JPH0776664B2 - チルド・パーシャル領域における食品保存の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、含水分系食品をチルド・パーシャル温度領域
で保存する食品保存の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

食品の所蔵方法として、低温貯蔵が広く行われている。
この低温貯蔵には冷蔵貯蔵と冷凍貯蔵とがあり、冷蔵貯
蔵は、冷蔵庫の温度を３℃〜５℃に保って食品を貯蔵す
るものであり、冷凍貯蔵は、冷凍庫内の温度をほぼ−18
℃に制御して食品を貯蔵するものである。

しかし、冷蔵貯蔵は、安定した温度の維持が難しいた
め、食品が傷みやすく長期保存ができないという問題が
あり、また、冷凍貯蔵は、庫内温度が過度に低く食品に
含有する水分が完全に氷結するために、食品の細胞が破
壊され、解凍しても完全に元の状態に回復せず、体液の
流出が生じ品質が低下してしまうという問題がある。

最近においては、前記冷蔵貯蔵と冷凍貯蔵の欠点を解消
し、冷蔵貯蔵と冷凍貯蔵のそれぞれの長所を活かしたチ
ルド制御とパーシャル制御による食品保存法が採用され
つつある。チルド制御方式は、冷蔵庫内の温度を０℃前
後に保って保存するもので、凍結に適しない例えばヨー
グルトや豆腐等の食品の貯蔵に適しており、また、パー
シャル制御法は冷蔵庫内の温度を−３℃近辺の温度に保
って保存するもので、畜肉、鮮魚等、凍結可能な食品の
貯蔵に適している。このような、チルド・パーシャル制
御を行えば、鮮度や品質を維持して比較的長く食品を貯
蔵することができる。

この種のチルド・パーシャル制御は、通常、冷蔵庫内の
複数の箇所にサーミスタや熱電対等の温度センサを配置
し、これらの温度セサンからの温度検出信号に基づき、
冷蔵庫内の温度をチルドあるいはパーシャルの設定温度
に制御するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、冷蔵庫内の温度を検出して食品貯蔵を行
う方式は、庫内の温度と実際に貯蔵されている食品の温
度はすれがあり、しかもその温度のずれが貯蔵食品の種
類や重量、含水状態および伝熱伝導率によって異なるた
め、庫内の温度を検出するのみでは食品内部の温度を知
ることができないため、食品の温度をチルドあるいはパ
ーシャルの設定温度に保存するのが難しいという問題が
あった。

本発明は上記従来の課題を解決するためになされたもの
であり、その目的は、被検出体としての食品をチルドあ
るいはパーシャルの設定温度により正確に保存すること
ができるチルド・パーシャル領域における食品保存の制
御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記目的を達成するために、次のように構成さ
れている。すなわち、本発明の装置は、第１に、加熱と
冷却が可能な熱源装置を備えた貯蔵庫内に配設されるベ
クトルインピーダンスを検出するための電極検出部と、
この電極検出部の上側に載せられる被検出体の温度変化
に対応する検出信号を電極検出部から受けて被検出体の
ベクトルインピーダンスを検出するベクトルインピーダ
ンス検出器と、このベクトルインピーダンスの検出信号
に基づいて前記熱源装置の動作を制御し被検出体をチル
ド・パーシャル領域の設定温度に保つ制御部とを有する
ことを特徴として構成されており、また、本発明の装置
は第２に、前記発明のベクトルインピーダンスを検出す
るため電極検出部とベクトルインピーダンス検出器の他
に、貯蔵庫内の温度を検出する温度センサと、この温度
センサの温度検出信号と前記ベクトルインピーダンス検
出器からのベクトルインピーダンス検出信号とを時系列
的に取り出すスイッチとを備え、このスイッチから時系
列的に出力されるベクトルインピーダンス検出信号に基
づいて前記熱源装置の動作を制御し被検出体をチルド・
パーシャル領域の設定温度に保ち、温度検出信号で庫内
の温度を確認する制御部とを有することを特徴として構
成されている。

〔作用〕

本発明では、貯蔵庫内の電極検出部の上側に含水分系食
品を被検出体として載せ、熱源装置を駆動して庫内の温
度を下げてゆくと、被検出体内の誘電率や導電率が変化
し、これらの要素を含むベクトルインピーダンスの変化
が電極検出部により検出され、これらの検出信号はベク
トルインピーダンス検出器に加えられる。ベクトルイン
ピーダンス検出器は前記検出信号に基づきベクトルイン
ピーダンスを時々刻々求め、そのベクトルインピーダン
スの検出信号を制御部に加える。制御部は前記ベクトル
インピーダンスの検出信号の情報を取り入れて熱源装置
の動作を制御し、貯蔵庫内の被検出体の温度チルドある
いはパーシャルの設定された制御温度に保つ。特に、０
℃付近ではベクトルインピーダンスが顕著に変化するの
で、チルド制御が確実に行えると共に、この変化温度を
基準としてベクトルインピーダンスのパーシャル領域に
おける温度を検出し、被検出体をパーシャル状態にも保
持可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。第
１図には本発明装置の一実施例の構成が示されている。
同図において、貯蔵庫１には開閉扉（図示せず）が付い
ており、この扉を開閉して被検出体としての食品の出し
入れができるようになっている。

