冰箱及冷冻保存方法 【技术领域】
本发明涉及使用过冷却的冷冻保存技术，是关于利用该技术的冰箱(也称为冷冻冰箱)以及冷冻保存方法的发明。
背景技术
在解冻被冷冻的食品时与没有冻结的生鲜食品相比质量恶化的情况为众所周知。在通常冷冻的情况下，若把常温的食品放入设定成-18℃的空间中，则该食品温度经过某个一定的时间被冷却到与空间相同的温度。之后，若该温度在食品的冻结点以下则进行冻结。在低温环境中收纳该食品时，从表面慢慢被冷却，最终直到中心部分达到周围温度。此时，因为表面的温度先下降，所以产生表面先开始冻结的现象，因为在食品表面形成的冰结晶边析出食品内部未冻结状态的水分边扩大，所以向着中心部分形成大的针状结晶。因为大的针状结晶破坏肉或鱼等食品本来的构造，所以使解冻时的食品形状回到冻结前的状态是非常困难的。
几乎在所有的食品中，在冻结时怎样作而制造小的冰结晶或不由冰结晶破坏食品本来的构造，都可以说是改进冻结质量的方法。另外，对最近家庭用冰箱的需要，由饮食生活、生活方式的改变而集中于“冷冻”或“冷冻保存”。进而，业务用的冰箱等也是同样的。冷冻食品的多样化、利用量增加、预先制作、食品储备等存在冷冻室利用频度变高的倾向，要求大容量化。而在另一方面，对食品质量的要求也提高，提高冷冻保存食品的质量的技巧的数量也变多。
作为用于解决这样的问题、实现高质量冷冻的代表性技术，已知有急速冷冻。即，高质量冷冻技术的代表性技术是急速冷冻。在急速冷冻的质量评价中常用的方法有肉等解冻时的汁液流出量比较。汁液流出量由食品冻结时的冰晶的生成位置、大小等所左右。冰结晶大时细胞被破坏，解冻时汁液流出量增加，质量降低。另外，冰结晶小时，维持细胞的形状，解冻时的汁液流出量变少，食品的味道就会被保持。
作为急速冷冻的食品的汁液流出量少、即在食品内部生成小冰结晶的理由，可以举出快速通过作为最大冰结晶生成带的-1℃～-5℃的温度带。尽可能缩短冰结晶成长进展的位于该温度带的时间就会抑制生成大的冰结晶。因此，急速冷冻可以说是用于抑制在食品内部生成大的冰结晶的一种方法。
在现有技术中具有这样的产品，即，设置在底面上有金属板的急速冷冻容器和在急速冷冻容器的上面开口上方排出用于冷却急速冷冻容器内的食品的冷气的冷气通道，在急速冷冻室中设置急速冷冻容器等，实施冰箱中的急速冷冻(例如参照专利文献1)。
但是，在急速冷冻中有一些问题。首先，对于冰结晶，在急速冷冻中虽然有变小的倾向，但未必可以说到食品中心部都真正是小冰结晶。冻结的食品大到某种左右时，虽然考虑直接接触冷气的表面快速冷却形成小冰结晶，但在中心部温度没有完全下降，也可认为在最大冰结晶生成带存留、生成大的冰结晶或针状冰结晶。接着，在急速冷冻时为了吹出极低温冷气，需要大的能量，对于节能而言可以说是背道而驰。另外，为了造出极低温冷气，必须设置高性能地巨大压缩机等，也认为是成本上的缺点。
作为可以避免这样的急速冷冻的问题的新的高质量冷冻技术，可以举出过冷却冷冻的技术。所谓过冷却冷冻是指，在特定的冷却条件下冷却食品时，形成即使在冻结点以下的温度该食品也不结冻的状态。在这样的过冷却状态下保存食品时，具有可以避免由冻结导致的蛋白质变性、细胞组织的损伤等冷却损伤的优点。另外，还报告了当对过冷却状态的食品给与强制刺激、解除过冷却状态时食品快速冻结的情况，以及这样得到的冻结状态与经过了过冷却状态的现有的快速冻结法相比细胞组织的损伤少、质量恶化极小的情况(例如参照专利文献2)。经过过冷却状态冻结的食品，在食品整体上均匀地生成不是针状而是粒状的细冰结晶，所以细胞组织的损伤变少。
在现有的过冷却冷冻中，有这样的方法，即，利用在从常温到食品等(蔬菜、果实、肉、鱼等)的结冰点(冻结点)附近进行比较快速地冷却的快速冷却处理、接着直到结冰点以下都以0.01℃～0.5℃/小时的缓慢冷却速度进行冷却的慢冷处理的方法形成过冷却状态(例如参照专利文献3)。另外，叙述了在冷冻冰箱的内部空间中产生静磁场同时连续或间歇地对位于该静磁场内的物体照射根据静磁场的磁场强度确定的规定频率的电磁波、与构成包含在该物体中的水分子的氢原子核发生核磁共振使水分的结冰温度下降、把结冰温度设成通常以下的方法(例如参照专利文献4)。
专利文献1：日本特开2005-83687号公报(第6～17页、图2、图3)
专利文献2：日本特开2003-180314号公报(第0012栏)
专利文献3：日本特开平8-252082号公报(权利要求1、第0015栏)
专利文献4：日本特开2000-325062号公报(权利要求1、第0014栏)
在现有的技术中，在形成过冷却状态时的冷却速度慢、过冷却状态过长时，由氧化或细菌繁殖等有可能导致食品质量下降。另外，由于过冷却状态是不稳定的，所以，在过冷却状态下的最低到达点温度到达得深(低)之前过冷却容易被解除，若最低到达点温度浅(高)的话被解除时由于形成的冰核少，不能形成冷冻质量好的冷冻，存在这样的问题。
另外，在家庭用的冰箱等、几种食品同时混合保存的冰箱中进行过冷却冷冻时，从过冷却到冻结过于花费时间，则存在已经冷冻的食品会长时间放置在进行缓慢冻结的环境、即维持温度高的环境中，给这样的冷冻食品的质量带来影响的问题。
进而，作为在结冰点附近之前急速冷冻而后转移到缓慢冷却的方法，在结冰点不同的食品混在一起的冷冻冰箱中也存在非常难以设定最合适的转移点的问题。
另外，在上述专利文献2中记载了这样的方法，即，在容器内无空闲空间地收纳并密封食品的状态下，经过从比冻结点高的温度到冻结点以下的温度以超过-0.5℃/h且-5.0℃/h以下的冷却速度冷却的工序，使该食品(水、乳产品、草莓)成为过冷却状态。用这样的方法，能以比现有技术快的冷却速度形成过冷却状态，但产生用于密封食品的麻烦。另外，存在难以密封能在冷冻冰箱中保存的所有食品的问题。
另外，对位于静磁场内的物体，连续或间歇地照射根据静磁场的磁场强度确定的规定频率的电磁波，使得与构成包含在该物体中的水分子的氢原子核发生核磁共振，使水分的结冰温度下降，使结冰温度成为通常以下，由该方法形成过冷却状态造成需要复杂的大型装置的结果，削弱了相对食品的实用性。例如，即使对于业务用的冷冻仓库规模也过大，装置成本过高，况且在考虑了设置在家庭用冰箱中的情况下，认为很难实用化。进而，近年来，对于由电磁波导致的健康损害也引人注目，存在在适用于像家庭用、业务用和流通用的冰箱那样可以简单开关的装置时对人体的影响也必须充分注意的问题。
【发明内容】
本发明是为了解决上述那样的课题而提出的，本发明的目的在于得到不损伤食品的质量可以用少的能量进行冻结、即可以以简单构成实现高质量冷冻的冰箱及冷冻保存方法。
另外，本发明的目的在于得到不会由在现有冷冻方法中作为常识的极低温冷气一下子冻结而以比现有技术高的冷却温度冷却的简单构成实现高质量冷冻、可以发挥节能性和高质量冷冻两方面优点的冰箱及冷冻保存方法。
本发明的冰箱具有冷冻室或冷却室、冷气调整机构和控制装置；该冷冻室或冷却室配置在冰箱本体中，收纳由来自冷却器的冷气鱼、肉类、蔬菜、果实等食品，设置有从0℃到冷冻温度带的温度可连续地或分阶段地调整温度的温度设定机构；所述冷气调整机构使向所述冷冻室内或所述冷却室内吹出、吸入至所述冷却器的冷气在所述冷冻室内或所述冷却室内循环；该控制装置由所述温度设定机构设定的温度和所述冷气调整机构调整的冷气方向以及冷气量维持所述冷冻室或所述冷却室成为贮藏在所述冷冻室或所述冷却室中的食品即使在冻结点以下的温度也不结冻的过冷却状态；所述控制装置，由所述温度设定机构在从冻结点到-15℃左右的温度范围降低温度同时进行调整，以便维持所述食品成为过冷却状态。
本发明的冷冻保存方法所适用的冰箱具有冷冻室或冷却室及冷气调整机构，该冷冻室或冷却室由来自冷却器的冷气把收纳的食品维持在冻结点以下且-15℃以上的设定温度不结冻的过冷却状态，该冷气调整机构改变排向所述冷冻室内或所述冷却室内、在所述冷冻室内或所述冷却室内循环的冷气的温度；本发明的冷冻保存方法具有：把所述食品收纳在设定为15℃以上的所述冷冻室或所述冷却室的步骤，用所述冷气调整机构把所述冷冻室内或所述冷却室内的温度调整为-5℃以下且-10℃以上或把所述冷冻室内或所述冷却室内的风速调整为0.5m/s以下的步骤，对收纳在所述冷冻室或所述冷却室处于过冷却状态的所述食品直接供给比所述设定温度低的温度的冷气、解除所述食品的过冷却状态的步骤。
本发明的冰箱作为高质量冷冻功能由于不是现有的急速冷冻，而是以简单的构造采用过冷却冷冻功能，所以具有以比现有技术少的能量可以实现高质量冷冻、即作为地球环境对策实现节能冷冻的效果。另外，本发明的冰箱通过采用在用于发生过冷却的空间内导入冷气、进行可以多次改变冷却温度的温度控制的冷却构造，具有可以用与现有技术没有大变化的冰箱的构造、控制实现食用肉等食品的过冷却冷冻的效果。
本发明的冷冻保存方法可形成在冷冻车辆那样的车辆用冰箱的情况下、以在运输中花费时间到达之前的途中或在必要时、以少的能量向送达地点提供质量好的冷冻保存食品等多样的商业系统。
【附图说明】
图1是表示在没有过冷却(a)和有过冷却(b)、水冻结时的温度变化的曲线图。
图2是表示通过通常的快速冻结和过冷却冻结、冻结肉时和解冻一度冻结的肉时的肉组织的状态的图。
图3是本发明的实施方式的冰箱的侧面剖视图。
图4是表示本发明的实施方式的冰箱的风路构成的侧面剖视图。
图5是本发明的实施方式1的冰箱的切换室周边的侧面剖视图。
图6是本发明的实施方式1的过冷却盒的构造图。
图7是本发明的实施方式1的另一种过冷却盒的构造图。
图8是本发明的实施方式1的另一种过冷却盒的构造图。
图9是表示实施方式1的冰箱的过冷却控制例子的时间流程图。
图10是表示实施方式1的冰箱的过冷却控制的例子的流程图。
图11是实施方式1的冰箱的切换室周边的侧面剖视图。
图12是实施方式1的冰箱的切换室周边的侧面剖视图。
图13是实施方式1的冰箱的切换室周边的侧面剖视图。
图14是实施方式1的切换室顶面的通道的俯视图。
图15是实施方式1的过冷却盒的构造图。
图16是实施方式1的冰箱的切换室周边的侧面剖视图。
图17是实施方式1的冰箱的切换室周边的侧面剖视图。
图18是实施方式1的过冷却盒的构造图。
图19是表示实施方式1的冷气向过冷却盒流动的模式图。
图20是表示实施方式1的冰箱的过冷却控制例子的时间流程图。
图21是表示实施方式1的冰箱的过冷却控制的例子的流程图。
图22是在图3的冰箱的切换室内设置过冷却用的带盖的单设式盒时的剖视图。
图23是表示在切换盒内设置过冷却盒的状况的图。
