KR100844599B1

KR100844599B1 - 냉장고

Info

Publication number: KR100844599B1
Application number: KR1020060061686A
Authority: KR
Inventors: 김수청; 신종민; 이수원; 김철환; 권영철; 손구영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-07-01
Filing date: 2006-07-01
Publication date: 2008-07-07
Also published as: KR20080003131A

Abstract

본 발명은 냉기를 공급하는 저장실, 저장실의 냉기에 의해 액체의 온도가 낮추어지도록 형성된 유로로서, 액체가 유출되는 출구가 형성된 유로, 유로의 출구가 형성된 도어 그리고, 유로 상에 위치하며, 액체가 과냉각되도록 에너지를 공급하는 에너지 생성기로서, 공급되는 에너지의 양을 조절하는 조절기가 구비된 에너지 생성기 그리고, 도어에 구비되며, 과냉각된 액체의 온도를 선택하는 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고에 관한 것이다.

냉장고, 과냉각, 전기장, 슬러시, 디스펜서, 동결핵, 냉동실, 냉장실

Description

냉장고{REFRIGERATOR}

도 1은 한국 공개특허공보 제2001-0107286에 개시된 디스펜서가 구비된 냉장고를 나타내는 도면,

도 2는 한국 공개특허공보 제2003-0050929호에 개시된 디스펜서가 구비된 냉장고를 나타내는 도면,

도 3은 종래의 디스펜서가 구비된 냉장고의 다른 예를 나타내는 도면,

도 4는 본 발명에 따른 슬러시 제조를 개념적으로 나타내는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 실험 결과의 하나를 나타내는 도면,

도 6은 본 발명에 따른 냉장고의 제1 실시예를 설명하는 도면,

도 7은 본 발명에 따른 냉장고의 제2 실시예를 설명하는 도면,

도 8은 본 발명에 따른 냉장고의 제3 실시예를 설명하는 도면,

도 9는 본 발명에 따른 냉장고의 작동 방법을 설명하기 위한 블럭도,

도 10 내지 도 12는 전기장이 인가되는 영역의 구성의 예들을 나타내는 도면,

도 13은 본 발명에 따라 행해진 실험 결과의 다른 예를 나타내는 도면.

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 특히 과냉각된 액체의 과냉각 온도를 조절하여, 과냉각된 액체로부터 만들어지는 슬러시의 정도(소프트한 정도)를 조절할 수 있는, 냉장고에 관한 것이다.

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 경우가 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.

도 1은 한국 공개특허공보 제2001-0107286에 개시된 디스펜서가 구비된 냉장고를 나타내는 도면으로서, 냉장고(100)는 냉동실 도어(110)에 디스펜서(120)를 구비하고 있으며, 디스펜서(120)는 출구부(130)에 작동 레버(140) 및 받침대(150)를 구비하고 있다.

도 2는 한국 공개특허공보 제2003-0050929호에 개시된 디스펜서가 구비된 냉장고를 나타내는 도면으로서, 냉장고(200)는 냉장실 도어(210)에 디스펜서(220)를 구비하고 있다.

도 3은 종래의 디스펜서가 구비된 냉장고의 다른 예를 나타내는 도면으로서, 냉장고(300)는 냉동실(310) 및 냉장실(320)을 구비하고 있다. 냉동실(310) 내에는 제빙기(330)가 구비되어 있으며, 냉동실 도어(340)에는 디스펜서(350)가 구비되어 있다. 제빙기(330)와 디스펜서(350)에 물을 공급하는 유로(360)가 형성되어 있으며, 유로(360)는 외부 급수원(미도시)과 이어져 있고, 유로(360)에는 제1 밸브(370), 필터(380), 제2 밸브(390)가 위치한다. 제1 밸브(370)는 외부 급수원으로부터 냉장고(300)로의 물 공급을 제어하며, 필터(380)는 물을 필터링하고, 제2 밸브(390)는 제빙기(330) 및 디스펜서(350)로의 물 공급을 제어한다. 한편 제1 밸브(370) 및 제2 밸브(390)는 냉장고(300)의 제어 유닛(미도시)에 의해 제어된다. 유로(360)는 디스펜서(350)로 물을 공급하는 유로(361)를 포함하며, 유로(361) 내의 물이 냉동실(310)과의 열교환을 통해 차갑게 되어 유로(361)의 출구(362) 또는 디스펜서(350)의 출구부(351)를 통해 유출된다.