貯蔵庫１内には熱交換器２とヒータ３が備えられてお
り、熱交換器２は冷凍機４に接続され、この冷凍機４か
ら供給される冷媒を通すことで庫内の冷却を行うように
なっており、また、ヒータ３はその発熱により庫内の温
度を高めるようになっており、これらヒータ３と冷凍機
４の動作は制御ユニット５によって制御されている。

また、庫内には保持台６が設けられている。この保持台
６の上側に電極検出部７が配設されており、この電極検
出部７の上側に直接接触させて蓄肉、鮮魚、野菜等の含
水分系食品、本実施例では蓄肉が被検出体８として静置
されている。そして、貯蔵庫１内にはさらに庫内の温度
を検出して確認するサーミスタや熱電対等からなる温度
センサ13が配置されている。

前記電極検出部７は様々な形態に形成できるものであ
り、その一例が第２図に示されている。この電極検出部
７は基板９の表面に検出電極10とアース電極11とを微小
間隙12を介して形成したものであり、前記被検出体８は
検出電極10とアース電極11にまたがって載置されてい
る。

前記電極検出部７の検出信号の処理と庫内の温度制御
は、ベクトルインピーダンス検出器14と、アナログスイ
ッチ16と、A/D変換器17と、マイクロコンピュータ18
と、制御ユニット５とによって行われている。

被検出体８は温度変化により誘電率と抵抗値が変化す
る。ベクトルインピーダンス検出器14は、前記検出電極
10とアース電極11間に電界を発生させ、かつ、検出電極
10とアース電極11間に定電流を供給する電源装置を有
し、検出電極10とアース電極11間に電界を発生させ、そ
の電界を被検出体８の内部に通すことによる被検出体８
の内部と表面を含む全体の誘電率の変化に伴う検出電極
10とアース電極11間の静電容量の変化と、被検出体８を
介して検出電極10とアース電極間に流れる定電流の抵抗
変化とを合成したベクトルインピーダンスとして検出
し、その検出結果を電圧値で出力する。第５図は、被検
出体８の温度変化とベクトルインピーダンスの関係を示
す。この第５図の縦軸はベクトルインピーダンスを示
し、斜め横軸は電界発生の発振周波数を示し、横軸は被
検出体８の温度を示している。この図によれば、発振周
波数にほとんど依存せず、温度が０℃の位置で、ベクト
ルインピーダンスが不連続に急変している。この急変点
は０℃の点を厳密に示しており、このことはチルド温度
の制御点の検出を高精度かつ高感度のもとで検出できる
ことを示している。温度が０℃よりも低下する領域では
ベクトルインピーダンスの温度による変化態様は発振周
波数によって異なるが、発振周波数を選定することにな
り、温度の連続変化によってベクトルインピーダンスも
連続的に変化する特性グラフが得られる。このグラフを
用いることにより、ベクトルインピーダンスと温度との
一対一の関係が得られ、ベクトルインピーダンスを検出
することにより、被検出体の温度が求まり、被検出体を
パーシャル状態に維持制御できる。

前記温度検出器15は温度センサ13で得られる温度検出の
信号を定電源回路網等によりレベル電圧信号に変換して
これを出力するもので、庫内の温度を確認するものであ
る。アナログスイッチ16は前記ベクトルインピーダンス
検出器14から加えられるベクトルインピーダンス検出
（算出）信号と、温度検出器15から加えられる温度検出
信号とをスイッチで切り換えることにより時系列的に交
互に取り込み、これをA/D変換器17に加える。A/D変換器
17はこのアナログスイッチ16から加えられるアナログ信
号をデジタル信号に変換してマイクロコンピュータ18に
加えるものである。

マイクロコンピュータ18はマイクロプロセッサ20に必要
に応じ記憶素子21や演算素子22や図示されていない表示
素子等を結合したものであり、マイクロプロセッサ20に
は被検出体８をチルド・パーシャル制御の設定温度に保
存するための制御ユニット５の運転状態のプログラムが
内蔵されている。被検出体を例えば第３図に示すよう
に、室温の初期状態からチルドあるいはパーシャルの設
定温度T₀に冷却する場合、被検出体８の傷みを避けるた
めには、できるだけ短時間のうちに室温から設定温度T₀
に急冷するのが望ましい。しかし、あまり急速に過冷却
すると、冷却の途中で被検出体８が完全に凍結してしま
い、細胞が破壊されて品質が低下するという問題が生じ
る。このことから、庫内の冷却に際しては初期温度状態
から細胞の破壊を生じさてない状態でできるだけ急速に
チルドあるいはパーシャルの設定温度T₀に冷却するのが
望ましく、この好適な冷却運転状態の曲線（プログラ
ム）がマイクロプロセッサ20に与えられている。