图24是冷却速度和在食品内部形成的冰结晶的尺寸的关系图。
图25是表示实施方式1的冰箱的显示面板的图。
附图标记说明
1冰箱；2风扇；3冷却器；4风路；5液晶操作面板；6冷藏室用返回路；7蔬菜室用返回路；10压缩机；16控制装置；41切换室风路；41a间隔壁；42切换室背面上侧吹出口；43切换室顶面吹出口；44切换室背面下侧吹出口；45切换室底面吸入口；46调节风门(ダンパ)；50切换室顶面通道；51切换室顶面通道的孔；60切换室的盖；70风扇；80切换盒；81过冷却盒；82切换盒底面；83切换盒；84过冷却盒；85切换盒；86过冷却盒；90切换盒背面的切口；91切换盒前面的狭缝；95表面温度测定装置；96顶面；100冷藏室；200切换室；201切换盒；202过冷却盒；300冷冻室；301冷冻盒；400蔬菜室；401蔬菜盒；500制冰室。
【具体实施方式】
实施方式1
首先，对过冷却进行详细说明。图1是表示在没有过冷却(a)和有过冷却(b)、水冻结时的温度变化的曲线图。曲线图的纵轴是温度，越向曲线图上方温度越高。横轴是时间，沿箭头方向表示时间经过。所谓过冷却状态是指不拘于该物质的冻结点以下、100％不结冻的状态。在此，所谓冻结点是指该物质开始结冻的温度。即，所谓过冷却状态，是指虽然为应该开始结冻的温度但未完全结冻的状态。例如，水的冻结点是0℃。该冻结点根据物质的不同而不同，在盐浓度或糖度高的食品等中有比0℃低的倾向。若以水为例进一步详细说明过冷却状态和经过了过冷却状态的冻结，则所谓过冷却状态，是指在冷却了水时、即使下降低于作为冻结点的0℃也仍然是100％水的状态。
处于过冷却状态的水也可能即将冻结成为冰，但此时必需有某种刺激。该刺激既可以是温度方面的要素也可以是物理方面的要素。这样，虽然可以通过刺激使冻结开始，但从过冷却状态转移到冻结开始的时间是数秒单位，是瞬间的事情。但是，在该冻结开始时瞬间结冻的水的比例是整体的百分之几，在其变成100％冰之前还需要冷却时间。
在此，对通常冻结和过冷却冻结的差别进行比较并加以阐述。首先，通常冻结和过冷却冻结的最大差别是进入或没有进入过冷却状态的差别。在通常冻结的情况下，超过冻结点时，不进入过冷却状态而开始冻结。另外，通常冻结与过冷却冻结的另一大差别是冻结开始时的状态。在此，若以放入聚酯瓶的水为例说明冻结开始时发生怎样现象的话，则在通常冻结的情况下，冻结开始时从聚酯瓶表面附近的水开始冻结，在表面部分形成盖上薄冰那样的状态，其后冰向内部扩展，最终整体冻结。
冰的成长是水分子以形成某种一定以上的尺寸的分子团的冰核为中心发生的现象，冰核形成是冻结开始时发生的现象。因此，在通常冻结的情况下可以说在表面形成几乎所有的冰核，由此冰向作为水状态的部分成长。另一方面，在过冷却冻结的情况下，冻结开始时在聚酯瓶整体均匀地形成冰核。另外，由于无论内部还是表面在聚酯瓶内的所有部分冰都成长，所以冰不是向一定方向成长。
作为冻结完成后的通常冻结与过冷却冻结的差别，由于其冷却过程的差别，与在通常冻结的情况下形成从表面向内部的大的针状冰结晶相对的是，在过冷却冻结的情况下在表面和内部均匀地形成小的粒状冰结晶。另外，在急速冷冻的情况下，无论是冻结开始时、冻结完成后为哪一种状态以及在表面接触冷气很快冻结的方面与通常冻结的情况是一样的。首先，由于表面的温度急剧下降，所以从表面开始冻结。但是，与通常冻结的不同点在于，由于冷却到内部的速度变快，所以与通常冻结相比成为在内部也容易形成冰核的状态，而不是形成通常冻结时那样大的冰结晶。
考虑食品冷冻时，冻结完成后的冰结晶的尺寸、形状给解冻时的食品质量以很大的影响。因为食品几乎都是由细胞、蛋白质、糖质等构成，所以其构造一度由冰结晶破坏掉的话，则大多不能完全复原。因而，可以说在冻结时形成的冰结晶的尺寸、形状不破坏食品本来的构造时形成质量好的冷冻。
在设定为-60℃的极低温冷冻的情况和经过设定在-18℃的过冷却状态的冷冻的情况，使冷却室内的琼脂糖(アンガロ一ス)凝胶冻结来比较结晶状态时，与前者的结晶按针状较大成长相对的是，后者的结晶在粒上较细且整体均匀地扩大。这样的差别在食品冻结时发生的情况下，相对食品本来的构造在前者被结晶破坏，在后者几乎不受冰结晶的影响，从而经过过冷却状态冷冻则可以得到质量好的冷冻食品。
接着，对利用过冷却冷冻冻结食品的优点及创新性进行阐述。用过冷却冷冻冻结食品的最大的优点在于可形成质量好的冷冻。如上所述，在经历了过冷却状态的冻结中，由于在成为过冷却状态的过程中，直到食品内部都被充分冷却，所以在食品整体中均匀地形成冰核，成长为小的粒状冰结晶。另外，如果在过冷却状态下达到的最低温度和冻结点的差(图1(b)的A点和B点的差)越大，则在冻结开始时形成的冰核的数量就越多，所以就成为更细微的冰结晶。因而，如果充分发生过冷却的话(在过冷却状态中到达的温度尽可能低)，冻结→解冻后也可以维持更接近冻结前的状态。
在考虑食品的冷却和冰结晶的尺寸、形状时，现有技术一直考虑作为最大冰结晶生成带的-1℃～-5℃的温度带的通过时间。这是认为在短时间内通过该最大冰结晶生成带时冰结晶变小。在过冷却冷冻的情况下，在包含最大冰结晶生成带的该附近的温度带(-1℃～-10℃附近)在过冷却状态下停留的时间长。但是，过冷却状态是不结冻的状态。因而，如果处于过冷却状态的话，则即使该温度带通过时间长，冻结后的冰结晶也不变大，也能制造微细的冰结晶。在包含最大冰结晶温度带的该附近的温度带的冷冻中，在形成小的冰结晶、进行质量好的冷冻这一点上完全是新型的冷冻方法。
另外，过冷却状态解除时冻结开始，经过温度不变的相变化状态而完全冻结，但可以确认的是如果经过过冷却状态的话，在其后冻结的过程中即使长时间停留在最大冰结晶生成带，冰结晶也不会肥大化。因而，在这一点上也可以说是新型的冷冻方法。如果经过过冷却的话，即使在其后的冻结过程中花费长时间，对冰结晶状态也几乎没有影响，但在进入冻结过程时若急速冷冻的话，则冰结晶肥大的可能性进一步降低，另外，也可以避免冰结晶以外的食品质量下降的原因，所以可以说进一步形成质量好的冷冻。
另外，至此只阐述了使进入过冷却状态的食品解除过冷却而冻结的情况的优点，但未必需要使进入过冷却状态的食品冻结。作为维持过冷却状态的优点，可以举出如下方面，即，与在冻结温度以下、即如果是通常的话则冻结了的温度下保存无关，100％不结冻，是完全不形成冰结晶的状态，所以在低温下保存而完全没有由冰结晶导致的食品构造的变化。
一般众所周知在以更低温保存可以抑制食品的各种各样的化学变化这一点对维持鲜度是有效的，还可以说是能够达到该低温保存和未冻结两方面优点的保存方法。另外，也没有必要解冻食品。但是，对所谓处于未冻结状态也存在缺点。食品中的水分未冻结，则在细菌繁殖或各种各样化学变化中可能利用该水分。因而，在这一点上比冻结时更要加以注意。
接着，根据该实施方式详细说明本发明。本发明的实施方式的冰箱包括：用于稳定地实现过冷却所必需的维持稳定的温度环境、调整冷气直接向食品喷吹的温度、风速、风量、定时等的温度或冷气的控制机构，收纳食品的盒等的构造；用于可靠实现解除过冷却所必需的判断过冷却完成的装置或控制机构，以及解除过冷却所必要的给与刺激的装置或控制机构。另外，还具有用于维持解除过冷却后的质量好的冻结的冷却及保存的功能。
首先，过冷却冻结由食品温度分成以下五种状态。
(1)未冻结状态：食品温度是该食品的冻结点以上的状态。
(2)过冷却状态：食品温度处于该食品的冻结点以下且不冻结的状态。即，理解为由于食品温度继续下降，所以处于过冷却状态。
(3)过冷却解除：食品温度从冻结点以下的温度回到冻结点时的状态。
(4)冻结开始～冻结完成状态：食品到达冻结点发生相变(如果是水，则从液体的水变成固体的冰)，在一定温度下推移的状态。
(5)冻结完成及冷冻保存状态：食品经过(4)的过程冻结了的状态。
在此，说明主要食品的冻结点。作为各自的冻结点，牛肉/猪肉为-1.7℃，金枪鱼为-1.3℃，土豆为-1.7℃，草莓为-1.2℃，苹果为-2.0℃(参考文献：综合食品工业，p.922(1975))。在(1)～(2)的状态中，有用于进入过冷却(使食品维持未冻结状态达到冻结点以下的温度)所必需的条件和深化过冷却(降低到达过冷却状态时的温度)的条件，在(3)中有用于解除过冷却状态开始冻结的条件，在(4)及(5)中有用于保持过冷却冻结的食品的完好性的条件。
当控制(1)～(3)得到充分深的过冷却度(食品的冻结点和过冷却到达的温度的温度差)时，由(4)及(5)其效果不会消失。但是，在过冷却状态时，由于食品的出入长时间开门，或把设定温度设定为冻结点温度以上，过冷却室内的温度例如成为0℃以上，过冷却状态被解除时，再从状态(1)重新开始。下面对(1)～(3)的工序进行阐述。
首先记述基于作为食品投入厚度为15mm、150g的牛肉时的研究结果。对在本发明的冰箱的过冷却室(与过冷却空间相同)中的过冷却条件进行说明。在设定过冷却条件时应注意的方面是，冷却速度及被冷却的食品的中心温度的最低到达点(在过冷却状态下到达的温度)和冻结点的差等。冷却速度过快时，由于食品整体的温度在不均匀的状态下冷却，所以(食品的表面温度和中心温度的差大)形成冻结部分和未冻结部分。
冰结晶由于以冰核为中心成长，所以即使该食品的一部分完全冻结时，从那里边吸取未冻结部分的水分边成长。其结果，形成针状的大的冰结晶。在细胞间等生成的针状冰结晶或大的冰结晶成为细胞中的水分流出或细胞破坏的原因，引起该食品解冻时的汁液流出。作为其结果，或食品本来味道减少，或游离氨基酸等营养分减少，或食感变差。另外，冷却速度过慢时，对于过冷却状态的维持没有问题，但由于未冻结状态变长，由细菌繁殖、氧化促进等导致食品质量的恶化成为问题。
即，通过到冻结点之前以使表面温度和中心温度的差变小的方式冷却，达到冻结点以下的温度后(过冷却状态)提高冷却速度，形成很快到达中心温度的最低到达点，解除过冷却，从而不延长未冻结状态。这样，连续或分阶段地进行食品达到冻结点之前、达到冻结点以下的过冷却状态之前、到解除过冷却而完全冻结之前的各温度控制、冷气调整。为了解决这样的问题，也有在过冷却空间中附加抗菌功能的方法。作为抗菌功能可以举出利用紫外线或臭氧的方法。但是，附加抗菌功能时存在花费成本的问题。
