→解凍後も凍 結前により近い状態を維持することが可能と なる。

 食品の冷却と氷結晶の大きさ、形状につ� ��て考える際に、最大氷結晶生成帯である-1� �~-5℃の温度帯の通過時間を考慮することは� �来から行われている。それは、この最大氷� �晶生成帯を短時間で通過させてやると氷結� �は小さくなるという考え方である。過冷却� �凍の場合には、最大氷結晶生成帯を含むこ� �近辺の温度帯(-1℃~-10℃付近)に過冷却状態で 留まる時間は長い。しかし、過冷却状態とは 凍っていない状態である。したがって、過冷 却状態であれば、この温度帯通過時間が長く ても凍結後の氷結晶が大きくならず、微細な 氷結晶を作ることが可能である。最大氷結晶 温度帯を含むこの近辺の温度帯での冷凍で、 小さな氷結晶を形成させ、品質の良い冷凍と するという点では全く新規の冷凍方法である 。

 また、過冷却状態が解除すると凍結が開� ��し、温度が変化しない相変化状態を経て完� ��に凍結するのであるが、過冷却状態を経て� ��れば、その後の凍結の過程で最大氷結晶生� ��帯に長時間留まったとしても、氷結晶が肥� ��化することはないことが確認できている。� ��たがって、この点においても新規の冷凍方� ��であるといえる。過冷却を経ていれば、そ� ��後の凍結過程に長時間かかったとしても、� ��結晶状態にほとんど影響はないが、凍結過� ��に入ったときに急速に冷凍してやると、氷� ��晶が肥大する可能性はさらに低くなり、ま� ��、氷結晶以外の食品品質低下要因について� ��回避することができるので、さらに品質の� ��い冷凍ができるといえる。

 また、これまでは過冷却状態に入った食� ��を過冷却解除して凍結させた場合のメリッ� ��についてのみ述べてきたが、過冷却状態に� ��った食品を必ずしも凍結させる必要はない� ��過冷却状態を維持するメリットとしては、� ��結温度以下、即ち通常であれば凍ってしま� ��ような温度で保存しているにも関わらず100� ��ーセント凍っていない、氷結晶が全くでき� ��いない状態であるため、低温で保存しなが� ��氷結晶による食品構造の変化を全く受けな� ��という点が挙げられる。

 より低温で保存することは食品の様々な� ��学変化を抑制できるという点で鮮度推持に� ��効であることは一般的に知られていること� ��あるが、この低温保存と未凍結であるとい� ��両方のメリットを達成できる保存方法であ� ��ともいえる。また、食品を解凍する必要も� ��い。しかし、未凍結状態であるということ� ��は、デメリットもある。食品中の水分が未� ��結であるということは、細菌繁殖や様々な� ��学変化にその水分が利用可能であるという� ��とである。したがって、その点では凍結し� ��ものよりも注意を払う必要がある。

 次に、この発明をその実施の形態に基づ� ��て詳しく説明する。この発明の実施の形態� ��係る冷蔵庫は、過冷却を安定的に実現する� ��めに必要となる安定した温度環境を維持し� ��食品への冷気直接吹き付けの温度、風速、� ��量、タイミングなどの温度や冷気を調整す� ��制御機構、食品を収納するケース等の構造� ��、過冷却解除を確実に実現するために必要� ��なる過冷却完了を判断する装置または制御� ��構、および過冷却解除に必要とされる刺激� ��与える装置または制御機構とを備える。ま� ��、過冷却解除後の質のよい凍結を維持する� ��めの冷却および保存の機能も備える。

 先ず、過冷却凍結は、食品温度により以下� ��5つの状態に分かれる。
(1)未凍結状態:食品温度が、その食品の凍結� �以上である状態。
(2)過冷却状態:食品温度が、その食品の凍結� �以下でありかつ凍結していない状態。即ち� �食品温度が低下し続けるので、過冷却状態� �あることがわかる。
(3)過冷却解除:食品温度が凍結点以下の温度� �ら凍結点に戻ったときの状態。
(4)凍結開始~凍結完了状態:食品が凍結点に達� ��て相変化(水であれば、液体の水から固体の 氷に変化すること)を起こし、一定温度で推� �する状態。
(5)凍結完了・冷凍保存状態:食品が(4)の過程� �経て凍結した状態。

 ここで、主な食品の凍結点を説明する。� ��れぞれの凍結点は、牛肉/豚肉であれば-1.7� �、マグロであれば-1.3℃、バレイショであれ� ��-1.7℃、イチゴであれば-1.2℃、リンゴであ� �ば-2.0℃である(参考文献:総合食料工業、p.922 (1975))。(1)~(2)の状態では、過冷却突入(食品を 未凍結状態のまま凍結点以下の温度にするこ と)のために必要な条件と過冷却を深化させ� �(過冷却状態のときに到達する温度を低くす� ��こと)条件を、(3)では、過冷却状態を解除し 凍結を開始するための条件を、(4)及び(5)では 、過冷却凍結した食品の良さを保つための条 件がある。

 (1)~(3)をコントロールして十分に深い過冷 却度(食品の凍結点と過冷却して到達した温� �の温度差)を得ると(4)及び(5)によりその効果� ��消失することはない。但し、過冷却状態に� ��るとき、食品の出し入れで長時間扉を開放� ��、あるいは、設定温度を凍結点温度以上に� ��て過冷却室内の温度が例えば0℃以上になり 過冷却状態が解除された場合は、再び状態(1) から再スタートすることになる。次に(1)~(3)� �工程について述べる。

 先ず食品として厚さ15mm、150gの牛肉を投� �したときの検討結果に基づいて述べる。本� �明の冷蔵庫の過冷却室(過冷却スペースに同� ��)における過冷却条件について説明する。過 冷却の条件設定時に注意すべき点は、冷却速 度および冷却される食品の芯温の最低到達点 (過冷却状態で到達する温度)と凍結点との差� ��である。冷却速度が速すぎると、食品全体� ��温度が不均一な状態で冷却されるため、(食 品の表面温度と芯温の差が大きい)凍結して� �る部分と未凍結部分とができる。

 氷結晶は氷核を中心に成長するため、該� ��品の一部分でも凍結してしまうと、そこか� ��未凍結部分の水分を取り込みながら成長す� ��ことになる。その結果、針状の大きな氷結� ��ができることになる。細胞間などに生じた� ��状氷結晶や大きな氷結晶は、細胞中の水分� ��出や細胞破壊の原因となり、該食品解凍時� ��ドリップ流出を引き起こす。その結果とし� ��、食品本来のうまみが減少したり、遊離ア� ��ノ酸などの栄養分が減少したり、食感が悪� ��なったりする。一方、冷却速度が遅すぎる� ��、過冷却状態の維持については問題ないが� ��未凍結状態が長くなることで、細菌繁殖、� ��化促進などにより食品品質が悪化すること� ��問題となる。

 つまり、凍結点までは表面温度と芯温と� ��差が小さくなるように冷却し、凍結点以下� ��温度に達した場合(過冷却状態)は冷却速度� �上げて、芯温の最低到達点に早く到達する� �うにして過冷却を解除することで未凍結状� �が長くならないようにする。このように食� �が凍結点まで、凍結点以下の過冷却状態ま� �、過冷却解除され、完全に凍結するまでの� �れぞれの温度制御、冷気調整を連続してま� �は段階的に行うようにする。このような問� �を解決するために、過冷却スペースに抗菌� �能をつける方法もある。抗菌機能としては� �紫外線、オゾンを用いる方法が挙げられる� �しかし、抗菌機能をつけるとコストがかか� �という問題もある。

 先ず、過冷却突入条件に対し冷却速度を� ��明する。食品は表面から冷却され、食品の� ��類や厚みに応じて熱伝導で食品中心が冷却� ��れる。即ち、食品表面の冷却速度が決まっ� ��から中心の冷却速度が決まるものだからで� ��る。また、実際家庭用冷蔵庫で食品の温度� ��化を制御する場合、食品の表面温度を検知� ��ることが一般的であり、まずはこちらを規� ��する。食品が過冷却したときの食品表面と� ��心温度の経時変化では、食品中心の温度と� ��品表面の温度は略同様な傾向で低下する。� ��さ15mm、150gの牛肉で、食品周囲の空気温度� �30分程度で設定した温度、例えば-5℃、-7℃� �-10℃に到達するが、食品表面温度が凍結点� �到達するのはそれぞれ120分程度、80分程度、 60分以下と設定温度が高いほど遅れる。

 食品中心温度は食品表面温度差の差が少� ��く、それぞれの温度差は0.5℃~3.0℃程度であ る。但し、空気設定温度が高いほど表面と中 心の温度差は小さく、設定温度が低いほど過 冷却度、即ち、冷凍時のエネルギーは小さく なる。冷却速度は、食品表面温度が3℃から0� ��になる範囲で計算する。この温度帯での冷� ��速度が冷却突入の可否に相関のある温度帯� ��あり、食品周囲の設定温度が-5℃では食品� �面の冷却速度は約3.5℃/h、設定温度―7℃で� �食品表面の冷却速度は約5℃/h、設定温度-10� �の過冷却が浅いときでは冷却速度は約10℃/h� ��ある。

 この結果より、過冷却に突入するための� ��件として、食品の表面と中心の距離がある� ��きは、食品表面の冷却速度が10℃/h以下であ ること、望ましくは5℃/h以下であることが示 される。また、このとき、食品表面と中心の 温度差にも差異がある。設定温度―5℃では� �食品表面と食品中心の温度差は約1℃(K)(食品 中心の冷却速度は約3.5℃/h)で、設定温度―7� �では、食品表面と食品中心の温度差は約2℃( K)(食品中心の冷却速度は約5℃/h)である。

 これに対し、過冷却が浅かった設定温度- 10℃では食品表面と食品中心の温度差は約3℃ (K)(食品中心の冷却速度は約10℃/h)である。こ の結果より、過冷却に突入するための条件と して、食品表面と中心との温度差が3℃(K)以� �であること、望ましくは2℃(K)以下であるこ� ��が示される。食品の表面と中心の距離が小� ��く、即ち食品の熱容量が小さい場合、例え� ��薄い肉などでは設定温度が-10℃より低い、� ��えば-15℃であっても過冷却度は浅くならず� ��好な冷凍食品が得られる。

 以上のことから、食品表面の冷却速度は� ��食品の表面と中心の温度差が3K以下となる� �却速度であることが条件と考えられる。こ� �とき、以下の現象の発生が回避されると考� �られる。イ)食品表面と中心で温度差が大き� ��なると、食品中に含まれる水分の密度が変� ��り、その密度差で食品に含まれる水分の対� ��が発生する。このため、水分子の会合率が� ��加し、幼核の成長を促進するので過冷却が� ��除されやすくなる。ロ)食品表面が先に凍結 してしまうと、食品表面は凍結点の温度一定 の状態で安定した環境を食品全体に形成して しまう。このため、食品は安定的に凍結点に 保持され食品表面から伝導する冷却熱は全て 潜熱として利用され、凍結が進んでいく。こ のため、食品の表面が凍結すると、食品全体 が過冷却しないことになる。

 一方、食品周囲の空気温度については、� ��品を、未凍結のまま凍結点以下にするため� ��は、食品の種類や厚さにより変わるが、一� ��的に食品周囲の空気温度を-10℃以上にする� ��よく、食品周囲の空気温度の上限は過冷却� ��せたい食品の凍結点以下であることは自明� ��あり、例えば牛肉や豚肉であれば-1.7℃以下 であり、たいていの食品に対しては-2℃とす� ��。温度差が3℃(K)以下に抑える冷却速度は約 3.5℃/h~約10℃/h程度、特に約5℃/h程度以下が� �ましい。

 しかしながら、薄切り肉など厚さ10mm以下 の場合は、300℃/h以下にすることで過冷却に� ��入するし、厚み40―50mm程度の塊肉は約2℃― 3℃/hが必要である。いずれの食品でも食品表 面と食品中心の温度差を3℃程度に抑えれば� �い。但し、ヨーグルトのようにゲル状で水� �が一定の位置に保持されやすい均質な過冷� �しやすい食材では、約3.5℃/h~約10℃/h程度で� ��冷却するが、-18℃の設定温度で、温度差5― 10℃でも過冷却する。

