KR100788160B1 - 냉장고용 식품용기 조립체 - Google Patents

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KR100788160B1
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김종대
윤주환
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김진아
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 냉장고용 식품용기 조립체에 관한 것으로, 특히 수용된 식품의 염도, 산도 또는 온도를 측정할 수 있는 식품용기 조립체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체는, 냉장고 내부에 보관되며, 식품을 수용하는 내부공간이 형성되도록 측벽과 바닥판을 구비한 식품용기와, 상기 식품의 염도, 산도 또는 온도 중 선택된 어느 하나 이상의 데이터를 측정하기 위해 일부가 상기 식품용기의 내부공간을 향해 노출되도록 상기 식품용기의 측벽에 설치된 한 쌍의 측정전극를 포함하는 센서부와, 상기 식품용기의 내부공간을 두 개의 공간으로 분할하되, 상기 두 개의 공간 중 어느 하나에는 상기 한 쌍의 측정전극의 노출된 부분이 속하도록 분할하며, 상기 두 개의 공간 사이에서 유체의 교환 통로가 되는 관통구멍이 형성된 마스크를 포함하여 이루어진다.
염도, 센서, 냉장고, 측정전극, 마스크, 식품용기.

Description

냉장고용 식품용기 조립체{ASSEMBLY OF FOOD CONTAINER FOR REFRIGERATOR}
도 1은 일반적인 냉장고와 식품용기의 일례를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제1 실시예의 사시도,
도 3은 도 2의 A-A 선에서 바라본 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제2 실시예의 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제3 실시예의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제4 실시예의 사시도,
도 7은 도 6의 B-B 선에서 바라본 단면도,
도 8는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제5 실시예의 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제6 실시예가 냉장고에 수용된 상태를 도시한 단면도,
도 10은 도 9의 실시예의 작동상태를 도시한 개념도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
50 : 식품 100 : 식품용기
100a : 함입부 150a, 150b, 150c, 150d : 마스크
110 : 센서부 111 : 측정전극
112 : 측정회로 120 : 데이터송신부
130 : 에너지수신부 200 : 냉장고
210 : 데이터수신부 220 : 제어부
230 : 에너지전송부 300 : 외부전원
본 발명은 냉장고용 식품용기 조립체에 관한 것으로, 특히 수용된 식품의 염도, 산도 또는 온도를 측정할 수 있는 식품용기 조립체에 관한 것이다.
식품의 저장에는 냉장고가 널리 사용된다. 냉장고는 식품의 저장성을 향상시키기 위해 그 내부를 상온 이하의 저온으로 유지하는 일반적인 기능을 가진다. 그러나 생활수준이 향상되고 식생활이 다양해지면서 단순한 저장성 향상 이외의 부가기능들을 갖춘 냉장고가 요구되고 있다. 예컨대 염장식품과 같이 염도에 따라 저장성이 결정되는 식품에 대해서는 염도에 따라 저장 온도를 바꿀 수 있어야 하며, 발효식품과 같이 발효도에 따라 그 맛이 결정되는 식품에 대해서는 발효도를 제어할 수 있어야 한다.
염장식품이란 소금을 첨가하여 저장성을 높인 식품을 통칭하는 것으로서, 대표적으로 피클, 햄, 베이컨, 김치, 단무지, 젓갈 등이 있다. 그러나 소금의 과잉 섭취가 건강에 좋지 않으므로 최근의 염장식품은 대개 소금량을 줄여서 만들기 때문에, 염장 자체만으로는 저장성 향상이 완전하지 못하여 저온 저장하는 경우가 많 다. 식품의 염도에 따라 저장 온도가 결정되므로 염장식품에서는 염도를 측정하는 것이 중요하다.
발효식품은 젖산균이나 효모 등 미생물의 발효 작용을 이용하여 만든 식품으로서, 발효가 진행됨에 따라 산도와 맛이 달라진다. 또한 발효 작용를 하는 미생물의 종류에 따라 발효에 적당한 온도가 다르고, 사람에 따라 취향이 다르므로 같은 발효식품이라도 선호하는 발효의 정도는 각기 다를 수 있다. 발효식품은 발효가 진행되면서 산도가 변하는 것이 많으므로, 발효의 정도는 식품의 산도를 측정하여 판단할 수 있는 경우가 많다.
한편 김치와 같이 염장식품인 동시에 발효식품인 경우에는 염도 및 온도에 따라 발효의 진행속도가 달라지며, 발효의 진행 정도는 산도를 측정하면 알 수 있으므로, 염도를 측정하여 저장에 적당한 온도를 설정하고, 산도를 측정하여 발효의 정도를 파악한 다음, 발효를 더 진행시키기 위해 필요하다면 저장 온도를 재설정해 주어야 한다.
또한 발효는 발열을 수반하는 예가 많은 만큼, 식품의 온도가 목표하는 저장 온도에 도달하였는지를 점검해야할 필요도 생긴다.
따라서 통상적으로 식품을 보관하는 냉장고에 식품의 저장상태, 즉 염도, 산도 및 온도를 측정할 수 있는 수단이 구비되어 있다면, 최적의 저장 조건을 조성할 수 있게 된다.
이와 같은 식품의 저장상태 중 대표적으로 염도를 측정하는 방식을 살펴보면, 다음에 설명하는 바와 같이 크게 세가지가 알려져 있다.