首先，针对过冷却进入条件说明冷却速度。食品从表面被冷却，根据食品的种类或厚度通过热传导冷却食品中心。即是，因为食品表面的冷却速度确定后，确定中心的冷却速度。另外，在实际家庭用冰箱中控制食品的温度变化时，一般是检测食品的表面温度，首先确定这些。食品过冷却时在食品表面和中心温度的随时间的变化中，食品中心的温度和食品表面的温度以大致相同的倾向下降。对于厚度15mm、150g的牛肉，食品周围的空气温度30分钟左右达到设定的温度例如-5℃、-7℃、-10℃，而作为食品表面温度到达冻结点的时间分别是120分钟左右、80分钟左右、60分钟以下，其设定温度越高则越慢。
食品中心温度与食品表面温度差的差小，各自的温度差是0.5℃～3.0℃左右。但空气设定温度越高则表面和中心的温度差越小，设定温度越低则过冷却度、即冷冻时的能量越小。冷却速度，在食品表面温度从3℃到0℃的范围中计算。该温度带的冷却速度是与可否进入冷却相关的某一温度带，食品周围的设定温度为-5℃，食品表面的冷却速度约为3.5℃/h，设定温度为-7℃，食品表面的冷却速度约为5℃/h，设定温度为-10℃的过冷却浅时，冷却速度约为10℃/h。
由该结果表示，作为进入过冷却的条件，食品的表面和中心有距离时，食品表面的冷却速度为10℃/h以下，理想的为5℃/h以下。另外，此时，食品表面和中心的温度差也有不同。设定温度为-5℃时，食品表面和食品中心的温度差约为1℃(K)(食品中心的冷却速度约为3.5℃/h)，设定温度为-7℃时，食品表面和食品中心的温度差约为2℃(K)(食品中心的冷却速度约为5℃/h)。
与此相反，在过冷却浅的设定温度为-10℃时，食品表面和食品中心的温度差约为3℃(K)(食品中心的冷却速度约10℃/h)。由该结果，表示作为进入过冷却的条件，食品表面和中心的温度差为3℃(K)以下，理想的为2℃(K)以下。食品的表面和中心的距离小，即食品的热容量小时，例如在薄的肉等中设定温度比-10℃低，例如即使是-15℃过冷却度也不变浅，可以得到良好的冷冻食品。
如上所述，食品表面的冷却速度，认为以食品的表面和中心的温度差为3K以下的冷却速度为条件。此时，可以认为能避免以下现象的发生。(一)在食品表面和中心、温度差变大时，在食品中所含的水分的密度改变，通过其密度差在食品中所含的水分发生对流。因此，由于水分子的会合率增加，促进幼核的成长，所以容易解除过冷却。(二)食品表面先冻结时，食品表面在冻结点的温度一定的状态下在食品整体中形成稳定的环境。因此，食品被稳定地保持在冻结点，从食品表面传导的冷却热全都作为潜热被利用，冻结继续进行。因此，食品的表面冻结时，食品整体不会过冷却。
另外，对于食品周围的空气温度，为了使食品在未冻结状态成为冻结点以下，虽然根据食品的种类或厚度改变，但一般最好把食品周围的空气温度设为-10℃以上，食品周围的空气温度的上限是将要过冷却的食品的冻结点以下是不言自明的，例如牛肉或猪肉为-1.7℃以下，对普通的食品为-2℃。温度差抑制在3℃(K)以下的冷却速度为约3.5℃/h～约10℃/h左右，特别在约5℃/h左右以下是理想的。
但是，在切片肉等厚度为10mm以下时，通过做成300℃/h以下，进入过冷却，厚40～50mm左右的肉块需要约2℃～3℃/h。无论任何食品，只要将食品表面和食品中心的温度差抑制在3℃左右就可以。但是，在像酸奶那样的凝胶状、水分容易保持在一定位置的均质的容易过冷却的食材，按约3.5℃/h～约10℃/h左右过冷却，但在-18℃的设定温度下，以温度差5～10℃也能进行过冷却。
对于成为进入过冷却、维持过冷却状态时的一个阻碍原因的食品周围的温度不均，最好抑制冷却速度的不均、即减小食品周围的冷却速度。另外，为了冰箱把空气温度控制在某一定温度，由压缩机的ON/OFF、冰箱内风扇的ON/OFF及调节风门的开关等各种各样设备动作的影响，不可避免导致食品周围的空气温度有变动。通过存在空气温度变动，食品内部的温度变动加大。因此，促进食品内部的水分的对流，即水分子的会合概率提高，容易解除过冷却。为了避免这一点而进入过冷却，在超过食品的冻结点(例如-1.7℃)之前，即进入过冷却状态之前的温度变化幅度，根据实验为约6℃(K)以内。
不论食品的尺寸或种类，都不能对食品表面施加解除过冷却的刺激。为此，食品周围的空气温度变动如前所述为6K以内是理想的。但是，即使过冷却度多少有些变浅或出现过冷却的概率降低，也能形成过冷却状态，例如即使在吹出口附近，温度变动比6K大，例如为15K的环境下也可以进入过冷却，在容易过冷却的食材可以使过冷却深化。为了进入过冷却状态、加深过冷却，未必以相同温度冷却。
以一定的温度冷却时，食品被冷却，食品表面温度下降，与食品周围的空气温度的温度差变小，食品表面温度大致稳定在食品周围的空气温度。因此为了使过冷却深化，最好将食品表面和食品周围的空气温度的温度差保持在一定以上，同时冷却(深化)下去。因此，只要根据食品表面或中心温度使食品周围的空气温度下降就可以。在家庭用冰箱中的该过冷却深化的工序中，经过预定的时间(预先由实验研究的、从食品投入到食品中心温度到达-1℃的时间；例如两个小时)后，也可以每隔一定时间(预先由实验研究的、食品温度每下降1℃的时间；例如0.5小时)使设定温度下降1℃等。
通过这样，由于可以维持食品表面和食品周围的空气温度的温度差且使食品冷却，所以可以使过冷却深化。反之，空气温度不均大或空气温度变动大时，食品表面的温度的分布变大或食品表面的热传导率变大，从表面容易冷却的部位开始结晶化，解除过冷却。
图2是表示通过通常的快速冻结和过冷却冻结将肉冻结时和解冻一度冻结了的肉时的肉组织的状态的图。这样，像这样在冷冻肉或鱼等时若在内部形成的冰结晶大，则破坏细胞，解冻后的汁液量变多。因此，比较过冷却冷冻和通常冷冻的牛腿肉或金枪鱼的汁液量，可以看到过冷却冷冻的东西抑制在通常冷冻的一半以下的倾向。土豆等薯类以前为不适于冷冻的食品。做成咖喱汁等时，冷冻保存，次日以后加热食用是一般家庭日常进行的事，但此时，只除去或弄碎土豆的冷冻是用于使咖喱汁美味地冷冻的常识。这是因为，冷冻、解冻土豆时，变得稀疏，食感变差。
但是，通过过冷却冷冻使咖喱汁冻结时，解冻后土豆的食感和冻结前大体不变，没有变得稀疏或变软的食感。作为土豆主成分的淀粉由糖淀粉和胶淀粉构成，但由冰结晶的成长破坏它们的立体构造是现有的冷冻，一旦破坏了的构造即使解冻也不能复元，所以解冻的土豆变得稀疏。与此相反，由过冷却冷冻形成的冰结晶非常微细，所以冻结时使淀粉的立体构造等几乎没有变形，认为即使解冻也可以维持原来的立体构造。
因此，认为过冷却冷冻后，解冻的土豆的食感不变差。这样的原理，有时也适用于不宜冷冻的其他的食品，因此，显示出若使用过冷却冷冻，则现在不宜冷冻的食品也可以冷冻。这样，可知在经过冷却状态使食品等冻结时，由于生成微细的冰结晶，使细胞或蛋白质等的本来的食品构造不发生改变而可以维持。
因而，即使使冻结→解冻的食品再冻结等，反复冻结→解冻，也可能不会像现有冷冻时那样质量极端恶化。以上虽然阐述了一般家庭中使用的优点，但可以说在食品加工中也能有效利用过冷却冷冻。在过冷却冷冻中生成的冰结晶的细度在-60℃的冷冻中也可以得到优良的结果，在实现高质量冷冻这一点上，可以说能代替业务用冷冻冰箱。另外，由于不必像业务用那样使用大的能量制造出极低温冷气，所以具有节能性能高的优点。
在以上的研究中，设定食品周围的冷气流动风速为0.5m/s左右。食品的冷却速度由食品表面和食品周围的空气温度的温度差以及对流热传导率确定。这是因为对流热传导率小的一方食品表面和中心的温度差小，很快将要形成过冷却状态的缘故。另外，由食品表面温度随时间变化确定了冷却速度，但在实际的产品中作为食品表面温度的检测机构可以举出热电元件。其是接收由从食品表面发出的红外线产生的辐射热、非接触检测食品表面温度的检测机构。由此，通过由食品在投入冰箱的切换室等中时的热电元件检测到的温度推论食品的温度或面积，进而由其后的热电元件检测温度随时间的变化推论投入食品的热容量，可以根据投入的食品延长或缩短各工序的控制时间。
过冷却原来是不稳定状态，通过加某种刺激可以解除。一般来说，通过振动解除，但例如在密封容器中无间隙地填充了水时等，例如即使激烈地波动容器也不解除；把水放入冰箱的拉出式的箱室、例如放入切换室，即使反复数十次全开/全闭地开关门，过冷却也不解除。但是，在密闭容器中只加入1/2左右的水时，一次就解除。因此，认为为通过振动解除过冷却，必须有液体自由流动的空间。
在肉或鱼、水果等食品的情况下，由于各细胞及细胞间没有间隙被水分填充，所以相当于没有间隙填充了水的密闭容器。实际上，在放入了过冷却的肉的切换室中，即使反复全开/全关地开关门，过冷却也不解除。另外，在解除过冷却时以食品整体的百分之几形成冰核由过冷却度的大小确定。例如，由以下的冻结率的公式可知，在过冷却度为4℃(K)时，按食品整体的水分的5％形成冰核。
冻结率(％)＝(Cp＊rV＊ΔT)/L＊rV＊100
Cp：比热(kJ/kgK)
r：密度(kg/m3)
V：体积(m3)
L：潜热(kJ/kg)
ΔT：温度差(K)
若过冷却度为4℃，则冰结晶形状是微小粒状。解除过冷却后，从食品温度由冻结点以下的温度返回冻结点时(此时的温度差是过冷却度)到在下一工序中开始冻结成冻结完成状态，食品到达冻结点发生相变(如果是水，则从液体的水变成固体的冰)，是在一定温度下推移的状态，此后，冻结完成，在设定的温度下形成冷冻保存状态。如果发生过冷却，其后的冻结速度对冰结晶形状没有影响，在过冷却时形成微小的冰核，该冰核若分布在食品整体，则食品整体的冰结晶变细。
如上所述，在解除过冷却时食品整体的水分按百分之几形成冰核可以由冻结率求出，根据实验数据，过冷却度为0.8℃时冻结率约为1％，冰结晶是大的针状。过冷却度大到成为2.6℃时冰结晶变得相当微小，冻结率约为3％左右，过冷却度大到成为4.1℃时，是用肉眼不能判别那样的微小冰结晶，冻结率约为5％左右。
这样，尽管解除过冷却时形成的冰核只是食品整体水分的百分之几，由于冰核在食品整体中均匀产生，左右其后的冷冻保存时的冰结晶状态。另外，由于在过冷却状态时蓄存的能量作为冰核生成时的能量使用，所以认为过冷却度大，蓄存的能量尽可能多，解除过冷却时生成的冰核数就越多，与之相应地冰结晶直径也变小，可以认为由冰结晶导致的食品损伤的影响变小。
为了像以上那样使在冰箱中收纳的食品处于过冷却状态，由某一范围的冷却能力进行冷却为必要条件。这意味着冷却食品的冷却能力无论过弱或过强都不能成为过冷却状态，或过冷却状态立刻被解除。冷却能力弱时，收纳食品容易进入过冷却状态，但食品周边的冷却能力弱＝温度高，在过冷却状态下的食品温度的到达点也变高，所以过冷却不变深(＝更低的温度)解除过冷却。一般地说，因为过冷却的深度越大越形成大的能量，在食品内生成微细结晶、成为高质量冷冻，所以为了使过冷却更深，冷却能力弱时则不成立。