 過冷却に突入し、過冷却状態を維持する� ��の一つの阻害要因としての食品周囲の温度� ��ラに対しては、冷却速度のムラを抑制する� ��即ち、食品周囲の冷却速度を小さくすると� ��い。また、冷蔵庫が空気温度をある一定温� ��に制御するために圧縮機のON/OFF、庫内ファ� ��のON/OFF、ダンパの開閉など、様々な機器動� ��の影響により食品周囲の空気温度に変動が� ��ることは避けられない。空気温度変動があ� ��ことで、食品内部の温度変動が大きくなる� ��このため、食品内部の水分の対流が促進さ� ��る、即ち水分子の会合確率が高くなり、過� ��却が解除されやすくなる。これを回避し過� ��却に突入するには食品の凍結点を越える(例 えば-1.7℃)まで、即ち過冷却状態に突入する� ��での温度変動幅は、実験では約6℃(K)以内で あった。

 食品の大きさや種類によらず、食品表面� ��過冷却が解除する刺激を与えてはいけない� ��このため食品周囲の空気温度変動は、前述� ��通り6K以内であることが望ましい。ただし� �多少過冷却度が浅くなったり過冷却が発現� �る確率が低くなっても過冷却状態を作るこ� �は可能であり、例えば吹出口近傍で、温度� �動が6Kより大きい、例えば15Kとなるような環 境であっても過冷却に突入することはできる し、過冷却しやすい食材では過冷却を深化さ せることができる。過冷却状態に突入し、過 冷却を深くするためには必ずしも同じ温度で 冷却する必要はない。

 一定の温度で冷却していると食品が冷却� ��れ、食品表面温度が低下して食品周囲の空� ��温度との温度差が小さくなり、食品表面温� ��はほぼ食品周囲の空気温度で安定する。こ� ��ため過冷却を深化させるためには、食品表� ��と食品周囲の空気温度の温度差を一定以上� ��保ちながら冷却(深化)していくと良い。こ� �ためには、食品表面または中心温度に応じ� �食品周りの空気温度を下げるようにすれば� �い。家庭用冷蔵庫におけるこの過冷却深化� �工程では、あらかじめ定めた時間(あらかじ� ��実験で検討した、食品投入から食品中心温� ��が-1℃に到達するまでの時間;例えば2時間)� �てから、一定時間毎に(あらかじめ実験で検� ��した、食品温度が1℃低下する毎の時間;例� �ば0.5時間)に設定温度を1℃下げていくなどで も良い。

 このようにすることで、食品表面と食品� ��囲の空気温度との温度差を維持しつつ食品� ��冷却できるので過冷却を深化させることが� ��きる。逆にいうと、空気温度にムラが大き� ��、あるいは空気温度が変動が大きいと、食� ��表面の温度の分布が大きくなり、あるいは� ��品表面の熱伝達率が大きくなり表面の冷却� ��やすい個所から結晶化が始まり過冷却が解� ��されることになる。

 図2は、通常の急速凍結と過冷却凍結で肉 を凍結したときと、一度凍結した肉を解凍し たときの肉組織の状態を示した図である。こ のように、肉や魚などを冷凍したときに内部 にできる氷結晶が大きいと、細胞を破壊し、 解凍後のドリップ量が多くなることは知られ ている。そこで、過冷却冷凍と通常冷凍の牛 モモ肉やマグロのドリップ量を比較すると、 過冷却冷凍したものは通常冷凍の半分以下に 抑えられる傾向が見られている。ジャガイモ など、芋類は従来冷凍に適さない食品とされ ていた。カレーなどを作ったとき、冷凍保存 し、翌日以降に温めなおして食べるというよ うなことは一般家庭で日常的に行われている ことであるが、その際、ジャガイモだけは取 り除いたり、つぶしたりして冷凍することが カレーをおいしく冷凍するための常識である とされていた。これは、ジャガイモを冷凍し 、解凍すると、スカスカになり、食感が悪く なるからである。

 しかし、過冷却冷凍でカレーを凍結させ� ��と、解凍後もジャガイモの食感が凍結前と� ��ほとんど変わらず、スカスカあるいはべち� ��っとした食感にならない。ジャガイモの主� ��分であるデンプンはアミロースとアミロペ� ��チンで構成されているが、それらの立体構� ��を氷結晶の成長によって破壊するのが従来� ��冷凍であり、一度破壊された構造は解凍し� ��も元に戻らないため、解凍したジャガイモ� ��スカスカになる。これに対して、過冷却冷� ��でできる氷結晶は、非常に微細であるため� ��凍結時にデンプンの立体構造をほとんど変� ��させることがなく、解凍しても、元の立体� ��造を維持できると考えられる。

 したがって、過冷却冷凍後、解凍したジ� ��ガイモの食感は悪くならないと考えられる� ��このような原理は、冷凍に適さないとされ� ��いた他の食品にもあてはまる場合があり、� ��って過冷却冷凍を用いると、これまで冷凍� ��適さないとされていた食品の冷凍が可能に� ��ることも示唆される。このように、冷却状� ��を経て食品などを凍結させた場合、微細な� ��結晶ができるため、細胞やタンパク質など� ��本来の食品構造を変化させることなく維持� ��きることが分かってきている。

 したがって、凍結→解凍した食品を再び� ��結するなど、凍結→解凍を繰り返しても従� ��冷凍時のように品質が極端に悪化すること� ��なくなる可能性もある。以上は一般家庭で� ��活用によるメリットについて述べたが、食� ��加工においても過冷却冷凍は有効利用が可� ��であるといえる。過冷却冷凍で生じる氷結� ��の細かさは-60℃の冷凍にも優るという結果� ��得られており、高品質冷凍を実現するとい� ��点で、業務用冷凍庫にも代替できるといえ� ��。そして、業務用のように大きなエネルギ� ��を使って極低温冷気をつくりだす必要がな� ��ため、省エネ性が高いというメリットがあ� ��。

 以上の検討では、食品周囲の冷気が流れ� ��風速を0.5m/s程度を想定している。食品は、� ��品表面と食品周囲の空気温度との温度差と� ��流熱伝達率により冷却速度が決まる。それ� ��、対流熱伝達率が小さい方が食品表面と中� ��との温度差が小さくなる事と、早く過冷却� ��態としたいということからである。なお、� ��品表面温度の経時変化により冷却速度を規� ��しているが、実際の製品では食品表面温度� ��検出手段としてサーモパイルが挙げられる� ��これは、食品表面から発する赤外線による� ��射熱を受けて非接触で食品表面温度を検知� ��るものである。これにより、食品が冷蔵庫� ��切替室などに投入されたときのサーモパイ� ��検出温度から食品の温度や面積を推論し、� ��らにその後のサーモパイル検出温度の経時� ��化から投入された食品の熱容量を推論する� ��とで、各工程における制御時間を投入され� ��食品に応じて延長または短縮することがで� ��る。

 過冷却は元々不安定な状態であり、何ら� ��の刺激が加わることで解除される。一般的� ��、振動で解除されると言われているが、例� ��ば密封容器に隙間なく水を充填したときな� ��は、例えば容器を激しくふっても解除しな� ��し、冷蔵庫の引き出し式の部屋、例えば切� ��室に入れ、扉開閉を全開/全閉数十回繰り返 しても過冷却は解除しない。ただし、密閉容 器に1/2程度のみ水を入れた場合は、一度に解 除する。このことから、振動で過冷却を解除 するには液体が自由に流動する空間が必要で あると考えられる。

 肉や魚、果物など食品の場合、各細胞およ� ��細胞間に隙間なく水分が充填されているた� ��、隙間なく水を充填した密閉容器に相当す� ��。実際、過冷却した肉を入れた切替室で、� ��開閉を全開/全閉を繰り返しても過冷却は解 除しない。また、過冷却解除のときに食品全 体の何パーセントで氷核が形成されるかは過 冷却度の大きさにより決まる。例えば、過冷 却度が4℃(K)であった場合には食品全体の水� �の5パーセントで氷核が形成されることが次� ��凍結率の式から明らかである。
 凍結率(%)=(Cp*rV*δT)/L*rV*100
 Cp; 比熱(kJ/kgK)
 r ; 密度(kg/m ³  )
 V ; 体積(m ³  )
 L ; 潜熱(kJ/kg)
 δT; 温度差(K)

 過冷却度が4℃あれば、氷結晶形状は微小 な粒状である。過冷却解除後、食品温度が凍 結点以下の温度から凍結点に戻ったとき(こ� �ときの温度差が過冷却度)から次の工程で凍� ��を開始し凍結完了状態になるまでは、食品� ��凍結点に達して相変化(水であれば、液体の 水から固体の氷に変化すること)を起こし、� �定温度で推移する状態であり、この後、凍� �が完了し設定された温度で冷凍保存状態す� �。過冷却さえ起こせばその後の凍結スピー� �は氷結晶形状には影響を与えないし、過冷� �時に微小な氷核が形成され、その氷核が食� �全体に分布していれば食品全体の氷結晶は� �かくなる。

 以上のように、過冷却解除のときに食品� ��体の水分の何パーセントで氷核が形成され� ��かを凍結率で求めることが出来、実験デー� ��によると、過冷却度が0.8℃のとき凍結率は� ��1パーセントで氷結晶は大きな針状であった 。過冷却度が2.6℃まで大きくなると氷結晶は かなり微小になるが凍結率は約3パーセント� �度で、過冷却度が4.1℃まで大きくなると、� �眼では判別できないほど微小な氷結晶で凍� �率は約5パーセント程度である。

 このように、過冷却解除時に出来る氷核� ��食品全体の水分の数パーセントでしかない� ��もかかわらず、氷核が食品全体に均一に生� ��ることで、その後の冷凍保存時の氷結晶状� ��が左右される。また、過冷却状態のときに� ��えられるエネルギーは氷核生成時のエネル� ��ーとして使われるため、過冷却度が大きく� ��蓄えられるエネルギー量が多ければ多いほ� ��、過冷却解除時に生ずる氷核の数は多くな� ��、その分だけ氷結晶径も小さくなると考え� ��れ、氷結晶による食品損傷の影響は小さく� ��ると考えられる。

 以上のように冷蔵庫に収納した食品を過� ��却状態にするためには、ある範囲の冷却能� ��により冷却することが必要条件となる。こ� ��は、食品を冷やす冷却能力が弱すぎても強� ��ぎても過冷却状態にならない、もしくは過� ��却状態がすぐに解除されてしまうことを意� ��する。冷却能力が弱い場合は、収納食品が� ��冷却状態に入りやすいが食品周辺の冷却能� ��が弱い=温度が高いということになり、過冷 却状態での食品温度の到達点も高くなってし まうので過冷却が深く(=より低い温度)ならず に過冷却解除してしまう。一般的には、過冷 却の深さが大きければ大きいほど大きなエネ ルギーとなり、食品内での微細結晶を生成し 高品質冷凍になるため、より過冷却を深くす るためには冷却能力が弱いだけでは成立しな い。

 過冷却の深さについては、3K(例えば食品� ��過冷却状態で-4℃まで到達してから解除し� �-1℃まで温度が瞬時に上がる)以上となると� �肉解凍時のドリップ流出量にも大きな差異� �発生するため、それ以上の過冷却深さに追� �込むことが必要である。また逆に、冷却能� �が強い場合には、食品の凍結温度に到達し� �時点でそのまま凍結する場合や、過冷却状� �に入ってもすぐにその強い冷却能力が刺激� �なって解除してしまう現象につながるため� �い過冷却度は得られない。よって、ある範� �の冷却能力で食品を冷やすことが必要条件� �なってくる。

