KR100810841B1 - Ice maker and ice making method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 얼음이 담기는 칸이 구비된 트레이, 얼음과 칸의 분리를 용이하게 하도록 트레이에 열을 가하는 히터 그리고, 얼음의 어는점을 낮추도록 얼음 측으로 에너지를 공급하는 에너지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 장치 및 트레이에서 얼음을 얼리는 제1 단계 그리고, 얼음의 어느점을 낮추도록 얼음 측으로 에너지를 가하면서 트레이에 열을 가하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 방법에 관한 것이다.The present invention includes a tray provided with a compartment containing ice, a heater for heating the tray to facilitate separation of the ice and the compartment, and an energy generator for supplying energy to the ice side to lower the freezing point of the ice. And a second step of freezing ice in the tray and a second step of applying heat to the tray while applying energy to the ice side to lower a certain point of the ice.

냉장고, 과냉각, 전기장, 제빙, 이빙, 트레이, 냉동실 Refrigerator, Subcooling, Electric Field, De-icing, Ice, Tray, Freezer

Description

제빙 장치 및 제빙 방법{ICE MAKER AND ICE MAKING METHOD USING THE SAME}ICE MAKER AND ICE MAKING METHOD USING THE SAME

도 1은 한국 공개특허공보 제2006-0013721호에 개시된 투명빙 제조 장치를 나타내는 도면,1 is a view showing a transparent ice manufacturing apparatus disclosed in Korea Patent Publication No. 2006-0013721,

도 2는 본 발명에 따른 과냉각을 개념적으로 나타내는 도면,2 conceptually illustrates subcooling according to the present invention;

도 3은 본 발명에 따른 실험 결과의 하나를 나타내는 도면,3 is a view showing one of the experimental results according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 제빙 장치의 일 예를 나타내는 도면,4 is a view showing an example of an ice making apparatus according to the present invention,

도 5는 본 발명에 따라 행해진 실험 결과의 다른 예를 나타내는 도면.5 shows another example of experimental results performed in accordance with the present invention.

본 발명은 제빙 장치 및 제빙 방법에 관한 것으로 특히, 전기장과 같은 에너지를 공급하여 얼음이 과냉각 상태가 되도록 하여 이빙을 행하는, 제빙 장치 및 제빙 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ice making device and an ice making method, and more particularly, to an ice making device and an ice making method for supplying energy such as an electric field to perform ice making the ice supercooled.

여기서, 과냉각이란 물과 같은 액체가 고체로의 상 전이온도 이하에서도 전이가 일어나지 않고 고온상(高溫相) 즉, 액체 상태를 유지하는 것을 의미한다. 자연 상태에서, 과냉된 물방울(supercooling water drop)을 그 예로 들 수 있으며, 기존의 냉장고에서도 우연히 물 또는 음료수가 얼지 않고 과냉각 상태가 되는 경우 가 있다. 한편 이러한 과냉각의 원리를 냉장고에 적용한 것으로서, 일본 공개특허공보 제S59-151834에 개시된 냉동법 및 일본 공개특허공보 제2001-086967호에 개시된 냉동방법 및 냉장고를 들 수 있으며, 이들은 냉장고 내의 식품에 전기장 또는 자기장을 인가하여 식품을 상 전이온도 이하에서 과냉각 상태로 유지하는 기술을 개시하고 있다. 또한 국제공개공보 WO/98/41115호에 개시된 정전장 처리방법에는 식품의 과냉각 및 해동에 사용할 수 있는 다양한 형태의 전극 구조가 개시되어 있다. Here, subcooling means that a liquid such as water does not transition even below a phase transition temperature to a solid and maintains a high temperature phase, that is, a liquid state. In the natural state, for example, the supercooling water drop (supercooling water drop) is an example, even in a conventional refrigerator, the water or the drink is not freezing by chance to the supercooled state. Meanwhile, as the principle of subcooling is applied to a refrigerator, there are a freezing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. S59-151834 and a freezing method disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2001-086967 and a refrigerator. A technique of applying a magnetic field to maintain a food in a supercooled state below a phase transition temperature is disclosed. In addition, the electrostatic field treatment method disclosed in WO / 98/41115 discloses various types of electrode structures that can be used for supercooling and thawing food.