첫번째는 굴절률 측정방식으로, 레이저 모듈에서 발생된 빛을 광투과성의 측정 대상물에 조사하면 빛이 굴절하게 되는데, 측정 대상물의 염도에 따라 굴절률이 변화하므로 이를 이용하여 측정 대상물의 염도를 계산해 내는 방식이다.
두번째는 염소이온(Cl-) 농도 측정방식으로, 측정 대상물에 은이온(Ag+)을 포함한 시약을 투여한 뒤, 침전되는 염화은(AgCl)의 양을 통해 염소이온의 농도를 계산하고, 이 값으로부터 염도를 구하는 방식이다.
세번째는 전기전도도 측정방식으로, 측정 대상물의 이온 농도에 따라 전기전도도가 변화하는 것을 이용하는데, 한 쌍의 전극을 측정 대상물에 접하게 하고 전극에 전압을 인가한 뒤, 전류를 측정하여 염도를 구하는 방식이다.
이들 중 굴절률 측정방식은 측정 대상물의 굴절률이 염도 뿐 아니라 온도의 영향도 받으므로, 온도에 따른 굴절률 변화를 별도로 측정하여 보상해주어야 하고, 광학계를 사용하므로 경제성이 떨어진다는 문제점이 있다. 또한 굴절률 측정방식은 해수의 염도를 측정하기 위해 널리 사용되는 방식으로서 여러가지 성분이 혼재하는 식품에 대해서는 적용하는 것이 거의 불가능한 것으로 알려져 있다. 염소이온 농도 측정방식은 투입되는 시약이 독성을 가질 수 있으므로 측정 대상물이 식품일 경우에는 적용하기가 곤란하고, 측정 과정이 복잡하며 시간이 많이 소요되는 단점이 있다. 따라서 최근에는 빠른 시간 내에 저렴한 비용으로 염도를 측정할 수 있는 전기전도도 측정방식의 염도센서들이 개발되고 있다.
냉장고에 이러한 전기전도도 측정방식의 염도센서, 산도센서 및 기타 필요한 센서를 선택적으로 이식한 종래기술들이 알려져 있다. 종래 기술에 따른 냉장고들은 염도센서를 포함한 각종 센서들이 측정한 식품의 저장상태, 즉 염도, 산도 또는 온도에 근거하여 냉장 온도를 제어한다. 그러나 종래 기술에 따른 냉장고들은 다음에 설명하는 바와 같은 문제가 있다.
통상 식품을 냉장고에 직접 저장하면 넣고 꺼내기가 불편하므로, 도 1에 도시한 바와 같이 별도의 용기(10)에 식품을 담은 후 용기(10) 채로 냉장고(20)에 저장하게 된다. 특히 김치와 같이 액상 성분을 포함한 염장발효식품은 이와 같은 용기의 필요성이 절대적이다.
한편, 센서들 중에서 염도 측정장치, 특히 전기전도도 측정방식의 염도센서는 측정 대상물에 물리적으로 접촉할 수 있어야 한다. 특히 측정 대상물이 액상성분을 포함하고 있는 경우에 이 액상 성분을 매개로 하여 측정 대상물의 염도를 측정하는 것이므로, 염도센서가 측정 대상물의 고형 성분과 접촉하는 경우에는 측정 정밀도가 저하되는 문제점이 있다.
또한 용기에 센서를 설치하는 경우, 용기는 냉장고에서 빈번하게 입출되어야 하므로, 냉장고 본체와의 사이에서 센서에 대한 전원공급 및 센서가 획득한 데이터의 전달이 문제된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 용기에 수용된 식품이 액상 성분과 고형 성분을 모두 포함하고 있는 경우에도 식품의 염도를 정확하게 측정할 수 있는 식품용기 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 식품용기 조립체에 설치된 센서에 냉장고로부터 전기에너지를 공급할 수 있는 식품용기 조립체를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 식품용기 조립체에 설치된 센서가 획득한 데이터를 냉장고로 전달할 수 있는 식품용기 조립체를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체는, 냉장고 내부에 보관되며, 식품을 수용하는 내부공간이 형성되도록 측벽과 바닥판을 구비한 식품용기와, 상기 식품의 염도, 산도 또는 온도 중 선택된 어느 하나 이상의 데이터를 측정하기 위해 일부가 상기 식품용기의 내부공간을 향해 노출되도록 상기 식품용기의 측벽에 설치된 한 쌍의 측정전극를 포함하는 센서부와, 상기 식품용기의 내부공간을 두 개의 공간으로 분할하되, 상기 두 개의 공간 중 어느 하나에는 상기 한 쌍의 측정전극의 노출된 부분이 속하도록 분할하며, 상기 두 개의 공간 사이에서 유체의 교환 통로가 되는 관통구멍이 형성된 마스크를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 한 쌍의 측정전극은 상기 식품용기의 내부공간의 하부에 설치되고, 상기 마스크는, 상기 한 쌍의 측정전극이 설치된 상기 식품용기의 측벽 및 바닥판과 함께 입방체 형상의 공간을 형 성하도록, 하나의 측면과 저면이 각각 결손된 입방체 형상으로 된 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 식품용기의 내부공간은 입방체 형상이고, 상기 한 쌍의 측정전극은 상기 식품용기의 내부공간의 하부 모서리에 배치되며, 상기 마스크는, 상기 한 쌍의 측정전극이 설치된 상기 식품용기의 측벽 및 바닥판과 함께 삼각뿔 형상의 공간을 형성하도록, 삼각형 형상의 판재로 될 수도 있다.