 以上のとおり、冷却能力が弱い(=部屋温� �が高い場合)には、食品を冷蔵庫に投入した� ��、部屋温度は約-3℃~-4℃にて推移し、この� �度のまま食品を冷却しても部屋温度が-3℃~-4 ℃である以上は食品温度も当然それ以下には ならない。そのため、深い過冷却が得られな いので、部屋温度を少しずつ下げることにな るが、結局は食品温度が約-3℃になった時点� ��解除する。このように、冷却能力が弱い(=� �度が高い)場合には、過冷却には入るものの� ��深く入らないため、食品としての有意差を� ��ーザーが感じることが少ない。また、冷却� ��力が強い(=部屋温度が低い)と過冷却状態に� ��らず凍結温度に到達した時点で凍結を開始� ��てしまう。

 但し、エア温度を-10℃以上とするとした� ��合、部屋温度は約-7℃~-8℃レベルまでしか� �げられないが、過冷却の深さとして3K以上を 得ることは本温度で十分達成可能となる。ま た、設定温度を下げる際には食品の凍結温度 (約-1℃)付近から温度を下げるとより深く過� �却を追い込むことが可能となる。また、そ� �温度を低減する際には食品に対して強い刺� �を与えないように少しずつ下げるのが良い� �例えば、設定温度を2℃づつ低減させた場合� ��過冷却解除してしまうケースが発生しても� ��1℃づつ低減した場合には温度勾配による刺 激が緩和されるため解除に至らない。

 続いて、すでに説明したように、もう一� ��の過冷却必要条件として過冷却対象食品付� ��のエア温度分布(ムラ)がある。これは、あ� �範囲のエア温度分布(ムラ)に食品が設置され ないと過冷却に入らない、もしくはすぐに過 冷却が解除してしまう現象が発生するためで ある。これは、食品の温度ムラにおける温度 の低い箇所から凍結もしくは過冷却解除が発 生してしまい、結果としてその影響が温度の 高い箇所の食品まで達して追従するように凍 結もしくは過冷却解除してしまうためである 。

 よって、ある範囲の温度分布(ムラ)で冷� �をすることが必要条件となってくる。具体� �には、エア温度ムラが小さくなればなるほ� �良いが冷蔵庫の実機バラツキや収納食品の� �きさや形などの様々な要因が発生するため� �度ムラとしては約2K以下にすることが望まし い。部屋温度に関係なく温度ムラと過冷却の 深さについて実験結果を統計的にまとめると 温度ムラ2K以下になると過冷却の発現確率が� ��昇してくることが判る。この条件に上述の� ��度設定を掛け合わすことにより過冷却の発� ��確率は極めて100%に近づけることが可能とな る。

 冷却強さの調整のため冷蔵庫に搭載して� ��る圧縮機のON/OFFと各部屋に設置された温度� ��ンサにより調整するダンパなどで温度を一� ��に保つようになっている。よって、必ず冷� ��庫の各部屋においては冷気が供給される時� ��とされない時間(冷気ON/OFF)が存在する。よ� �て、その設定された部屋の温度に調整する� �めには、その部屋温度よりも温度の低い冷� �を供給しなければならない。しかし、過冷� �実現のためには上述のような温度にて食品� �過冷却状態にする必要がある。

 このような場合は、より食品付近エア温� ��の必要条件である-15℃以上、望ましくは-10� ��以上の温度で一定に冷却し続けたいが、現� ��的に家庭用冷蔵庫において温度ハンチング� ��少ない雰囲気を実現するのは困難であり、� ��冷却対象食品の周囲にくる冷気温度を制御� ��る。その実現手段としては大きく2つに別け られる。まず1つ目は、その部屋を冷却する� �気温度を過冷却最適温度により近づける手� �である。通常、冷蔵庫における冷凍温度帯� �温度設定できる部屋を冷却する場合の冷気� �度はその冷気供給口(吹出口)で約-25℃レベル まで達する。この温度は過冷却最適温度とは かなりかけ離れた数値であり、この冷気供給 の源流の温度を制御することは有効な手段と なる。

 その手段については、まず圧縮機の冷凍� ��力を下げることにより冷気温度を上げる手� ��が挙げられる。とはいっても、過冷却以外� ��本来の冷却能力は確保しておかなければな� ��ないので圧縮機自体の能力を低減させるの� ��はなく、インバータ制御などで圧縮機の駆� ��回転数を低減することにより冷凍能力を低� ��させて冷気供給温度を上昇させる。実際に� ��縮機を10rpsレベル回転数を低減させると吹� �し温度も約3K~5Kの温度上昇は見込まれる。

 また、冷気を供給する冷蔵庫内の送風フ� ��ンの回転数においても、その回転数を変更� ��て供給冷気温度を制御することは可能であ� ��。実際に、ファンの回転数を下げると冷気� ��度が減少して対流熱伝達が抑制されるため� ��気温度としても低くなる。よって、逆にフ� ��ンの回転数を上げることにより熱交換が促� ��されて冷気供給温度が上昇する。実際に、� ��内ファンが300rpm~400rpm上昇すると冷気温度と しては約2K~3Kの温度上昇は見込まれる。その� ��かにも冷気供給吹出し口周辺に保温ヒータ� ��などを設置して冷気温度を上昇させること� ��考えられる。

 2つ目の手段としては、冷気供給温度を上 げるのではなく、その冷気が食品に当たる前 に冷気温度を上昇させて食品付近に温度の低 い冷気をなるべく直接当てないことがその手 段となる。その実現のためには、冷気供給口 から食品への冷気到達距離を長くすることが 挙げられる。例えば、冷気供給口周辺に冷気 整流ガイドを設けたりすることや、吹出し口 と食品設置位置との間に障害物を設けるなど の構造により可能となる。これにより、食品 周辺到達冷気温度は途中の熱交換により上昇 させることが出来る。

 さらに、食品に対する冷気の吹き付け速� ��も落とせるため強い刺激を与えずにじっく� ��と冷却することができる。吹出し口と食品� ��置位置との間に障害物を設置した一例とし� ��食品収納ケース上方にフタ形状を追加した� ��成が可能である。蓋により冷蔵庫の背面側� ��ある冷気吹出し口から扉側に設けたケース� ��開口までの距離をケースの長さの半分以上� ��れる。この場合の気流解析すると、フタ形� ��の追加により食品付近の冷気エア温度を上� ��させる、更には風速を減少させることが可� ��となる。

 また、冷蔵庫内に冷気を循環させる送風� ��ァンと吹出し口との間に冷気供給を制御す� ��ダンパがその角度を調整して冷気量を絞る� ��どの冷気供給のシャッターの役割を果たす� ��ダンパは全閉、全開だけでなく、途中の角� ��に調整して冷気量を絞り食品へ吹付ける風� ��を抑制することが出来る。冷気吹出し口の� ��速をダンパ開度を調整し1.0m/s~1.2m/sとし、ケ ースに蓋を設け、扉側からケース内に冷気を 供給するようにしてケース内の風速を0.1m/s~0. 5m/sとして過冷却状態を維持している。この� �1の手段と、第2の手段を個別に行っても良い が、組み合わせて食品付近の温度を過冷却に 都合が良い温度とすることも出来る。

 また温度ムラ改善についての実現手段に� ��いては冷気供給のON/OFF回数を低減すること� ��より温度ムラ、ハンチングを抑制する手段� ��ある。これは、上述のように、制御装置に� ��圧縮機の回転数を低減してより高い冷気温� ��を供給することにより設定温度に到達する� ��でに要する時間を長くしてON/OFF回数低減、� ��度ムラ、ハンチング改善へとつなげること� ��出来る。このように、ON/OFF回数を低減させ� ��手段=冷却能力を低減することとなるので、 これもまた上述のダンパ角度調整などによる 冷気量の絞りなども有効な手段である。さら に、その上で吹出し口のエアガイドの形状や 冷気吹出し口と食品間の障害物の形状などで 冷気温度や風速を調整することが可能となる 。

 次に、過冷却状態を実現する過冷却スペ� ��スの構造、過冷却状態解除時期の判断方法� ��よび過冷却解除方法について、図面を参照� ��ながら説明する。なお、以下の各図におい� ��、同じ符号は、同一物または相当物を表す� ��のとする。過冷却状態を経て冷凍保存が行� ��れるこの発明の実施の形態1における冷蔵庫 について詳しく説明する。図3は、この発明� �実施の形態1における冷蔵庫1の断面図である 。

 この冷蔵庫1の食品貯蔵室は、最上部に開 閉ドアを備えて配置される冷蔵室100、冷蔵室 100の下方に冷凍温度帯(-18℃)から冷蔵、野菜� ��チルド、ソフト冷凍(-7℃)などの温度帯に切 り替えることのできる引き出しドアを備える 切替室200、切替室200と並列に引き出しドアを 備える製氷室500、最下部に配置される引き出 しドアを備えた冷凍室300、冷凍室300と切替室 200および製氷室500との間に引き出しドアを備 えた野菜室400等から構成される。冷蔵室100の 扉表面には、各室の温度や設定を調節する操 作スイッチと、そのときの各室の温度を表示 する液晶などから構成される操作パネル5と� �設けられており、冷蔵室100の背面側には、� �の操作パネル5により操作されて設定された� ��度に各庫室に配置された温度検出器の温度� ��調整するように圧縮機やダンパの開閉を制� ��する制御装置16が設けられている。

 冷蔵庫1の背面側には、冷凍サイクルを構 成する圧縮機10および冷却器3が配置され、さ らに、冷却器3により冷却された冷気を冷蔵� �100や切替室200に送風するためのファン2、冷� ��器3により冷却された冷気を冷蔵室100内に導 入するための風路4が設けられている。また� �背面側上部の冷蔵庫1外郭の中に配置された� ��御装置16の制御基板に取り付けられたマイ� �ンに記憶されたソフトウェアにより、操作� �イッチ、操作パネル5の制御動作や表示など� ��ともに庫内に配置した温度センサの検出信� ��に基づき圧縮機10や送風ファン2などの制御� ��行われている。なお、切替室200には収納ケ� ��ス201が、冷凍室300には収納ケース301が、野� ��室400には収納ケース401が、それぞれ設置さ� ��ており、それらのケース内に食品を収納す� ��ことができる。

 図4は、この発明の実施の形態1における� �蔵庫の風路構成を示す冷蔵庫の概略側面断� �図である。冷却器3で冷却された冷気の一部� ��、冷凍室300に送風される。また、残りの冷� ��は風路4を通り、切替室200に送風される。風 路4を通った一部の冷気は更に上段の冷蔵室10 0へと送風され冷蔵室100を冷却する。野菜室40 0は冷蔵室100の戻り冷気が冷蔵室用帰還路6よ� ��循環されて冷却され、野菜室400を通った空� ��は、野菜室用帰還路7を経て冷却器3に戻る� �

 図5は、この発明の実施の形態1における� �替室200の側面断面図である。冷蔵室100と野� �室400の間に位置する切替室200には、風路4か� ��の冷気をダンパ(切替室ダンパ)46を介して切 替室200に導く切替室風路41が設けられている� ��そして、冷蔵庫の正面側からみて背面左上� ��切替室背面上側吹出し口42と、天井面手前� �の切替室天井面吹出し口43とが冷気吹出し口 として設けられている。

 また、切替室200には、背面右下に切替室� ��面吸込み口44と、底面に切替室底面吸込み� �45とが設けられている。切替室200は、冷蔵(� �3℃)、チルド(約0℃)、ソフト冷凍(約-5℃、-7� ��、-9℃)、冷凍(約-17℃)など、6通りの温度帯� ��切替可能となっており、冷蔵室100の扉に設� ��された液晶パネル5によって、温度を切り替 えることができる。切替室200の温度は、図示 されていないサーミスタの設定温度およびそ の検出値により制御されている。

 次に、切替室200内に過冷却室を設置する� ��造について説明する。図6は、この発明の実 施の形態1における過冷却ケースの構造図で� �る。図6では、図5で示した切替室収納ケース 201を上下2段に分けて2段式のスライドケース� ��し、その上側ケース80を通常の切替ケース� �し、その下側ケース81を食品を過冷却状態と する冷却室である過冷却スペースとしての過 冷却ケースとしている。切替室200を引き出す と、切替ケース80と過冷却ケース81が同時に� �き出される。過冷却ケース81使用時は切替ケ ース80を奥へスライドさせることで、過冷却� ��ース81から貯蔵品が取り出せる。