对于过冷却的深度，由于成为3K(例如食品在过冷却状态下到达-4℃以后解除，到-1℃温度瞬时上升)以上时，食用肉解冻时的汁液流出量也产生大的不均，因此促进其以上的过冷却深度是必要的。而相反，在冷却能力强时，由于在到达食品的冻结温度的时刻照样冻结的情况、或即使进入过冷却状态，该强冷却能力立刻成为刺激而解除的现象相关，所以得不到深的过冷却度。这样，以某一范围的冷却能力使食品冷却成为必要条件。
如上所述，在冷却能力弱(＝箱室温度高的情况)时，当把食品投入冰箱时，箱室温度以约-3℃～-4℃推移，在保持该温度的条件下即使冷却食品，由于箱室温度是-3℃～-4℃，食品温度当然也不会变成在其以下。因此，因为得不到深的过冷却，所以虽然会使箱室温度一点点下降，但结果在食品温度为大约-3℃时解除。这样，在冷却能力弱(＝温度高)时，虽然进入过冷却，但因为进入不深，所以使用者感到作为食品的有意的不均的情况少。另外，冷却能力强(＝箱室温度低)时不进入过冷却状态在到达冻结温度的时刻，开始冻结。
但是，在空气温度为-10℃以上的情况，箱室温度只下降到约-7℃～-8℃水平，但作为过冷却的深度得到3K以上，在该温度下可以充分达成。另外，在使设定温度下降时从食品的冻结温度(约-1℃)附近使温度下降时可以更深地促进过冷却。另外，在降低该温度时最好不对食品施加强刺激，而是一点点地下降。例如，即使每次把设定温度降低2℃时发生了解除过冷却的情况，在每次降低1℃时，为缓和由温度梯度产生的刺激就达不到解除。
接着，如已说明的那样，作为又一个过冷却必要条件是过冷却对象食品附近的空气温度分布(不均)。这是因为在某一范围的空气温度分布(不均)中不设置食品时不进入过冷却或发生立刻解除过冷却的现象。这是因为从食品的温度不均中的温度低的部位冻结或发生过冷却解除、作为结果其影响追随达到温度高的部位的食品地冻结或过冷却解除的缘故。
这样，按某一范围的温度分布(不均)进行冷却成为必要条件。具体地，空气温度不均越小越好，但由于产生冰箱的实机标准离差或收纳食品的尺寸、外形等的各种各样原因，所以作为温度不均约2K以下是理想的。与箱室温度无关，统计归纳温度不均和过冷却的深度的实验结果，判明当温度不均为2K以下时过冷却的发现概率提高。在该条件下通过对照上述的温度设定，过冷却的发现概率可以极其接近100％。
为了调整冷却强度利用设置于冰箱中的压缩机的ON/OFF和通过设置在各箱室中的温度传感器调整的调节风门等使温度保持一定。这样，在冰箱的各箱室中必然存在供给冷气的时间和不供给的时间(冷气ON/OFF)。这样，为了调整成该设定的箱室的温度，必须供给温度比该箱室温度还低的冷气。但是，为了实现过冷却，有必要在上述的温度下使食品成为过冷却状态。
在这样的情况下，在作为靠食品附近空气温度的必要条件的-15℃以上，理想的是在-10℃以上的温度下继续一定的冷却，但现实中在家庭用冰箱中实现温度波动小的环境很难，要对过冷却对象食品的周围的冷气温度进行控制。作为其实现机构分成两大类。首先，第一是使冷却该箱室的冷气温度更为靠近过冷却最适温度的机构。通常，冷却在冰箱中冷冻温度带中温度可设定的箱室时的冷气温度，在其冷气供给口(吹出口)达到约-25℃的水平。该温度是与过冷却最适温度差距相当大的数值，控制该冷气供给的源流的温度成为有效的机构。
对于该机构，首先可以举出通过使压缩机的冷冻能力下降，提高冷气温度的机构。即是说，由于必须确保过冷却以外的本来的冷却能力，所以，并不是降低压缩机自身的能力，通过用变压器控制等降低压缩机的驱动转速，降低冷冻能力，提高冷气供给温度。实际上使压缩机降低10rps水平转速时，可以发现吹出温度也提高约3K～5K的温度。
另外，对于供给冷气的冰箱内的送风风扇的转速，也能改变其转速控制供给冷气温度。实际上，由于降低风扇的转速时冷气速度降低，抑制对流热传导，所以作为冷气温度也变低。这样，反过来通过提高风扇的转速促进热交换，提高冷气供给温度。实际上，冰箱内风扇提高300rpm～400rpm时，可以发现冷气温度提高约2K～3K的温度。此外也可以考虑在冷气供给吹出口周边设置保温加热器等提高冷气温度。
作为第二机构，不是提高冷气供给温度，在该冷气与食品接触前使冷气温度提高，尽量不使温度低的冷气直接接触食品附近，形成该机构。为了实现该机构，可以举出加长从冷气供给口向食品的冷气到达距离。例如，由在冷气供给口周边设置冷气整流引导件或在吹出口和食品设置位置之间设置障碍物等的构造可以实现。由此，到达食品周边的冷气温度可以通过途中的热交换升高。
进而，由于也使对食品的冷气的喷吹速度下降，可以不给与强刺激地慢慢冷却。作为在吹出口和食品设置位置之间设置障碍物的一例，可构成在食品收纳盒上方追加盖形状。可通过盖将从位于冰箱背面侧的冷气吹出口到设于门侧的盒的开口的距离设成盒长的一半以上。分析此时的气流，则由追加盖形状可提高食品附近的冷空气温度，进而降低风速。
另外，控制在冰箱内使冷气循环的送风风扇和吹出口之间冷气供给的调节风门调整其角度，起到节流冷气量等的冷气供给的活门的作用。调节风门不仅全闭、全开，还可以调整成途中的角度来节流冷气量地抑制吹向食品的风速。调整调节风门的开度使冷气吹出口的风速为1.0m/s～1.2m/s，在盒上设盖，形成从门侧向盒内供给冷气的方式，使盒内的风速为0.1m/s～0.5m/s，维持过冷却状态。可以分别执行该第一机构和第二机构，但也可以组合起来使食品附近的温度成为适合过冷却的温度。
另外，对于改善温度不均的实现机构是通过降低冷气供给的ON/OFF次数来抑制温度不均、波动的机构。如上所述，该机构通过用控制装置降低压缩机的转速，供给更高的冷气温度，延长到达设定温度所需要的时间，与减少ON/OFF的次数、温度不均及波动的改善相关。这样，因为减少ON/OFF次数的机构＝降低冷却能力，所以这也是通过上述的调节风门角度调整等导致冷气量的节流等有效的机构。进而，可以在此基础上用吹出口的空气引导件的形状或冷气吹出口与食品间的障碍物的形状等调整冷气温度或风速。
接着，参照附图对实现过冷却状态的过冷却空间的构造、过冷却状态解除时期的判断方法及过冷却解除方法进行说明。另外，在以下的各图中，相同的附图标记表示同一物体或相当物体。对经过过冷却状态进行冷冻保存的本发明的实施方式1中的冰箱进行详细说明。图3是本发明的实施方式1的冰箱1的剖视图。
该冰箱1的食品贮藏室由以下部件构成：位于最上部的、装有开关门地配置的冷藏室100；位于冷藏室100的下方的、可以从冷冻温度带(-18℃)切换到冷藏、蔬菜、冰温(チルド)、软冷冻(-7℃)等的温度带的装有拉出门的切换室200；与切换室200并列的、装有拉出门的制冰室500；配置在最下部的、装有拉出门的冷冻室300；位于冷冻室300和切换室200及制冰室500之间的、装有拉出门的蔬菜室400等。在冷藏室100的门表面上设有调节各室的温度或设定的操作开关和显示当时各室温度的由液晶等构成的操作面板5，在冷藏室100的背面侧设有控制装置16，该控制装置16控制压缩机、调节风门开关，以把配置在各冰箱室中的温度检测器的温度调整到通过该操作面板5进行操作设定的温度。
在冰箱1的背面侧配置构成冷冻循环的压缩机10及冷却器3，进而，设置用于把由冷却器3冷却的冷气送到冷藏室100或切换室200的风扇2、用于把由冷却器3冷却的冷气导入冷藏室100内的风路4。另外，微机安装在配置于背面侧上部的冰箱1外廓之中的控制装置16的控制基板上，利用存储在该微机中的软件，根据操作开关、操作面板5的控制动作或显示等一起配置在冰箱内的温度传感器的检测信号，对压缩机10或送风风扇2等进行控制。另外，分别在切换室200中设置收纳盒201，在冷冻室300中设置收纳盒301，在蔬菜室400中设置收纳盒401，在这些盒内可以收纳食品。
图4是表示本发明的实施方式1的冰箱的风路构成的冰箱的概略侧面剖视图。用冷却器3冷却的冷气的一部分送向冷冻室300。另外，剩余的冷气经由风路4送向切换室200。流经风路4的一部分冷气进一步送向上层的冷藏室100，冷却冷藏室100。冷藏室100的返回冷气由冷藏室用返回路6循环并冷却蔬菜室400，流经蔬菜室400的空气经由蔬菜室用返回路7返回冷却器3。
图5是本发明实施方式1的切换室200的侧面剖视图。在位于冷藏室100和蔬菜室400之间的切换室200中，设有把来自风路4的冷气借助调节风门(切换室调节风门)46导向切换室200的切换室风路41。另外，从冰箱的正面侧看，设置背面左上的切换室背面上侧吹出口42和顶面近前侧的切换室顶面吹出口43作为冷气吹出口。
另外，在切换室200中，在背面右下设有切换室背面吸入口44，在底面设有切换室底面吸入口45。切换室200能切换成冷藏(约3℃)、冰温(约0℃)、软冷冻(约-5℃、-7℃、-9℃)、冷冻(约-17℃)等六个温度带，可以由设置在冷藏室100的门上的液晶面板5切换温度。切换室200的温度由没有图示的热敏电阻的设定温度及其检测值进行控制。
接着，对在切换室200内设置过冷却室的构造进行说明。图6是本发明的实施方式1中的过冷却盒的构造图。在图6中把图5所示的切换室收纳盒201分成上下两层，做成两层式的滑动盒，把其上侧盒80做成通常的切换盒，把其下侧盒81做成使食品成为过冷却状态的作为冷却室的过冷却空间的过冷却盒。拉出切换室200时，切换盒80和过冷却盒81被同时拉出。使用过冷却盒81时通过使切换盒80向深处滑动，可以从过冷却盒81中取出贮藏品。
在上侧盒80和下侧盒81之间，在周围开有15mm左右的间隙。设定冷冻温度时从冷气吹出口42、43等向切换室吹出约-20℃的冷气。根据该构造，向室内吹出的气流冷却上侧的切换盒80的内部、周围，从上侧盒和下侧的过冷却盒81之间的间隙流入下侧盒，但由于也有与气流的流动成直角方向的间隙，抑制气流直接流向下侧盒内，所以抑制过冷却盒81的空气温度升高及盒内风速。另外，在通常冷却时，过冷却盒81的上部被切换盒80盖住，形成冷气很难直接进入的构造，所以使得在形成过冷却时必要的缓慢冷却成为可能。
另外，也可以在切换盒80的底面82上设置可以抑制空气温度变化那样的热容量大的物质(例如，把金属板、蓄冷件注入将盒做成双重构造等)。如果这样作，由于底面82与过冷却盒81的上部相碰，所以在包含门开关的通常冰箱使用时，可以得到抑制过冷却盒81内的空气温度变动的效果。