도 1은 한국 공개특허공보 제2006-0013721호에 개시된 투명빙 제조 장치를 나타내는 도면으로서, 투명빙 제조 장치(100)는 블레이드(122)를 이용하는 과냉각 수단(120)을 구비하며, 과냉각 수단(120)에서 만들어진 과냉각된 물을 아이스 트레이(111), 제빙실(112), 회전축(114), 이젝터(113), 히터(117)가 구비된 제빙 수단(110)에 미량으로 나누어 공급하여, 얇은 판빙을 적층시켜, 투명빙을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 여기서 아이스 트레이(111)로부터 얼음의 이빙은 히터(117)로 아이스 트레이(111)에 열을 가하여, 얼음을 약간 녹여서 아이스 트레이(111)로부터의 분리가 용이하도록 한 다음, 회전축(114)을 회전시켜 이젝터(113)로 얼음을 아이스 트레이(111)로부터 분리함으로써 이루어진다.1 is a view illustrating a transparent ice manufacturing apparatus disclosed in Korean Laid-Open Patent Publication No. 2006-0013721, wherein the transparent ice manufacturing apparatus 100 includes a subcooling means 120 using a blade 122, and a subcooling means 120. The super-cooled water produced in) is supplied to the ice tray 111, the ice making chamber 112, the rotating shaft 114, the ice making means 110 equipped with the ejector 113, and the heater 117 in small amounts, and thin plate ice The method of manufacturing transparent ice by laminating | stacking is disclosed. Here, the ice moving from the ice tray 111 is heated by the heater 117 to the ice tray 111 to melt the ice slightly to facilitate separation from the ice tray 111, and then rotate the rotating shaft 114 By separating the ice from the ice tray 111 with the ejector 113.

이러한 장치에 의하면, 이빙을 용이하게 하기 위하여 얼음을 녹이는데 히터만을 이용하므로, 아이스 트레이(111)의 온도를 물의 상 전이온도까지 높혀야 하는 문제점이 있었다.According to this apparatus, since only the heater is used to melt the ice in order to facilitate the ice, there is a problem in that the temperature of the ice tray 111 must be increased to the phase transition temperature of the water.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 과냉각의 원리를 이용하여 상 전이온도를 낮추어 줌으로써, 보다 신속히 이빙을 행할 수 있는, 제빙 장치 및 제빙 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ice making device and an ice making method which can perform ice removal more quickly by lowering the phase transition temperature using the principle of supercooling.

또한 본 발명은 전극에 의해 전기장 형태의 에너지를 제공하고, 히터에 의해 열 형태의 에너지를 제공함으로써 보다 신속히 이빙을 행할 수 있는, 제빙 장치 및 제빙 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an ice making device and an ice making method which can perform ice-making more quickly by providing energy in the form of an electric field by an electrode and providing energy in the form of a heat by a heater.

이를 위해, 본 발명은 얼음이 담기는 칸이 구비된 트레이, 얼음과 칸의 분리를 용이하게 하도록 트레이에 열을 가하는 히터 그리고, 얼음의 어는점을 낮추도록 얼음 측으로 에너지를 공급하는 에너지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 장치를 제공한다. 에너지는 전기장 또는 자기장의 형태로 트레이 또는 얼음으로 제공될 수 있으나, 대상의 상 전이온도를 낮출 수 있는 형태의 에너지라면 어떠한 형태(예: 초음파)로도 제공될 수 있으며, 본 발명은 이러한 형태의 에너지를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.To this end, the present invention includes a tray provided with a compartment containing ice, a heater for heating the tray to facilitate separation of the ice and the compartment, and an energy generator for supplying energy to the ice side to lower the freezing point of the ice. It provides an ice making apparatus characterized in that. The energy may be provided in a tray or ice in the form of an electric or magnetic field, but may be provided in any form (for example, ultrasound) as long as it is an energy that can lower the phase transition temperature of the object, and the present invention may provide such energy It should be understood to include.

