KR100901898B1 - Apparatus for supercooling - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영하 이하의 온도로 유지되는 공간에 위치하며, 물이 저장되는 물통, 물통의 상부에 위치하는 가열 장치 및 물통의 하부에 위치하는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 물을 과냉각 상태로 저장하면서, 물통을 과냉각 장치의 밖으로 인출하지 않고 배출구를 통해 과냉각수를 취수하여, 슬러쉬 상태의 물을 얻을 수 있다. The present invention provides a supercooling device, which is located in a space maintained at a temperature below zero, and includes a bucket for storing water, a heating device located at an upper part of the bucket, and an outlet located at a lower part of the bucket. With such a configuration, the supercooled water can be taken out through the outlet without taking the water tank out of the supercooling device while storing the water in the supercooled state, thereby obtaining slush water.
과냉각 장치, 디스펜서, 물통, 과냉각 Subcooler, Dispenser, Bucket, Subcooling
Description
본 발명은 과냉각 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 과냉각 장치 내에 구비된 물통에 물을 과냉각 상태로 보관하여, 사용자가 과냉각 상태의 물을 취수할 수 있는 과냉각 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a subcooling device. More specifically, the present invention relates to a supercooling apparatus in which water is stored in a supercooled state in a bucket provided in a subcooling apparatus, and a user can take water in a supercooled state.
과냉각이란, 용융체 또는 고체가 평형상태에서의 상전이 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상을 의미한다. 물질에는 각각 그때의 온도에 따른 안정상태가 있어서, 온도를 서서히 변화시켜 가면 이에 따라 그 물질의 구성원자가 각 온도에서 안정상태를 유지하면서 온도의 변화를 따라갈 수가 있다. 그러나 온도가 갑자기 변하면 구성원자가 각 온도에 따른 안정상태로 변화할 만한 여유가 없기 때문에, 출발점 온도에서의 안정상태를 그대로 지니거나, 또는 일부분이 종점 온도에서의 상태로 변화하다가 마는 현상이 일어난다. Subcooling means a phenomenon that no change occurs even when the melt or solid is cooled to below the phase transition temperature at equilibrium. Each substance has a stable state corresponding to the temperature at that time, so that the temperature can be gradually changed so that members of the substance can keep up with the temperature change while maintaining the stable state at each temperature. However, if the temperature suddenly changes, the member cannot afford to change to the stable state according to each temperature, so that the state remains stable at the starting point temperature, or a portion thereof changes to the state at the end point temperature.
예를 들어, 물을 서서히 냉각하면, 0℃ 이하의 온도가 되어도 일시적으로 응고하지 않는다. 그러나, 물체가 과냉각상태로 되면 일종의 준안정 상태가 되어, 사소한 자극에 의해서도 그 불안정한 평형상태가 깨져서 보다 안정된 상태로 옮아가기 쉽다. 즉, 과냉각된 액체에 그 물질의 작은 조각을 투입하거나, 액체를 갑자기 흔들면 즉시 응고하기 시작하여 액체의 온도가 응고점까지 올라가고, 그 온도에서 안정된 평형상태를 유지하게 된다. For example, if water is gradually cooled, it will not temporarily solidify even if it reaches a temperature of 0 ° C or lower. However, when the object is in the supercooled state, it becomes a kind of metastable state, and the unstable equilibrium state is broken even by a slight stimulus, and it is easy to move to a more stable state. That is, when a small piece of material is added to the supercooled liquid or the liquid is suddenly shaken, the liquid starts to solidify immediately and the temperature of the liquid rises to the freezing point, thereby maintaining a stable equilibrium at that temperature.
종래에 정전장 분위기를 냉장고 내에 만들고, 이 냉장고 내에서 육류, 어류의 해동을 마이너스 온도에서 하는 것이 행해지고 있다. 또, 육류, 어류에 더하여 과일류의 선도를 유지하는 것이 행해지고 있다.BACKGROUND ART Conventionally, an electrostatic field atmosphere is created in a refrigerator, and thawing of meat and fish in the refrigerator is performed at a negative temperature. In addition to meat and fish, freshness of fruits is maintained.
이러한 기술은 과냉각(supercooling) 현상을 이용한 것으로, 이 과냉각 현상은 용융체 또는 고체가 평형상태에서의 상전이 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상을 지칭한다. This technique uses a supercooling phenomenon, which refers to a phenomenon in which the melt or solid does not change even when the melt or solid is cooled to below the phase transition temperature at equilibrium.