在切换盒80和过冷却盒81之间，也可以有从1mm到30mm左右的空间，此时，在使该冷却室成为过冷却时，可以收到在过冷却盒81中流入冷气冷却变好的效果，另外在解除过冷却时通过冷气流变好得到有效地进行解除的效果。但是，若间隙太小，则在进入过冷却时或解除过冷却时为了快速冷却、直接冷却而必须在下侧盒设置另一开口，所以也可以说10mm～30mm左右的间隙是理想的。
另外，只要设置解除用的开口，吹出的冷气不直接进入，即使是自然对流水平的气流也没有问题。即使直接让冷气流入，像已述那样通过使风速变小或使冷气温度提高也可以收到同样的效果。作为在切换盒80和过冷却盒81之间有间隙的构造的情况下的动作，可以考虑在切换盒80的底面安装车轮，在设置于过冷却盒81上的导轨上滑动，或在切换盒80的底面上加槽，使设置于过冷却盒81上部的支柱嵌入并滑动等。另外，也可以在壁面上设置用于只让切换盒80在前后滑动的轨道。另外，即使在切换盒80和过冷却盒81之间没有间隙的情况下也可以得到适度的冷却性能。在没有间隙时，可以把通常冷却时的空气温度变动的幅度抑制得小。
进而，像图6那样，通过把某一高度的盒分成两层，也可以收到提高盒内的整理性、使用更方便效果。另外，通过把两层盒的下侧作为过冷却空间，可以得到由冷气在下方滞留的特性提高过冷却空间的冷却性的效果，也可以得到在起到在上侧的盒向下侧的盒吹出来抑制气流直接流入的作用的情况下的抑制空气温度变动的效果。另外，作为过冷却盒的深度可以是70mm左右，假定食用面包的冷冻保存或大型酸奶的冰温保存也可以做成140mm左右或其以上，例如做成300mm～600mm左右的深度。
考虑上侧盒与下侧盒为相同程度的容量或像图那样为下侧盒的数倍的容量等的深度。另外，作为把两层盒的下侧做成过冷却空间的构造，也可以如图7那样，把上侧盒做成在其前侧和后侧使深度不同的方式，在底面设置台阶，也可以构成把下侧盒做成与该台阶空间对应配置。在图7中，上侧盒是切换盒83，下侧盒是过冷却盒84。在图7的构造中具有在切换盒83的背面侧可以收纳高度高的食品，在门侧可以收纳小物件的优点。在过冷却盒中供给冷气的间隙设在与上侧盒之间。
另外，作为把两层盒的下侧做成过冷却空间的构造，也可以是如图8所示的结构。在图8中，上侧盒是切换盒85，下侧盒是过冷却盒86。切换盒85和过冷却盒86的纵深未必相同，在一部分也可以开有间隙。另外，除可把切换盒85做成嵌入式外，也可以做成滑动式、把盒推入深处取出过冷却盒86内的食品的构造。在图8的构造中，由于只追加上侧盒形成过冷却空间，所以具有变更时成本便宜地完成的优点。
如已说明的那样，冷却速度必须有某种程度的限定。例如，对于布丁、酸奶等食品，把中心温度设定在300℃/h～0.35℃/h的范围内，理想的是3.5℃/h附近的冷却速度，形成过冷却状态。上述的冷却速度是中心温度从冻结点到比冻结点低20℃的温度的范围内，理想的是从冻结点到-10℃的范围内。
另外，过冷却状态必须保持一定的时间，例如必须为5秒以上。这是为了使过冷却的温度更深。即，使食品到达过冷却状态的温度更低。最好使过冷却的温度更深的理由如已经说明的那样，可以举出以下的理由：过冷却的温度变深时，由于在过冷却蓄存的显热能量变多，结果在解除过冷却时使用的瞬间的潜热变化的能量变大，利用该能量，在解除过冷却时发生的冰核在食品中均匀地一次产生很多，为了以该冰核为核使冰结晶成长，小的冰粒在食品内均匀地形成多个，细胞内的冰结晶使细胞的破坏少，可以抑制解冻时汁液的流出等对细胞的影响变小。
进而，通过不对食品直接吹冷气，或者抑制风速，抑制温度变动可以抑制食品的干燥或结霜。另外，处于过冷却状态的时间越长则过冷却到达温度变低的可能性就越高。由此，由于加大过冷却度，保持过冷却状态需要一定左右的时间。另外，中心温度和达到过冷却可解除温度时的表面温度的差为0℃～10℃的范围内是理想的，最好是5℃以内。若牛腿肉为厚度15mm且150g，表面温度和中心温度的差为1℃左右。对于以上那样的冷却条件的范围，对肉、鱼、蔬菜、水果等食品可以说都是一样的。
在维持过冷却状态时，关于过冷却空间内的空气温度的变化(由于时间不同导致温度的不同)也是重要的。虽也由于食品周围的温度或风速，但空气温度变动的幅度最好在5℃以内。但是，如果是10℃以内虽然质量也有多少恶化的情况，但可形成过冷却状态。空气温度变化幅度大时，作为食品质量恶化的理由可以举出通过反复冻结融解使冰结晶成长得大。另外，作为使空气温度变动幅度变小的其它机构，根据没有图示的热敏电阻的检测值进行设备控制，也可以使预先在微机等中确定的设定值的变化幅度变小。理想的是4K(4℃)以内，进而最好为1K(1℃)以内。
另外，由过冷却空间内的空气温度不均场所导致的温度的不同，只要在过冷却度几度以内就可以，但为了进入过冷却，在过冷却度2℃左右以内是理想的，作为空气温度不均变得过大的问题，可以举出在冷却大的食品时，部分先完成冻结。即，与过冷却室的温度无关，用实验求算温度不均和过冷却的深度时，温度不均为2K以下时，过冷却的发生概率接近100％。因而，控制食品附近的温度，降低风速是重要的，同时通过模拟求算气流分布、温度分布，选定过冷却室的开口位置或尺寸，以使得在整个过冷却室内冷气周围局部的温度不过低。
关于过冷却冷冻的温度设定基准，在满足如前所述的冷却速度等，发生过冷却概率高的温度带中，例如有-3℃～-10℃。在该温度带中，因为包括认为大概冷冻的所有食品的冻结点，所以在发生过冷却后可以稳定地冻结。另外，在这样的温度带中的食品保存期间为两周左右，例如即使在周末集中采购买入的食品由于预定变更等没有用完的情况下也可以安心保存到下一周。
进而，在该温度带冻结后保存时，由于可以不解冻地用刀具等切分，节省烹调的麻烦。使酸奶或布丁等餐末甜点类由过冷却冷冻冻结时，由于形成非常微细的冰结晶，所以可以得到与通常冷冻、冷藏不同的新食感。另外，过冷却冷冻牛奶或果汁类等时，可能形成与通常冷冻不同的食感的果子露冰淇淋等、微细冰结晶特有的新菜肴。
接着，对作为冷却室的过冷却室(过冷却盒)的过冷却控制进行说明。在此，根据从过冷却开始的累计时间进行解除过冷却时间的判断，通过使食品周围的空气温度向低温侧变化来进行过冷却解除。图9是表示作为储存在控制装置16中的过冷却控制的冰箱的控制的时间流程图。为了使收纳在过冷却盒中的食品过冷却，过冷却盒内的食品的中心温度、在此为表面温度和中心温度的差小的情况下，表面温度越过冻结点到达过冷却状态(步骤1)，压缩机10、风扇2、调节风门46等进行动作，以把过冷却盒的某一室内(在此为切换室200)形成例如在-2℃～-20℃的范围内选择的空气温度。另外，压缩机10或风扇2也可以由另一箱室的温度控制，只通过开关调节风门46来控制温度。
在该步骤1中，设定切换室200的温度的热敏电阻(没有图示)的设定温度与通常时相同(在图9中作为“Tset”表示)。到达可解除过冷却(指食品温度到达比冻结点低3℃以上的温度进行过冷却的状态)的时间(过冷却状态至少保持5秒后)(步骤2)，解除过冷却后，在食品整体完全冻结之前(步骤3)，热敏电阻的设定温度也可以做成通常温度设定(Tset)，但也可以使该设定温度下降(在图9中做成“Tset-down”表示)，将切换室200的温度调低。
在该情况下，增加了过冷却解除的可靠性，由于解除后的冷却速度快，也提高了冻结质量。另外，若像通常的急速冷冻那样，在-20℃以下快速冷却，使过冷却盒内温度下降，一下子冻结，冻结质量变得更好。关于食品完全冻结后(步骤4)的保存温度设定，形成-15℃以上等高温侧的温度设定时，提高节能性能，即使在-5℃～-10℃下冷冻保存，因为从冰箱取出可立刻用刀具切开，所以也容易使用。另外，作为-15℃以下等低温的温度设定时，提高了保存性。
归纳冰箱1的以上的控制装置16的控制动作，形成图10的流程图。按压设在图3中的液晶面板5上的过冷却按钮时，开始过冷却时间的累计(步骤1)。在此，从常温到到达过冷却温度的时间事先确定在5分～72小时的范围，理想的是在1小时～24小时的范围内，经过该时间后(步骤2)，进行使过冷却盒内部自动地向低温侧温度变化的控制(步骤3)。另外，没有图示的热敏电阻检测门开关等实际使用上的温度升高时，形成只累计规定温度以下的时间的形式。若判断图9所示的步骤2及步骤3的累计时间到达规定时间时(步骤4)，则使热敏电阻的设定温度、压缩机10及风扇2的速度返回到通常的值(步骤5)。
作为可使所收纳的食品实现过冷却状态的冷却室的切换室200，可以在冷藏(约3℃)、冰温(约0℃)、软冷冻(约-5℃、-7℃、-9℃)、冷冻(约-17℃以下)等多个的温度带中切换，对于这些温度，由设在冰箱本体背面部的上部的微机等构成的控制装置16控制调节风门、压缩机、送风机等，对设定温度进行切换设定。图25表示设在门表面的显示面板5的一例。
图25是表示本发明实施方式的液晶显示面板的图。在图中，5是显示面板，设有：选择冷藏室、蔬菜室、冷冻室和切换室中任一个室的箱室选择开关5a，选择对所选择的箱室(贮藏室)的温度调节或急速冷冻的温度调节及急冷开关5b，选择过冷却冷冻(瞬时冷冻)的过冷却冷冻(瞬时冷冻)开关5c，从通常、透明、快速和停止中选择制冰模式的制冰切换开关5d。另外，在此，过冷却冷冻也可以说是用于瞬时冻结的瞬时冷冻。
另外，也可以在显示面板5上显示各温度带的箱室(冷藏室、冷冻室、切换室、蔬菜室、过冷却室等)每一个的设定温度或现在的温度。进而，在用非接触的红外线传感器或热电元件测量食品温度的表面温度时，若在液晶显示面板5上显示该测出的食品表面温度(例如图9所示的食品温度)，则过冷却状态或食品的表面温度一目了然，对冰箱的使用者来讲无需把握时间经过或开门确认食品冷却为何种程度，所以是便利的。
在此，在想要进行急速冷冻时，通过连续按压温度调节和急冷开关5b规定时间(3秒)，进入急速冷冻模式，进行急速冷冻。另外，在想进行过冷却冷冻(瞬时冷冻)时，通过按压过冷却冷冻(瞬时冷冻)开关5c，进入过冷却模式，进行过冷却冷却或过冷却冷冻。进而，在本发明实施方式的冰箱中，具有制冰盘清扫模式，若连续按压制冰切换开关5d规定时间(约5秒)则进入制冰盘清扫模式，进行制冰盘的清扫。
所选择的箱室(贮藏室)的温度调节由温度调节和急冷开关5b进行，在本实施方式中把温度做成用强、中、弱的三个水平显示的方式。该温度显示也可以直接在显示面板5上显示设定温度。进而，该冷却室的设定温度在设定成过冷却状态的情况、解除过冷却状态的情况和解除并冷冻保存的情况下，会顺次分阶段地或连续地切换设定值。该设定切换根据事先设定的定时器按时间间隔自动地切换成预先设定的各温度。