또한 본 발명은 트레이가 전도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제빙 장치를 제공한다.The present invention also provides an ice making apparatus, wherein the tray is made of a conductor.

또한 본 발명은 트레이의 칸 측에 위치하여, 얼음을 칸으로부터 분리하는 이빙기를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 장치를 제공한다.The present invention also provides an ice making apparatus, which is located on the side of a compartment of the tray and comprises an ice machine for separating ice from the compartment.

또한 본 발명은 에너지 생성기가 전기장을 이용하여 에너지를 공급하는 장치인 것을 특징으로 하는 제빙 장치를 제공한다.In another aspect, the present invention provides an ice making apparatus, characterized in that the energy generator is a device for supplying energy using an electric field.

또한 본 발명은 트레이에서 얼음을 얼리는 제1 단계 그리고, 얼음의 어느점을 낮추도록 얼음 측으로 에너지를 가하면서 트레이에 열을 가하는 제2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 방법을 제공한다.The present invention also provides a deicing method comprising a first step of freezing ice in a tray and a second step of applying heat to the tray while applying energy to the ice side to lower a certain point of the ice.

또한 본 발명은 얼음을 트레이로부터 분리하는 제3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 방법을 제공한다.The present invention also provides an ice making method comprising a third step of separating ice from a tray.

또한 본 발명은 제2 단계에서, 에너지는 전기장 및 자기장 중의 적어도 하나에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 제빙 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides an ice making method, characterized in that energy is generated by at least one of an electric field and a magnetic field.

이하 도면을 참고로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명에 따른 과냉각을 개념적으로 나타내는 도면으로서, 본 발명에 따르면, 먼저 전극(40) 사이에 과냉각의 대상이 되는 액체(41)를 둔다. 다음으로, 냉기(42)가 공급되는 상태에서, 교류 전원(43)을 이용하여 액체(41)에 전기장을 인가한다. 이에 의해, 액체(41)는 그 상 전이온도 이하(예: 1기압하의 물의 경우에 0℃)에서 얼지 않고, 과냉각 상태를 유지한다. 산소와 수소로 구성된 물이 어는 것이 방해되는 이유는 전기장과 같은 에너지가 공급됨으로써, 물의 수소 결합이 방해되기 때문인 것으로 알려져 있다. 이렇게 생성된 과냉각된 액체에 상 변환기(44)를 통해 외력을 가하면, 예를 들어, 전기적 충격기(igniter)를 이용하여 전기적인 힘을 가하면, 이 힘에 의해 과냉각된 액체에 가해지고 있는 에너지 또는 가해진 에너지(이는 조건에 따라 에너지가 일정 시간 동안 가해진 후에 중단되어도 과냉각 상태가 유지될 수 있음을 의미한다.)에 의해 유지되던 과냉각 상태가 교란되어 동결핵이 형성되고, 과냉각된 액체가 급속히 고체상으로 전환되면서 슬러시가 형성된다. 이때, 과냉각된 액체의 온도는 과냉각된 상태의 온도에서 상 전이온도로 바뀌게 된다.FIG. 2 conceptually illustrates the subcooling according to the present invention. According to the present invention, first, a liquid 41 to be subjected to subcooling is placed between the electrodes 40. Next, in the state where the cold air 42 is supplied, the electric field is applied to the liquid 41 using the alternating current power supply 43. As a result, the liquid 41 does not freeze below its phase transition temperature (for example, 0 ° C. in the case of water under 1 atm) and maintains a supercooled state. It is known that the freezing of water composed of oxygen and hydrogen is disturbed because the hydrogen bond of water is interrupted by supplying energy such as an electric field. When an external force is applied to the supercooled liquid thus produced through the phase converter 44, for example, an electrical force is applied using an igniter, and the energy or applied energy to the supercooled liquid by this force is applied. The supercooled state maintained by energy (which, depending on the conditions, can be maintained even after the energy is applied for a certain period of time) can be disrupted, forming a freeze nucleus, and the supercooled liquid rapidly converts into a solid phase. As the slush is formed. At this time, the temperature of the supercooled liquid is changed from the temperature of the supercooled state to the phase transition temperature.