이러한 기술로서는, 국내공개특허공보 특2000-0011081호인 정전장 처리 방법, 정전장 처리장치 및 이들에 사용되는 전극이 있다. Such a technique includes the electrostatic field treatment method, the electrostatic field treatment device, and electrodes used in them.
도 1은 종래 기술에 의한 해동 및 선도유지장치의 실시의 형태를 나타낸 도면으로서, 보냉고(1)는 단열재(2), 외벽(5)에 의해 구성되고, 고내 온도조절기구(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 고내에 설치된 금속선반(7)은 2단 구조이고, 각 단에 야채류, 육류, 어개류의 해동 또는 선도 유지 및 숙성 대상물이 탑재된다. 금속선반(7)은 절연체(9)에 의해 고의 바닥면으로부터 절연되어 있다. 그리고, 고전압 발생장치(3)는 직류 및 교류전압을 0∼5000V까지 발생시킬 수 있어, 단열재(2)의 내측은 염화 비닐 등의 절연판(2a)으로 피복되어 있다. 상기 고전압 발생장치(3)의 전압을 출력하는 고압 케이블(4)은 외벽(5), 단열재(2)를 관통하여 금속선반(7)에 접속되어 있다. 1 is a view showing an embodiment of a thawing and freshness holding device according to the prior art, wherein the
보냉고(1)의 앞면에 설치된 도어(6)를 열면, 도시하지 않은 안전스위치 (13)(도 2 참조)가 오프되어, 고전압 발생장치(3)의 출력이 차단되도록 되어 있다.When the
도 2는 고전압 발생장치(3)의 회로 구성을 나타낸 회로도이다. 전압조정트랜스(15)의 1차측에는 AC 100V가 공급된다. 부호 (11)은 전원램프, 부호 (19)는 작동상태를 나타낸 램프이다. 전술한 도어(6)가 닫혀 있고 안전스위치(13)가 온상태에서는 릴레이(14)가 작동하고 있으며, 이 상태가 릴레이동작램프(12)에 의해 표시되고 있다, 릴레이의 동작에 의해 릴레이 접점(14a,14b,14c)이 닫히고, AC 100V 전원이 전압조정트랜스(15)의 1차측에 인가된다.2 is a circuit diagram showing the circuit configuration of the
인가전압은 전압조정트랜스(15)의 2차측의 조정노브(15a)에 의해 조정되고, 조정된 전압치는 전압계에 표시된다. 조정노브(15a)는 전압조정트랜스(15)의 2차측 승압트랜스(17)의 1차측에 접속되고, 이 승압트랜스(17)에서는, 예를 들면 1 : 50의 비율로 승압되어, 예를 들면 60V의 전압이 가해지면 3000V로 승압된다.The applied voltage is adjusted by the adjusting
승압트랜스(17)의 2차측 출력의 일단(O1)은 고압 케이블(4)을 통해 보냉고로부터 절연되어 있는 금속선반(7)에 접속되고, 출력의 타단(O2)는 어스된다. 또, 외벽(5)은 어스되므로, 보냉고(1)의 사용자가 보냉고의 외벽에 접촉해도 감전되는 것이 아니다. 또, 금속선반(7)은 도 1에서는 고내에서 노출되어 있으면,금속선반(7)은 고내에서 절연상태로 유지될 필요가 있으므로, 고내 벽으로부터 이간시킬 필요가 있다(공기가 절연작용을 함). 또, 금속선반(7)으로부터 대상물(8)이 돌출하여 고내 벽에 접하면 전류가 고벽을 통해 그라운드로 흐르므로, 상기 절연판(2a)을 내벽에 붙이면 인가되는 전압의 드롭이 방지된다. 그리고, 상기 금속선반(7)을 고내 에서 노출시키지 않고 염화 비닐재 등으로 피복해도 고내 전체가 전장 분위기로 된다. One end O 1 of the secondary side output of the
이러한 종래 기술의 경우, 냉각 수납되는 수납물에 전기장 또는 자기장을 인가하여, 수납물이 과냉각 상태에 진입하도록 하기 때문에, 수납물의 과냉각 상태에서의 보관을 위해, 전기장 또는 자기장을 생성하기 위한 복잡한 장치가 구비되어야 하며, 이러한 전기장 또는 자기장의 생성을 위한 높은 전력소비가 요구된다. 또한, 이러한, 전기장 또는 자기장을 생성하는 장치는 고전력으로 인하여, 전기장 또는 자기장의 생성시, 차단시에 사용자의 안전을 위한 장치(예를 들면, 전기장 또는 자기장 차폐구조, 차단 장치 등)가 추가적으로 구비되어야 한다. In the prior art, since an electric field or a magnetic field is applied to an object to be cooled and stored so that the object enters a supercooled state, a complicated device for generating an electric field or a magnetic field for storage in the supercooled state of the object is provided. High power consumption is required for the generation of such electric or magnetic fields. In addition, such a device for generating an electric field or a magnetic field is additionally provided with a device (for example, an electric field or magnetic field shielding structure, a blocking device, etc.) for the safety of the user when the electric field or the magnetic field is generated, when the electric field or magnetic field is generated due to the high power. Should be.