 上側ケース80と下側ケース81との間には、 周囲に15mm程度の隙間が開いている。冷凍温� �が設定されているときは冷気吹出し口42、43� ��どから約―20℃の冷気が切替室に吹出す。� �の構造によれば、室内に吹出された気流は� �側の切替ケース80の内部や周囲を冷却し、上 側ケースと下側の過冷却ケース81との間の隙� ��から下側ケースへ流入するが、気流の流れ� ��は直角方向の隙間でもあり、下側ケース内� ��気流が直接流入するのを抑制されるため、� ��冷却ケース81の空気温度上昇やケース内風� �が抑制される。また、通常冷却時には、過� �却ケース81の上部が切替ケース80によりカバ� ��されて、冷気が直接入りにくい構造となっ� ��いるため、過冷却をつくるときに必要な緩� ��冷却が可能となる。

 また、切替ケース80の底面82に空気温度変 化を抑制できるような熱容量の大きい物質(� �えば、金属板、蓄冷材をケースを2重構造に� ��て注入するなど)を設置してもよい。こうす れば、底面82は過冷却ケース81の上部にあた� �ため、扉開閉を含めた冷蔵庫通常使用時に� �過冷却ケース81内の空気温度変動を抑制する 効果が得られる。

 切替ケース80と過冷却ケース81の間には、 1mmから30mm程度の空間があってもよく、その� �合、この冷却室を過冷却時にするときは、� �ち過冷却ケース81に冷気を流入して冷えがよ くなる効果、また、過冷却解除時には冷気の 流れがよくなることで解除を効率的に行える という効果が得られる。しかし、隙間があま りに小さいと過冷却突入時や過冷却解除時に 急速冷却や直接冷却のために下側ケースに別 の開口を設ける必要があるなどのため、10mm~3 0mm程度の隙間が望ましいともいえる。

 また、解除用の開口を設けるのであれば� ��吹出された冷気が直接入り込むのではなく� ��自然対流レベルの気流であっても問題はな� ��。直接冷気を流入させてもすでに述べてき� ��ように風速を小さくしたり、冷気温度を高� ��することで同様の効果が得られる。切替ケ� ��ス80と過冷却ケース81の間に隙間がある構造 の場合の動作としては、切替ケース80の底面� ��車輪をつけ、過冷却ケース81に設置したガ� �ド上をすべらせる、あるいは、切替ケース80 の底面に溝をつけ、過冷却ケース81上部に設� ��した支柱をはめ込んで滑らせることなどが� ��えられる。また、壁面に切替ケース80のみ� �前後にスライドさせるためのレールを設置� �てもよい。なお、切替ケース80と過冷却ケー ス81の間に隙間がない場合でも適度な冷却性� ��は得られる。隙間がない場合には、通常冷� ��時における空気温度変動の幅を小さく抑え� ��ことができる。

 さらに、図6のように、高さのあるケース を2段に分けることで、ケース内の整理性が� �まり、より使い勝手がよくなるという効果� �得られる。また、2段ケースの下側を過冷却� ��ペースとすることで、冷気が下方に溜まる� ��いう特性から過冷却スペースの冷却性を高� ��るという効果、上側のケースが下側のケー� ��に吹出し気流の直接流入を抑制する役割を� ��たす場合の空気温度変動を抑制する効果も� ��られる。なお、過冷却ケースの深さとして7 0mm程度のものでも良いし、食パンの冷凍保存 や大型ヨーグルトのチルド保存を想定し140mm� ��度やそれ以上、例えば300mm~600mm程度の深さ� �しても良い。

 上側ケースは下側ケースと同じ程度の容� ��、あるいは図のように下側ケースの数倍の� ��量などの深さが考えられる。また、2段ケー スの下側を過冷却スペースとする構造として は、図7のように、上側ケースをその前側と� �側で深さを相違させるように底面に段差を� �け、下側ケースをその段差スペースに対応� �せて配置する構成としてもよい。図7におい� ��は、上側ケースが切替ケース83であり、下� �ケースが過冷却ケース84である。図7の構造� �おいては、切替ケース83の背面側には背の高 い食品を収納でき、扉側には小物を収納でき るというメリットがある。過冷却ケースには 冷気を供給する隙間が上側ケースとの間に設 けてある。

 また、2段ケースの下側を過冷却スペース とする構造としては、図8に示すようなもの� �もよい。図8においては、上側ケースが切替� ��ース85であり、下側ケースが過冷却ケース86 である。切替ケース85と過冷却ケース86の奥� �きは必ずしも同じである必要はなく、一部� �間が開いていてもよい。また、切替ケース85 をはめ込み式とすることができるほかに、ス ライド式として、ケースを奥に押し込んで過 冷却ケース86内の食品を取り出す構造として� ��よい。図8の構造においては、上側ケースを 追加するだけで過冷却スペースができること から、変更の際にコストが安くて済むという メリットがある。

 すでに説明したように、冷却速度はある� ��度限定する必要がある。例えば、プリン、� ��ーグルトなどの食品では、芯温が300℃/h~0.35 ℃/hの範囲内、好ましくは3.5℃/h付近の冷却� �度に設定し、過冷却状態をつくる。上記の� �却速度は、芯温が凍結点から凍結点よりも20 ℃低い温度の範囲内、好ましくは凍結点から -10℃の範囲内に至るまでのものである。

 また、過冷却状態は一定時間保持する必� ��があり、例えば5秒以上必要である。これは 、より過冷却の温度を深くするためである。 つまり、食品が過冷却状態で到達する温度を より低くすることである。過冷却の温度が深 いと良いとされる理由はすでに説明してきた ように、過冷却の温度が深くなると、過冷却 で蓄えられる顕熱エネルギー量が多くなるの で、結果的に過冷却解除時に使われる瞬間的 な潜熱変化のエネルギーが大きくなり、その エネルギーを利用して、過冷却解除時に発生 する氷核が食品中に均一に一度に多く発生し 、その氷核を核に氷結晶が成長するため、小 さな氷の粒が食品内に均一に多数でき、細胞 内の氷結晶が細胞の破壊を少なくし解凍時の ドリップ流出を抑えるなど細胞への影響が小 さくなるということが挙げられる。

 さらに、食品に直接冷気を吹付けない、� ��るいは風速を抑える、温度変動を抑えるの� ��、食品の乾燥や霜つきを抑えることが出来� ��。また、過冷却状態にある時間が長いほど� ��冷却到達温度が低くなる可能性が高くなる� ��これにより、過冷却度が大きくなるため、� ��冷却状態の保持はある程度の時間が必要で� ��る。また、芯温が過冷却解除可能温度に達� ��たときの表面温度との差は0℃~10℃の範囲内 、好ましくは5℃以内とするのが好ましい。� �モモ肉、厚さ15mmで150gであれば表面温度と芯 温の差は1℃程度である。以上のような冷却� �件についての範囲は、肉、魚、野菜、果物� �どの食品についても同様にいえる。

 過冷却状態を維持するには過冷却スペー� ��内の空気温度の変動(時間による温度の相違 )についても重要である。食品周囲の温度や� �速にもよるが、空気温度変動の幅は好まし� �は5℃以内である。ただし、10℃以内であれ� �多少品質は悪化する場合もあるが、過冷却� �態をつくることは可能である。空気温度変� �幅が大きいと食品品質が悪化する理由とし� �は、凍結融解を繰り返すことで氷結晶が若� �大きく成長してしまうことが挙げられる。� �お、空気温度変動幅を小さくする他の手段� �して、図示しないサーミスタの検出値によ� �機器制御のため、あらかじめマイコンなど� �定められている設定値の変動幅を小さくし� �もよい。好ましくは4K(4℃)以内、さらに好ま しくは1K(1℃)以内とする。

 また、過冷却スペース内の空気温度ムラ� ��所による温度の相違は、過冷却度数度以内� ��あればよいが、過冷却突入のためには過冷� ��度2℃程度以内が望ましく、空気温度ムラが 大きすぎることの問題点としては、大きな食 品を冷却しようとするとき、部分的な凍結が おきてしまうことが挙げられる。即ち、過冷 却室の温度に関係なく、温度ムラと過冷却の 深さについてを実験で求めると温度ムラが2K� ��下になると過冷却の発現確率が100パーセン� ��に近付く。したがって、食品近傍の温度を� ��さえ、風速を低減することが重要になると� ��もに、過冷却室の開口位置や大きさを過冷� ��室内全体に冷気が回り局所的な温度が低す� ��ることがないようにシミュレーションによ� ��気流分布、温度分布を求め選定している。

 過冷却冷凍の温度設定基準については、� ��れまでに述べたような冷却速度等を満たし� ��過冷却発生確率が高い温度帯には、例えば- 3℃~-10℃がある。この温度帯においては、冷� ��するだろうと考えられるほとんどの食品の� ��結点が含まれるため、過冷却を起こした後� ��安定的に凍結させることが可能である。ま� ��、このような温度帯での食品保存期間は2週 間程度となり、例えば週末のまとめ買いで購 入した食品が予定変更等により使いきれなか った場合でも安心して次の週まで保存できる 。

 さらに、この温度帯で凍結後保存すると� ��解凍することなく包丁などで切り分けるこ� ��ができるため、調理の手間を省ける。ヨー� ��ルトやプリンなどのデザート類を過冷却冷� ��で凍らせると、非常に微細な氷結晶ができ� ��ため、通常冷凍や冷蔵とは異なった新食感� ��得ることができる。また、牛乳やジュース� ��などを過冷却冷凍すると、通常冷凍とは違� ��た食感のシャーベットができるなど、微細� ��氷結晶ならではの新メニューができる可能� ��がある。

 次に、冷却室である過冷却室(過冷却ケー ス)の過冷却制御について説明する。ここで� �、過冷却解除時期の判断を過冷却開始から� �積算時間を基に行い、過冷却解除を食品周� �の空気温度を低温側へ変化させることで行� �こととする。図9は、制御装置16に記憶され� �過冷却制御である冷蔵庫の制御を示したタ� �ミングチャートである。過冷却ケースに収� �された食品を過冷却するには、過冷却ケー� �内の食品の芯温、但し表面温度と芯温との� �が小さい場合は表面温度が凍結点を越え過� �却状態に達するまで(ステージ1)、圧縮機10、 ファン2、ダンパ46などが、過冷却ケースのあ る室内(ここでは切替室200)を、例えば-2℃~-20� ��の範囲で選択される空気温度にするように� ��作する。なお、圧縮機10やファン2は別の部� ��の温度でコントロールして、ダンパ46の開� �のみで温度を制御してもよい。

 このステージ1では、切替室200の温度を設 定するサーミスタ(図示せず)の設定温度は通� ��時と同じ(図9で「Tset」として表示)とする。 過冷却解除が可能(食品温度が凍結点より3℃� ��上低い温度まで過冷却されている状態を言� ��)な時間(過冷却状態を少なくとも5秒間保持� ��た後)に達して(ステージ2)、過冷却解除した 後、食品全体が完全に凍結するまで(ステー� �3)は、サーミスタの設定温度は、通常温度設 定(Tset)としてもよいが、その設定温度を下げ (図9で「Tset-down」として表示)、切替室200の温 度をシフトダウンさせてもよい。

 その場合には、過冷却解除の確実性が増� ��、解除後の冷却速度が速いことから凍結品� ��も向上する。また、通常の急速冷凍のよう� ��、-20℃以下に過冷却ケース内温度が下がる� ��うに急速冷却し、一気に凍結させるとさら� ��凍結品質はよくなる。食品が完全に凍結し� ��後(ステージ4)の保存温度設定に関しては、- 15℃以上など高温側の温度設定とすると、省� ��ネ性が高まり、-5℃~-10℃では冷凍保存して� ��冷蔵庫から取り出してすぐに包丁で切れる� ��め使い易い。また、-15℃以下など低温の温� ��設定とすると、保存性が高まる。