본 발명에 따라 실제 행해진 실험 결과는 아래와 같다.The experimental results actually performed according to the present invention are as follows.

1. 전극 및 용기의 설치1.Installation of electrode and container

가로 및 세로의 길이가 100mm인 두개의 전극을, 200mm의 거리를 두고 설치하였다. 그리고, 사이에 두개의 전극과 거리를 두고 1L의 물이 든 용기를 위치시켰다.Two electrodes 100 mm in length and width were installed at a distance of 200 mm. Then, a container containing 1 L of water was placed at a distance between the two electrodes.

2. 과냉각 방법2. Supercooling way

온도가 -6.8℃인 냉장고에서 상기 장치를 위치시키고, 40kHz, 2kV로 전기장을 인가하였다. 전기장은 상기 장치를 냉장고에 넣음과 동시에 인가되었으며, 과냉각이 충분히 이루어졌다고 판단되는 시점에서, 1500V 전기 라이터용 전기 충격기를 이용하여, 과냉각된 액체를 고체상으로 전환시켰다. 그 결과는 도 5에 나타내었다.The device was placed in a refrigerator at a temperature of -6.8 ° C and an electric field was applied at 40 kHz, 2 kV. The electric field was applied at the same time as the device was placed in the refrigerator, and when it was judged that the subcooling was sufficiently performed, the supercooled liquid was converted into the solid phase by using a 1500 V electric lighter. The results are shown in FIG.

도 3은 본 발명에 따른 실험 결과의 하나를 나타내는 도면으로서, 가해진 전력(power)과 과냉각된 액체의 온도 간의 상관 관계를 보이고 있다. 이 결과에 의하면, 양자가 거의 선형 비례 관계에 있음을 알 수 있으며, 이는 주어진 주변 온도 하에서, 에너지 생성기에 의해 주어지는 전력을 조절함으로써, 과냉각된 액체의 설정 온도를 제어할 수 있음을 의미한다.3 is a view showing one of the experimental results according to the present invention, showing a correlation between the applied power and the temperature of the supercooled liquid. This result shows that both are in a nearly linear proportional relationship, which means that under a given ambient temperature, by controlling the power given by the energy generator, the set temperature of the supercooled liquid can be controlled.

도 4는 본 발명에 따른 제빙 장치의 일 예를 나타내는 도면으로서, 제빙 장치(50)는 트레이(51)와 트레이(51) 위에 위치하는 이빙기(52)를 구비한다. 트레이(51)에는 복수개의 칸(51a)이 구비되어 있으며, 칸(51a)에 얼음(51b)이 얼려 있 다. 복수개의 칸(51a)의 하측에는 히터(53)가 구비되어 있고, 트레이(51)의 양측에는 전기장 형태의 에너지를 공급하기 위한 전극(54)이 구비되어 있다. 이빙기(52)는 회전축(52a), 회전축(52a)에 연결된 이젝터(52b), 그리고, 회전축(52a)을 회전시키는 모터(52c)를 구비한다. 열의 전달과 전기장에 의한 에너지의 전달을 위해 트레이(51)는 전기 및 열에 대한 전도성이 좋은 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.4 is a view showing an example of an ice making apparatus according to the present invention, wherein the ice making apparatus 50 includes a tray 51 and an ice machine 52 positioned on the tray 51. The tray 51 is provided with a plurality of compartments 51a, and ice 51b is frozen in the compartment 51a. A heater 53 is provided below the plurality of compartments 51a, and electrodes 54 for supplying energy in the form of an electric field are provided on both sides of the tray 51. The ice machine 52 is provided with the rotating shaft 52a, the ejector 52b connected to the rotating shaft 52a, and the motor 52c which rotates the rotating shaft 52a. For the transfer of heat and the transfer of energy by an electric field, the tray 51 is preferably made of a material having good electrical and heat conductivity.

