KR101045188B1 - 초저온 해동 기계장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제1단열창고와; 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제2단열창고와; 메인 압축기에서 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제1응축기로 연결되어 상기 제1 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제1 모세관과 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제1증발기로 순차 연결되어 상기 제2단열창고를 냉각시키는 제1냉동사이클과; 메인 압축기에서 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제2응축기로 연결되어 상기 제2 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제2 모세관과 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제2증발기로 순차 연결되어 상기 제1단열창고를 냉각시키는 제2냉동사이클과; 상기 메인 압축기의 출력단에 연결되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제1 전자변과; 상기 열교환기의 출력단에 연결되며 상기 제1전자변과 연동 제어되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제2 전자변으로 구성되는 초저온 해동 기계장치에 관한 것이다. 본 발명에 의하여 동결를 간편하게 형성시키면서 동결 에너지를 절감시킬 수 있는 초저온 해동 기계장치가 제공되는 이점이 있다.
특히, 본 발명에 의하면 동결과 해동을 반복하여야 제작할 수 있는 북어 생산용 초저온 해동 기계장치에 매우 유리하다.

Description

초저온 해동 기계장치{Thawing apparatus in cryogenic refrigerator}

본 발명은 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제1단열창고와; 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제2단열창고와; 메인 압축기에서 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제1응축기로 연결되어 상기 제1 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제1 모세관과 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제1증발기로 순차 연결되어 상기 제2단열창고를 냉각시키는 제1냉동사이클과; 메인 압축기에서 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제2응축기로 연결되어 상기 제2 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제2 모세관과 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제2증발기로 순차 연결되어 상기 제1단열창고를 냉각시키는 제2냉동사이클과; 상기 메인 압축기의 출력단에 연결되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제1 전자변과; 상기 열교환기의 출력단에 연결되며 상기 제1전자변과 연동 제어되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제2 전자변으로 구성되어 상기 제1단열창고와 제2단열창고를 교번하여 냉동 및 해동시켜 창고내 저장물을 냉동 동결시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치에 관한 것이다.

일반적으로 초저온 냉동은 -40℃ 이하의 냉동 상태로서, 산업적으로 그 이용 분야가 무궁한데, 식수나 식재료의 보관에 있어서도 매우 유용하다.

그런데, 초저온 상태로 냉각된 물품들은 상온에 내어 놓아도 오랜시간 해동과정이 필요한데, 상온에서 이와 같은 해동 시간이 오래될 수록 표면층과의 온도차이에 의하여 식재료가 상하게 되는 문제점이 있다.

일반적으로, 기후가 따뜻한 지역에서 비교적 장기간 일반 상온에서 저장할 수 있는 것은 곡류, 콩류, 감자와 같은 구근류 등의 한정된 식물성 음식물이었으나, 저온 냉장 기술의 발달로 인하여 동물성 식품의 동결저장 및 냉장유통은 물론 품질 유지시간이 짧은 야채류, 과일류 등 식물성 식품의 냉각에 의한 저장 및 유통기간이 대폭 연장할 수 있게 되었다.

한편, 대부분 식품의 화학성분은 회분, 탄수화물, 지방, 단백질, 비타민 등으로 구성되어 있고, 수분을 60 ~ 80% 까지 함유하고 있는데, 식품이 함유하는 수분은 결합수(結合水)와 자유수(自由水)로 구분되는데, 자유수는 식품의 내부에서 자유로이 유동하는 물을 의미한다.

식품의 냉각, 동결, 저장과 같은 저온 조작은 식품에 포함된 수분의 존재 상태에 따라 변화하게 되는바, 식품의 동결 목적을 간단히 말한다면 식품을 0℃ 이하(결빙점 이하)의 온도를 유지하도록 하여 식품 중의 자유수를 동결시킴으로써, 식품의 산소에 의한 변질, 미생물이나 곰팡이에 의한 변질을 방지하고자 하는 것이다.

이때 동결되는 것은 주로 동물성 식품이며 그 보존 기간은 대체적으로 온도관리에 의해서 좌우된다.