 冷蔵庫1の以上の制御装置16の制御動作を� ��とめると、図10のフローチャートのように� �る。図3における液晶パネル5に設けられた過 冷却ボタンを押すと、過冷却時間の積算がス タートする(ステップ1)。ここでは、常温から 過冷却温度に達するまでの時間を予め5分~72� �間の範囲、好ましくは1時間~24時間の範囲で� ��めておき、その時間経過後(ステップ2)、過� ��却ケース内部を自動的に低温側へ温度変化� ��せる制御とする(ステップ3)。なお、扉開閉� ��ど、実使用上の温度上昇を図示しないサー� ��スタが検出したときは、所定温度以下の時� ��のみを積算するものとする。図9に示したス テージ2およびステージ3の積算時間が所定時� ��に達したと判断すると(ステップ4)、サーミ� ��タの設定温度、圧縮機10およびファン2の速� ��を通常の値に戻す(ステップ5)。

 収納された食品を過冷却状態に実現可能� ��冷却室である切替室200は、冷蔵(約3℃)、チ� ��ド(約0℃)、ソフト冷凍(約-5℃、-7℃、-9℃)� �冷凍(約-17℃以下)などの複数の温度帯に切替 可能となっており、これらの温度は冷蔵庫本 体背面部の上部に設けられたマイコンなどで 構成された制御装置16がダンパー、圧縮機、� ��風機などを制御して、設定された温度に切� ��設定が行われる。扉表面に設けた表示パネ� ��5の一例を図25に示す。

 図25は、本発明の実施の形態を表す液晶� �示パネルを表す図である。図において、5は� ��示パネルであり、冷蔵室、野菜室、冷凍室� ��切替室のいずれかを選択する部屋選択スイ� ��チ5a、選択された部屋(貯蔵室)の温度調節、 あるいは急速冷凍を選択する温度調節・急冷 スイッチ5b、過冷却冷凍(瞬冷凍)を選択する� �冷却冷凍(瞬冷凍)スイッチ5c、製氷モードを� ��常、透明、急速、停止から選択する製氷切� ��スイッチ5dが設けられている。なお、ここ� �は、過冷却冷凍は瞬時に凍結するため瞬冷� �とも言う。

 また、表示パネル5には各温度帯の部屋(� �蔵室、冷凍室、切替室、野菜室、過冷却室� �ど)ごとの設定温度や現在の温度を表示して� ��良い。さらに、食品温度の表面温度を非接� ��の赤外線センサやサーモパイルにて計測す� ��場合には、この測定された食品表面温度(た とえば図9に示されるように食品温度)を液晶� ��示パネル5に表示すると過冷却状態や食品の 表面温度が一目で分かり冷蔵庫の使用者にと って時間経過を把握したり、食品がどの程度 冷却されていないかをドアを開けて確認した りする必要もなくなり便利である。

 ここで、急速冷凍を行いたい場合は、温� ��調節・急冷スイッチ5bを所定時間(3秒)押し� �けることで、急速冷凍モードに入り、急速� �凍が行われる。また、過冷却冷凍(瞬冷凍)を 行いたい場合は、過冷却冷凍(瞬冷凍)スイッ� ��5cを押すことで、過冷却モードに入り、過� �却冷却あるいは過冷却冷凍が行われる。さ� �に、本発明の実施の形態に係る冷蔵庫には� �製氷皿お掃除モードを備えており、製氷切� �スイッチ5dを所定時間(約5秒)押し続けると製 氷皿お掃除モードに入り、製氷皿の掃除が行 われる。

 選択された部屋(貯蔵室)の温度調節は温� �調節・急冷スイッチ5bにて行われ、本実施の 形態では温度を強、中、弱の3レベルで表示� �るようにしている。この温度表示は、設定� �度を直接表示パネル5に表示させるようにし� ��も良い。さらに、この冷却室の設定温度は� ��冷却状態とする場合と、過冷却状態を解除� ��る場合と、解除して冷凍保存する場合には� ��次段階的にもしくは連続的に設定値を切り� ��えることになる。この設定切替はあらかじ� ��設定されたタイマーによる時間間隔に基づ� ��自動的にあらかじめ設定された各温度に切� ��替えることができる。

 但し、冷蔵室100の扉に設置された液晶パ� ��ル5にスイッチなど設けることによって、こ れらの設定する温度を手動で切り替えること も可能である。過冷却状態から解除し、更に 冷凍保存までの冷却室200の温度は、図示され ていないサーミスタの設定温度およびその室 温を検出し、あるいは食品表面の温度を検出 して設定値になるようにダンパーなど冷気調 整手段にて制御される。なお、食品温度を計 測する赤外線センサを室温計測のサーミスタ の代りに用いて圧縮機やダンパーなどの制御 をして良いことは当然である。

 以上のように、過冷却状態に対し、第1の 温度設定にて冷凍室や冷却室の温度を設定し 冷却室に導入される冷気により食品を過冷却 状態とすると、次にあらかじめ温度差を記憶 させこの第1の温度より温度差分低い温度に� �食品の過冷却状態を解除し、食品表面の温� �状態で過冷却状態を解除したと判断される� �食品を冷凍保存するように冷蔵庫扉の切替� �イッチにて設定した第3の温度に応じて冷気� ��調整する。このように、第1の設定温度、第 2の設定温度、第3の設定温度を、時間間隔を� ��いてもしくは食品の温度を計測して順次変� ��させるので、マイコンに記憶されたソフト� ��ェアという簡単な構造で冷気を調整するこ� ��により、急速冷凍を実行しなくともあるい� ��-60℃のような極低温にしなくともエネルギ� ��の少ない品質の良い食品冷凍が実現できる� ��凍保存が可能である。時間間隔を設定する� ��合はあらかじめ記憶させた時間間隔でも良� ��し、扉表面の液晶パネル5にて時間を設定で きるようにしても良い。これにより、食品に 応じて早い処理が可能になる。また、食品の 温度を計測して解除を判断することで過冷却 度の深化が得られる。

 また、収納する食品を過冷却状態にする� ��合、食品を収納する冷凍室や冷却室の温度� ��マイコンに記憶された温度である第1の温度 にて設定手段として設定された温度にてこの 温度を設定した冷却室に導入される冷気量を 調整して過冷却状態に突入させ、且つ、この 過冷却状態を続ける。次に、過冷却状態を続 け過冷却に必要な時間として設定された時間 が経過した後で食品の過冷却状態を解除する ように、第1の温度より低い温度の冷気を供� �し食品の過冷却状態を解除し、この解除し� �食品を扉表面に設けた温度設定装置で設定� �た第3の温度で冷凍保存する。

 第1の温度設定があらかじめ記憶されてい るものとすれば、設定される第3の温度は簡� �に手動で切替が出来るため、相互に無関係� �設定が可能である。但し、第1の温度を設定� ��る場合も食品の種類に応じて変更できるよ� ��に温度設定装置を冷蔵庫の扉表面や冷却室� ��面に設け切り替えられるようにしておいて� ��良い。これらの温度設定状態と食品表面の� ��出した温度の状態を液晶パネル5に表示する ことも可能であり、表示を見ながら設定温度 を変えることも可能になる。第3の温度の設� �に対しても、数ヶ月以上の長期保存を考え-3 0℃から-60℃の深温帯領域や、-5℃から-15℃の 微細な氷結晶により包丁などを利用して人が 切り分けが出来る弱冷凍温度帯領域、あるい はその中間の冷凍保存温度領域などに切り替 えられる構造としても良い。

 温度設定が行われるとセンサが検出した� ��度が、その切り替えられ設定された温度帯� ��なるように制御装置で圧縮機の回転数、ダ� ��パー開閉などオンオフ制御が行われる。以� ��のように、第1の設定温度と第3の設定温度� �それぞれ無関係に設定できるので、保存期� �や利用状態に応じ、あるいは時期や収納す� �食品の種類に応じて必要な過冷却状態を続� �る時間や過冷却の深さに応じて設定温度を� �更できるので、フレキシブルな冷凍保存が� �能である。

 また、間接冷却の冷却室の温度を設定す� ��場合、冷却室の中に設けたセンサにて室温� ��計測したり冷却される壁面の室温の経過時� ��から推定し、食品を過冷却状態として設定� ��た第1の温度になっているかを判断すること が出来る。冷却室に収納される食品を過冷却 状態とする第1の温度より低い温度に間接冷� �する冷気の温度を下げて壁面温度を低くし� �過冷却解除をすることが出来る。もしくは� �閉された冷却室の中の送風ファンの回転数� �上げて食品の周囲の風速を高くし食品表面� �熱伝達率を上げて過冷却を解除しても良い� �食品表面の温度分布が不均一になればなる� �ど過冷却は解除されやすくなる。このよう� �食品の過冷却状態を解除する過冷却状態解� �手段にて解除した冷却室の開口を開き直接� �内へ導入した冷気にて前記食品を冷凍保存� �せる、あるいは間接冷却のまま壁面の温度� �更に低下させたり、維持したりして室内の� �品を冷凍保存しても良い。このように簡単� �構造でエネルギーの少ない冷凍保存が可能� �ある。

 次に2段ケースでない場合の実施例につい て説明する。図11は、この発明の実施の形態1 における切替室200の側面断面図である。図5� �同一符号については同様の構成である。切� �室風路41内に切替室背面上側吹出し口42と天� ��面手前側の切替室天井面吹出し口43への冷� �分配を調節する仕切り壁41aが配置されてお� �、ダンパ46の開閉角度により、冷気分配する 。95は過冷却により冷凍したい食品の表面温� ��を測定する装置で例えば赤外線センサであ� ��。

 切替室200の天井面96に設定されており、� �品の表面温度を検出できるようになってい� �。なお、表面温度測定装置95は、天井面吹出 し口43からの冷気の影響を受けない位置とし� ��例えば、吹出し口43が天井面96手前側の場合 は天井面96の後方に設置されている。一方、� ��面吹出し口44による冷気は食品に対しての� �激が吹出し口43よりも強いので、吹出し口44� ��冷気による食品の状態を検知しやすくする� ��めに背面上部の天井面96に設置されている� �

 次に、収納する食品を過冷却状態とする� ��却室、即ち過冷却室(過冷却ケース)の過冷� �制御について説明する。過冷却ケースに収� �された食品を過冷却するには、過冷却ケー� �内の食品の芯温が凍結点になるまでに食品� �表面温度が下がりすぎて凍結を開始しない� �うに食品の表面温度を表面温度測定装置95で 検出しながら芯温と表面温度の差を少なくす るように冷却する。例えば、ダンパ46の開閉� ��度を図12のように仕切り壁41a位置まで半開� �し、吹出し口43への冷気分配を多くすること で過冷却ケース内に流入する冷気の風速を下 げる。

 また、風路41内を通過する距離を長くす� �ことで冷気温度が上昇し、吹出し口43からの 冷気温度はダンパ46に近い吹出し口42から流� �する冷気より高くなり、食品表面を急激に� �却しない効果がある。そのときの切替室設� �温度は通常の冷凍室の設定温度よりも高く� �る。芯温が凍結点に達するまで上記のよう� �冷却し、凍結点に達するような表面温度に� �ったと判断したら食品温度の最低到達点を� �げるように急速に冷却する。これは、凍結� �以下の温度は不安定な状態になるのでゆっ� �り食品の温度を低下させると過冷却状態で� �到達温度が高いままに解除されてしまう可� �性があるからである。

 よって、凍結点に達したと判定できる温� ��に表面温度測定装置95の温度がなった場合� �、ファン回転数を上げて、過冷却ケースに� �入する冷気を多くするか、ダンパ46を全開に して(図11のダンパ46の状態)冷気流入量を多く して最低到達点温度を下げるように温度制御 する。そのとき切替室設定温度は凍結点まで 冷却した温度設定と同じか、設定温度を下げ る。次に食品が過冷却解除されると表面温度 測定装置95の温度が上昇する。これは、食品� ��過冷却状態から過冷却解除されると食品温� ��は凍結点まで上昇し、凍結点と過冷却到達� ��度との差分の熱エネルギー(温度上昇分の熱 エネルギー)により食品内に氷核を生成する� �象によるものである。