演算素子22は前記プログラムにしたがって制御を行うた
めに必要な微分や積分演算を行う。例えば、庫内の冷却
や加熱過程でベクトルインピーダンスの変化の微分演算
を行い、ベクトルインピーダンスの急変により微分値が
急変する０℃で、冷却や加熱運転を停止し、庫内温度を
チルドの０℃温度に保つ。また、パーシャル温度制御で
は、ベクトルインピーダンスの積分演算を行うことによ
り、被検出体をパーシャル温度により正確に制御するこ
とができる。つまり、０℃の温度を検出してからパーシ
ャル温度のベクトルインピーダンスの値になるまで冷却
し、そのパーシャル温度をベクトルインピーダンスの値
を維持するように加熱と冷却を制御することにより、被
検出体をパーシャル温度に制御できる。この場合は、例
えば、パーシャルの温度制御点（−３℃）のベクトルイ
ンピーダンス値のN₀個分の積分値を記憶素子21中に基準
積分値として予め与えておき、０℃の基準点を検出して
冷却して活き、N₀個分のベクトルインピーダンスを時系
列的に得る毎にその積分値を求め、この算出積分値が基
準積分値に一致する方向に冷却と加熱を制御することに
より被検出体をパーシャル温度に制御することができ
る。第５図に示すように、パーシャル温度領域のベクト
ルインピーダンスの変化は小さく、微小温度変化をベク
トルインピーダンス変化により感度よく検出することは
難しいが、積分値の比較により、微小のベクトルインピ
ーダンスの変化が明確となり、積分演算を行うことで、
パーシャル温度を制御精度を高めることが可能となる。
また、記憶素子21は、例えば、温度検出器15から加えら
れる庫内の検出温度とプログラムで与えられた冷却運転
曲線の制御履歴も記憶する。上述の記憶情報に基づき、
マイクロプロセッサ20はプログラムの修正を行い、学習
機能を発揮して、例えば途中で庫内の扉が開けられたと
き等の履歴をも考慮に入れてより好適な庫内の冷却運転
曲線を作り出す。

マイクロプロセッサ20は前記アナログスイッチ16のスイ
ッチ切り換えの時間を制御するとともに、A/D変換器17
から加えられるベクトルインピーダンスの検出信号を時
系列的に取り入れ、庫内の温度を最適冷却温度曲線に沿
うようにプログラムにしたがって制御信号を制御ユニッ
ト５に加える。制御ユニット５はこのマイクロプロセッ
サ20から加えられる制御信号にしたがって冷凍機４とヒ
ータ３の動作を制御し、被検出体８をチルドあるいはパ
ーシャルの所望の制御設定温度T₀に保つのである。な
お、マイクロプロセッサ20は温度検出器15からの庫内の
温度検出信号から庫内がチルドあるいはパーシャル制御
になっているか否かの確認を行っている。

本実施例によれば、上記のように、被検出体８の温度変
化を直接的にベクトルインピーダンスの変化として検出
し、この検出結果を取り入れて貯蔵庫１内の温度制御を
行っているから、従来の装置のように、温度センサのみ
によって庫内の温度を間接的に検出して温度制御を行う
方式に比べ、設定温度に対する被検出体の温度のずれを
小さくすることができ、これにより、被検出体のチルド
あるいはパーシャル制御の精度を高め、高鮮度、高品質
の状態で食品を保存することができる。しかも、ベクト
ルインピーダンスの検出に際し、電極10,11間の電界は
被検出体８の内部に入り込むから、被検出体８の表面か
ら内部にかけての総合的な温度情報を取り入れることが
でき、温度制御の確実性をより高めることができる。

また、ベクトルインピーダンスは被検出体の０℃で急激
な変化を起こすことから、そのベクトルインピーダンス
の急激な変化検知してこれを被検出体の０℃の基準点と
して冷却運転のプログラムを作ることが可能となり、こ
れによりチルドあるいはパーシャルの温度制御をより効
果的に行うことができる。