본 발명은 물을 과냉각 상태로 저장하는 물통을 구비하는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a subcooling device having a bucket for storing water in a subcooled state.
또한 본 발명은 과냉각수를 과냉각 장치의 도어 외부에서 취수할 수 있는 과냉각수 디스펜서를 구비하는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a subcooling device having a subcooling water dispenser that can take the subcooling water from the outside of the door of the subcooling device.
또한 본 발명은 사용자가 디스펜서를 통해 물을 취수하면, 슬러쉬 상태로 상이 변환되는 과냉각수를 제공할 수 있는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a subcooling device that can provide a subcooled water in which a phase is converted into a slush state when a user takes water through a dispenser.
본 발명은 영하 이하의 온도로 유지되는 공간에 위치하며, 물이 저장되는 물통, 물통의 상부에 위치하는 가열 장치 및 물통의 하부에 위치하는 배출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 물을 과냉각 상태로 저장하면서, 물통을 과냉각 장치의 밖으로 인출하지 않고 배출구를 통해 과냉각수를 취수하여, 슬러쉬 상태의 물을 얻을 수 있다. The present invention provides a supercooling device, which is located in a space maintained at a temperature below zero, and includes a bucket for storing water, a heating device located at an upper part of the bucket, and an outlet located at a lower part of the bucket. With such a configuration, the supercooled water can be taken out through the outlet without taking the water tank out of the supercooling device while storing the water in the supercooled state, thereby obtaining slush water.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 영하 이하의 온도로 유지되는 공간을 개폐하는 도어를 더 포함하고, 물통은 도어에 설치되는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. In another aspect, the present invention further includes a door that opens and closes a space maintained at a temperature below zero, and a water tank provides a supercooling device, which is installed in the door.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 도어의 외부에 위치하는 취수구 및 취수구와 배출구를 연결하는 취수 유로를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치 를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 도어의 외부에서 도어를 열지 않고도 취수구를 통해 과냉각수를 취수할 수 있다. In another aspect, the present invention provides a subcooling apparatus further comprising a water intake port located outside the door and a water intake passage connecting the intake port and the discharge port. Through this configuration, it is possible to take the supercooled water through the intake port without opening the door from the outside of the door.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 물통으로 물을 유입하는 물 유입관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 사용자가 물통에 직접 물을 채우지 않아도, 물통의 물을 외부에서 취수하면 물 유입관을 통해 물통 내로 물이 유입되도록 할 수 있다. In another aspect, the present invention provides a supercooling apparatus, further comprising a water inlet pipe that introduces water into the bucket. Through this configuration, even if the user does not fill the water tank directly, the water can be introduced into the water tank through the water inlet pipe when the water is taken from the outside.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 물 유입관의 일단은 물통의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 유입되는 물의 낙차에 의해 과냉각수가 동결하는 것을 방지할 수 있다. In another aspect of the present invention, one end of the water inlet pipe provides a supercooling device, characterized in that located in the lower portion of the water tank. Through this configuration, it is possible to prevent the subcooled water from freezing due to the falling of the incoming water.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 취수 유로는 영하의 온도 영역과 영상의 온도 영역에 걸쳐서 위치하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 취수 유로에 잔류하는 과냉각수가 동결되는 것을 방지할 수 있다.In another aspect of the present invention, the intake passage provides a supercooling device, characterized in that it is located over the sub-zero temperature region and the temperature region of the image. Through such a configuration, it is possible to prevent the supercooling water remaining in the water intake passage to be frozen.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 취수 유로의 영상의 온도 영역에 위치하는 부분은, 도어 내부에 위치하는 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a supercooling apparatus, wherein a portion located in a temperature region of an image of a water intake passage includes a portion located inside a door.
