JPH0884578A - 熱を吸収し最適な状態を保証する所定の温度で生鮮産物を保存するための装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱を吸収し生鮮産物を最適な状態で保存する
ための方法と装置とが陳述される。 【構成】 壁面の少なくとも７０％〜８０％が、冷凍温
度に当たる−１゜〜−４゜Ｃの範囲ΔＴに凝固温度があ
る熱容量流体で充満された箱様空間を形成する壁板で構
成される小室内に産物を保管する。壁空間内には、冷凍
温度に当たる−５゜〜−３０゜Ｃの範囲ΔＴの温度で注
入される塩水を収容する循環回路が配置される。塩水回
路を壁空間内に配置して塩水と熱容量流体との間で熱交
換が行われるようにしているため、壁の最高温度と最低
温度との差ΔＴ５°Ｃ以下好適には２゜未満特に１゜Ｃ
未満に抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、最適の状態で腐敗し易
い産物を冷却および／あるいは保存するための革新的な
方法と装置とに係わる。特に、生鮮食品あるいは生鮮食
品とは異なる素材に関連する。

【０００２】

【従来の技術】低温保存方法は当業界では周知の方法で
あり、内部を低温に保つための冷凍回路を備えた蒸発用
壁板から成る品物搬送用容器などの冷却容器内に保存対
象の産物を貯蔵するというものである。不連続の熱交換
面を設けたことによって、蒸発器からの距離次第で冷た
さの度合が高い領域や低い領域ができるため、容器内の
温度は均一ではない。これは、容器内で換気装置を使用
する場合にも該当する。局所温度変動の他にも、冷凍装
置は個々の特性によって容器内の温度を調節する際に無
視できないヒステリシスが異なるため、かなり広い範囲
で温度が変動する点にも考慮を払う必要がある。冷却装
置内に作成される実質的に存在しない熱貯蔵庫によっ
て、温度の定常性も損なわれる。冷却装置の動作が短期
間繰り返し中断されると、容器内の温度が急上昇する。
また、この種の装置は大抵オン／オフ形式で動作するた
め、温度の連続変動を引き起こす。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】不連続な熱交換面に起
因する別の好ましくない作用は、熱交換器の温度が小室
内の空気よりも顕著に低いため、保存対象の産物から引
き出される水分が熱交換器に凝縮することである。この
ため、上記の種類の容器は冷凍品の搬送に広く適用され
ている。冷凍品を保存する場合には、所定の最高温度を
越えないことだけが重要であり、逆に、最高温度以下で
の保存温度の変動は概ね許容され、容器内の相対湿度の
低下は頓着されない。

【０００４】反面、果物や野菜や切花や海産物や食肉な
どの生鮮産物を最適に保存するのには、それらをプラス
マイナス１゜Ｃ程度の偏差で最高凝固点にできるだけ近
い温度に保つことが必要である。このためには、正確な
温度調節および正弦曲線で表される１：６０以上の比率
を示す減衰作用の実質的な除去を必要とする。最低値か
らの温度変動によって保存効果が悪化する。特に、従来
の装置に特有の温度変動は、産物の熟成を加速する熱の
発生を引き起こす。更に、上記の産物から水分が除去さ
れると、すぐに生気が失われるため非常に不都合な事態
となる。従来の容器の強制通風装置（容器の異なる地点
間の温度差を充分に小さく抑えるために使用される）を
使用すると、産物の質が急速に低下しひいては重量の損
失と生気の喪失とを引き起こす。このプロセスは、低相
対湿度（７０％以下）と高通風率（５ｍ／ｓ以上）とが
組合わさった水分除去作用によって加速される。