다음으로 본 발명에 따른 제빙 및 이빙 방법을 설명한다. 냉동실 내에서 트레이(51)에 담긴 물이 얼려서 얼음(51b)이 만들어지면, 전극(54)을 통해 얼음 측으로 에너지를 가하여 물의 상 전이온도를 낮추면서, 히터(53)를 통해 열을 가하여 종래의 제빙기보다 빨리 얼음(51b)을 이빙이 가능한 상태가 되게 한다. 다음으로 모터(52c)를 구동시켜 이젝터(52b)에 의해 얼음(51b)이 트레이(51)로부터 분리되게 한다.Next, the ice making and ice-making method according to the present invention will be described. When the water contained in the tray 51 is frozen in the freezer compartment and ice 51b is formed, energy is applied to the ice side through the electrode 54 to lower the phase transition temperature of the water, while applying heat through the heater 53. The ice 51b is made to be ice-free before the ice maker. Next, the motor 52c is driven to cause the ice 51b to be separated from the tray 51 by the ejector 52b.

본 발명에 따른 제빙 장치 및 제빙 방법에 의하면, 과냉각의 원리를 이용하여 상 전이온도를 낮추어 줌으로써, 보다 신속히 이빙을 행할 수 있게 된다.According to the ice making apparatus and the ice making method according to the present invention, by lowering the phase transition temperature by using the principle of subcooling, it is possible to perform the ice more quickly.

또한 본 발명에 따른 제빙 장치 및 제빙 방법에 의하면, 전극에 의해 전기장 형태의 에너지를 제공하고, 히터에 의해 열 형태의 에너지를 제공함으로써 보다 신속히 이빙을 행할 수 있게 된다.In addition, according to the ice making apparatus and the ice making method according to the present invention, by providing the energy of the electric field form by the electrode and the energy of the heat form by the heater it is possible to perform the ice more quickly.

Claims (7)

얼음이 담기는 칸이 구비된 트레이;A tray having a compartment for containing ice; 얼음과 칸의 분리를 용이하게 하도록 트레이에 열을 가하는 히터; 그리고,A heater that heats the tray to facilitate separation of ice and compartments; And, 얼음의 이빙을 위해 얼음에 전기장 에너지를 공급하는 에너지 생성기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 장치.And an energy generator for supplying electric field energy to the ice to ice the ice. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 트레이는 전도체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 제빙 장치.Ice tray, characterized in that the tray is made of a conductor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 트레이의 칸 측에 위치하여, 얼음을 칸으로부터 분리하는 이빙기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 장치.Located on the compartment side of the tray, the ice machine for separating the ice from the compartment; ice making apparatus comprising a. 제 1 항에 있어서, 에너지 생성기는 트레이의 양측에 대응하는 한쌍의 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제빙 장치.2. The ice making apparatus of claim 1 wherein the energy generator comprises a pair of electrodes corresponding to both sides of the tray. 트레이에서 얼음을 얼리는 제1 단계; 그리고,A first step of freezing ice in the tray; And, 얼음의 이빙을 위해 얼음의 상전이 온도를 낮추도록 얼음에 전기장 에너지를 가하면서 트레이에 열을 가하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 방법.And a second step of applying heat to the tray while applying electric field energy to the ice to lower the phase transition temperature of the ice for the ice ice. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 얼음을 트레이로부터 분리하는 제3 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 방법.And a third step of separating the ice from the tray. 삭제delete
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JPH01139979A (en) * 1987-11-27 1989-06-01 Matsushita Refrig Co Ltd Ice maker

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