오늘날 우리의 식단에 오르고 있는 냉동식품류는 크게 2 종류로 나누어볼 수 있는데 포장냉동식품과 직접냉동식품으로 구분할 수 있으며 포장냉동식품의 경우 축산물의 포장육, 가공육, 수입육 등이 있고, 직접냉동 축산물으로는 주로 도살장에서 도살 후 곧 바로 냉동보관에 들어가는 냉동육, 구분이 되지 않은 수입육 등이 있다.

수산물의 경우 주로 직접 냉동식을 사용하고 있는데 건조하지 않은 원양수산물은 선상에서 직접 염장 냉동하여 보관한다.

일반적으로 냉동고의 온도는 -40˚C에서 -45˚C를 유지하게 되는데 이런 냉동고의 온도를 유지하기 위하여 초기 냉동고의 시설에서부터 많은 비용이 발생하게 되는데 이러한 보관은 제품의 신선도 유지라는 관점보다는 장기 보관의 목적에만 주력하게 되므로 제품이 건조되거나 온도 편차에 따른 변질로 인하여 식감을 기대할수 없게 된다.

냉동제품의 선도유지는 얼마나 낮은 온도로 급속히 냉동을 하느냐에 관건이 되는바, -40˚C의 냉동고로 서서히 냉동이 되면 빙점에 이르기까지 제품내의 수분이 조직을 팽창하여 주는 결과가 되어 해동 시에 식감을 떨어뜨리게 되는 요인이 된다.

이런 현상 등으로 소비자들은 냉동식품에 대한 좋은 이미지를 가질 수 없게되고 또한 살균을 하지 않은 제품의 경우 해동시간이 길면 길수록 수분으로 인한 세균번식의 속도를 가중시키게 되어 냉동식품의 오염발생 위험이 고조되는 문제점이 있다.

본 발명은 물품저장 창고에 입고된 물품을 짧은 시간 내에 초저온으로 급속 냉각시켜 내용물의 신선도를 유지하면서 안전하게 장기 보관하고, 입고된 물품이 가지고 있는 잠열을 이용하여 저온 안전 해동을 실시함으로써 유통상의 에너지 절감효과를 극대화시키는 초저온 해동 기계장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제1단열창고와; 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제2단열창고와; 메인 압축기에서 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제1응축기로 연결되어 상기 제1 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제1 모세관과 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제1증발기로 순차 연결되어 상기 제2단열창고를 냉각시키는 제1냉동사이클과; 메인 압축기에서 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제2응축기로 연결되어 상기 제2 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제2 모세관과 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제2증발기로 순차 연결되어 상기 제1단열창고를 냉각시키는 제2냉동사이클과; 상기 메인 압축기의 출력단에 연결되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제1 전자변과; 상기 열교환기의 출력단에 연결되며 상기 제1전자변과 연동 제어되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제2 전자변으로 구성되어 상기 제1단열창고와 제2단열창고를 교번하여 냉동 및 해동시켜 창고내 저장물을 냉동 동결시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치를 기술적 요지로 한다.

여기서 상기 열교환기는 독립된 제3냉동사이클의 증발기에 연결된 챔버로서, 상기 제1냉동사이클 또는 제2냉동사이클의 운전 초기에 제1 단열창고 또는 제2 단열창고에 입고된 물품의 잠열을 배출시키기 위하여 가동시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치로 되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 초저온 해동 기계장치는 상기 제1단열창고에 물품이 입고되면 상기 제1 전자변과 제2 전자변을 자동 제어하여 상기 제1단열창고의 입고 물품의 잠열로 상기 제2 단열창고의 입고 물품을 해동시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치로 되는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명에 의하여 본 발명은 물품저장 창고에 입고된 물품을 짧은 시간 내에 초저온으로 급속 냉각시켜 내용물의 신선도를 유지하면서 안전하게 장기 보관하고, 입고된 물품이 가지고 있는 잠열을 이용하여 저온 안전 해동을 실시함으로써 유통상의 에너지 절감효과를 극대화시키는 초저온 해동 기계장치가 제공되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도
도 2는 본 발명의 제1냉동사이클 운전도
도 3은 본 발명의 제2 냉동사이클 운전도
도 4는 냉동 사이클 설명 블럭도
도 5는 본 발명의 냉동사이클 구조도
도 6은 본 발명의 운전 상태도