【０００５】１９８９年５月２３日に申請されたイタリ
ア特許第１２２９３５８号には冷凍搬送手段が開示され
ている。この手段は、搬送手段内の水性溶液を冷却し蓄
熱器を実現する冷凍回路で構成される。溶液が完全に凝
固したら、一次冷凍回路を消勢し二次交換器で塩水を循
環させて蓄熱器と容器内の熱交換素子との間の熱交換を
促す。この装置によって、熱交換面における温度の安定
性が向上し長期間に亙ってエネルギー消費量を低減でき
る。必要なエネルギー量は、塩水循環装置を作動させる
ための小量だけだからである。しかし、温度を安定化さ
せるだけでは、生鮮産物を最適な状態で保存するという
観点からは充分ではない。冷凍装置は、塩水が循環する
個々の熱交換素子を基盤とするからである。

【０００６】米国特許第Ａ３，２８０，５８６号には携
帯式冷却器が記載されている。この冷却器の壁には、熱
交換素子が等間隔に設けられる。各熱交換素子は、熱容
量流体で充満される空洞を形成する四角形の箱様外装で
構成される。この空洞には、内部で塩水を循環させる交
換器が沈められる。塩水を循環して、凝固した熱容量流
体および塩水回路と壁との間に存在する熱性橋構造とを
組合せて利用することによって、携帯式冷却器全体内で
熱交換が行われるようにしている。従って、携帯式冷却
器の小室に接触した熱交換面上の温度を安定化させるだ
けの個数の蓄熱器が搭載される。米国特許第Ａ３，２３
８０，５８６号の場合、熱交換面と空気間の温度差ΔＴ
を特に低く抑えることには何等の配慮が成されていな
い。しかも、小室内の温度をできる限り均一に保つこと
にも無頓着である。実際、熱交換面は各々が静止した別
個の表面であり、携帯式冷却器の内面全体に及ぶもので
はない。

【０００７】更に、熱交換素子の塩水回路は直列に配置
されていて、流体の入口と出口との間の温度差は大き
い。これが流体の循環中に過度の圧力低下を引き起こす
ため、比較的大きくて広い熱交換面を備えた容器を具体
化することは不可能なのである。

【０００８】空洞内の熱容量流体から遮断されない上記
の熱交換面と、塩水と携帯式冷却器の内部との間に存在
する重要な熱性橋構造とによって、局所低温領域が形成
されてしまう。更に、被凝固熱容量流体に浸水される塩
水回路は、フィンが導管の軸に対して垂直な放射状の平
面に配置されているので、塩水回路から熱容量流体と携
帯式冷却器の小室との間の適切な熱転送を阻止する壁へ
と流れる熱容量流体を均一に凝固できない。このため、
塩水回路と熱交換壁との間に氷の橋構造が形成される領
域ができてしまう。但し、他の領域は依然として液相に
ある。この結果、容器の内壁上の領域では温度が異な
り、小室内の温度むらと凝固液の形成の両方が促進され
る。ひいては、内部環境から水分が除去される。

【０００９】実際のところ、上記米国特許に記載の携帯
式冷却器（いずれにしろ、熱膨張には適応できない）
は、熱貯蔵庫が小さいので熱交換壁の温度を調節するこ
とができない場合にのみ有用である。従って、定常状態
で動作しているときだけ、すなわち、空洞内の液体が完
全に凝固し品物の温度が小室内の所望の値になっている
ときだけ、腐敗し易い品物を適切に保存できる。逆に、
保存温度を外部温度から徐々に変化させることや小室内
のあらゆる地点の温度を一定に保つことが必要な場合の
品物の冷却には全然適さない。部分的に溶解している液
体を均一に固相に戻して携帯式冷却器の小室内の熱交換
面上の温度を一定に均一に保つこともできない。従っ
て、この装置は、自主性に乏しい小型携帯式冷却器に関
する限り有用である。例えば、産物を実質的に局所的に
搬送し流通させる場合など短距離間動作させることを目
的とした小型携帯式冷却器に対して有用である。これ
は、（産物を入れた状態で）外部からの再充電や内蔵充
電装置の搭載が不可能だからである。

【００１０】野菜の熱発生率は高い（例えば、産物１ト
ンり１００ワット）点に注意を喚起したい。このため、
使用に際して再充電できず熱容量が制限され空気交換面
が少ない周知の携帯式冷却器の場合、非常に短期間の間
しか内部温度を一定に維持できないのである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の主たる目的は、
壁温度および内部温度とを調節することによって最適な
環境状態で生鮮産物を冷却し保存するための方法と装置
とを提供して、上記の問題点を解消することである。