그러나, 종래의 냉각 장치는 과냉각된 액체로부터 슬러시를 만드는 장치 및 방법을 제시하고 있지 못하는 실정이다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 과냉각된 액체로부터 슬 러시를 만드는, 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 과냉각된 액체를 생성한 다음, 이로부터 슬러시를 만드는, 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 일반적인 냉장고의 디스펜서 구조에 적용되며, 과냉각된 액체 또는 슬러시의 제조가 가능한, 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 인위적으로 과냉각된 액체를 만들 수 있는, 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이때, 슬러시는 장치를 통해 만들어진 과냉각된 액체에, 장치 외부에서 동결핵을 형성함으로써(컵에 담긴 과냉각된 액체에 충격을 가하는 등의 방법이 사용 가능), 만들어질 수 있다.

또한 본 발명은 인위적으로 만들어지는 과냉각된 액체의 설정 온도를 제어할 수 있는, 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 과냉각된 액체로부터 만들어지는 슬러시의 상태 또는 정도를 조절할 수 있는, 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위해, 본 발명은 냉기를 공급하는 저장실, 저장실의 냉기에 의해 액체의 온도가 낮추어지도록 형성된 유로로서, 액체가 유출되는 출구가 형성된 유로, 유로의 출구가 형성된 도어 그리고, 유로 상에 위치하며, 액체가 과냉각되도록 에너지를 공급하는 에너지 생성기로서, 공급되는 에너지의 양을 조절하는 조절기가 구비된 에너지 생성기 그리고, 도어에 구비되며, 과냉각된 액체의 온도를 선택하는 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 액체는 반드시 물일 필요 는 없으며, 과냉각된 상태로 될 수 있고, 외력에 의해 슬러시가 될 수 있다면 어떠한 것이어도 좋다. 에너지는 전기장 또는 자기장의 형태로 액체 또는 과냉각된 액체에 제공될 수 있으나, 액체의 상 전이온도 이하에서 액체가 액체 상태를 유지하도록 하는 형태의 에너지라면 어떠한 형태(예: 초음파, 마그네트론 이용)로도 제공될 수 있으며, 본 발명은 이러한 형태의 에너지를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이러한 구성을 통해, 인위적으로 그리고, 원하는 상태(과냉각 온도, 슬러시 상태 등)를 가진 과냉각된 액체 또는 슬러시를 만들 수 있게 된다. 과냉각된 액체의 온도는 공급되는 냉기의 온도 또는 양에 의해 조절될 수 있으며, 공급되는 에너지의 양을 조절하는 것에 의해서 조절될 수 있다.

또한 본 발명은 에너지 생성기가 전기장을 형성하는 전극을 포함하며, 조절기가 전기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 이는 에너지의 공급이 전기장의 형태로 제공됨을 의미하며, 전기장이 인가되는 영역은 냉장실 측에 위치하여도 좋고, 냉동실 측에 위치하여도 좋다. 전기장의 인가는 유로 자체에 전극을 형성하여 에너지를 공급하는 형태여도 좋고, 유로의 외부에 전극을 형성하여 에너지를 공급하는 형태여도 좋다. 전기장의 세기는 전압 또는 전류의 크기를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

또한 본 발명은 패널의 선택에 따라 유로로 공급되는 저장실의 냉기를 조절하는 냉기 조절기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 냉기는 냉동사이클에 의해 제공되며, 냉기의 조절은 바람직하게는 팬을 이용하여 유로를 향하는 냉기의 양을 증감시킴으로써 이루어진다.

또한 본 발명은 과냉각된 액체가 출구로 유출되기에 앞서 고체상으로 전환되도록 과냉각된 액체에 외력을 가하는 상 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 사용자가 별도의 조작없이, 슬러시를 얻을 수 있게 된다. 여기서, 슬러시는 과냉각된 액체가 외력에 의해 고체상으로 전환된 것을 의미한다.

또한 본 발명은 출구로 유출되는 과냉각된 액체가 그 위치 에너지에 의해 고체상으로 전환되도록 출구의 하방에서 거리를 두고 위치하는 받침대를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 제공한다. 이러한 구성은 과냉각된 액체가 자신의 중력 에너지에 의해 고체상으로 전환됨을 의미한다. 주의할 것은 과냉각된 액체가 출구로부터 유출된다고 해서 무조건적으로 고체상으로 전환되는 것은 아니라는 점이다. 즉, 과냉각된 액체는 그 생성 조건에 따라 일정 이상의 외력이 가해지지 않는 경우에 과냉각된 액체 상태를 유지하게 된다.