在此，通过在设于冷藏室100的门上的液晶面板5上设置开关等，也可以手动切换这些设定的温度。从过冷却状态解除、进而到冷冻保存的冷却室200的温度，以检测没有图示的热敏电阻的设定温度及其室温、或检测食品表面的温度使其成为设定值的方式，用调节风门等冷气调整机构进行控制。另外，当然可以用测量食品温度的红外线传感器代替室温测量的热敏电阻进行压缩机或调节风门的控制。
如上所述，对于过冷却状态，若由第一温度设定进行冷冻室或冷却室的温度的设定，由导入冷却室的冷气使食品成为过冷却状态，接着预先存储温度差，由温度差量比第一温度低的温度解除食品的过冷却状态，若判断在食品表面的温度状态下解除了过冷却状态，则根据用冰箱门的切换开关设定的第三温度调整冷气以便冷冻保存食品。这样，由于隔开时间间隔或测量食品的温度，能顺次改变第一设定温度、第二设定温度和第三设定温度，所以通过以存储在微机上的软件这样的简单构造调整冷气，不执行急速冷冻或不成为-60℃那样的极低温也可以达成能够实现能量少质量好的食品冷冻的冷冻保存。在设定时间间隔的情况下既可以是事先存储的时间间隔，也可以由门表面的液晶面板5设定时间。由此，根据食品的不同可以尽快处理。另外，通过测量食品的温度判断解除，可以实现过冷却度的深化。
另外，收纳的食品成为过冷却状态时，作为设定机构以作为在微机中存储的温度的第一温度设定收纳食品的冷冻室或冷却室的温度，调整导入以该第一温度设定了温度的冷却室的冷气量，进入过冷却状态，且继续该过冷却状态。接着，继续过冷却状态、经过作为过冷却所必要的时间而设定的时间后，供给比第一温度低的温度的冷气，解除食品的过冷却状态，以用设在门表面的温度设定装置设定的第三温度冷冻保存该解除了的食品。
若设定为预先存储第一温度设定，则因为设定的第三温度可简单地用手动进行切换，所以可设定成相互无关系。但是，在设定第一温度的情况下也可以预先根据食品的种类进行变更，把温度设定装置改设在冰箱的门表面或冷却室侧面。这些温度设定状态和食品表面检测出的温度状态也可以在液晶面板5上显示，可以边看着显示边改变设定温度。对于第三温度的设定，也可以构成可切换以下温度带领域的构造，即，考虑几个月以上的长期保存从-30℃到-60℃的深温带领域，由从-5℃到-15℃的微细的冰结晶、人可以利用刀具等切开的弱冷冻温度带领域，或其中间的冷冻保存温度领域等。
进行温度设定时传感器检测的温度，以成为其切换设定的温度带的方式，由控制装置进行压缩机的转速、调节风门开关等接通断开的控制。如上所述，由于第一设定温度和第三设定温度设定为相互无关系，所以根据保存期间或利用状态，或根据时间或收纳的食品的种类，根据持续必要的过冷却状态的时间或过冷却的深度改变设定温度，从而可进行柔性冷冻保存。
另外，在设定间接冷却的冷却室温度的情况下，由设在冷却室中的传感器测量室温，或由冷却的壁面的室温的经过时间进行推测，可判断食品是否成为作为过冷却状态设定的第一温度。可以把间接冷却的冷气的温度降低到比把收纳在冷却室的食品成为过冷却状态的第一温度低的温度，降低壁面温度解除过冷却。或者，也可以提高密闭的冷却室中的送风风扇的转速，提高食品的周围的风速，提高食品表面的热传导率而解除过冷却。食品表面的温度分布越不均越容易解除过冷却。打开用解除这样的食品的过冷却状态的过冷却状态解除机构解除了的冷却室的开口，也可以由直接导入室内的冷气冷冻保存所述食品，或在保持间接冷却的状态或进一步降低壁面的温度，或维持着，或冷冻保存室内的食品。用这样简单的构造，可进行能量少的冷冻保存。
接着对非两层盒的情况下的实施例进行说明。图11是本发明的实施方式1中的切换室200的侧面剖面图。采用与图5相同符号的是同样的构成。在切换室风路41内配置切换室背面上侧排出口42和调节向顶面前侧的切换室顶面排出口43的冷气分配的间隔壁41a，由调节风门46的开关角度分配冷气。95是测定想由过冷却冷冻的食品的表面温度的装置，例如是红外线传感器。
设定在切换室200的顶面96，成为可检测食品的表面温度。另外，表面温度测定装置95设置在作为不受来自顶面吹出口43的冷气影响的位置，例如在吹出口43在顶面96近前侧的情况下设置在顶面96的后方。另外，由于由背面吹出口44形成的冷气对食品的刺激比吹出口43强，所以为了容易检测由吹出口44的冷气形成的食品状态，设置在背面上部的顶面96。
接着，对把收纳的食品形成过冷却状态的冷却室、即过冷却室(过冷却盒)的过冷却控制进行说明。为对收纳在过冷却盒中的食品实施过冷却，在过冷却盒内的食品的中心温度成为冻结点之前过度降低食品的表面温度，以不开始冻结的方式用表面温度测定装置95检测食品的表面温度并以减少中心温度和表面温度的差的方式进行冷却。例如，如图12所示，通过把调节风门46的开关角度半开到间隔壁41a位置，增加向吹出口43的冷气分配，降低流入过冷却盒内的冷气的风速。
另外，通过加长流经风路41内的距离提高冷气温度，来自吹出口43的冷气温度比从接近调节风门46的吹出口42流入的冷气高，具有不急剧冷却食品表面的效果。此时的切换室设定温度比通常的冷冻室的设定温度高。在中心温度到达冻结点之前进行上述的冷却，若判断成为到达冻结点的表面温度，则快速冷却，以便降低食品温度的最低到达点。这是由于冻结点以下的温度成为不稳定状态，所以缓慢地降低食品的温度时，在过冷却状态的到达温度高的状态下有可能完全解除的缘故。
由此，在表面温度测定装置95的温度成为判定到达冻结点的温度的情况下，以提高风扇转速，增加流入过冷却盒的冷气，或全开调节风门46(图11的调节风门46的状态)增加冷气流入量，降低最低到达点温度的方式，进行温度控制。此时切换室设定温度与冷却到冻结点的温度设定相同，或降低设定温度。接着食品解除过冷却时，则表面温度测定装置95的温度升高。这是食品从过冷却状态解除过冷却时，则食品温度上升到冻结点，由冻结点和到达过冷却温度之差的热能量(与温度上升对应的热能量)在食品内生成冰核的现象而形成的。
接受该判定使冷气流入过冷却室，以完全冻结的方式进行温度控制。使调节风门46全开，提高风扇转速、压缩机转速，形成可流入更低温的冷气。此时切换室设定温度比通常温度低。这样把食品在到达冻结点、从冻结点到达过冷却最低达到点温度、解除过冷却、完全冻结的各阶段连续地或分阶段地改变设定控制。例如，对送往过冷却盒的冷气温度、冷气风量、冷气风速进行控制，可靠地形成过冷却状态，降低其过冷却最低到达温度，解除过冷却，提高解除后的冻结速度，实现优质的冷冻。
另外，在经过一定时间、表面温度测定装置95的温度不从冻结点下降的情况下，判断其食品不产生过冷却(过冷却失败)，从冻结点相变，进入冻结状态，以与解除过冷却后的温度控制同样可快速冻结的方式控制温度，以尽量维持食品的冻结质量的方式，即使不是经过过冷却状态的冷冻，也可以形成更微细的冰结晶。对于不失败的温度控制，直到冻结点、例如肉的情况下都按作为冻结点的-1℃进行温度控制，把食品均匀地冷却到中心温度、到-1℃的冻结点。
接着，把温度设定控制在-4℃～-7℃左右，由于降低过冷却到达温度的、过冷却最低到达点温度在冷却温度以下不下降，所以在想下降到比冻结点-3℃以下的情况下有必要在-4℃以下的温度进行冷却。在此，成为过于低温时，由于在不能使最低到达温度低的状态解除过冷却，所以成为-7℃。对于解除过冷却，过冷却最低到达点到达冻结点的-3℃(与形成5秒以上过冷却状态同样的效果)，则实施用于解除过冷却的控制并解除。解除过冷却后，通过急冷控制，控制为很快地冻结食品。在已经保存、可用刀具简单地切开的方式保存食品的情况下(在-5℃～-10℃保存)，在急冷中，以已经保存了的食品不能成为切不开的方式，把食品温度不能下降到-10℃以下的方式进行温度控制是理想的。只要是冷冻温度带，则没有该必要，在更低温进行急冷。
另外，即使在自然对流等的风速小的环境下过冷却状态和过冷却最低到达温度，可由阶段性的温度控制实现，但用风速、冷气温度的控制也可得到同样的效果，进而对于急冷或由冷冻设定使用切换室的情况的急冷控制，在自然对流中，不能得到冷却速度，与此相对，在本实施例这样的直接流入冷气的情况下可形成急冷，进而，通过以时间间隔设定过冷却状态的维持或解除，实现缩短过冷却冷冻时间，提高冷冻质量，可有效利用进行过冷却冷冻的食品的空间以及相对冷却室与不进行过冷却的食品的混在一起等，可形成广阔的范围利用。在上述实施例中，虽然在过冷却盒上方开口部不设置盖等，但由盖等控制冷气风量、冷气风速一起进行实施，也可得到同样的效果。此时，没有必要由盖完全覆盖上方开口部，也可以为可控制冷气风量、冷气风速的范围。
接着，对把构成上下两层的切换盒201的上段盒作为过冷却盒的情况进行说明。图13是本发明的实施方式1中的与图5对应的切换室200的侧面剖面图。如图13所示，把构成上下两层的切换盒201的上段盒作为过冷却盒40。过冷却盒40设置在切换室顶面吹出口43的后方、成滑动式拉出的构造。根据该构造，因为来自切换室顶面吹出口43的冷气不直接接触过冷却盒40内部和收纳在其中的食品，所以可使温度维持在稳定状态。
图14是与切换室顶面吹出口43连接的通道50的俯视图。为了更好地冷却过冷却盒40，也可以构成在通道50的途中开设孔51，使流过通道50的冷气自然落下的构造。
使用图13的过冷却盒时，拉出切换盒201，拉出独立式的过冷却盒40。由于只在使用时拉出过冷却盒40，所以具有使用切换室200时过冷却盒40的温度难以上升的优点。另外，把过冷却盒40设置在切换室200的上方，具有不改变现有的切换盒的尺寸、可追加新盒的优点。
接着，对过冷却盒的构造进行说明。图15是本发明的实施方式1中的过冷却盒的构造图。在此，用盖60覆盖设在切换室200中的切换盒201的上部，把切换盒201的整体作为过冷却盒。图15是切换盒201的整体由盖60覆盖，其整体形成过冷却盒的例子。另外，也可以在切换盒201的内部在纵向或横向设置间隔并用盖60只覆盖被间隔开的一部分，做成只把用盖60覆盖的部分作为过冷却盒的构造。
因为在设置盖60而成为过冷却盒的空间内不直接吹入冷气，所以盒内成为完全间接冷却。另外，这样形成的过冷却盒内几乎没有温度变动，进而，可以使其以最低成本实现。另外，通过进行不使风进入盒内的冷却、例如在壁内部使冷气或冷媒循环等来冷却壁而形成辐射冷却，若利用这种辐射冷却，也可以把没有盖60的盒作为过冷却盒。