【００１２】この目的を達成するために、熱を吸収し所
定の温度で最適な保存状態で産物を保存するための方法
が考案される。この方法によれば、壁の少なくとも７０
％好適には８０％以上が、所定の温度に当たる−１゜〜
−４゜Ｃの範囲ΔＴ内に凝固点がある熱容量流体で充満
された箱様空間を形成する壁板で構成される小室内に産
物を保管し、冷凍温度に当たる−５゜〜−３０゜Ｃの範
囲ΔＴの温度で注入される冷却剤すなわち塩水を収容す
る塩水回路が、壁板空間内に配置される。塩水回路を壁
板空間に設置して塩水と空間内の熱容量流体との間で熱
交換が行われるようにしているため、壁の最高温度と最
低温度との差ΔＴを５゜Ｃ以下好適には２゜Ｃ未満特に
１゜Ｃ未満に維持できる。

【００１３】上記の方法によれば、熱を吸収し所定の温
度で最適な保存状態の下で産物を保存するための装置が
考案される。この装置は、産物を保管するための小室で
構成される。小室の壁面の少なくとも７０％好適には８
０％以上が、所定の温度に当たる−１゜〜−４゜Ｃの範
囲ΔＴの凝固点温度をもつ熱容量流体で充満された箱様
空間を形成する壁板で構成される。冷凍温度に当たる−
５゜〜−３０゜Ｃの範囲ΔＴの温度で注入される冷却剤
を収容する塩水回路が、壁板空間に配置される。塩水回
路を壁板空間に設置して塩水と空間内の熱容量流体との
問で熱交換が行われるようにしてるため、壁の最高温度
と最低温度との差ΔＴを５゜Ｃ以下好適には２゜Ｃ未満
特に１゜未満に維持できる。

【００１４】本発明の革新的な原理と効果とを一層深く
理解してもらうために、この革新的原理が実現される本
発明の実施例について添付の図面を用いて非制限例を提
示しながら説明する。

【００１５】

【実施例】図面を参照すると、図１には本発明による装
置が図示されているのが分かる。この装置１０は、保存
冷却室２７を包囲する外側が（周知の絶縁材３１によっ
て）断熱された壁とアクセス扉１２とを備えた容器１１
で構成される。装置は、従来の搬送手段によって搬送で
きる標準寸法（長さが１０、２０、３０あるいは４０フ
ィート）の容器として作成される。

【００１６】図２と３から明らかなように、容器の小室
と熱を交換し合う壁板１４は、容器の壁にはめ込まれ、
容器の内面の実質的に全延長部を占める。「実質的に全
延長部」とは内面の少なくとも７０〜８０％を意味す
る。好適には、壁面の少なくとも８０％が壁板で占めら
れる。

【００１７】熱を吸収する（すなわち、冷却作用を発揮
する）段階で構成される革新的な保存方法によれば、小
室の内壁の最高温度と最低温度との差ΔＴを５゜Ｃ以下
好適には２゜Ｃ未満特に１゜Ｃ未満に抑えることによっ
て、周知の技術による保存冷却方法では達成できない最
良の成果を上げられることが判明した。熱交換壁板は、
次に詳細に示すように相互結合される。こうして、周知
の形態の冷凍装置１３から塩水を流すための回路が構成
される。塩水は、小室２７での目的冷却温度に当たる−
５゜Ｃ〜−３０゜Ｃの範囲ΔＴで回路すなわち導管に注
入される。

【００１８】図４に示すように、各壁板１４は、横隔壁
２５によって相互結合された二つの対向する壁２３と２
４で構成される。壁板１４で箱様構造物が形成され、壁
の長手方向には複数の空間すなわち空洞２２が伸張す
る。箱様構造物は、重量と機械的特性と熱特性との比率
が良いという点から、例えば、アルミニウムや合成材な
どの熱伝導性の良い材料で作成される。