이하 도면을 참고로 하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 슬러시 제조를 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 변환 기(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. 한편, 과냉각된 액체의 상전이 이전의 온도(과냉각 상태의 온도)에 따라 상 전이 이후의 슬러시 상태가 영향을 받게 되는데 과냉각 상태의 온도가 낮을 수록(상 전이온도에 가까울 수록) 슬러시에서 얼음이 차지하는 비중이 낮아지고(슬러시가 소프트한 상태가 되고), 이러한 차이는 슬러시를 이용하는 사용자의 미감 및 슬러시의 용도에 영향을 주게 된다. 과냉각 상태의 온도는 과냉각된 액체에 공급되는 냉기의 온도 및 냉기의 양에 따라 조절될 수 있지만, 냉기의 온도 및 냉기의 양이 일정한 경우에는 공급되는 에너지의 양에 따라 목표로 하는 과냉각된 액체의 온도가 제어될 수 있다(도 5를 참조하여 보다 자세히 설명함). 이때, 교류 전원(43)에 의해 전극(40)을 통해 과냉각된 액체에 공급되는 전기장의 세기 또는 에너지의 양은 조절기(44)에 의해서 조절될 수 있다. 전기장의 세기는 공급되는 전류 또는 전압을 조절함으로써 조절될 수 있다.

본 발명에 따라 실제 행해진 실험 결과는 아래와 같다.

1. 전극 및 용기의 설치

가로 및 세로의 길이가 100mm인 두개의 전극을, 200mm의 거리를 두고 설치하 였다. 그리고, 사이에 두개의 전극과 거리를 두고 1L의 물이 든 용기를 위치시켰다.

2. 과냉각 방법

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 13에 나타내었다.

도 5는 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 전력 또는 전기장의 세기를 조절함으로써, 과냉각된 액체의 설정 온도를 제어할 수 있음을 의미한다.

도 6은 본 발명에 따른 냉장고의 제1 실시예를 설명하는 도면으로서, 냉장고(60)는 냉동실(61)과 냉장실(62)을 구비한다. 냉동실(61)에는 냉동실 도어(61a)가 구비되며, 냉장실(62)에는 냉장실 도어(62b)가 구비된다. 냉동실(61)에는 외부로부터 물이 공급되는 유로(63)가 형성되어 있으며, 유로(63) 상에 에너지 생성기 또는 전기장이 인가되는 영역(64)이 형성되어 있다. 유로(63)는 그 끝단에 물이 유출되는 출구(63a)가 구비되어 있다. 또한 타단 측에 물의 외부 물 공급원(미도시)으로부터 전기장이 인가되는 영역(64)으로의 물 공급을 제어하는 밸브(63b)가 구비 되어 있다. 출구(63a)는 냉동실 도어(61a)에 형성된 출구부(65)로 이어져 있고, 출구부(65)에는 출구(63a)를 개폐하는 작동 레버(66)와 사용자가 슬러시의 상태 또는 정도를 선택할 수 있도록 과냉각된 액체의 온도를 선택하는 패널(65a)이 구비되어 있다. 출구(63a)와 전기장이 인가되는 영역(64) 사이에는 상 변환기로서 전기 충격기(67)가 구비되어 있다. 냉기는 냉장고(60)의 하측에 마련된 냉동사이클(68)에서 생성되며, 이와 연결된 토출구(68a)를 통해 냉동실(61)로 공급된다. 냉기는 냉동실(61)을 둘러싸도록 형성되는 냉매관(미도시)을 통해 공급되어도 좋다. 전기장이 인가되는 영역(64)에 인접하여 냉동사이클(68)과 연결된 토출구(68b) 및 팬(68c)이 구비되어 있으며, 팬(68c)에 의해 전기장이 인가되는 영역(64)으로 공급되는 냉기의 양이 조절될 수 있다.

다음으로, 도 9를 참조하여, 본 발명에 따른 슬러시 제조 장치의 작동 방법을 설명한다.

밸브(63b)가 개방되면 외부 물 공급원(미도시)으로부터 유로(63)로 물이 공급된다. 이 물은 에너지 생성기 또는 전기장이 인가되는 영역(64)에서, 냉동실(61)의 냉기와 열교환하는 한편, 전기장 형태의 에너지를 공급받아 상전이하지 않고, 과냉각된 물로 된다. 사용자가 컵(미도시)을 이용해 작동 레버(66)를 누르면 과냉각된 물이 출구(63a)를 통해 유출되며, 유출시에 상 변환기 또는 전기 충격기(67)의 작동에 의해 상전이가 일어나고, 컵에 담기는 과냉각된 물은 고체상으로 전환되어 슬러시 상태가 된다. 또한 사용자가 패널(65a)을 통해 과냉각된 물의 온도 또는 슬러시의 상태를 선택하면, 이에 따라 팬(68c)이 작동하여 과냉각된 물의 온도를 조절하게 된다. 이러한 작동은 냉동사이클(68)을 작동시키는 슬러시 제조 장치의 제어 유닛에 의해 제어된다.