그리고 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 식품용기의 내부공간은 입방체 형상이고, 상기 한 쌍의 측정전극은 상기 내부공간의 하부 모서리에 배치되며, 상기 마스크는, 상기 한 쌍의 측정전극이 설치된 상기 식품용기의 측벽 및 바닥판과 함께 입방체 형상의 공간을 형성하도록, 서로 이웃한 한 쌍의 측면과 저면이 각각 결손된 입방체 형상으로 된 것을 특징으로 할 수도 있다.
또한 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 식품용기의 측벽의 하부에는 일부가 함입된 함입부가 형성되고, 상기 한 쌍의 측정전극은 상기 함입부에 배치되며, 상기 마스크는 상기 함입부의 개구면을 덮는 판재로 된 것이 바람직하다.
이때 상기 함입부는 입방체 형상이고, 상기 한 쌍의 측정전극은 상기 함입부의 천정에 배치된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 한 쌍의 측정전극은 각각 티타늄(Ti) 모재의 표면에 백금(Pt) 또는 은(Ag) 중 선택된 어느 하나를 코팅하여 된 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 마스크는 상기 식품용기에 대해 착탈 가능하게 설치된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체는, 상기 센서부는 상기 한 쌍의 측정전극에 전압을 인가함에 따라 상기 식품을 통해 흐르게 되는 전류를 측정하기 위한 측정회로를 더 포함하고, 상기 식품용기에 설치되고 상기 센서부가 측정한 데이터를 입력받아 상기 냉장고로 무선 송신하는 데이터송신부와, 상기 식품용기에 설치되고 상기 센서부 및 데이터송신부로 전기에너지를 공급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 전원부는, 상기 식품용기에 설치되고 상기 냉장고로부터 무선으로 전송된 전기에너지를 수신하여 상기 센서부 및 데이터송신부로 공급하는 것을 특징으로 하며, 상기 전원부는 상기 냉장고에 의한 자기장 변화에 따라 유도기전력를 발생시키는 코일을 포함하는 것이 바람직하다. 이때 상기 코일은 상기 식품용기의 표면에 금속재질을 프린팅하여 형성된 것이 바람직하다. 또한 상기 전원부는 상기 냉장고로부터 전자기파를 수신하여 전기에너지로 변환하는 전자기파수신기를 포함할 수 있다. 그리고 상기 전원부는 상기 냉장고로부터 초음파를 수신하여 전기에너지로 변환하는 초음파수신기를 포함할 수도 있다. 또한 상기 전원부는 상기 냉장고로부터 빛을 받아 기전력을 발생시키는 광기전 전지를 포함할 수도 있다.
한편 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체에 있어서, 상기 데이터송신 부는, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 무선인식(RFID) 방식 중 선택된 어느 하나에 따라 데이터를 송신하는 것이 바람직하다.
이하에서는 첨부의 도면을 참조로 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제1 실시예의 사시도이고, 도 3은 도 2의 A-A 선에서 바라본 단면도이다.
본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제1 실시예는 식품용기(100)와, 측정전극(111)과, 마스크(150a)를 포함하여 이루어진다.
식품용기(100)는 저장하고자 하는 식품(50)을 직접 수용하기 위해 상방이 개구된 내부공간을 갖고 있다. 따라서 식품용기(100)는 측면의 측벽(101)과, 바닥면의 바닥판(102)으로 이루어진다. 또한 식품용기(100)의 개구된 상부를 외부와 차단하기 위해 통상의 뚜껑이 더 구비될 수 있다. 이와 같은 식품용기(100)는 식품(50)을 수용하거나 꺼내기 위해, 또는 식품용기를 세척하기 위해 냉장고로부터 이탈되는 때를 제외하고는 대게의 경우 냉장고 내부에 보관된다. 식품용기(100)에 수용되는 식품(50)은 고형물이더라도 염도를 측정이 불가능한 것은 아니지만, 특히 염도를 전기전도도 측정방식으로 측정하는 것이 용이하도록 피클, 김치 등과 같은 액상 성분을 포함하고 있는 것이 바람직하다.
식품용기(100)에는 후술할 센서부(110, 도 10 참조)의 일부로서, 측정전극(111)이 설치된다. 측정전극(111)은 그 일면이 식품용기(100)의 내부공간을 향 해 노출되도록 배치되며, 식품용기(100)의 측벽에 나머지 부분이 매몰되도록 설치된다.
마스크(150a)는 식품용기(100)의 내부공간을 두 개의 공간으로 분할한다. 분할된 두 개의 공간 중 하나의 공간에는 측정전극(111)의 노출된 부분이 위치한다. 또한 마스크(150a)는 분할된 두 개의 공간 사이에 유체의 교환 및 이동이 가능하도록 관통구멍(151)이 형성되어 있어야 한다. 이 관통구멍(151)을 형성하기 위해, 마스크(150a)는 적어도 일부가 메쉬 재질로 형성된 것이 바람직하다. 또한 이 관통구멍(151)은 식품(50)에 포함된 고형 성분의 크기보다 작은 것이 바람직하다. 이는 식품(50)에 포함된 액상 성분만이 마스크(150a)를 통과하여 측정전극(111)에 도달하도록 하기 위함이다. 따라서 마스크(150a)의 일부가 메쉬 재질로 되어 있을 경우 메쉬의 입도가 식품(50)의 고형 성분을 통과시키지 않는 범위에서 최대한 높은 것이 액상 성분의 유동을 원활하게 할 수 있으므로 바람직하다. 도 2를 참조하면, 마스크(150a)는 입방체에서 하나의 측면과 저면이 삭제된 형상을 가지며, 식품용기(100)의 측벽(101)의 하부에 배치된 측정전극(111)을 둘러싸도록 측벽(101)에 부착됨으로써, 측벽(101)와 함께 하나의 입방체 형상의 공간을 형성한다. 이에 따라 식품용기(100)의 내부공간은 마스크(150a)에 의해 측정전극(111)이 위치한 입방체 형상의 공간과 나머지 공간으로 분할된다.