【００１９】各空間２２は、凝固可能な液体で充満され
小室２７内で維持したい温度に近い値の凝固温度に設定
される。具体的には、流体の凝固温度は、所望の冷却温
度に当たる−１゜〜−４゜Ｃの範囲である。

【００２０】空間を液体で充満させても、体積の約１０
％に当たる空間が中空のままである。脱気して、構造物
に応力を加えることなく凝固中の液体の膨張を吸収でき
るようにする。

【００２１】図６に示すように、各空間２２では、回路
１７が壁２３と２４に平行な空洞の中間に伸張し塩水循
環装置の一部を成している。各回路１７は、壁板の壁２
３と２４に平行なフィン１８を備え壁と壁の中間の平面
に配置される。フィンの対向する端部は支持体２６内に
摺動可能に収容される。

【００２２】図４と６から分かるように、壁板１４内で
は、平行に伸びる回路１７が一方の端でＵ字形継手３０
によって空間２２と空間２２との間の通路において二つ
づつ組合わされ、他方の端で注入用延長部すなわち水路
１９と２０として壁板から横方向に突出している。

【００２３】Ｕ字形流体通路を備えたモデュール素子複
数個で壁板を構成してもよい。すなわち、モデュール素
子を互いにはめ合わせて、小室２７を囲む実質的に連続
する熱交換面を形成しても良い。

【００２４】一組の回路１７と継手３０で構成されるＵ
字形流体通路は、空間内を回路１７の軸と平行な方向に
拡張自在である。このとき、フィン１８は支持体２６内
を摺動する。このため、構造物は６０゜〜８０゜Ｃの範
囲ΔＴでの高い熱膨張を吸収できる。

【００２５】図５と６に示すように、壁板内のＵ字形流
体通路の注入用水路１９と２０は箱様ヘッダ２１と２９
に連結されるため、壁板内Ｕ字形流体通路は互いに平行
に結合される。小室２７の角部分を図５と６に示す。角
部の壁の壁板には、冷却剤の注入口と排出口とを成す箱
様水路２１と２３がはめ込まれている。一方の壁の箱様
注入口ヘッダは、下側の連結送管２８を介して他方の壁
の排出口ヘッダに連結されている。

【００２６】各壁板の箱様注入口ヘッダと排出口ヘッダ
２１と２３を互いに熱連結すると、壁板に流れ込む塩水
の入口と壁板から流れ出す塩水の出口との間の温度差を
低減できるので好都合である。

【００２７】上記の構造によって、塩水は熱交換器内を
循環するので空間内の液体を徐々に均一に凝固できる。
熱の「短絡」を起こすことなく熱容量流体を介しての
み、塩水と小室の内壁との間で冷却作用が発揮される。

【００２８】図１に示すように、小室の天井にフィン３
２を形成すると好都合である。フィンによって、熱交換
が促進され天井の熱容量の利用効率が向上するからであ
る。

【００２９】上記の革新的な構造によって、全ての小室
の壁の間で熱が実質的に伝導し、更に、装置１３から巡
回する塩水の入口温度と出口温度との差ΔＴの影響もほ
ぼ受けない。

【００３０】このように、産物が小室内にあるときでも
再充電段階（空間内の液体の再凝固）においてさえ、小
室の内壁の最低温度と最高温度との間の差ΔＴを２゜Ｃ
以下に抑えることができる。更に、小室内の熱交換面と
空気との温度差ΔＴを非常に低く一般的には２゜Ｃ以下
に維持できる。これによって、小室内を比較的高湿度に
維持できる。

【００３１】小室の外側に位置する断熱材３１と凝固可
能な熱容量流体とが存在する壁空間がほぼ連続している
ことと、内側と外側との間の熱の橋構造が少ないことか
ら、小室の内側の温度と容器の外側の温度とを良好に弁
別できる。このため、小室の内側の温度は容器の外側の
温度の変動の影響を受けない。例えば、正弦曲線で示さ
れる減衰率は１：１５０以上であることが実験的に判明
している。空の容器を用いて＋２０゜Ｃ〜＋８０゜Ｃの
範囲の温度で行った試験から、内部温度は、１時間当り
０．０４１６°Ｃの最大差分を示して２４時間以内に±
０５゜Ｃ以下の変動を示すのみであることが判明した。
ちなみに、従来の装置の場合、変動率は１時間当り±
２．５°Ｃ以下であり２４０倍も大きい。