 その判定を受けて過冷却室に冷気を流入� ��せて、完全に凍結させるように温度制御す� ��。ダンパ46を全開とし、ファン回転数、圧� �機回転数を上げて、より低温の冷気を流入� �きるようにする。そのとき切替室設定温度� �通常温度より低くする。このように食品を� �結点まで、凍結点から過冷却最低達成点温� �、過冷却解除、完全凍結までの各段階で連� �的または段階的に設定制御を変える。例え� �、過冷却ケースへの冷気温度、冷気風量、� �気風速をコントロールし、確実に過冷却状� �にし、その過冷却最低到達温度を下げ、過� �却を解除し、解除後の凍結スピードを上げ� �質のよい冷凍を実現する。

 一方で、一定時間経過しても表面温度測� ��装置95の温度が凍結点から下がらない場合� �、その食品が過冷却を起こさずに(過冷却失� ��)、凍結点から相変化し、凍結状態に入って しまったと判断し、過冷却解除後の温度制御 と同様に急速に凍結できるように温度制御し 、食品の凍結品質をできるだけ維持するよう に過冷却状態を経ての冷凍でなくてもより微 細に氷結晶を形成できるようにする。失敗が ない温度制御については、凍結点までは例え ば肉の場合は凍結点である-1℃で温度制御し� ��芯温まで-1℃の凍結点まで均一に食品を冷� �する。

 次に、温度設定を-4℃~-7℃程度にコント� �ールできるようにして、過冷却到達温度を� �げて行く、過冷却最低到達点温度は冷却温� �以下には下がらないので凍結点より-3℃以下 にしたい場合は-4℃以下の温度で冷却する必� ��がある。ただし、あまり低温にすると最低� ��達温度を低く出来ないままに過冷却解除さ� ��てしまうので-7℃としている。過冷却解除� �ついては過冷却最低到達点が凍結点よりも-3 ℃以下に到達したら(5秒以上過冷却状態にす� ��と同様の効果)過冷却解除するための制御を 実施し解除させる。過冷却解除後は、急冷制 御により、早く食品が凍結するように制御す る。すでに保存され、包丁で簡単に切れるよ うに食品が保存されている場合(-5℃~-10℃保� �)は急冷においても、すでに保存されている� ��品が切れなくならないように食品温度を-10� ��以下には下げないように温度制御すること� ��望ましい。冷凍温度帯であれば、その必要� ��なく、より低温で急冷する。

 なお、自然対流などの風速が小さい環境� ��でも過冷却状態および過冷却最低到達温度� ��段階的な温度制御で実現可能であるが、風� ��、冷気温度の制御によっても同様の効果を� ��られ、さらに急冷や切替室を冷凍設定で使� ��する場合の急冷制御については自然対流で� ��冷却スピードが得られないのに対して本実� ��例のように直接冷気を流入した場合は急冷� ��可能となり、更に時間間隔で過冷却状態の� ��持や解除を設定することで、過冷却冷凍時� ��の短縮化が図れ冷凍品質の向上につながり� ��過冷却冷凍を行う食品のスペースの有効利� ��や冷却室に対し過冷却を行わない食品との� ��在などより幅広い利用が可能となる。上記� ��施例では過冷却ケース上方開口部に蓋等を� ��置していないが、蓋等により冷気風量、冷� ��風速をコントロールすることも合わせて実� ��しても同様の効果が得られる。そのとき、� ��は上方開口部を完全に覆う必要はなく、冷� ��風量、冷気風速がコントロールできる範囲� ��もよい。

 次に、上下2段に構成された切替ケース201 の上段ケースを過冷却ケースとする場合につ いて説明する。図13は、この発明の実施の形� ��1における図5に対応する切替室200の側面断� �図である。図13に示すように、上下2段に構� �された切替ケース201の上段ケースを過冷却� �ース40としている。過冷却ケース40は、切替� ��天井面吹出し口43より後方に設置され、ス� �イド式で引き出せる構造となっている。こ� �構造によれば、過冷却ケース40内部およびそ こに収納されている食品には切替室天井面吹 出し口43から直接冷気が当たらないため、温� ��を安定な状態で維持することができる。

 図14は、切替室天井面吹出し口43につなが っているダクト50の上面図である。過冷却ケ� ��ス40をよりよく冷却するためには、ダクト50 の途中に穴51を開けて、ダクト50を流れる冷� �を自然落下させるような構造にしてもよい� �

 図13の過冷却ケース使用時は、切替ケー� �201を引き出して、独立式の過冷却ケース40を 引き出す。過冷却ケース40は使用時にのみ引� ��出されるので、切替室200の使用時に過冷却� ��ース40の温度が上昇しにくいというメリッ� �がある。また、過冷却ケース40を切替室200の 上方に設置することは、従来の切替ケースの 大きさを変えることなく、新しくケースを追 加できるというメリットもある。

 次に、過冷却ケースの構造について説明� ��る。図15は、この発明の実施の形態1におけ� ��過冷却ケースの構造図である。ここでは、� ��替室200に設けられる切替ケース201の上部を� ��60で覆って、切替ケース201の全体を過冷却� �ースとしている。図15は、切替ケース201の全 体が蓋60に覆われて、その全体が過冷却ケー� ��を形成している例である。なお、切替ケー� ��201の内部に、縦方向あるいは横方向に仕切� ��を設けるとともに、その仕切られた一部分� ��みを蓋60で覆い、蓋60で覆われた部分のみを 過冷却ケースとする構造としてもよい。

 蓋60が設けられて過冷却ケースとされた� �間内には冷気が直接吹き付けないため、ケ� �ス内は完全な間接冷却となる。また、この� �うにして形成した過冷却ケース内の温度変� �はほとんどなく、さらに、それを最も低コ� �トで実現することができる。なお、ケース� �に風を入れないで冷却させる、例えば、壁� �部に冷気または冷媒を循環させるなどして� �を冷却することによる輻射冷却を利用すれ� �、蓋60なしのケースを過冷却ケースとするこ とも可能である。

 次に、切替室にファンを設ける構造につ� ��て説明する。図16は、この発明の実施の形� �1における図5に対応する切替室200の側面断面 図である。図16に示すように、本実施の形態� ��は、切替室200の上部にファン(切替室ファン )70を設けたものである。この構成によれば、 ファン70の作用により、切替室200内の空気を� ��っくり攪拌することができるため、冷却速� ��を高めることなく、空気温度を均一に保つ� ��とができる。過冷却ケース40内には大きな� �品を投入することもあるが、この構成では� �のような場合に食品全体の冷却ムラをなく� �ことができ、過冷却を安定的に起こすこと� �可能になる。過冷却ケース40は切替室200内の どのような部分に設置されていてもよく、切 替ケース201に対して独立なケースとしても、 あるいは切替ケース201全体を過冷却ケース40� ��してもよい。

 次に、切替室内の切替ケースの下部に、� ��冷却スペースを構成する過冷却ケースを配� ��する構成について説明する。図17は、この� �明の実施の形態1における図5に対応する切替 室200の側面断面図、図18は、本実施の形態で� ��用される過冷却ケースの斜視図、図19は、� �実施の形態による過冷却ケースへの冷気の� �れを示した図である。図17に示すように、切 替室200内の切替ケース201の下部に、過冷却ス ペースを構成する過冷却ケース81が配置され� ��いる。切替室200の周囲には切替室風路41が� �けられ、また、冷却器3からの冷気が吹き出� ��れる3つの吹出し口、切替室背面上側吹出し 口42、切替室背面下側吹出し口44、切替室天� �面吹出し口43が設けられている。

 また、切替室風路41の入り口部に、切替� �200へ向かう冷気量を調節するダンパ46が設け られている。ここで使用される過冷却ケース 81は、図18に示すように、ケース背面に切替� �背面下側吹出し口44からの冷気が流入する切 欠き90が形成され、ケース前面に、切欠き90� �ら流れこんだ冷気を排出するスリット91が形 成されている。冷却器3からの冷気は、過冷� �ケース81を図19の矢印で示すように流れるた� ��、過冷却時と過冷却解除時では、その流量� ��、ダンパ46などの流量調整装置で調整する� �とが好ましい。なお、ケース背面に冷気が� �入する切欠や開口を形成し、ケース前面に� �れこんだ冷気を排出するスリットや開口を� �成する構成は、実施の形態1のいずれの過冷� ��ケースにも適用できる。

 次に、図17、図18に示した過冷却ケース81� ��利用した実施の形態1における冷蔵庫の過冷 却制御について説明する。図20は、その過冷� ��制御の例を示すタイミングチャートである� ��過冷却ケース81に収容された食品を過冷却� �るには、過冷却ケース81に収容された食品の 芯温が凍結点を越え、過冷却状態に達するま で(ステージ1)、圧縮機10、ファン2、ダンパ46� ��どが、切替室200内を、例えば-2℃~-20℃の範� ��で選択される空気温度にするように動作す� ��。なお、圧縮機10やファン2は別の部屋の温� ��でコントロールして、ダンパ46の開閉のみ� �温度制御してもよい。

 ここでは、ダンパ46は、通常通り全開/全� ��を繰り返すようにする。そして、過冷却解� ��が可能な食品芯温度に達すると(ステージ2)� ��ダンパ46の開度を半開にし、過冷却ケース81 側に主に冷気が流れ込むようにする。ダンパ 46の半開角度としては、気流に横方向のベク� ��ルを与える角度であればよい。好ましくは1 0度~60度の角度である。ダンパ46を半開とする 時間は、過冷却解除した後、凍結が完了する までの時間(ステージ2、3)とする。食品の凍� �が完了した後の保存期間(ステージ4)の制御� �、通常通り、ダンパ46を全開/全閉を繰り返� �ように戻すこととする。

 冷蔵庫1の以上の制御動作をまとめると、 図21のフローチャートのようになる。過冷却� ��御を開始すると、ステージ1の時間の積算を 開始する(ステップ51)。次に、ステージ1が所� ��時間経過したかどうかを判断し(ステップ52) 、所定時間に達したと判断するとダンパ46を� ��開にし、ステージ2の時間を積算し始める(� �テップ53)。そして、ステージ2が所定時間経� ��したかどうかを判断し(ステップ54)、所定時 間に達したと判断するとダンパ46を全開にし� ��通常制御に戻す(ステップ55)。

 過冷却状態を得るための制御時には、過� ��却ケース81への冷気の流れ込みはほとんど� �いので、安定的に過冷却状態をつくること� �でき、かつ、過冷却解除時には過冷却ケー� �81のみほとんどの冷気が流れ込むようにする ので、過冷却解除、確実に凍結が起こる。さ らに、過冷却解除時に切替ケース201の空気温 度に対する影響がほとんどなくなるというメ リットもある。その他、切替室200においてダ ンパ46開度を変更したり、風量を調節したり� ��ることで冷却量を調節し、空気温度変動を� ��制するようにはたらきかけてもよい。

 図22は、図3の冷蔵庫の切替室内に過冷却� ��の蓋付別置き過冷却ケース202を設置したと� ��の断面図である。ここでは、過冷却ケース2 02を、過冷却ケース202上面を吹出し口203から� ��冷気が流れるような位置に設置している。� ��た、図23は、切替ケース201内に過冷却ケー� �202を設置した様子を示したものである。こ� �ように、過冷却ケース202を蓋付別置きケー� �にした場合のメリットは、周囲に温度状態� �異なる食品が収納された場合も過冷却ケー� �202内の食品はその影響を受けにくいことで� �る。

 また、過冷却ケース202の蓋部分に断熱材� ��入れてもよいが、この場合においては、吹� ��し口203からの冷気の影響を受けにくくなり� ��安定的に過冷却を起こすことができるとい� ��メリットがある。また、直接冷気が吹きつ� ��ることで起こる温度ムラが過冷却解除の要� ��となる場合があるので、蓋の一部または全� ��に熱伝導性の良い部材を用いてもよいし、� ��出し口の数と位置、吹出し口の形状、吹出� ��口と蓋の位置関係を所定の温度ムラ範囲に� ��まるようにしてもよい。所定の温度ムラ範� ��とは、10K以内、好ましくは5K以内、さらに� �ましくは2K以内である。