또한 본 발명은 냉기가 제공되는 냉각실, 냉각실 내부에 위치하며, 물이 저장되는 물통, 물통에 삽입되며 외부로부터 물통으로 물을 유입하는 물 유입관, 물통의 상부에 위치하는 가열 장치, 물통의 상부에 위치하는 공압 밸브, 물통의 하부에 위치하는 배출구 및 물이 배출구로부터 냉각실의 외부로 배출되는 취수 유로를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 공압 밸브가 물통의 물의 배출을 조절하므로, 밸브가 과냉각수와 직접 접촉하지 않아 밸브의 충격으로 인한 물의 동결을 방지할 수 있다. 또한 물통의 상부에 가열 장치를 구비하여, 빙결핵이 과냉각수로 유입되어 과냉각수가 동결되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the present invention is located in the cooling chamber, the cooling chamber is provided with cold air, the water reservoir is stored, the water inlet pipe is inserted into the bucket from the outside into the bucket from the outside, the heating device located on the top of the bucket, the bucket It provides a super-cooling device, characterized in that it comprises a pneumatic valve located at the top of the outlet, the outlet located in the lower portion of the water tank and the water intake passage from which the water is discharged to the outside of the cooling chamber. Through this configuration, since the pneumatic valve regulates the discharge of the water in the bucket, the valve is not in direct contact with the supercooled water, thereby preventing the freezing of the water due to the impact of the valve. In addition, the heating device is provided at the top of the bucket, so that the frozen tuberculosis can be introduced into the supercooled water to prevent the supercooled water from freezing.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 공압 밸브는 물통의 측면에 위치하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. In another aspect of the present invention, the pneumatic valve provides a supercooling device, characterized in that located on the side of the water tank.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 가열 장치는 물통의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. In another aspect of the present invention, the heating device provides a supercooling device, characterized in that located in the interior of the bucket.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 가열 장치는 절연물에 의해 덮여 있는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해 과냉각수에 전류가 흐르는 것을 방지할 수 있다. In still another aspect of the present invention, there is provided a supercooling device, wherein the heating device is covered with an insulator. This configuration can prevent the flow of current to the supercooled water.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 취수 유로의 일단은 과냉각실의 외부에 위치한 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 과냉각실의 외부에서 과냉각수를 취수할 수 있다. In another aspect of the present invention, one end of the intake passage provides a supercooling apparatus, characterized in that located outside the subcooling chamber. Through this configuration, the subcooled water can be withdrawn from the outside of the subcooling chamber.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 취수 유로의 일단에 연결되며, 취수 유로를 개폐하는 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 예를 들어 밸브는, 취수 유로를 개폐하는 레버일 수 있으며, 사용자가 레버에 컵을 갖다댐으로써 취수 유로를 개방할 수 있어, 과냉각수를 편리하게 취수할 수 있다. In another aspect of the present invention, there is provided a supercooling apparatus further comprising a valve connected to one end of the intake passage and opening and closing the intake passage. For example, the valve may be a lever that opens and closes the intake passage, and the user can open the intake passage by bringing the cup to the lever, so that the supercooled water can be conveniently taken in.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 밸브는 과냉각실의 외부에 위치하는 기계식 밸브인 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. 이러한 구성을 통해, 밸브 에 의해 과냉각수가 동결될 가능성이 적으며, 사용자가 밸브를 조작하기 용이하다.In another aspect, the present invention provides a subcooling device, characterized in that the valve is a mechanical valve located outside the subcooling chamber. With this configuration, it is less likely that the supercooled water is frozen by the valve, and the user can easily operate the valve.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 취수 유로는 배출구보다 상부에서 하방을 향해 구부러진 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. In another aspect of the present invention, the intake passage provides a supercooling device, characterized in that bent downward from the top than the outlet.
또한 본 발명의 다른 일 양태로서, 물 유입관의 일단은, 물통의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치를 제공한다. In another aspect of the present invention, one end of the water inlet pipe is provided with a supercooling device, characterized in that located in the lower portion of the water tank.
본 발명에 따른 과냉각 장치는 물을 과냉각 상태로 저장하는 물통을 구비하여, 사용자가 과냉각수를 취수하여 슬러쉬 상태의 물을 이용할 수 있다.The supercooling apparatus according to the present invention includes a bucket for storing water in a supercooled state, and a user may use the water in a slush state by taking the supercooled water.
또한 본 발명에 따른 과냉각 장치는, 빙결정이 생성되는 물의 표면이 위치하는 부분이 영상의 온도 영역에 존재하여 물이 동결되는 것을 방지할 수 있다.In addition, the supercooling apparatus according to the present invention can prevent the water from being frozen because the portion where the surface of the water where the ice crystals are formed is located in the temperature region of the image.