【００３２】空洞内の熱容量流体は、保存対象の産物が
小室内に保管された状態で凝固する。凝固で熱応力やＲ
Ｈ応力が発生することはない。実際、熱容量流体の凝固
は、凝固した橋構造を作成することなく導管のフィンか
ら熱交換壁までの空間の延長部全体に亙ってほぼ均一に
進む。また、通路が作成され局所低温領域が壁上に形成
される。空間内の流体の相変化によって最適な温度が維
持される。

【００３３】小室２７に保管される産物が、小室の内部
温度に近い温度にまで冷却されていない場合、熱吸収と
産物の冷却とが、小室内の温度を変動させることなく、
産物に熱応力やＲＨ応力を付加することなく徐々に均一
に実行される。

【００３４】産物の温度を即座に小室内の保存温度に到
達させるためには、低速通風装置１５を設置するとよ
い。これによって、望ましくない効果を与えることなく
効率を向上させることができる。実際、気流速度が１０
〜１５ｍ／ｓの従来の装置に対し気流速度が５ｍ／ｓ好
適に１ｍ／ｓ程度の通風手段１５を用いた場合でも、大
気の湿度が高ければ、熱交換を最適化でき産物を乾燥さ
せることなく即座に冷却できる。通風手段は均一な気流
を起こすことのできる流通型のものでよく、小室の天井
に搭載される接線送風機などで具体化される。

【００３５】空間内の液体が均一に凝固し溶解するの
で、産物を保存状態に置いてあるときでも塩水を循環さ
せて蓄熱器を「復元」すなわち「再充電」できる。

【００３６】装置は１００，０００ｆｒｉｇｏｒｉｅｓ
を上回る貯蔵能力を発揮する。従って、野菜産物から発
生する熱を適切に吸収できる。

【００３７】内部温度は産物を適切に保存するための最
低許容温度（最高凝固点）に極めて近い。また、相対湿
度は非常に高い値を示し、生鮮果物や生鮮野菜から発散
される熱は大幅に少ない。このため、高い自主性が保証
される。

【００３８】本発明の装置は、外部温度が容器内の温度
より低いときでも所定の温度に産物を維持でき、壁空間
内の流体を部分的に液体の状態で維持する場合でも、必
要に応じて適当な温度で定期的に流体を循環させること
ができる。

【００３９】本発明の革新的な原理についての上記の説
明は明らかに図示の例にのみ適用されるものであり、本
書で請求されている本発明の範囲を制限するものではな
い。

【００４０】例えば、冷却剤を循環させ熱を除去するた
めの装置１３を容器１１とは別個の素子として作成して
もよい。この場合、壁空間内の熱容量流体が凝固してし
まえば、切り離し可能な連結素子３３（例えば、いわゆ
る超小型充電器のプラグ）などを用いて装置１３を切り
離すことができる。壁内の液体が連続的に凝固するため
熱容量が大きくその上保温係数も高いので、容器内の温
度は長時間一定に保たれる。

【００４１】最後に、装置１０を小室内の様々な温度に
適用できるようにするため、弁手段４０（当業者には容
易に認識できる）を設けて空間内の液体を交換し易くす
る。このため、空間で構成される回路に保留ポケットを
設けない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる容器すなわち保存装置の透視部
分断面図である。