 なお、これまで説明した全ての実施の形� ��において、切替ケースや過冷却ケースの一� ��または全体を熱伝導の良い素材(例えば、ス テンレス、アルミ、銅などの金属板)とする� �、ケース内の温度を均一にすることができ� �。2重構造としても温度を均一にすることが� ��能である。また、食品熱容量を吸収できる� ��熱剤を設けたケースにすると更に過冷却冷� ��時間の短縮につながる。

 以上、過冷却解除時期をあらかじめマイ� ��ン等に記録した時間を基に行う制御につい� ��説明してきたが、以下においては、過冷却� ��除時期を判断する別の方法について説明す� ��。既に説明してきたように、過冷却状態を� ��化させるように冷却室の温度を低下させ続� ��ると、例えば-10℃より低下させた場合自動� ��に過冷却解除を起こす確率が高くなる。こ� ��自動的な解除が発生すると食品温度が高く� ��るので判別できる。この自動的な解除もし� ��は強制的な解除が発生した場合、解除時期� ��センサで計測して確認すると良い。過冷却� ��除の時期の判断は、赤外線センサ、超音波� ��ンサ、電界センサなどを用いて、過冷却品� ��状態を判断して行うことができる。

 赤外線センサを用いる場合、赤外線セン� ��は過冷却ケースを設けるスペースの壁面に� ��置し、可動式でケース内全体を見渡せるよ� ��にするか、またはアレイセンサにしてケー� ��内全体を見ることができるようにする。設� ��位置としては、例えば切替室200背面に設置� ��斜め上方から過冷却ケースを見渡すことで� ��全体を見ることができる。過冷却モードに� ��ると、赤外線センサは、過冷却ケース内の� ��品の表面温度を検知し、食品の表面温度の� ��化を検出することが出来る。この変化によ� ��解除を知ることが容易である。

 更には、検出した表面温度から食品の芯� ��を算出し、そして、該食品の算出された芯� ��が上記の過冷却条件で示した温度で、且つ� ��あらかじめ設定されマイコンなどに記憶さ� ��た温度に達したと判断すると過冷却解除の� ��激を加えることが出来る。これにより、過� ��却状態の時間短縮が可能になる。当然なが� ��、表面温度と芯温との差が小さい場合もあ� ��、設定された制御の時間間隔が解除を行う� ��間に達しても温度差が小さいことを判断す� ��ことを優先させて、更に冷却温度を下げて� ��冷却度を深化させることも可能である。こ� ��ように表面温度計測を利用すると複雑な判� ��が簡単になる。

 超音波センサを用いる場合は、超音波セ� ��サに過冷却ケースを接触させる。超音波セ� ��サは超音波の発振部とその反射波を受け取� ��受信部とから成る。設置位置は、過冷却ケ� ��スの扉を閉めたときにケースに接触する場� ��ならどこでも良く、例えば切替室200の背面� ��センサ台座にバネを設けて設置することで� ��配線長が最も短くコストを抑えてかつ切替� ��を閉めたときに確実にケースに接触させる� ��とができる。過冷却モードに入ると、超音� ��センサは、過冷却ケース内の食品に向けて� ��音波を発振する。

 超音波は、接触している物質内を伝播す� ��ので、センサがケースに接触していること� ��ケース内に収められケースに接触している� ��質にも超音波が伝播する。このとき、食品� ��未凍結または過冷却の状態で水分が液体で� ��るときに比べ、過冷却が解除して氷結晶が� ��成すると、超音波は伝播しやすくなり発振� ��た超音波が受信部に到達する速度が速くな� ��。この時間差または伝播速度の差から、過� ��却解除し食品中の水分が凍結し始めたこと� ��検知できるので、過冷却解除後の制御に移� ��できる。

 電界センサを用いる場合は、過冷却スペ� ��スに電界センサを設置する。電界センサの� ��極部は金属製であればどのような形状でも� ��い。例えば、冷蔵庫の内箱などに簡便に貼� ��付けるためには、箔状であれば、内箱の凹� ��に沿って貼り付けることができる。箔より� ��厚めの板状にすることで、取り付け時に破� ��の恐れが少ない電極を得ることができる。� ��た、非接触式であり、冷蔵庫の壁面であれ� ��どこに設置しても良く、測定したい物質と� ��間に別の物質、例えばプラスチックの板な� ��があっても測定できる。電界センサは、食� ��内部の誘電率により出力が変化する。食品� ��未凍結または過冷却の状態で水分が液体で� ��るときに比べ、過冷却が解除されて氷結晶� ��生成すると、誘電率が大幅に小さくなるの� ��、それを利用して過冷却解除時期を判断し� ��過冷却解除後の制御に移行できる。

 また、上記のような装置を用いる以外に� ��、食品の温度を温度計で直接測り、過冷却� ��除時期を判断して過冷却解除の刺激を加え� ��もよい。温度計は、冷蔵庫に配線で接続さ� ��ており先端が針金状になっている。食品を� ��冷却ケースに入れるとき、ユーザーが温度� ��測定したい食品にこの温度計を差し込む。� ��れによって、食品内部の温度が測定できる� ��で所定の過冷却温度に到達したかどうかを� ��接認識することができる。食品内部が十分� ��過冷却温度に到達したら、過冷却解除のた� ��の制御に移行できる。

 次に、これまでに説明した温度低下また� ��冷気導入による過冷却解除ではない、他の� ��冷却解除方法について説明する。その他の� ��冷却解除方法としては、例えば、過冷却ケ� ��スに振動を加える方法、あるいは音波をか� ��る方法などがある。振動を与える方法とし� ��は、機械を用いる方法、冷蔵庫内の動作機� ��の振動を利用する方法などがある。また、� ��冷却解除時に過冷却ケースのみを冷却し切� ��ケースの温度を下げないようにするための� ��の方法としては、例えば切替ケースの周囲� ��にヒーターを設けておき、過冷却解除時に� ��替ケース側のみをヒーターで加温する方法� ��ある。さらに、例えば過冷却ケースの周囲� ��にヒーターを設けておき、過冷却中には過� ��却ケースを加温するヒーターをオンにし、� ��冷却解除時にはオフにするなどの方法もあ� ��。なお、過冷却解除については必ずしも行� ��なければならないものではない。過冷却状� ��を維持したままそのまま放置しておいても� ��い。

 以上、本発明の実施形態に関連して、過� ��却スペースの構造、過冷却解除時期判断の� ��法および過冷却解除方法などについて説明� ��てきたが、以下では、過冷却解除後の保存� ��法について説明する。

 過冷却解除後、-10℃以上の範囲で冷凍保� ��する場合は、凍結した後でも包丁でサクッ� ��切れる状態を維持できる。過冷却状態を経� ��凍結したことによって、食品内部の氷結晶� ��細かくなっているので、通常凍結時に比べ� ��より切れやすくなるという利点もある。ま� ��、保存温度帯は凍結点以下なので、2週間程 度のある程度長期の保存も可能である。

 過冷却解除後、-10℃~-15℃までの範囲で保 存する場合は、通常の凍結方法では氷結晶が 針状に大きく生成して凍結後に包丁で切れな かったが、本発明の方式では食品内部にでき る氷結晶が細かいので、包丁で切れる状態を 得られるという利点もある。また、保存期間 に関しては、2週間以上1ヶ月程度の長期保存� ��可能である。

 過冷却解除後-15℃以下の温度帯で保存す� ��と、通常の冷凍と同様に1ヶ月程度の保存が 可能であり、かつ、氷結晶が細かく食品の細 胞を破壊しづらくなっているので、普通に凍 らせた食品に比べてより質のよい味、食感な どを感じることができる。

 上記保存温度を変化させる手段として、1 つの部屋で温度を切り替える方法がある。ま た、過冷却凍結させるために高めの冷凍温度 帯の部屋を用い、保存時に低めの冷凍温度帯 の部屋へ移動させてもよい。高めの冷凍温度 帯とは、-15℃より上、低めの冷凍温度帯とは 、-15℃以下の温度帯である。

 また、過冷却状態を経て凍結すると、食� ��内部の氷結晶が小さな粒状でできるため、� ��結率が高い、即ち冷凍保存温度が従来より� ��低くても、包丁でサクッと切ることが可能� ��なる。即ち、包丁などで切れる状態での保� ��期間が延びることになり、新たな機能的で� ��品質な冷凍温度帯を訴求できるというメリ� ��トがある。

 なお、冷却室としての過冷却スペースが� ��替室200にある場合を説明してきたが、過冷� ��スペースは図3における冷蔵庫の冷蔵室100、 冷凍室300、野菜室400、製氷室500のどの部分に 設けてもよい。また、それらの室内の全部ま たは一部を過冷却スペースに当てても良い。 さらに、過冷却スペースは冷凍温度帯の独立 した密閉スペースに形成してもよい。ただし 、いずれの場合にも、過冷却スペース内また はそこに置かれた食品に直接強い冷気が当た らないような構造とするか、過冷却スペース 内に入り込む冷気量を調節できるようにする のが好ましい。

 本発明の冷蔵庫は、一般的な冷蔵庫の仕� ��を一部変更することで、過冷却冷凍を実施� ��きる冷蔵庫を得ることができる。また、家� ��用冷蔵庫の構造を中心に説明してきたが、� ��型の極低温業務用冷凍倉庫でも本発明の考� ��、例えば食品を収納した後で、凍結点まで� ��定の冷却速度で温度を下げ、対象食品に対� ��高い冷凍温度で全体に分布の良い気流を利� ��して温度を少しずつ下げながら過冷却を維� ��する冷却を行い、所定時間後に更に低い温� ��を直接食品に吹き付けて急速冷凍し過冷却� ��解除し、その後は過冷却状態を得る温度よ� ��低い温度、たとえば-18℃程度の冷凍温度で� ��存するという制御を利用した構成が可能で� ��る。これにより、大幅な省エネルギーを達� ��することが出来る。

 さらに、有効なのは、冷蔵庫としての低� ��運搬車の中で食品を運搬しながら過冷却状� ��に突入させ、過冷却状態を維持し、より低� ��の冷気を直接食品に供給して過冷却を解除� ��、冷凍保存することが出来ることである。� ��ち、肉や魚などの場合、各細胞および細胞� ��に隙間なく水分が充填されているため、隙� ��なく水を充填した容器に相当するため、運� ��中の振動による過冷却解除が無く、且つ、� ��温の食品を収納し、低すぎない温度で冷却� ��、最終的に冷凍温度も業務用冷凍庫のよう� ��-60℃などという極端に低い温度にしないで� ��せいぜい-20℃程度の冷凍温度で良いため、� ��搬車としてエネルギーを使わずに、しかも� ��運搬時間を利用して過冷却冷凍を行うなど� ��搬前後の省エネルギーにも役に立ち、冷凍� ��質の良い食品を届け先に渡すことが出来る� ��

 また本発明の冷蔵庫において過冷却冷凍� ��実施した食品は、過冷却状態をつくるとき� ��冷却速度がゆっくりであるので、食品内部� ��で均一に温度が下がってから同時に氷結晶� ��できはじめ、一部に生じた氷結晶が不均一� ��成長することがなく、食品内部にできる氷� ��晶の大きさが小さくなり、食品品質を維持� ��ることができる。図24には、冷却速度と食� �内部の氷結晶の大きさとの関係を示した。� �24からは、冷却速度が速くなるほど食品内部 にできる氷結晶の大きさが大きくなる傾向に あることがわかる。