또한 본 발명에 따른 과냉각 장치는, 과냉각수의 취수 유로의 일단, 즉 취수구가 과냉각 장치의 외부에 존재하여, 사용자가 과냉각 장치로부터 용이하게 과냉각수를 취수할 수 있다.In addition, in the subcooling device according to the present invention, one end of the intake flow path of the subcooling water, that is, the intake port exists outside the subcooling device, so that the user can easily take the subcooling water from the subcooling device.
또한 본 발명에 따른 과냉각 장치는, 취수 유로가 영상의 온도 영역과 영하의 온도 영역에 걸쳐서 위치하므로, 취수 유로에 잔존하는 과냉각수가 동결하는 것을 방지할 수 있다. In addition, the supercooling apparatus according to the present invention can prevent the supercooling water remaining in the water intake passage from freezing because the water intake passage is located over the temperature range of the image and the sub-zero temperature region.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 냉각 중인 액체에 빙결핵이 생성되는 과정을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 공간(S) 내에 액체(L)를 수용하는 용기(C)가 냉각된 다. 3 is a view showing a process in which ice tuberculosis is generated in the liquid being cooled. As shown in FIG. 3, the container C containing the liquid L in the cooling space S is cooled.
냉각 공간(S)의 냉각 온도가 예를 들면, 상온에서부터 0도(물의 상전이 온도) 또는 액체(L)의 상전이 온도 이하로 냉각된다고 가정한다. 이러한 냉각이 진행될 때, 예를 들면, 물의 경우 -1도 ~-5도정도에서 얼음 결정이 최대로 생성되는 물의 최대 빙결정 생성대의 온도(-1~ -5도) 이하에서 또는 액체(L)의 최대 빙결정 생성대 이하에서의 냉각 온도에서도 물 또는 액체(L)의 과냉각 상태를 유지시키려 한다. It is assumed that the cooling temperature of the cooling space S is cooled, for example, from room temperature to 0 degrees (phase transition temperature of water) or below the phase transition temperature of the liquid L. As this cooling proceeds, for example, below water (-1 to -5 degrees) or below the maximum ice crystal formation zone of water where ice crystals are produced at maximum at about -1 degrees to -5 degrees for water. It is intended to maintain the supercooled state of water or liquid (L) even at a cooling temperature below the maximum ice crystal generation zone of.
이러한 냉각 중에 액체(L)로부터 증발이 이루어져서, 수증기(W1)가 용기(C) 내의 기체(또는 공간)(Lg) 내로 유입된다. 용기(C)가 뚜껑(Ck)에 의해 폐쇄된 경우, 증발된 수증기(W1)로 인하여, 기체(Cg)는 과포화 상태가 될 수 있다. 다만, 본 명세서에서 용기(C)는 뚜껑(Ck)을 선택적으로 포함할 수 있으며, 포함된 경우 냉각 공간의 냉기가 직접적으로 유입되거나, 액체(L)의 표면 또는 표면 상의 기체(Lg)의 온도가 냉기에 의해 냉각되는 것을 어느 정도 방지할 수도 있다. Evaporation takes place from the liquid L during this cooling, so that the water vapor W1 flows into the gas (or space) Lg in the vessel C. When the container C is closed by the lid Ck, the gas Cg may be in a supersaturated state due to the vaporized water vapor W1. However, in the present specification, the container (C) may optionally include a lid (Ck), if included, the cold air of the cooling space directly flows in, or the surface of the liquid (L) or the temperature of the gas (Lg) on the surface The cooling by the cold air can be prevented to some extent.
냉각 온도가 액체(L)의 최대 빙결정 생성대의 온도에 도달하거나 통과하면서 기체(Lg) 내의 빙결핵(F1) 또는 용기의 내측벽에 빙결핵(F2)으로 형성된다. 또는, 액체(L)의 표면(Ls)과, 용기(C)의 내측벽(냉각 공간(S)의 냉각 온도에 거의 일치함)이 접하는 부분에서 응축이 일어나고 이러한 응축된 액체(L)가 얼음 결정인 빙결핵(F3)으로 형성될 수 있다. As the cooling temperature reaches or passes the temperature of the maximum ice crystal generation zone of the liquid L, it is formed as freeze tuberculosis F2 on the inner wall of the container or freeze tuberculosis F1 in the gas Lg. Alternatively, condensation takes place at a portion where the surface Ls of the liquid L and the inner wall of the container C (which substantially coincide with the cooling temperature of the cooling space S) are formed and the condensed liquid L is iced. It can be formed as freezing tuberculosis (F3).