【図２】図１の装置の平面断面図である。

【図３】図２０のＩＩＩ−ＩＩＩ線上の横断面図であ
る。

【図４】図１の装置の一部を成す熱交換素子の断面図で
ある。

【図５】図１に示す装置の壁を断片的に示す部分断面図
である。

【図６】図４の熱交換素子から成る連結流体回路の側面
展開図である。

【符号の説明】

１０ 装置 １１ 容器 １２ アクセス扉 １３ 冷凍装置 １４ 壁板

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱を吸収し所定の温度で最適な保存状態
   で腐敗し易い産物を保存するための方法であって、 壁面の少なくとも７０％好適には８０％以上が、所定の
   温度に当たる−１゜〜−４゜Ｃの範囲ΔＴに凝固温度が
   ある熱容量流体で充満された箱様空間を形成する壁板で
   構成される小室内に、腐敗し易い産物を保菅し、 冷凍温度に当たる−５゜〜−３０゜Ｃの範囲ΔＴの温度
   で注入される塩水を収容する塩水回路が、前記壁板空間
   内に配置され、また、 前記回路を壁板空間内に設置して塩水と空間内の熱容量
   流体との間で熱交換が行われるようにしているので、壁
   の最高温度と最低温度との差ΔＴを５゜Ｃ以下好適には
   ２゜Ｃ未満特に１゜Ｃ未満に維持できる、 ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記壁空間内の熱容量流体は固相と液相
   とが同時に存在する状態で保存されることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】 前記壁空間内の流体は少なくとも部分的
   には液相にあり、塩水は定期的に回路内を循環させられ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方
   法。
4. 【請求項４】 前記小室内の空気は５ｍ／ｓ以下好適に
   は１ｍ／ｓ程度の速度で循環させられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 熱を吸収し所定の温度で最適な保存状態
   で腐敗し易い産物を保存するための装置であって、 壁表面の少なくとも７０％好適には８０％以上が、所定
   の温度に当たる−１゜〜−４゜Ｃの範囲ΔＴに凝固温度
   がある熱容量流体で充満された空間すなわち空洞（２
   ２）を形成する箱様壁板（１４）で構成され、腐敗し易
   い産物が保菅される小室（２７）と、 前記空間内に設置され、冷凍温度に当たる−５゜〜−３
   ０゜Ｃの範囲ΔＴの温度で注入される塩水を収容する塩
   水回路（１７）と、 で構成され、 前記回路を壁板空間（２２）内に設置して塩水と熱容量
   流体との間で熱交換が行われるようにしているので、壁
   の最高温度と最低温度との間の差ΔＴを５゜Ｃ以下好適
   には２゜Ｃ未満特に１゜Ｃ未満に維持できる、 ことを特徴とする装置。
6. 【請求項６】 前記空間内の回路（１７）は壁表面に平
   行に配置されたフィン（１８）で構成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記各壁内の回路（１７）は互いに平行
   であり、一方の端で二つづつ組合わされ、他方の端で組
   み合わされた回路の一方が塩水入口ヘッダ（２１）に連
   結され他方が塩水出口ヘッダ（２９）に連結されること
   を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記入口ヘッダと出口ヘッダとは互いに
   熱結合していることを特徴とする特許請求の範囲第７項
   に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記回路組は各々空間内を回路の軸方向
   に拡張自在であることを特徴とする特許請求の範囲第７
   項に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記回路のフィン（１８）は両端が空
    間内の支持体（２６）内に摺動可能に装着されることを
    特徴とする特許請求の範囲第６および９項に記載の装
    置。
11. 【請求項１１】 ５ｍ／ｓ以下好適には１ｍ／２程度の
    速度で小室内の空気を移動させるための手段（１５）が
    設けられることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記
    載の装置。
12. 【請求項１２】 空間内の流体を交換するための手段
    （４０）で構成されることを特徴とする特許請求の範囲
    第５項に記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記塩水循環回路は切り離し可能な接
    続部すなわち連結素子（３３）を介して流体を冷凍させ
    るための手段（１３）に連結されることを特徴とする特
    許請求の範囲第６項に記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記箱様壁板（１４）を相互結合させ
    たモデュール素子で作成して略連続性のある壁を形成
    し、前記モデュール素子に回路組の少なくとも一方を内
    蔵させることを特徴とする特許請求の範囲第５項に記載
    の装置。