第４図は本実施例の装置を利用してパーシャル制御を行
った実験結果を示したものである。この実験では、被検
出体として、小容器に入れられた水位6cmの純水を用
い、容器の底部と純水の中央中間部と、純水の側面下部
にそれぞれ温度センサを挿入し、前記温度センサ13によ
り得られる庫内の温度と純水の各位置における温度とを
貯蔵庫１の冷却経過時間に対してモニタし、これを縦軸
にプロットしたものである。この実験結果によれば、庫
内の温度がパーシャル制御の設定温度に急冷した後に、
被検出体は徐々に設定温度に近づき、冷却経過時間が３
時間のほぼ手前の位置で被検出体は純水の状態から微凍
結状態のパーシャル区間に入り、被検出体の各部分の温
度がほとんどばらつきなく一定に冷却保存されており、
非常に良い制御能を持つことを確認することができた。

なお、本発明は上記実施例に限定されることはなく、様
々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施例では、
A/D変換器17の出力信号をマイクロコンピュータ18に導
いているが、制御ユニット５にマイクロプロセッサ20等
の回路が内蔵されている場合には、A/D変換器17からの
信号を制御ユニット５に導いて冷凍機４とヒータ３の動
作制御を行うことができる。

また、上記実施例では、A/D変換器17によりアナログ信
号をデジタル信号に変換して信号処理しているが、この
A/D変換器17を省略し、アナログ信号を用いて信号処理
するようにしてもよい。この場合は、例えば、アナログ
スイッチ16から得られるアナログ電圧レベルを利用し、
このレベルがスレッシュホールド電位を越えるか否かに
よって制御ユニット５にオン・オフ制御を行わせること
ができる。

〔発明の効果〕

本発明は、被検出体のベクトルインピーダンスを直接検
出し、このベクトルインピーダンスの検出信号の情報を
利用して貯蔵庫のチルドあるいはパーシャル制御を行う
ように構成したものであるから、貯蔵庫に保存される含
水系食品をチルドあるいはパーシャルの制御設定温度と
大きくずれることなく冷却保存することが可能となり、
これにより、貯蔵食品の鮮度と品質を安定に維持するこ
とが可能となる。

また、被検出体のベクトルインピーダンスを直接検出
し、その情報を利用して温度制御を行うものであるか
ら、前記の如く被検出体の温度を設定温度に対してほと
んどずれなく制御できるので、温度制御のエネルギに無
駄がなく、省エネルギ効果を持つチルド・パーシャル制
御装置を容易に提供することが可能となり、また、装置
構成も簡易であるので、この優れた本発明の装置を安価
に提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック構成図、第２
図は同実施例を構成する電極検出部の一例を示す平面
図、第３図は庫内の温度に対する制御ユニットの運転状
態を示す説明図、第４図は同実施例装置を用いた純水の
パーシャル制御の実験結果を示すグラフ、第５図は被検
出体の温度とベクトルインピーダンスの関係を示すグラ
フである。 １……貯蔵庫、２……熱交換器、３……ヒータ、４……
冷凍機、５……制御ユニット、６……保持台、７……電
極検出部、８……蓄肉（被検出体）、９……蓋板、10…
…検出電極、11……アース電極、12……微小間隙、13…
…温度センサ、14……ベクトルインピーダンス検出器、
15……温度検出器、16……アナログスイッチ、17……A/
D変換器、18……マイクロコンピュータ、20……マイク
ロプロセッサ、21……記憶素子、22……演算素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱と冷却が可能な熱源装置を備えた貯蔵
   庫の庫内に配設されるベクトルインピーダンスを検出す
   るための電極検出部と、この電極検出部の上側に載せら
   れる被検出体の温度変化に対応する検出信号を電極検出
   部から受けて被検出体のベクトルインピーダンスを検出
   するベクトルインピーダンス検出器と、このベクトルイ
   ンピーダンスの検出信号に基づいて前記熱源装置の動作
   を制御し被検出体をチルド・パーシャル領域の設定温度
   に保つ制御部とを有するチルド・パーシャル領域におけ
   る食品保存の制御装置。
2. 【請求項２】加熱と冷却が可能な熱源装置を備えた貯蔵
   庫の庫内に配設されるベクトルインピーダンスを検出す
   るための電極検出部と、この電極検出部の上側に載せら
   れる被検出体の温度変化に対応する検出信号を電極検出
   部から受けて被検出体のベクトルインピーダンスを検出
   するベクトルインピーダンス検出器と、貯蔵庫内の温度
   を検出する温度センサと、この温度センサの温度検出信
   号と前記ベクトルインピーダンス検出器からのベクトル
   インピーダンス検出信号とを時系列的に取り出すスイッ
   チと、このスイッチから時系列的に出力されるベクトル
   インピーダンス検出信号に基づいて前記熱源装置の動作
   を制御し被検出体をチルド・パーシャル領域の設定温度
   に保ち、温度検出信号での庫内の温度を確認する制御部
   とを有するチルド・パーシャル領域における食品保存の
   制御装置。