예를 들면, 기체(Lg) 내의 빙결핵(F1)이 하강하여 액체(L)의 표면(Ls)을 통하여 액체(L)에 침투하게 되면, 액체(L)의 과냉각 상태가 해제되어, 액체(L)에 결 빙 현상이 야기되어, 액체(L)의 과냉각이 해제된다. For example, when the frozen tuberculosis F1 in the gas Lg descends and penetrates into the liquid L through the surface Ls of the liquid L, the supercooled state of the liquid L is released and the liquid ( A freezing phenomenon is caused in L), and the supercooling of the liquid L is released.
또는, 빙결핵(F3)이 액체(L)의 표면(Ls)과 접하게 됨으로써, 액체(L)의 과냉각 상태가 해제되어, 액체(L)에 결빙 현상이 야기된다. Alternatively, when the frozen tuberculosis F3 comes into contact with the surface Ls of the liquid L, the supercooled state of the liquid L is released, thereby causing a freezing phenomenon in the liquid L. FIG.
상술된 바와 같이, 빙결핵(F1 내지 F3)이 생성되는 과정을 살펴보면, 액체(L)가 액체(L)의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하에서 보관될 때, 액체(L)로부터 증발되어, 액체(L)의 표면(Ls) 상에 있는 수증기의 결빙과, 액체(L)의 표면(Ls) 부근의 용기(C)의 내측벽에서의 결빙으로 인하여, 액체(L)의 과냉각 상태의 해제가 야기된다. As described above, looking at the process of formation of freezing tubers F1 to F3, when the liquid L is stored below the temperature of the maximum ice crystal generation zone of the liquid L, it is evaporated from the liquid L, and the liquid Due to freezing of water vapor on the surface Ls of (L) and freezing at the inner wall of the container C near the surface Ls of the liquid L, the release of the supercooled state of the liquid L is prevented. Is caused.
도 4는 본 발명에 따른 과냉각 장치에 적용되는 빙결핵 생성을 방지하는 과정을 나타내는 도면이다. 4 is a view showing a process for preventing the formation of ice tuberculosis applied to the supercooling apparatus according to the present invention.
도 4는 기체(Lg) 내의 수증기(W1)의 결빙을 방지하여, 즉, 지속적으로 수증기(W1) 상태가 유지되도록, 기체(Lg) 또는 액체(L)의 표면(Ls) 상의 온도를 액체(L)의 최대 빙결정 생성대의 온도보다 높도록, 더욱 바람직하게는, 액체(L)의 상전이 온도 이상으로 한다. 또한, 액체(L)의 표면(Ls)이 용기(C)의 내측벽에 접촉하더라도 결빙이 되지 않도록, 액체(L)의 표면(Ls)의 온도를 액체(L)의 최대 빙결정 생성대의 온도보다 높도록, 더욱 바람직하게는, 액체(L)의 상전이 온도 이상으로 한다. 4 shows the temperature on the surface Ls of the gas Lg or the liquid L so as to prevent freezing of the water vapor W1 in the gas Lg, ie, to maintain the water vapor W1 state continuously. More preferably, the phase transition temperature of the liquid L is higher than or equal to the temperature of the maximum ice crystal generation zone of L). In addition, the temperature of the surface Ls of the liquid L is set to the temperature of the maximum ice crystal generation zone of the liquid L so that the surface Ls of the liquid L does not freeze even if it contacts the inner wall of the container C. More preferably, the phase transition temperature of the liquid L is equal to or higher than that.
이에 따라, 용기(C) 내의 액체(L)가 상전이 온도 이하에서, 또는 액체(L)의 최대 빙결정 생성대 온도 이하에서도 과냉각 상태를 유지하게 된다. As a result, the liquid L in the container C is maintained in the supercooled state at or below the phase transition temperature or below the maximum ice crystal generation temperature of the liquid L.
도 5는 도 4에 따른 물의 과냉각 상태 그래프이다. 도 5의 그래프는 액체(L) 가 물인 경우에, 도 4에 따른 원리가 적용된 상태에서 측정된 온도 그래프들이다. 5 is a supercooled state graph of water according to FIG. 4. The graphs of FIG. 5 are temperature graphs measured with the principle according to FIG. 4 applied when liquid L is water.
도 5에 도시되 바와 같이, I선은 냉각 공간(S)의 냉각온도 곡선이고, II선은 용기(C) 내의 물 표면 상의 기체(Lg)(공기)의 온도 곡선이고, III선은 용기(C) 외면의 온도로, 용기(C) 외면의 온도는 용기(C) 내부의 물의 온도와 실질적으로 동일하다. As shown in FIG. 5, line I is a cooling temperature curve of the cooling space S, line II is a temperature curve of gas Lg (air) on the water surface in the container C, and line III is a container ( C) The temperature of the outer surface, the temperature of the outer surface of the container (C) is substantially the same as the temperature of the water inside the container (C).