도 4은 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제2 실시예의 사시도이다.
식품용기(100)는 내부공간이 입방체 형상으로 되어 있다. 또한 측정전 극(111)이 입방체 형상인 식품용기(100)의 내부공간의 하부 모서리에 배치되어 있다. 또한 마스크(150b)는 입방체에서 두 개의 측면과 저면이 삭제된 형상을 가지며, 식품용기(100)의 내부공간의 모서리에 배치되어 측정전극(111)을 둘러싼다. 이에 따라 식품용기(100)의 내부공간은 측정전극(111)이 위치한 입방체 형상의 공간과 나머지 공간으로 분할된다.
도 5는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제3 실시예의 사시도이다.
본 실시예에서도 측정전극(111)은 입방체 형상인 식품용기(100)의 내부공간의 하부 모서리에 배치되어 있다. 다만 마스크(150c)는 삼각형 판재 형상으로서, 삼각형의 세변이 각각 식품용기(100)의 하부 모서리를 구성하는 측벽(101) 및 바닥판(102)에 접하도록 배치된다. 이에 따라 식품용기(100)의 내부공간은 측정전극(111)이 위치한 삼각뿔 형상의 공간과 나머지 공간으로 분할된다.
도 6는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제4 실시예의 사시도이고, 도 7은 도 6의 B-B 선에서 바라본 단면도이다.
식품용기(100)는 측벽(101)의 하부가 함입됨으로써 함입부(100a)가 형성되어 있다. 마스크(150d)는 이 함입부(100a)의 개구면을 덮도록 배치된다. 따라서 식품용기(100)의 내부공간은 함입부(100a)와 나머지 공간으로 분할된다. 측정전극(111)은 함입부(100a) 내에 배치되어야 한다. 특히 식품용기(100)의 함입부(100b)가 입방체 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다다.
도 8는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제5 실시예의 단면도이다.
앞선 제4 실시예와 다른 점은 측정전극(111)이 입방체 형상인 함입부(100b)의 천장에 배치되어 있다는 점이다.
이상에서 마스크(150a, 150b)와 함입부(100b)에 대해 대체적으로 입방체 형상이라고 표현하고는 있으나, 입방체의 모서리에 필렛을 두어 모서리를 부드러운 곡면으로 처리하거나, 일면 이상을 경사면으로 형성함으로써, 사용자가 신체 접촉에 의해 부상을 입는 것을 방지하고, 식품용기(100)에 수용된 식품(50)의 액상 성분이 원활하게 유동할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 제6 실시예가 냉장고에 수용된 상태를 도시한 단면도이고, 도 10은 도 9의 실시예의 작동상태를 도시한 개념도이다.
식품용기(100)에는 센서부(110)가 설치된다. 센서부(110)는 식품의 저장상태, 즉 염도, 산도 또는 온도 중 선택된 적어도 하나 이상을 측정하기 위한 것으로, 본 실시예의 센서부(110)는 전기전도도 방식으로 염도를 측정하는 염도센서로 구성된다. 센서부(110)는 측정 대상물인 식품(50)에 전압을 인가한 뒤, 식품(50)을 통과하는 전류의 양을 측정함으로써 최종적으로 염도를 알아낼 수 있도록 한다. 따라서 센서부(110)는 측정회로(112) 및 앞서 설명한 측정전극(111)을 포함하는 이루어지는 것이 바람직하다.
측정전극(111)은 식품(50)에 전류를 흐르게 하기 위한 것으로, 한 쌍이 마련된다. 측정전극(111)은 식품용기(100)에 수용된 식품(50)에 직접 접촉할 수 있어야 하므로 식품용기(100)의 내측으로 노출되도록 설치된다. 식품용기(100)를 세척하는 과정에서 마찰에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해, 측정전극(111)은 식품용기(100)의 바닥판(102)이나 측벽(101)에 그 일면만이 노출되도록 매설되는 것이 바람직하다. 한편, 측정전극(111)은 식품(50)과 직접 접촉하므로 식품에 포함된 전해질에 의해 부식될 수 있다. 따라서 측정전극(111)은 티타늄(Ti) 재질로 제조하거나, 티타늄(Ti)를 모재로 하고, 은(Ag) 또는 백금(Pt) 중 선택된 어느 하나를 코팅하여 높은 내부식성을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 티타늄은 구리에 비해 백금과의 밀착성(adhesion)이 우수하므로 코팅층에 핀홀이 형성될 가능성이 감소하는 장점이 있다. 또한 티타늄은 구리에 비해 내부식성이 탁월하므로, 은 또는 백금을 전해도금하는 과정에서 코팅층에 핀홀이 형성되더라도, 구리 모재인 측정전극에 비해 우수한 내부식성을 가진다. 따라서 결과적으로 본 발명에 따른 식품용기 조립체의 수명을 향상시킬 수 있다.