이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하의 도 1은 본 발명의 전체 구성도이며, 도 2는 본 발명의 제1냉동사이클 운전도이며, 도 3은 본 발명의 제2 냉동사이클 운전도이며, 도 4는 냉동 사이클 설명 블럭도이며, 도 5는 본 발명의 냉동사이클 구조도이며, 도 6은 본 발명의 운전 상태도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명은 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)와 메인 압축기(100)와 제1응축기(110)와 열교환기(200)와 제1모세관(111)과 제1증발기(112)로 순차 연결되는 제1냉동사이클(1)과 메인 압축기(100)와 제2응축기(120)와 열교환기(200)와 제2모세관(121)과 제2증발기(122)로 순차 연결되는 제2냉동사이클(2)과 제1 전자변(30)과 제2 전자변(40)으로 구성된다.

본 발명의 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)는 독립 냉동고로서 냉동 또는 해동시킬 물품을 입고시키는 챔버이다.

본 발명의 상기 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)에서는 냉동과 해동이 선택적으로 반복다.

상기 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)에는 각각 냉동사이클의 응축기와 증발기가 같이 형성되어 응축기에서 입고 물품을 해동시키고, 증발기에서 입고 물품을 냉동시킨다.

일반적으로 냉동사이클은 도 4에 도시된 바와 같이 압축기(냉매 상태 : 고온 고압), 응축기(저온 고압), 모세관(저온 저압), 증발기(고온 저압)으로 이루어진다.

본 발명에서는 상기 냉동사이클을 독립적으로 제1냉동사이클(1)과 제2냉동사이클(2)로 2개 형성시키되, 두개의 냉동 사이클 중 하나만 항상 구동하므로 도 5에 도시된 바와 같이 구동 에너지가 필요한 압축기는 메인 압축기(100)로 정하여 하나만 사용하며, 상기 메인 압축기(100)의 출력단에 제1 전자변(30)을 형성시켜 상기 제1냉동사이클(1)과 제2냉동사이클(2)의 경로가 선택되도록 한다.

또한, 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20) 내부에 입고되는 물품을 초기 냉동시킬 경우에 물품에 포함된 잠열에 의하여 상기 제1응축기(110) 또는 제2응축기(120)의 효율이 저하되므로 상기 응출기의 효율을 보조하여 입고된 물품의 잠열을 신속히 배출하기 위하여 상기 제1응축기(110) 또는 제2응축기(120)의 출력단이 냉매를 추가 냉각시키는 열교환기(200)를 통과하도록 한다.

상기 열교환기(200)는 독립된 제3냉동사이클의 증발기에 연결된 챔버로서, 운전 초기에 제1단열창고(10) 또는 제2단열창고(20)에 입고된 물품의 잠열을 배출시키기 위하여 상기 제1냉동사이클(1) 또는 제2냉동사이클(2)의 제1응축기(110) 또는 제2응축기(120)를 통과한 냉매를 추가 냉각시키는 장치이다.

일반적으로 온도가 낮으면 낮을수록 냉동 및 동결건조가 쉽고 빠른데, 본 발명에서는 상기 열교환기(200)를 통하여 잠열을 신속히 배출함으로써 초저온(-40도 ~ -80도) 상태를 빠르게 형성시킬 수 있으므로, 짧은 시간내에 함수율이 급속 냉동시킬수 있다.

상기 열교환기(200)는 상기 제1냉동사이클(1) 또는 제2냉동사이클(2)이 일정 온도 이하의 수준으로 떨어지면 잠열의 배출이 불필요하므로 가동을 중지하도록 한다.

상기 열교환기(200) 역시 상기 제1냉동사이클(1) 또는 제2냉동사이클(2)이 교대로 하나만 동작하므로 상기 제1냉동사이클(1) 또는 제2냉동사이클(2)에 각각 연결될 필요가 있다.

본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 제1 전자변(30)에 연동되는 제2 전자변(40)을 마련하여 상기 열교환기(200)를 경로로 하는 제1냉동사이클(1)과 제2냉동사이클이 결정되도록 한다.