接着，对在切换室中的设置风扇的构造进行说明。图16是本发明的实施方式1中的与图5对应的切换室200的侧面剖面图。如图16所示，在本实施方式中，在切换室200的上部设置风扇(切换室风扇)70。根据该构成，通过风扇70的作用，因为可缓慢地搅拌切换室200内的空气，所以不用提高冷却速度，可以保持空气温度均匀。在过冷却盒40内有时会放入大的食品，但在此构成中，在这种的情况下可以消除食品整体的冷却不均，可稳定地产生过冷却。过冷却盒40也可以设置在切换室200内的任何部分，既可以相对切换盒201形成独立的盒，或者也可以把切换盒201整体当作过冷却盒40。
接着，对在切换室内的切换盒的下部配置构成过冷却空间的过冷却盒的构成进行说明。图17是本发明的实施方式1中的对应图5的切换室200的侧面剖面图，图18是在本实施方式中使用的过冷却盒的立体图，图19是表示向按本实施方式的过冷却盒的流入冷气的图。如图17所示，在切换室200内的切换盒201的下部配置构成过冷却空间的过冷却盒81。在切换室200的周围设置切换室风路41，另外，设置排出来自冷却器3的冷气的三个吹出口，即，切换室背面上侧吹出口42、切换室背面下侧吹出口44和切换室顶面吹出口43。
另外，在切换室风路41的入口部设置调节送向切换室200的冷气量的调节风门46。如图18所示，在此使用的过冷却盒81，在盒背面形成流入来自切换室背面下侧吹出口44的冷气的切口90，在盒前面形成排出从切口90流入的冷气的狭缝91。为使来自冷却器3的冷气在过冷却盒81中以图19的箭头所示方向流动，在过冷却时和解除过冷却时，用调节风门46等流量调整装置调整其流量是理想的。另外，在盒背面形成流入冷气的切口或开口、在盒前面形成排出所流入的冷气的狭缝或开口的构成，也适用于实施方式1中的任一个过冷却盒。
以下，对图17、图18表示的利用过冷却盒81的实施方式1中的冰箱的过冷却控制进行说明。图20是表示该过冷却控制例子的时间流程图。为了过冷却收纳在过冷却盒81中的食品，在收纳在过冷却盒81中的食品的中心温度超过冻结点、达到过冷却状态之前(步骤1)，使压缩机10、风扇2和调节风门46等动作，以使切换室200内达到例如在-2℃～-20℃的范围中选择的空气温度。另外，也可以是压缩机10或风扇2由另外的箱室的温度进行控制，只由调节风门46的开关进行温度控制。
在此，使调节风门46如通常那样反复全开/全关。然后，在到达可解除过冷却的食品中心温度时(步骤2)，半开调节风门46的开度，使冷气主要流入过冷却盒81侧。作为调节风门46的半开角度，只要是给与气流横向矢量的角度就可以。理想的是10度～60度的角度。半开调节风门46的时间取解除过冷却后、直到完全冻结的时间(步骤2、3)。食品完全冻结后的保存期间(步骤4)的控制如通常那样返回反复全开/全开调节风门46。
总结冰箱1的上述控制动作，如图21的流程图所示。开始过冷却控制后，开始步骤1的时间的累计(步骤51)。接着，判断步骤1是否经过了规定时间(步骤52)，在判断到达规定时间时半开调节风门46，开始累计步骤2的时间(步骤53)。然后，判断步骤2是否经过了规定时间(步骤54)，在判断到达规定时间时全开调节风门46，返回通常控制(步骤55)。
在为了得到过冷却状态的控制时，由于几乎没有流入过冷却盒81的冷气，所以可形成稳定的过冷却状态，而且，由于在解除过冷却时几乎所有的冷气只流入过冷却盒81，所以解除过冷却，可靠地产生冻结。进而，也具有在解除过冷却时对切换盒201的空气温度几乎没影响的优点。另外，在切换室200中也可以通过变更调节风门46开度或调节风量来调节冷却量，积极动作以抑制空气温度变动。
图22是在图3的冰箱的切换室内设置过冷却用的带盖的另设式的过冷却盒202时的剖面图。在此，把过冷却盒202设置在使来自吹出口203的冷气流过过冷却盒202上面的位置。另外，图23是表示在切换盒201内设置过冷却盒202的状态的图。这样，把过冷却盒202做成带盖的另设式盒的情况下的优点是在周围收纳温度状态不同的食品情况下过冷却盒202内的食品也难以受其影响。
另外，也可以在过冷却盒202的盖部分放入绝热材料，在这种情况下，难以接受来自吹出口203的冷气的影响，有可产生稳定的过冷却的优点。另外，由于存在通过直接吹入冷气产生的温度不均成为解除过冷却的主要原因的情况，所以盖的一部或全部也可以使用热传导性好的部件，把吹出口的数量和位置、排出口的形状、吹出口与盖的位置关系设计成位于规定的温度不均范围内。规定的温度不均范围是10K以内，理想的是5K以内，更理想的是2K以内。
另外，在上述已说明的所有的实施方式中，对切换盒或过冷却盒的一部分或整体采用热传导好的材料(例如，不锈钢、铝、铜等的金属板)时，可使盒内的温度均匀。作为双重构造，也可以使温度均匀。另外，做成设有可吸收食品热容量的蓄热剂的盒时，则可进一步短缩过冷却冷冻时间。
以上，对以预先在微型机等记录了过冷却解除时期的时间为基础进行的控制进行了说明，在以下对判断过冷却解除时期的其他方法进行说明。如已说明的那样，为了深化过冷却状态，继续降低冷却室的温度时，例如在比-10℃低的情况下自动地产生过冷却解除的概率变高。产生该自动的解除时由于食品温度变高，则可以判别。在产生了自动解除或强制解除的情况下，可以用传感器测量确认解除时期。判断解除过冷却的时期可以用红外线传感器、超声波传感器、电场传感器等，可判断过冷却品的状态。
在使用红外线传感器情况下，红外线传感器设置在设有过冷却盒的空间的壁面，做成由可动式可以看见盒内整体，或做成阵列传感器，也可以看见盒内整体。作为设置位置，通过例如设置在切换室200背面从斜上方看见过冷却盒，可看见整体。进入过冷却模式时，红外线传感器检测过冷却盒内的食品表面温度，可检测食品的表面温度的变化。由该变化容易知道解除。
进而，根据所检测的表面温度算出食品的中心温度，另外，该食品的算出的中心温度是在上述的过冷却条件表示的温度，而且，判断达到预先设定存储在微型机等的温度时，可施加过冷却解除的刺激。由此，可短缩过冷却状态的时间。当然，也存在表面温度和中心温度的差小的情况，优先判断即使达到设定的控制时间间隔进行解除的时间温度差也小，进而可降低冷却温度，深化过冷却度。这样，利用表面温度测量，可使复杂的判断变简单。
在使用超声波传感器的情况下，超声波传感器接触过冷却盒。超声波传感器由超声波的发射部和接收其反射波的接收部构成。设置位置若是在关闭过冷却盒的门时与盒接触的场所等何处均可，例如通过在切换室200背面在传感器台座上设置弹簧，使配线长度为最短而降低成本且在关闭切换室时可可靠地与盒接触。进入过冷却模式时，超声波传感器向过冷却盒内的食品发射超声波。
超声波由于可在接触物质内传播，所以通过传感器与盒接触，在收纳在盒内在与盒接触的物质中也传播超声波。此时，与在食品未冻结或过冷却的状态下水分以液体存在时相比，解除过冷却生成冰结晶时，超声波容易传播，振动的超声波到达接收部的速度加快。由于从该时间差或传播速度的差可检测过冷却解除而食品中的水分开始冻结，所以可转移到过冷却后解除的控制。
在使用电场传感器的情况下，在过冷却空间设置电场传感器。电场传感器的电极部只要是金属制的什么样的形状均可。例如，为了简单地粘贴在冰箱的内箱等上，只要是箔状，就可沿内箱的凹凸进行粘贴。通过做成比箔厚的板状，可得到安装时少破损的电极。另外，也可以是非接触式，只要是在冰箱的壁面设置在何处均可，在与想测定的物质之间即使有其他物质例如塑料板等也可以进行测定。电场传感器由食品内部的介电常数不同而使得输出改变。与在食品未冻结或过冷却的状态下水分以液体存在时相比，解除过冷却，生成冰结晶时，由于介电常数大幅度减小，所以利用此判断过冷却解除时期，可转移到过冷却解除后的控制。
另外，在使用上述的装置以外，也可以用温度计直接测量食品的温度，判断过冷却解除时期，施加过冷却解除的刺激。温度计用配线与冰箱连接，前端呈金属丝状。在把食品放入过冷却盒时，使用者在想测定温度的食品中插入温度计。由此，由于可测定食品内部的温度，所以可直接认识是否达到规定的过冷却温度。在食品内部到达充分的过冷却温度时，可转移到用于解除过冷却的控制。
接着，对不是上述已说明了的通过降低温度或导入冷气形成的过冷却解除，而是其他的过冷却解除方法进行说明。作为其他的过冷却解除方法，例如有对过冷却盒施加振动的方法，或施加声波的方法等。作为给与振动的方法，有用机械的方法，利用冰箱内的动作设备的振动的方法等。另外，作为用于解除过冷却时只冷却过冷却盒、不降低切换盒的温度的另一种方法，例如有在切换盒的周围壁预先设置加热器，解除过冷却时只对切换盒侧用加热器加温的方法。进而，例如有在过冷却盒的周围壁预先设置加热器，在过冷却中接通对过冷却盒加温的加热器，在解除过冷却时断开等的方法。另外，不一定必须进行过冷却解除。也可以维持过冷却状态，原封不动地收纳。
以上，与本发明的实施方式相关，对过冷却空间的构造、过冷却解除时期判断的方法及过冷却解除方法等进行了说明，在以下对过冷却解除后的保存方法进行说明。
解除过冷却后，在-10℃以上的范围冷冻保存的情况下，可维持在冻结后也可用刀具一下子地切开的状态。通过经过过冷却状态的冻结，由于食品内部的冰结晶变得细小，所以具有与通常冻结时相比容易切开的优点。另外，保存温度带由于是冻结点以下，所以可以两周左右的程度长期保存。
解除过冷却后，在-10℃～-15℃的范围保存的情况下，在通常的冻结方法中冰结晶生成大的针状，冻结后用刀具不能切开，但在本发明的方式中，由于在食品内部形成的冰结晶细小，所以得到可用刀具切开状态的优点。另外，对于保存期间也可以两周以上一个月左右长期保存。
在解除过冷却后-15℃以下的温度带保存时，与通常的冷冻同样可保存一个月左右，而且，由于冰结晶细小、很难破坏食品细胞，所以与普通被冻过的食品相比可感到质量好的味道、食感等。
作为上述改变保存温度的机构有在一个箱室切换温度的方法。另外，为了过冷却冻结，用高的冷冻温度带的箱室，在保存时也可以向低的冷冻温度带的箱室移动。作为高的冷冻度带是比-15℃高的温度带，作为低的冷冻温度带是-15℃以下的温度带。
另外，经过过冷却状态冻结时，因为食品内部的冰结晶以小的粒状形成，所以结冻率高，即是，即使冷冻保存温度比现有的低，用刀具也可以一下子切开。即是，延长了用刀具等可切开状态的保存期间，具有以新的功能得到高质量冷冻温度带的优点。
另外，说明了作为冷却室的过冷却空间位于切换室200的情况，但过冷却空间也可以设在图3中的冰箱的冷藏室100、冷冻室300、蔬菜室400、制冰室500的任一部分。另外，也可以把这些室内的全部或一部分当作过冷却空间。进而，过冷却空间也可以形成在冷冻温度带的独立的密闭空间。在此，在任何情况下，或构成过冷却空间内或收纳在此处的食品不直接接触强的冷气的构造，或形成可调节进入过冷却空间内冷气量，这是理想的。