측정회로(112)는 측정전극(111)에 전압을 인가하고, 식품(50)을 통해 흐르는 전류를 측정하기 위한 회로로서, 식품용기(100)에 매입되도록 설치되거나 식품용기 외부의 임의의 위치에 선택적으로 설치된다. 측정회로(112)와 측정전극(111)을 연결하기 위한 도선(111a)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 식품용기(100)에 매입되도록 형성할 수도 있지만, 식품용기(100)의 표면에 금속재질을 프린트하여 형성할 수도 있다. 프린트에 의해 도선(111a)을 형성하면 제조과정이 간편해지고 제조단가를 낮출 수 있다. 측정회로(112)는 식품의 저장상태에 관한 데이터, 예컨대 염도 데이터를 출력하여 냉장고(200)의 제어부(220)로 전달한다. 여기서 냉장고(200)는 도 1에 도시한 바와 같은 더블도어형(Double Door Type)을 포함하는 것은 물론이고, 원도어형(One Door Type), 슬라이딩 도어형(Sliding Door Type), 커튼 도어형(Curtain Door Type) 등 그 형태를 불문하며, 워크인 타입(Walk In Type)과 같은 대형 냉장고에 이르기까지 그 크기도 불문한다. 또한 이때의 염도 데이터란 측정전극(111)에 흐르는 전류의 양일 수도 있고, 그 전류량으로부터 환산한 염도일 수도 있다. 후자의 경우에는 염도를 환산하기 위해 필요한 회로 모듈이 측정회로(112)에 포함되어 있어야 한다. 어느 경우이거나 측정회로(112)의 구체적인 구성은 통상의 회로설계 기술로서 구현가능하므로 상세한 설명은 생략한다.
제어부(220)는 센서부(110)의 측정회로(112)로부터 전달받은 염도 데이터로부터 식품(50)의 상태를 판단하고, 냉장고 내부의 온도를 식품의 보관에 적절한 값으로 제어하는 것으로, 냉장고(200)에 설치된다. 염도 데이터에 따른 적정 보관 온도는 사전에 제어부(220)에 입력된다. 센서부(110)가 제어부(220)로 전달한 염도 데이터가 전류량일 경우에는 제어부(220)가 이 전류량을 염도로 환산할 수 있도록 제어부(220)에 염도 환산을 위한 회로 모듈을 포함시킬 수 있다. 이 경우에도 염도를 환산하는 회로 모듈은 통상의 염도 측정장치에 적용된 회로설계 기술로 구현하는 것이 가능하다. 또한 획득된 염도 데이터를 통해 냉장고 내부의 온도를 제어하는 구체적인 방법 및 알고리즘도 통상의 기술로 구현할 수 있다. 한편, 식품의 정확한 염도를 알아야만 냉장고의 온도 제어를 할 수 있는 것은 아니며, 염도를 추정할 수 있는 데이터만 획득할 수 있으면 온도 제어는 충분히 가능하므로, 전류량을 염도로 환산하기 위한 별도의 회로를 측정회로(112) 또는 제어부(220)가 반드시 구비하여야 할 필요는 없다. 다만, 측정한 염도값을 사용자에게 안내하기 위해 표시장치를 통해 사용자에게 안내할 필요가 있을 경우에는 염도 데이터를 정확한 염도값으로 환산하기 위한 회로가 측정회로(112) 또는 제어부(220) 중 어느 하나에 선택적으로 포함되어 있는 것이 바람직하다.
센서부(110)가 작동하기 위해서는 전기에너지가 필요하므로, 식품용기(100)에는 전원부가 더 구비되는 것이 바람직하다. 전원부는 통상의 전지일 수도 있으나, 식품용기(100)의 이동이 잦은 점을 고려하여, 외부로부터 무선으로 전기에너지를 수신할 수 있는 것이 더욱 바람직하다. 즉, 냉장고(200)에 에너지전송부(230)를 설치하고, 에너지전송부(230)는 외부전원(300)과 전기적으로 접속되어 전기에너지를 공급받아, 공급받은 에너지를 무선으로 전송하도록 한다. 여기서 외부전원(300)은 통상적인 냉장고가 전기에너지를 공급받는 냉장고 외부의 전원을 가리킨다. 또한 식품용기(100)에는 에너지수신부(130)를 설치하되, 에너지수신부(130)는 무선 전송된 에너지를 수신하여 센서부(110)로 에너지를 공급하도록 한다. 이와 같은 구성에서는 에너지수신부(130)가 센서부(110)에 전기에너지를 공급하므로, 에너지수신부(130)가 곧 전원부가 된다.
에너지전송부(230)와 에너지수신부(130)가 에너지를 무선으로 송수신하는 구체적인 방식을 설명하면 다음과 같다.
첫째는 유도 기전력를 이용하는 것으로, 에너지전송부(230)에 1차 코일이 형 성되어 있고, 에너지수신부(130)에는 2차 코일이 형성되어 있다. 1차 코일은 외부전원(300)으로부터 전기에너지를 공급받아 자기장 변화를 일으키면, 2차 코일에는 1차 코일에 의한 자기장 변화의 영향에 따라 유도기전력이 발생되고, 센서부(110)는 2차 코일로부터 에너지를 공급받는다. 이때 2차 코일은 식품용기(100)의 표면에 금속재질을 프린팅하여 형성할 수 있다. 프린팅에 의해 2차 코일을 형성하면 제조공정이 간편해지는 장점이 있다.