상기의 내용을 요약하면 본 발명의 제1냉동사이클(1)은 도 2 또는 도 5에 도시된 바와 같이 메인 압축기(100)에서 상기 제1단열창고(10) 내부에 형성되는 제1응축기(110)로 연결되어 상기 제1단열창고(10)에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기(200)를 통과하여 제1모세관(111)과 상기 제2단열창고(20) 내부에 형성되는 제1증발기(112)로 순차 연결되어 상기 제2단열창고(20)를 냉각시키는 경로를 구성한다.

본 발명의 제2냉동사이클(2) 역시 도 3과 도 5에 도시된 바와 같이 메인 압축기(100)에서 상기 제2단열창고(20) 내부에 형성되는 제2응축기(120)로 연결되어 상기 제2 단열창고(20)에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기(200)를 통과하여 제2모세관(121)과 상기 제1단열창고(10) 내부에 형성되는 제2증발기(122)로 순차 연결되어 상기 제1단열창고(10)를 냉각시키는 경로를 구성한다.

상기 제1 전자변(30)과 제2 전자변(40)은 연동 구동되어 도 2, 도 3, 도 5에 도시된 바와 같이 반드시 제1냉동사이클(1)과 제2냉동사이클(2)이 택일적으로 선택되도록 한다.

따라서, 상기 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)의 구동 상태는 도 6에 도시된 바와 같이 일측이 냉동되면 타측은 해동되는 관계를 가지므로, 상기 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)에는 물품을 생산하면서 번갈아 구동 제어하며, 상기 초저온 해동 기계장치는 상기 제1 전자변(30)과 제2 전자변(40)의 구동 주기를 제어하여 상기 제1단열창고(10)와 제2단열창고(20)에 입고된 물품의 동결 상태를 자동 제어한다.

이와 같은 구성에 의하면 단열창고 내에 입고된 물품의 잠열은 급속 제거되면서 상기 잠열은 다른 단열창고에 입고된 냉동물품을 해동시키는 에너지로 이용되는 효과가 발생된다.

이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

1 : 제1냉동사이클 2 : 제2냉동사이클
10 : 제1단열창고 20 : 제2단열창고
30 : 제1 전자변 40 : 제2 전자변
100 : 메인 압축기 110 : 제1응축기
111 : 제1모세관 112 : 제1증발기
120 : 제2응축기 121 : 제2모세관
122 : 제2증발기 200 : 열교환기

Claims (3)

1. 입고된 물품을 냉동 저장시키는 제1단열창고와;
   입고된 물품을 냉동 저장시키는 제2단열창고와;
   메인 압축기에서 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제1응축기로 연결되어 상기 제1 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제1 모세관과 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제1증발기로 순차 연결되어 상기 제2단열창고를 냉각시키는 제1냉동사이클과;
   메인 압축기에서 상기 제2단열창고 내부에 형성되는 제2응축기로 연결되어 상기 제2 단열 창고에 열을 발산시킨 후 냉매를 냉각시키는 열교환기를 통과하여 제2 모세관과 상기 제1단열창고 내부에 형성되는 제2증발기로 순차 연결되어 상기 제1단열창고를 냉각시키는 제2냉동사이클과;
   상기 메인 압축기의 출력단에 연결되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제1 전자변과;
   상기 열교환기의 출력단에 연결되며 상기 제1전자변과 연동 제어되어 상기 제1냉동사이클과 제2냉동사이클 경로를 택일적으로 선택하는 제2 전자변으로
   구성되어
   상기 제1단열창고와 제2단열창고를 교번하여 냉동 및 해동시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치.
2. 제1항에 있어서 상기 열교환기는
   독립된 제3냉동사이클의 증발기에 연결된 챔버로서, 상기 제1냉동사이클 또는 제2냉동사이클의 운전 초기에 제1 단열창고 또는 제2 단열창고에 입고된 물품의 잠열을 배출시키기 위하여 가동시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치.
3. 제2항에 있어서 상기 초저온 해동 기계장치는
   상기 제1단열창고에 물품이 입고되면 상기 제1 전자변과 제2 전자변을 자동 제어하여 상기 제1단열창고의 입고 물품의 잠열로 상기 제2 단열창고의 입고 물품을 해동시키는 것을 특징으로 하는 초저온 해동 기계장치.

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