本发明的冰箱，通过改变一般冰箱的样式的一部分，可得到可实施过冷却冷冻的冰箱。另外，以家庭用冰箱的构造为中心进行了说明，在大型的极低温业务用冷冻仓库考虑本发明，可构成利用以下的控制，例如在收纳食品后，以规定的冷却速度把温度下降到冻结点，对对象食品进行以高的冷冻温度利用整体分布好的气流使温度一点点下降并维持过冷却的冷却，在规定时间后把更低温度直接吹到食品，急速冷冻而解除过冷却，其后以比形成过冷却状态温度低的温度，例如-18℃左右的冷冻温度进行保存。由此，可实现大幅度节能。
进而，有效的是，在作为冰箱的低温运输车中在运输食品的同时进入过冷却状态，维持过冷却状态，把较低温的冷气直接供给食品解除过冷却，可进行冷冻保存。即是，在肉或鱼等的情况下，因为在各细胞及细胞间没有间隙而填充水分，相当于没有间隙填充了水的容器，所以在运输中没有因振动而形成的解除过冷却，而且，收纳常温的食品，以不过低的温度冷却，最终冷冻温度也不用如业务用冷冻冰箱那样的-60℃等的极端低的温度，充其量是-20℃左右的冷冻温度即可，所以作为运输车不使用能量，而且，对利用运输时间进行过冷却冷冻等运输前后的节能起作用，把冷冻质量好的食品发往送货地点。
另外，在本发明的冰箱实施过冷却冷冻的食品，由于在形成过冷却状态的冷却速度慢，所以温度均匀地下降到食品内部后，同时开始形成冰结晶，在一部分产生的冰结晶不会不均地成长，在食品内部形成的冰结晶的尺寸变小，可维持食品质量。在图24表示冷却速度和食品内部的冰结晶的尺寸的关系。从图24可以看出具有冷却速度越快则在食品内部形成的冰结晶的尺寸越大的倾向。
本发明的冰箱由于具有冷冻室、冷却室、温度设定机构和冷气调整机构，该冷冻室用从冷却器循环的冷气可对收纳的食品的温度在从0℃到冷冻温度带的温度连续地或分阶段地进行调整；该冷却室输入从冷冻室的冷气吹出口吹出而吸入冷却器的冷气，将食品维持成即使是冻结点以下的温度也不结冻的过冷却状态，配置在冷冻室内；该温度设定机构设定冷冻室的温度为-2℃以下且-15℃以上，以使贮藏于冷却室的食品达到过冷却状态；该冷气调整机构调整在冷冻室内吹出而被取入至冷却室的冷气，以抑制收纳在冷却室中的食品周围的风速，维持贮藏于冷却室的食品成为过冷却状态，这样，可实现节能的高质量的冷冻。
本发明的冰箱具有冷冻室、冷却室和间隙，该冷冻室由来自冷却器的冷气冷冻收纳的食品；该冷却室取入从冷冻室的冷气吹出口吹出而被吸入冷却器的冷气，维持贮藏的食品成为即使是冻结点以下的温度也不结冻的过冷却状态，配置在冷冻室内；冷却室由配置在冷冻室的上侧盒覆盖的下侧盒构成，同时，该间隙设在上侧盒与下侧盒之间，取入冷气；间隙向着与在冷冻室内流动的冷气的流动方向不同的方向开口，由于间隙的尺寸是10mm～30mm左右，所以可用简单的构造实现节能的高质量冷冻。
本发明的冰箱具有过冷却室、冷气调整机构和过冷却解除机构，该过冷却室由来自冷却器的冷气维持收纳的食品为即使在冻结点以下且-15℃以上的设定温度也不结冻的过冷却状态；该冷气调整机构可改变吹出到过冷却室内在过冷却室内循环的冷气的温度；该过冷却解除机构由冷气调整机构对收纳在过冷却室处于过冷却状态的食品供给比设定温度低2度～5度左右的温度的冷气，解除食品的过冷却状态；由于具有这些，所以可简单地得到质量好的冷冻食品。
本发明的设定冷冻室或冷却室温度的温度设定机构，在冷却收纳在冷却室的常温的食品时，由于把食品的表面温度在从3℃降低到0℃的范围的冷却速度设为-3.5℃/hr～-10℃/hr的范围，所以可可靠地进入过冷却状态。
在向本发明的冷冻室或冷却室吹出冷气的冷气吹出口、向冷却室取入冷气的取入口及冷气吹出口和取入口之间的风路的至少任一个中设置调整冷气的冷气调整机构，由冷气调整机构调整冷气，将处于过冷却状态的食品周围的风速抑制为0.1m/s～0.5m/s左右，所以可维持过冷却状态。
本发明的冷气调整机构在冷气吹出口和所述取入口之间的风路构成多次弯曲或设置与所述冷却室的纵深相当的风路长度，或者，该冷气调整机构由调节风门将向所述冷冻室或所述冷却室吹出的冷气在所述冷气吹出口的风速抑制为1.0m/s～1.2m/s左右，由此可维持过冷却状态。
本发明的设定冷冻室或冷却室温度的温度设定机构，把设定为食品的冻结点以下且-17℃以上的冷冻温度带的冷冻室或冷却室的温度作为食品的温度冻结点，在成为预先设定的温度以下的情况下或食品贮藏在冷却室后经过规定时间的情况下，由于把冷冻室的设定温度下降1℃～2℃左右以深化食品的过冷却状态，所以可提高食品的冷冻质量。
本发明的冷气调整机构，在贮藏的食品为过冷却状态时，由于把通过食品周围的空气温度的冷却状态变化形成的变动幅度调整成在10℃以内，或把冷却室内部的空气温度不均调整成在2℃以内，所以可维持过冷却状态。
收纳本发明的食品经过一定时间后或检测食品的温度急变，由于对冷冻室内或冷却室内的食品给与温度、振动、超声波等的物理冲击，解除过冷却，以预先设定的冷冻温度保存或急速冷冻，所以可提高食品的冷冻质量。由于该过冷却解除可由向冷却室直接导入冷气来进行，所以可简单进行。
本发明的冷冻保存方法，所使用的冰箱具有冷却室和冷气调整机构，该冷却室由来自冷却器的冷气维持收纳的食品在即使在冻结点以下且-15℃以上的设定温度也不会结冻的过冷却状态；该冷气调整机构可改变向冷却室内吹出在过冷却室内循环的冷气的温度，其中，具有把食品收纳在设定成-15℃以上的冷却室中的步骤；由冷气调整机构在进行一定时间调整、以使冷却室内的温度在-10℃以上或冷却室内的风速在0.5m/s以下的步骤；对收纳在冷却室处于过冷却状态食品直接供给比设定温度低2℃～5℃左右的温度的冷气、解除食品过冷却状态的步骤；由此，可形成在冷冻车辆那样的车辆用冰箱的情况下、以在运输中花费时间到达的途中或在必要时以少的能量、把质量好的冷冻保存食品供给目的地等的多样的商业系统。
另外，上述实施方式的冰箱，由于在形成过冷却状态时是间接冷却的，所以可降低因直接吹冷气形成的食品干燥，可抑制过度冷冻。另外，与现有的急速冷冻相比，使作为形成过冷却状态时重要条件的冷却速度缓慢，所以温度变动少，可均匀地冷却食品整体。
另外，上述实施方式的冰箱，由于设置含有可抑制温度变化的热容量大的物质、或含有抑制吹出气流的直接流入的构造的过冷却盒，所以不会受到因开关门形成的温度变化的影响，稳定保存过冷却盒内的温度。
另外，上述实施方式的冰箱，由于只在解除过冷却时在低温侧改变温度，所以可使给与切换盒等已有的空间的影响控制在最小限度，可并用设定在其他的温度带的空间或盒。
另外，上述实施方式的冰箱，由于解除过冷却可在-2℃以下(例如-5℃以下)的温度进行，与作为现有实施例子的解除过冷却的方法的急速冷冻相比，因为可减少能量消费量，所以节能性能优良。
另外，上述实施方式的冰箱，由实际使用状况可对解除过冷却后的保存温度选择软冷冻和长期保存用冷冻等，所以具有使用方便的优点。
本发明的冰箱具有：设定冷却室的温度、由导入冷却室的冷气使食品处于过冷却状态的第一温度设定机构；以比由所述第一温度设定机构设定的冷却室的温度低的温度解除食品的过冷却状态的第二温度设定机构；在解除过冷却状态后冷冻保存食品的第三温度设定机构；由于可隔一定时间间隔或测量食品的温度而顺序改变设定第一温度设定机构、第二温度设定机构和第三温度设定机构的温度，所以可用简单的构造、用少的能量进行冷冻保存。
本发明的冰箱具有：第一温度设定机构、过冷却状态解除机构和第三温度设定机构，该第一温度设定机构设定冷却室的温度，用导入冷却室的冷气使食品处于过冷却状态；该过冷却状态解除机构用比由第一温度设定机构设定的冷却室的温度低的温度的冷气解除食品的过冷却状态；该第三温度设定机构冷冻保存由过冷却状态解除机构解除的食品；由于由第三温度设定机构设定的冷却室的温度可设定为与由第一温度设定机构设定的冷却室的温度无关系，所以可进行柔性冷冻保存。
本发明的冰箱具有：第一温度设定机构、过冷却状态解除机构和第三温度设定机构，该第一温度设定机构设定冷却室的温度、由冷却室的冷却了的壁面把食品处于过冷却状态；该过冷却状态解除机构导入比导入冷却室、使食品处于过冷却状态的冷气的温度低的温度或比食品周围的风速快的风速的冷气，解除食品的过冷却状态；该第三温度设定机构用导入由过冷却状态解除机构解除了的冷却室的冷气冷冻保存所述食品；由此，可用简单的构造、用少的能量进行冷冻保存。
由于具有可改变用本发明的第三温度设定机构设定的冷却室温度进行设定的温度设定机构，所以可得到根据食品的种类，改变保存温度等的使用方便的好的冰箱。
如以上说明的，在本发明中，具有由来自配置在贮藏食品的冰箱本体的冷却器的冷气把收纳鱼、肉类、蔬菜和果实等食品设定为0℃以下的设定温度、在过冷却状态冷却的过冷却室，并设有控制装置，其在食品达到的中心温度成为大体冻结温度(结冻点，结冰点)之前用比0℃低、比设定温度高的第一温度对过冷却室进行缓慢冷却，在判断食品的中心温度达到大体冻结温度的情况下，以比第一温度低的第二温度，维持即使在冻结温度以下也不结冻的过冷却状态，缓慢地到达过冷却最低温度对过冷却室进行冷却。
另外，本发明的控制装置在置于过冷却室内的食品中心温度略比冻结温度低以后提高到大体冻结温度而解除过冷却状态情况下，在第二温度或比第二温度低的温度加大冷却风量或冷却风速，保存在急速冷却并完全冻结的设定温度。
这样，在本发明中，在食品到达冻结点，从冻结点到过冷却最低达到点温度、解除过冷却和完全冻结的各阶段连续地或阶段地改变设定控制。例如，控制向过冷却盒的冷气温度、冷气风量和冷气风速，可靠地成为过冷却状态，降低该过冷却最低到达温度，解除过冷却，提高解除后的冻结速度，实现优质的冷冻。
因此，本发明的冰箱，作为高质量冷冻功能，由于不采用现有的急速冷冻，而采用过冷却冷冻功能，所以可用比现有的少的能量实现高质量冷冻，即可取得实现经济冷冻的效果。
另外，本发明的冰箱，通过采用可减少向进行过冷却的空间内直接吹入冷气，使温度均匀，可阶段地改变多个冷却温度的温度控制的、新的过冷却室构造或过冷却室盒构造，用与现有技术没有大变化的冰箱构造和控制，取得实现食品的过冷却冷冻的效果。
另外，在本发明的冰箱、冷冻保存方法因为不仅可实现家庭用冰箱中的节能的高质量冷冻，还可用简单的构造和控制不使细胞破坏而可长期冷冻保管，所以不只限于业务用冷冻仓库等的大规模长期肉食保管、远洋渔业的渔获品的船舶内冷冻保管等，在医疗业务中的内脏运输和处理细胞等的医疗研究装置等广阔范围的领域有用。