 本発明の冷蔵庫は、冷却器から循環する� ��気により収納する食品を0℃から冷凍温度帯 の温度まで連続してまたは段階的に温度調整 可能な冷凍室と、冷凍室の冷気吹出し口から 吹出され冷却器に吸い込まれる冷気を取り入 れ食品を凍結点以下の温度でも凍らない過冷 却状態に維持する冷凍室内に配置された冷却 室と、冷却室に貯蔵された食品が過冷却状態 を得るように冷凍室の温度を-2℃以下で-15℃� ��上に設定する温度設定手段と、冷却室に収� ��した食品周囲の風速を抑え冷却室に貯蔵さ� ��た食品を過冷却状態に維持するように冷凍� ��内に吹出し冷却室に取り入れる冷気を調整� ��る冷気調整手段と、を備えたので、省エネ� ��ギーで高品質冷凍を実現できる。

 本発明の冷蔵庫は、冷却器からの冷気に� ��り収納する食品を冷凍させる冷凍室と、冷� ��室の冷気吹出し口から吹出され冷却器に吸� ��込まれる冷気を取り入れ凍結点以下の温度� ��も凍らない過冷却状態に貯蔵された食品を� ��持する冷凍室内に配置された冷却室と、冷� ��室は冷凍室に配置した上側ケースにより覆� ��れる下側ケースにて構成するとともに、上� ��ケースと下側ケースとの間に設けた冷気を� ��り入れる隙間と、を備え、隙間は冷凍室内� ��流れる冷気の流れ方向とは異なる方向を向� ��た開口で、隙間が10mm~30mm程度の寸法である� ��で、簡単な構造で省エネルギーな高品質冷� ��を実現できる。

 本発明の冷蔵庫は、冷却器からの冷気に� ��り収納する食品を凍結点以下で-15℃以上の� ��定温度で凍らない過冷却状態に維持する過� ��却室と、過冷却室内に吹出され過冷却室内� ��循環する冷気の温度を変化させる冷気調整� ��段と、冷気調整手段にて過冷却室に収納さ� ��過冷却状態にある食品に設定温度より2度~5� ��程度低い温度の冷気を供給して食品の過冷� ��状態を解除する過冷却解除手段と、を備え� ��ので、品質の良い冷凍食品を簡単に得られ� ��。

 本発明の冷凍室もしくは冷却室の温度を� ��定する温度設定手段は、冷却室に収納され� ��常温の食品が冷却される際に、食品の表面� ��度が3℃から0℃に低下する範囲の冷却速度� �、-3.5℃/hr~-10℃/hrの範囲とするので、確実に 過冷却状態に突入できる。

 本発明の冷凍室又は冷却室へ冷気を吹出� ��冷気吹出し口、冷却室へ冷気を取り入れる� ��り入れ口および冷気吹出し口と取り入れ口� ��間の風路の少なくともいずれかに冷気を調� ��する冷気調整手段を設け、冷気調整手段に� ��冷気を調整して過冷却状態となる食品周囲� ��風速を0.1m/s~0.5m/s程度に抑えるので、過冷却 状態を維持できる。

 本発明の冷気調整手段は、冷気吹出し口� ��前記取り入れ口の間の風路に複数回の曲が� ��を構成又は前記冷却室の奥行き相当の風路� ��さを設ける、あるいはこの冷気調整手段は� ��ダンパーにて前記冷凍室又は前記冷却室へ� ��出す冷気の前記冷気吹出し口での風速を1.0m /s~1.2m/s程度に抑えるものであり、これにより 過冷却状態を維持できる。

 本発明の冷凍室又は冷却室の温度を設定� ��る温度設定手段は、食品の凍結点以下で-17� ��以上の冷凍温度帯に設定した冷凍室又は冷� ��室の温度を、食品の温度が凍結点としてあ� ��かじめ設定された温度以下になった場合又� ��食品が冷却室に貯蔵されてから所定時間経� ��した場合に、食品の過冷却状態を深化させ� ��ように冷凍室の設定温度を1℃~2℃程度下げ� ��ので、食品の冷凍品質を上げることが出来� ��。

 本発明の冷気調整手段は、貯蔵した食品� ��過冷却状態とされるとき、食品周囲の空気� ��度の冷却状態変化による変動幅が10℃以内� �なるように調整する、もしくは冷却室内部� �空気温度ムラが2℃以内となるように調整す� ��ので、過冷却状態を維持できる。

 本発明の食品が収納されて一定時間経過� ��又は食品の温度急変を検知し、冷凍室内又� ��冷却室内の食品に温度、振動、超音波など� ��物理的衝撃を与えて過冷却を解除しあらか� ��め設定された冷凍温度にて保存する、又は� ��速冷凍するので、食品の冷凍品質を上げる� ��とが出来る。この過冷却解除は、冷却室へ� ��接冷気を導入することで行うので簡単に行� ��ことが出来る。

 本発明の冷凍保存方法は、冷却器からの� ��気により収納する食品を凍結点以下で-15℃� ��上の設定温度で凍らない過冷却状態に維持� ��る冷却室と、冷却室内に吹出され過冷却室� ��を循環する冷気の温度を変化させる冷気調� ��手段と、を備えた冷蔵庫において、食品を- 15℃以上に設定された冷却室に収納するステ� ��プと、冷気調整手段にて冷却室内の温度が- 10℃以上もしくは冷却室内の風速が0.5m/s以下� ��なるように一定時間調整するステップと、� ��却室に収納され過冷却状態にある食品に設� ��温度より2℃~5℃程度低い温度の冷気を直接� ��給して食品の過冷却状態を解除するステッ� ��と、を備えたので、冷凍車両のような車両� ��冷蔵庫の場合、運搬中に時間を掛けて到着� ��での途中もしくは必要なときに少ないエネ� ��ギーで品質のよい冷凍保存食品を送り先へ� ��供できるなどの多様なビジネスシステムが� ��能となる。

 また、上記実施の形態に係る冷蔵庫は、� ��冷却状態をつくるときは間接冷却であるの� ��、冷気の直接吹きつけによる食品の乾燥が� ��減され、冷凍やけも抑制できる。そして、� ��冷却状態をつくるときに重要な条件である� ��却スピードを、従来の急速冷凍に比べてゆ� ��くりとしているため、温度変動が少なく、� ��品全体を均一に冷やすことができる。

 また、上記実施の形態に係る冷蔵庫は、� ��度変化を抑制できるような熱容量の大きい� ��質を含む、あるいは吹出し気流の直接流入� ��抑制する構造を含む過冷却ケースを搭載し� ��いるので、扉開閉による温度変化の影響を� ��けることなく、過冷却ケース内の温度を安� ��して保つことができる。

 また、上記実施の形態に係る冷蔵庫は、� ��冷却解除時のみに低温側に温度変化を与え� ��ので、切替ケースなどの既存のスペースに� ��える影響が最小限に押さえられ、他の温度� ��に設定されたスペースあるいはケースを併� ��することも可能である。

 また、上記実施の形態に係る冷蔵庫は、� ��冷却解除が-2℃以下(たとえば-5℃以下)の温� ��で可能であるので、従来実施例の過冷却解� ��方法である急速冷凍と比べるとエネルギー� ��費量が少なくて済むため、省エネ性に優れ� ��いる。

 その他、上記実施の形態に係る冷蔵庫は� ��過冷却解除後の保存温度を実使用状況によ� ��てソフト冷凍や長期保存用冷凍など、選択� ��能であるため、使い勝手がよいといったメ� ��ットもある。

 本発明の冷蔵庫は、冷却室の温度を設定� ��冷却室に導入される冷気により食品を過冷� ��状態とする第1の温度設定手段と、前記第1� �温度設定手段にて設定した冷却室の温度よ� �低い温度にて食品の過冷却状態を解除する� �2の温度設定手段と、過冷却状態を解除した� ��で食品を冷凍保存する第3の温度設定手段と 、を備え、第1の温度設定手段、第2の温度設� ��手段、第3の温度設定手段の設定する温度を 、時間間隔を置いてもしくは食品の温度を計 測して順次変化させるので、簡単な構造でエ ネルギーの少ない冷凍保存が可能である。

 本発明の冷蔵庫は、冷却室の温度を設定� ��冷却室に導入される冷気により食品を過冷� ��状態とする第1の温度設定手段と、第1の温� �設定手段にて設定した冷却室の温度より低� �温度の冷気にて食品の過冷却状態を解除す� �過冷却状態解除手段と、過冷却状態解除手� �にて解除した食品を冷凍保存する第3の温度� ��定手段と、を備え、第3の温度設定手段にて 設定される冷却室の温度は、第1の温度設定� �段にて設定される冷却室の温度とは無関係� �設定可能であるので、フレキシブルな冷凍� �存が可能である。

 本発明の冷蔵庫は、冷却室の温度を設定� ��冷却室の冷却された壁面により食品を過冷� ��状態とする第1の温度設定手段と、冷却室に 導入される食品を過冷却状態とする冷気の温 度もしくは食品の周囲の風速より、低い温度 もしくは早い風速の冷気を導入して食品の過 冷却状態を解除する過冷却状態解除手段と、 過冷却状態解除手段にて解除した冷却室に導 入した冷気にて前記食品を冷凍保存する第3� �温度設定手段と、を備えたので、簡単な構� �でエネルギーの少ない冷凍保存が可能であ� �。

 本発明の第3の温度設定手段にて設定され る冷却室の温度を変更可能に設定する温度設 定手段と、を備えたので、食品の種類により 、保存温度を変更するなど使い勝手の良い冷 蔵庫が得られる。

 以上説明したように、本発明では、食品� ��貯蔵する冷蔵庫本体に配置され冷却器から� ��冷気により魚、肉類、野菜、果実などの食� ��を収納する0℃以下の設定温度に設定されて 過冷却状態で冷却される過冷却室を備え、過 冷却室を食品の芯温が略凍結温度(凍結点、� �結点)になるまでは0℃よりも低く設定温度よ りも高い第1温度にてゆっくりと冷却し、食� �の芯温が略凍結温度に達したと判断された� �合には第1温度よりも低い第2温度で凍結温度 以下でも凍らない過冷却状態が維持できるよ うにゆっくりと過冷却最低到達温度まで冷却 する制御装置を備えている。

 また、本発明の制御装置は、過冷却室内� ��収納される食品の芯温が略凍結温度より低� ��した後に略凍結温度まで上昇して過冷却状� ��が解除された場合には、第2温度あるいは第 2温度よりも低い温度で冷却風量あるいは冷� �風速を大きくして急速に冷却する完全凍結� �れる設定温度で保存されるものである。

 このように本発明では、食品を凍結点ま� ��、凍結点から過冷却最低達成点温度、過冷� ��解除、完全凍結までの各段階で連続的また� ��段階的に設定制御を変えるようにしている� ��例えば、過冷却ケースへの冷気温度、冷気� ��量、冷気風速をコントロールし、確実に過� ��却状態にし、その過冷却最低到達温度を下� ��、過冷却を解除し、解除後の凍結スピード� ��上げて質のよい冷凍を実現する。

 したがって、この発明の冷蔵庫は、高品� ��冷凍機能として、従来の急速冷凍ではなく� ��過冷却冷凍機能を採用したので、従来より� ��少ないエネルギーでの高品質冷凍、即ち、� ��コ冷凍を実現することができるという効果� ��有する。

 また、この発明の冷蔵庫は、過冷却をお� ��すためのスペース内に冷気が直接吹きつけ� ��ことを軽減し、温度を均一化でき、冷却温� ��を複数で段階的に変化できる温度制御され� ��新たな過冷却室構造または過冷却室ケース� ��造を採用することで、従来と大きく変わら� ��い冷蔵庫の構造、制御で、食品の過冷却冷� ��を実現できるという効果を有する。

 なお、本発明に置ける冷蔵庫、冷凍保存� ��法は家庭用冷蔵庫におけるエネルギーの少� ��い高品質冷凍が実現できるだけでなく、簡� ��な構造と制御にて細胞を破壊せずに長期冷� ��保管できることから業務用冷凍倉庫などで� ��大規模長期食肉保管、遠洋漁業の漁獲品の� ��舶内冷凍保管等にとどまらず、医療業務に� ��ける内臓運搬や、細胞他を扱う医療研究装� ��など、幅広い分野で有用される見込である� ��