도시된 바와 같이, 냉각온도가 약 -13~ -14도로 유지되는 경우(I선 참조), 용기(C) 내의 물 표면 상의 기체(Lg)의 온도를 물의 최대 빙결정 생성대의 온도보다 높은 약 4-6도로 유지하면, 용기(C) 내의 물의 온도가 물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하인 약 -11도를 유지하면서도, 액체 상태가 유지되는 과냉각 상태가 장시간 안정적으로 유지된다. As shown, when the cooling temperature is maintained at about -13 to -14 degrees (see line I), the temperature of the gas Lg on the water surface in the vessel C is about 4 higher than the temperature of the maximum ice crystal generation zone of the water. When maintained at -6 degrees, the supercooled state in which the liquid state is maintained stably is maintained for a long time while the temperature of the water in the vessel C is maintained at about -11 degrees, which is below the temperature of the maximum ice crystal generation zone of the water.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 과냉각 장치를 도시한 도면이다. 과냉각 장치(1000)는 외관을 구성하는 케이싱(1200)을 구비하며, 케이싱(1200) 내에 영하의 온도로 유지되는 냉각실(1100)이 포함된다. 케이싱(1200)은 본체(1210)와 도어(1220)를 포함하며, 케이싱(1200)은 냉각실(1100)을 외부와 단열하기 위해, 단열재로 발포 형성된 층을 구비한다. 도어(1220)에는 과냉각수를 저장하는 물통(1300)이 구비된다. 물통(1300)은 냉각실(1100)의 냉기에 노출되도록 형성된다. 따라서 물통(1300)에 저장된 물은 영하의 온도에서 저장된다. 또한 물통(1300)에는 외부 급수원으로터 물통으로 물을 유입하는 물 유입관(1400)이 연결되고, 물 유입관(1400)에는 물의 유입을 조절하는 밸브(1410)가 설치된다. 6 is a view showing a supercooling apparatus according to an embodiment of the present invention. The
또한 물통(1300)에 저장된 물이 동결되지 않도록, 물통(1300)의 상부에 형성 되는 빙결핵을 해동하는 가열 장치(1310)가 구비된다. 가열 장치(1310)는 물통(1300)의 상부에 설치되며, 물통(1300)의 내부 또는 외부에 설치가능하다. 그러나 도어(1220) 개방 시의 미감이나, 사용의 안정성을 고려하여 물통(1300)의 내부에 설치되는 것이 바람직하다. 가열 장치(1310)는 일반적인 히터, 가열선 등이 이용될 수 있으며, 전기에 의해 발열하는 장치를 이용하는 경우, 절연물에 의해 절연되는 상태로 설치되는 것이 바람직하다. In addition, a
또한 물통(1300)의 하부는 물통에 저장된 과냉각수를 도어(1220)의 외부에서 취수할 수 있도록 취수구(1350)와 연결하는 취수유로(1330)가 연결된다. 취수유로(1330)는 도어(1220)의 단열재 발포층을 지나 취수구(1350)로 연결된다. 또한 물통(1300)의 상부에는 취수유로(1330)를 통해 과냉각수가 배출되는 것을 조절하는 공압 밸브(1370)가 설치된다. 취수구(1350) 주변에는 또한 사용자가 과냉각수의 배출을 조절할 수 있는 레버(1360)가 설치된다. 레버(1360)와 공압 밸브(1370)는 기계적 또는 전자적으로 연동되도록 설계되어, 사용자가 레버(1360)를 밀어 과냉각수를 취수하고자 할 때, 공압 밸브(1370)가 개방되도록 한다. In addition, the lower portion of the
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 과냉각 장치가 구비하는 과냉각수 디스펜서의 일 예를 도시한 도면이다. 물통(1300)은 전술한 바와 같이, 과냉각실(1100: 도 6에 도시)의 냉기에 노출되어 있다. 물통(1300)에는 물 유입관(1400)이 연결되어 있으며, 물 유입관(1400)에는 물 유입관(1400)을 통한 물의 유입을 조절하는 밸브(1410)가 구비된다. 물 유입관(1400)의 일단은 급수원에 연결되고, 타단은 물통(1300)에 연결된다. 바람직하게는 물 유입관(1400)의 타단은 물통(1300)의 하부 에 연결되거나, 물통(1300) 내에 삽입되어 물통(1300)의 하방에 위치한다. 물 유입관(1400)을 통해 물이 물통(1300) 내로 유입될 때, 낙차에 의한 충격이 과냉각수에 가해져 과냉각수가 동결되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한 밸브(1410)는 전술한 레버(1360) 및 공압 밸브(1340)와 연동하도록 설계되거나, 물통 내에 수위 센서(미도시)를 구비하여 소정의 수위를 유지하도록 제어부(미도시)에 의해 제어되는 것이 바람직하다. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a subcooled water dispenser included in a subcooling device according to an embodiment of the present invention. As described above, the