둘째는 전자기파를 이용하는 것으로, 에너지전송부(230)에 마그네트론이 포함되어 있고, 에너지수신부(130)에는 전자기파수신기가 포함되어 있다. 마그네트론은 외부전원(300)으로부터 전기에너지를 공급받아 전자기파를 방사하며, 전자기파수신기가 수신한 전자기파를 전기에너지로 변환시켜 센서부(110)로 공급한다.
셋째는 초음파를 이용하는 것으로, 에너지전송부(230)에 초음파발신기가 포함되어 있고, 에너지수신부(130)에는 초음파수신기가 포함되어 있다. 초음파발신기는 외부전원(300)으로부터 전기에너지를 공급받아 초음파를 방사하며, 초음파수신기는 이 초음파를 수신하여 전기에너지로 변환한 뒤 센서부(110)로 공급한다.
넷째는 광기전력을 이용하는 것으로, 에너지전송부(230)에 광원이 포함되어 있고, 에너지수신부(130)에는 광기전 전지가 포함되어 있다. 광원은 외부전원(300)으로부터 전기에너지를 공급받아 빛을 방사하며, 광기전 전지가 이 빛을 받으면 기전력이 발생되고 센서부(110)는 광기전 전지로부터 에너지를 공급받는다.
에너지전송부(230)와 에너지수신부(130)는 위 네가지 방식은 중 어느 하나를 선택적으로 이용할 수 있음은 물론, 둘 이상을 복합적으로 이용할 수도 있으며, 무 선으로 에너지를 송수신할 수 있는 것이라면 위 네가지 방식에 속하지 않더라도 이용할 수 있다.
송수신 효율을 향상시키기 위해 에너지전송부(230)와 에너지수신부(130)는 최대한 가까운 거리에서 서로 마주볼 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 에너지수신부(130)가 식품용기(100)의 측면에 설치되어 있다면, 에너지전송부(230)는 냉장고(200)의 내측벽면 중 에너지수신부(130)에 대응하는 위치에 설치된다.
한편, 센서부(110)가 필요로 하는 전기에너지가 에너지수신부(130)에 의해 공급되는 에너지보다 많거나, 보다 안정적인 에너지 공급을 필요로 할 경우에는 식품용기(100)에 축전기를 추가로 설치하는 것이 바람직하다. 축전기는 에너지수신부(130)와 전기적으로 접속되며, 에너지수신부(130)로부터 전기에너지를 공급받아 유휴 전기에너지를 저장해 두었다가, 센서부(110)가 추가적인 전기에너지를 필요로 하는 경우 또는 에너지수신부(130)로부터 전기에너지를 공급받지 못하는 경우에 센서부(110)로 전기에너지를 공급하여 센서부가 정상적으로 작동할 수 있도록 한다.
이와 같이 에너지전송부(230)와 에너지수신부(130)는 각각 냉장고(200)와 식품용기(100)에 나뉘어 설치되며, 식품용기(100)와 냉장고(200) 사이에 도선, 접촉단자 기타 물리적인 연결장치가 없다. 따라서 식품용기(100)를 냉장고(200)로부터 꺼내더라도 식품용기(100)의 이동범위에 제한이 없다. 반면에 에너지전송부(230)와 에너지수신부(130)가 무선으로 에너지를 송수신하므로, 식품용기(100)를 냉장고(200)에 다시 넣으면, 별도의 조치를 취하지 않더라도 에너지전송부(230)가 무선 으로 전송한 에너지를 에너지수신부(130)가 수신할 수 있다. 에너지의 전송은 센서부(110)가 식품의 저장상태 측정을 위해 에너지를 필요로 할 때에만 필요한 것이므로, 식품용기(100)가 냉장고(200)에 수용되어 있는 상태에서만 에너지를 송수신할 수 있어도 센서부의 저장상태 측정은 충분히 가능하다. 그러나 에너지전송부(230)와 에너지수신부(130)가 에너지를 무선으로 송수신하는 구체적인 방식에 따라 식품용기(100)가 냉장고(200)로부터 일정거리 이상만 벗어나지 않으면, 식품용기(100)를 냉장고(200)로부터 꺼낸 뒤에도 에너지 송수신을 계속 할 수 있다. 나아가 식품용기(100)에 축전기가 추가로 구비되어 있는 경우에는 에너지 송수신의 중단에도 불구하고 센서부(110)에 대한 에너지 공급을 안정시킬 수 있다.
한편, 냉장고(200)가 저장 온도를 적절히 제어하기 위해서, 센서부(110)는 측정한 식품의 저장상태 데이터를 냉장고의 제어부(220)로 전달해야 한다. 냉장고의 제어부(220)와 센서부(110) 사이에 데이터를 전달하기 위해 양자를 도선으로 직접 연결하거나, 식품용기(100)와 냉장고(200)에 각각 접촉단자를 대응되게 설치하는 등의 방식을 이용할 수도 있으나, 센서부(110)와 제어부(220)의 데이터 송수신 또한 센서부에 대한 에너지 공급과 마찬가지로 무선으로 수행되는 것이 더욱 바람직하다.
센서부와 제어부 사이의 무선 데이터 송수신을 위하여, 식품용기(100)에는 데이터송신부(120)가 마련되며, 냉장고(200)에는 데이터수신부(210)가 마련된다.