도 7은 본 발명에 따른 슬러시 제조 장치의 제2 실시예를 설명하는 도면으로서, 냉장고(70)는 전기장이 인가되는 영역에 물통(71)을 구비하며, 물통(71)에 전극(72)을 이용하여 에너지를 공급하는 점을 제외하고는, 도 6에 도시된 제1 실시예와 동일하다. 이러한 구성을 통해, 유로 상에서 직접 과냉각된 물에 에너지를 가하는 경우에 비해, 안정적으로 과냉각된 물을 만들고, 공급할 수 있게 된다. 한편 제2 실시예의 경우에, 패널(75a)에 구비된 버튼(75b)의 작동시에, 상 변환기(77)의 작동없이, 과냉각된 액체가 출구(73a)를 통해 출구부(75)에 구비된 받침대(75c)에 놓인 컵(75d)으로 제공되도록 구성하여도 좋고, 받침대(75c)를 출구(73a)로부터 충분한 거리에 위치시킴으로써, 과냉각된 액체의 위치에너지에 의해 슬러시가 되도록 구성하여도 좋다(도 9 참조).

도 8은 본 발명에 따른 슬러시 제조 장치의 제3 실시예를 설명하는 도면으로서, 냉장고(80)는 전기장이 인가되는 영역(84)이 냉장실 도어(82a)에 구비된 점을 제외하고, 도 6에 도시된 제1 실시예와 동일하다. 이 경우에, 전기장이 인가되는 영역(84)에 인접하여 위치되며, 댐퍼(82b)를 통해 냉동실(82) 측으로부터 제공되는 냉기를 전기장이 인가되는 영역(84)으로 공급하는 토출구(82c)와 팬(82d)을 구비함으로써, 물을 상 전이온도 이하의 설정 온도로 낮추도록 구성할 수 있다(도 9 참조). 이러한 구성을 통해, 디스펜서가 냉장실에 구비된 구조의 냉장고에도 본 발명이 적용될 수 있다. 이때, 전기장이 인가되는 영역이 냉장실 측에 구비되는 것이 바람직한데, 이는 전기장이 인가되는 영역이 냉동실 측에 위치되면, 과냉각된 물의 유로가 길어져서, 과냉각된 물과 슬러시의 제어가 어려워질 수 있기 때문이다.

도 10 내지 도 12는 전기장이 인가되는 영역의 구성의 예들을 나타내는 도면으로서, 도 10에 도시된 예는 전기장이 인가되는 영역(1)을 유로(2)가 경유하고, 유로(2)의 외부에 전극(3a)이 형성된 구성을 나타내고 있다. 도 11에 도시된 예는 전기장이 인가되는 영역(1)을 유로(2)가 경유하고, 유로(2)를 구성하는 호스 내에 직접 전극(3b)이 형성된 구성을 나타내고 있다. 도 12에 도시된 예는 전기장이 인가되는 영역(1)이 유로(2) 상에 위치되고, 영역(1) 내에 물통(4)이 구비되며, 물통(4)의 측면에 전극(3c)이 형성된 구성을 나타내고 있다. 바람직하게는, 전기장이 인가되는 영역(1)은 전기 절연체로 이루어진다.

본 발명에 따른 냉장고에 의하면, 과냉각된 액체로부터 슬러시를 만들 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 냉장고에 의하면, 과냉각된 액체를 생성한 다음, 이로부터 슬러시를 만들 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 냉장고에 의하면, 일반적인 냉장고의 디스펜서 구조를 이용하여, 과냉각된 액체 또는 슬러시를 제조할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 냉장고에 의하면, 인위적으로 과냉각된 액체를 만들 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 냉장고에 의하면, 인위적으로 만들어지는 과냉각된 액 체의 설정 온도를 제어할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 냉장고에 의하면, 과냉각된 액체로부터 만들어지는 슬러시의 상태 또는 정도를 조절할 수 있게 된다.

Claims

냉기를 공급하는 저장실;

저장실의 냉기에 의해 액체의 온도가 낮추어지도록 형성된 유로;로서, 액체가 유출되는 출구가 형성된 유로;

유로의 출구가 형성된 도어; 그리고,

도어에 형성된 유로 상에 위치하며, 액체가 과냉각되도록 에너지를 공급하는 에너지 생성기;로서, 공급되는 에너지의 양을 조절하는 조절기가 구비된 에너지 생성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,

에너지 생성기는 전기장을 형성하는 전극;을 포함하며,

조절기는 전기장의 세기를 조절하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,

패널의 선택에 따라 유로로 공급되는 저장실의 냉기를 조절하는 냉기 조절기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,

과냉각된 액체가 출구로 유출되기에 앞서 고체상으로 전환되도록 과냉각된 액체에 외력을 가하는 상 변환기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제 1 항에 있어서,

출구로 유출되는 과냉각된 액체가 그 위치 에너지에 의해 고체상으로 전환되도록 출구의 하방에서 거리를 두고 위치하는 받침대;를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 냉장고는 도어에 구비되어 과냉각된 액체의 온도를 선택하는 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.