물통(1300)의 상부는 전술한 바와 같이 빙결정이 생기기 쉬운 환경이다. 따라서 물통(1300)의 상부에는 가열 장치(1310)가 구비된다. 또한 물통(1300)의 하부에는 과냉각수를 외부로 배출하는 배출구(1320)가 형성된다. 배출구(1320)는 취수 유로(1330)와 연결되며, 취수 유로(1330)의 타단은 과냉각 장치의 외부에 위치하는 취수구(1350)와 연결된다. 취수구(1350) 부근에는 과냉각수의 취수 여부를 사용자가 선택할 수 있는 부재가 설치되며, 일반적으로 레버(1360)가 이용된다. 사용자가 컵을 레버(1360)에 대고 레버(1360)를 누름으로써 취수 유로(1330)를 개방하여 과냉각수가 컵으로 배출되며, 과냉각수는 낙차에 의해 슬러쉬 상태로 변환된다.The upper portion of the
또한 물통(1300)의 상부에는 공압 밸브(1340)가 설치된다. 공압 밸브(1340)는 금속 밸브에 비해 빙결정을 잘 생성시키지 않는다는 장점이 있다. 또한 공압 밸브(1340)에 의해 과냉각수의 과냉각 안정성을 깨트리는 요인을 최대한 제거하기 위해 공압 밸브(1340)는 물통(1300)의 상부에서 수평 방향으로 설치되는 것이 바람직하다. 공압 밸브(1340)의 개방에 의해 취수 유로(1330)를 통해 과냉각수가 배출된다. 따라서 공압 밸브(1340)는 레버(1360)와 연동하도록 설계되거나, 제어되는 것 이 바람직하다. In addition, a
취수 유로(1330)는 도어(1220)의 단열재를 통과하여 과냉각 장치의 외부로 연결된다. 도어(1220)의 외부, 즉 과냉각 장치의 외부는 상온이며, 물통(1300)이 위치한 과냉각실(1100)은 영하의 온도이다. 따라서 단열재의 온도는, 도어(1220)의 외면 쪽이 상온, 도어(1220)의 내면 쪽이 영하의 온도를 가지도록 선형적인 온도 분포를 가진다. 따라서 취수 유로(1330)는 영하의 온도에서 상온의 온도 영역에 걸쳐서 위치한다. 이때, 취수 유로(1330)에 잔류하는 물의 표면이 최대 빙결정 생성대의 온도보다 높은 온도 영역에 위치하도록 취수 유로(1330)의 형상 및 길이를 선정하여, 취수 유로(1330)에 잔류하는 물의 동결을 방지할 수 있다. 따라서 본 발명이 제공하는 과냉각 장치는 물통(1300) 및 취수 유로(1330)에 저장되는 물을 과냉각 상태로 저장하다가, 사용자가 원할 때 취수하여 슬러쉬 상태로 이용할 수 있다. The
도 1은 종래 기술에 의한 해동 및 선도유지장치의 실시의 형태를 나타낸 도면,1 is a view showing an embodiment of a thawing and freshness holding device according to the prior art;
도 2는 고전압 발생장치(3)의 회로 구성을 나타낸 회로도,2 is a circuit diagram showing a circuit configuration of the
도 3은 냉각 중인 액체에 빙결핵이 생성되는 과정을 나타내는 도면,3 is a view showing a process of generating ice tuberculosis in the liquid being cooled,
도 4는 본 발명에 따른 과냉각 장치에 적용되는 빙결핵 생성을 방지하는 과정을 나타내는 도면,4 is a view showing a process for preventing the formation of ice tuberculosis applied to the supercooling apparatus according to the present invention,
도 5는 도 4에 따른 물의 과냉각 상태 그래프,5 is a supercooled state graph of water according to FIG. 4,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 과냉각 장치를 도시한 도면,6 is a view showing a supercooling apparatus according to an embodiment of the present invention,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 과냉각 장치가 구비하는 과냉각수 디스펜서의 일 예를 도시한 도면.7 is a diagram illustrating an example of a subcooling water dispenser provided in a subcooling device according to an embodiment of the present invention.
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