데이터송신부(120)는 센서부(110) 함께 식품용기(100)에 매입 설치되거나 식품용기 외부에 선택적으로 설치되며, 센서부(110)로부터 저장상태 데이터를 전달받 아 무선으로 전송한다. 데이터 전송의 신뢰도를 향상시키고, 식품용기(100)를 냉장고(200) 내에 어떤 방향으로 수용시키더라도 데이터 전송이 용이하도록 하기 위해, 데이터송신부(120)는 복수 개 설치될 수 있다. 데이터송신부(120)가 데이터를 전송하기 위해 전기에너지를 필요로 한다면, 그 전기에너지는 에너지수신부(130)로부터 공급받을 수 있다.
데이터수신부(210)는 냉장고(200)에 설치되며, 데이터송신부(120)에서 무선 전송한 염도 데이터를 수신한다.
데이터수신부(210)는 냉장고(200)의 내측면에 매설되는 것이 바람직하지만, 홈 네트워크 환경을 구축하기 위해 필요하다면 외부 기기와의 추가적인 데이터 송수신이 가능하도록 냉장고(200)의 외측면에 설치될 수도 있다. 또한 수신율을 향상시키기 위해 데이터수신부(210)는 복수 개가 설치될 수 있다. 데이터수신부(210)는 수신한 저장상태 데이터를 냉장고의 제어부(220)로 전달한다.
데이터송신부(120)와 데이터수신부(210)가 저장상태 데이터를 무선으로 송수신하는 데에는 여러가지 방식이 적용될 수 있지만, 다음에 설명하는 것과 같은 방식들 중 하나인 것이 바람직하다.
첫째는 블루투스(Bluetooth) 방식이다. 블루투스 방식은 저가의 저전력 단거리 무선 솔루션으로, 간섭에 강하고 상호접속성이 좋아 여러 대의 기기간 동시접속이 가능하다. 따라서 이동단말기 혹은 가전제품에의 탑재가 용이하다.
둘째는 지그비(Zigbee) 방식이다. 지그비 방식 역시 전력소모를 최소화하는 대신 소량의 정보를 소통시키는 개념으로서, 지능형 홈네트워크, 빌딩 등의 근거리 통신 시장과 산업용기기 자동화, 물류, 환경 모니터링, 휴먼 인터페이스, 텔레매틱스, 군사 등에 활용된다. 작은 크기로 전력 소모량이 적고 값이 싸 홈네트워크 등 유비쿼터스 구축 솔루션으로 최근 각광받고 있다.
셋째는 전파식별(Radio Frequency Identification, RFID) 방식이다. RFID 방식은 비접촉식 인식시스템의 하나로서 내부 전원 없이 판독기의 전파신호로부터 에너지를 공급받아 동작하는 수동식과, 스스로 작동하기 위해 RF 태그 전지가 내장된 능동식으로 구별된다.
이상의 방식 중, 데이터 송수신 방식으로서 수동식 RFID 방식을 채택한 경우, 판독기의 전파신호로부터 공급받은 에너지를 이용하여 센서부(110)를 작동시킬 수도 있다. 즉, 데이터송신부(120)와 데이터수신부(210)가 쌍방향 통신을 행할 수 있는 경우에, 데이터송신부(120)는 에너지수신부(130)의 기능을 겸할 수 있다. 마찬가지로 데이터수신부(210)는 에너지전송부(230)의 기능을 겸할 수 있다.
이하에서는 도 9 및 도 10을 참조로 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체의 사용상태에서의 작동을 설명한다.
사용자가 식품용기(100)에 식품(50)을 담으면, 식품용기(100)에 설치된 측정전극(111)에 식품, 특히 염장식품의 액상 성분이 접하게 된다. 이 과정에서 식품(50)에 포함된 고형 성분은 마스크(150d)에 형성된 관통구멍(151)을 통과하지 못하므로, 측정전극(111)은 식품의 액상 성분에만 접촉한다. 한편, 식품은 한 쌍의 측정전극에 모두 접해야 한다. 즉, 식품용기(100)의 측벽 바닥부분에 측정전 극(111)이 설치되어 있는 경우에는 식품의 양이 일정 정도 이상 확보되어야 전류가 흐를 수 있으므로 그 결과로부터 염도를 측정할 수 있다.
측정회로(112)는 한 쌍의 측정전극(111)에 미리 설정된 전압을 인가하고, 인가된 전압에 의해 한 쌍의 측정전극(111) 사이에 흐른 전류를 측정한다. 측정된 전류값의 인가한 전압값에 대한 비는 식품(50)의 전기저항이 되며, 이로부터 전기전도도를 연산할 수 있다.
측정회로(112)는 측정된 염도 데이터를 데이터송신부(120)로 전달한다. 앞서 설명한 바와 같이 염도 데이터란 최종적으로 염도값을 산출할 수 있는 자료가 되는 데이터로서, 측정전극(111)을 통해 흐른 전류량일 수도 있고, 그로부터 연산된 전기전도도일 수도 있으며, 전기전도도로부터 최종적으로 환산된 염도일 수도 있다.
데이터송신부(120)는 염도 데이터를 무선으로 전송한다.
이상에서 측정회로(112) 또는 데이터송신부(120)의 작동을 위해 필요한 전력은 식품용기(100)에 별도로 마련된 에너지수신부(130) 또는 축전지로부터 공급받을 수 있다. 이 중 에너지수신부(130)는 유도 기전력, 전자기파, 초음파 또는 광기전력를 이용하여 에너지전송부(230)로부터 에너지를 공급받으며, 축전지는 에너지수신부(130)로부터 유휴 에너지를 저장해두었다가 센서부(110)로 공급한다.
데이터송신부(120)에서 무선으로 전송된 염도 데이터는 냉장고(200)의 데이터수신부(210)에서 수신되며, 데이터수신부(210)는 수신한 염도 데이터를 냉장고의 제어부(220)로 전달한다. 그러면 제어부(220)는 전달받은 염도 데이터를 근거로 하여 냉장 온도를 제어하게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 냉장고용 식품용기 조립체는 마스크가 식품의 고형 성분을 배제하고 액상 성분만 측정전극에 접촉시키므로, 식품의 염도, 산도 또는 온도 측정에 있어서 일정한 결과를 얻을 수 있다. 또한 고형 성분의 직접 접촉을 차단함으로써 측정전극의 물리적 손상을 줄일 수 있다. 그리고 식품용기에 함입부를 형성하고 이 함입부에 측정전극을 배치함으로써, 식품용기의 세척 등에 의한 마찰로부터 측정전극을 보호할 수 있으며, 함입부를 식품용기의 하부에 형성함으로써 액상 성분과의 접촉을 용이하게 유지할 수 있다.

Claims (16)

  1. 냉장고 내부에 보관되며, 식품을 수용하는 내부공간이 형성되도록 측벽과 바닥판을 구비한 식품용기와,
    상기 식품의 염도, 산도 또는 온도 중 선택된 어느 하나 이상의 데이터를 측정하기 위해 일부가 상기 식품용기의 내부공간을 향해 노출되도록 상기 식품용기의 측벽에 설치된 한 쌍의 측정전극를 포함하는 센서부와,
    상기 식품용기의 내부공간을 두 개의 공간으로 분할하되, 상기 두 개의 공간 중 어느 하나에는 상기 한 쌍의 측정전극의 노출된 부분이 속하도록 분할하며, 상기 두 개의 공간 사이에서 유체의 교환 통로가 되는 관통구멍이 형성된 마스크를 포함하여 이루어진 냉장고용 식품용기 조립체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측정전극은 상기 식품용기의 내부공간의 하부에 설치되고,
    상기 마스크는, 상기 한 쌍의 측정전극이 설치된 상기 식품용기의 측벽 및 바닥판과 함께 입방체 형상의 공간을 형성하도록, 하나의 측면과 저면이 각각 결손된 입방체 형상으로 된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 식품용기의 내부공간은 입방체 형상이고,
    상기 한 쌍의 측정전극은 상기 식품용기의 내부공간의 하부 모서리에 배치되며,
    상기 마스크는, 상기 한 쌍의 측정전극이 설치된 상기 식품용기의 측벽 및 바닥판과 함께 삼각뿔 형상의 공간을 형성하도록, 삼각형 형상의 판재로 된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 식품용기의 내부공간은 입방체 형상이고,
    상기 한 쌍의 측정전극은 상기 내부공간의 하부 모서리에 배치되며,
    상기 마스크는, 상기 한 쌍의 측정전극이 설치된 상기 식품용기의 측벽 및 바닥판과 함께 입방체 형상의 공간을 형성하도록, 서로 이웃한 한 쌍의 측면과 저면이 각각 결손된 입방체 형상으로 된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 식품용기의 측벽의 하부에는 일부가 함입된 함입부가 형성되고,
    상기 한 쌍의 측정전극은 상기 함입부에 배치되며,
    상기 마스크는 상기 함입부의 개구면을 덮는 판재로 된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 함입부는 입방체 형상이고,
    상기 한 쌍의 측정전극은 상기 함입부의 천정에 배치된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측정전극은 각각 티타늄(Ti) 모재의 표면에 백금(Pt) 또는 은(Ag) 중 선택된 어느 하나를 코팅하여 된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마스크는 상기 식품용기에 대해 착탈 가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서부는 상기 한 쌍의 측정전극에 전압을 인가함에 따라 상기 식품을 통해 흐르게 되는 전류를 측정하기 위한 측정회로를 더 포함하고,
    상기 식품용기에 설치되고 상기 센서부가 측정한 데이터를 입력받아 상기 냉장고로 무선 송신하는 데이터송신부와,
    상기 식품용기에 설치되고 상기 센서부 및 데이터송신부로 전기에너지를 공 급하는 전원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전원부는, 상기 식품용기에 설치되고 상기 냉장고로부터 무선으로 전송된 전기에너지를 수신하여 상기 센서부 및 데이터송신부로 공급하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 냉장고에 의한 자기장 변화에 따라 유도기전력를 발생시키는 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 코일은 상기 식품용기의 표면에 금속재질을 프린팅하여 형성된 것을 특징으로 냉장고용 식품용기 조립체.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 냉장고로부터 전자기파를 수신하여 전기에너지로 변환하는 전자기파수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 냉장고로부터 초음파를 수신하여 전기에너지로 변환하는 초음파수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 냉장고로부터 빛을 받아 기전력을 발생시키는 광기전 전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 데이터송신부는, 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee) 또는 무선인식(RFID) 방식 중 선택된 어느 하나에 따라 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 냉장고용 식품용기 조립체.
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