KR101862579B1 - 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 이상에서와 같은 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 스크레퍼 고착시에 냉동기의 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 전동 핫가스 바이패스 밸브를 통하여 증발기 입구로 보내고, 증발기에서 고온의 핫가스가 유입되어져 이중관 증발기 내부에 생성된 해수 얼음을 해동시킴으로써 스크레퍼의 고착이 해소되고, 제빙기(장치)의 경우 유입되는 해수에 결빙핵이 존재하거나, 유입온도가 낮은 경우, 유량 변동, 해수의 염분 농도 변화, 냉동 사이클 변화 등에 따라서 이중관 제빙기 내부 관벽에서 생성되는 얼음의 양이 급격이 증가하거나 제빙되는 얼음의 강도가 높아짐으로써 내부 관벽에 생성되는 얼음을 긁어내는 스크레퍼에 힘이 걸리고, 이로 인해 스크레퍼를 구동하는 모터에 과부하가 걸리게됨으로써 과부하에 의하여 스크레퍼를 구동하는 모터가 멈추게 되는 종래의 문제점이 개선되며, 이중관 내부에 얼음이 발생되더라도 스크레퍼의 재구동 시간이 단축되어 어획물의 운반, 얼음의 품질, 조업지까지 얼음의 운반 및 보관에 따른 비용, 조업선에서의 작업 인력 및 시간 지연 등이 효율적으로 관리될 수 있고, 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 이용하여 스크레퍼 주위의 얼음 해동이 이루어지므로 환경 오염에 대한 문제가 없고, 영구적인 사용과 경제적인 효과가 있는 장점을 갖는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 동관과, 상기 동관으로부터 간격을 두고 상기 동관의 내측면에 배치된 실린더형 티타늄관과, 상기 동관과 상기 티타늄관의 사이에 배치되고 베이스부와 상기 베이스부로부터 반경방향 내측으로 돌출된 복수의 격벽을 가지는 알루미늄 지지체와, 상기 동관의 일단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 유입구와 연통된 해수유입공간과, 상기 동관의 타단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 샤베트 아이스 유출구와 연통된 해수 샤베트 아이스 유출공간과, 상기 해수 샤베트 아이스 유출공간에 인접하여 형성되고 냉매 유입구와 연통된 냉매유입공간과, 상기 해수유입공간에 인접하여 형성되고 냉매 유출구와 연통된 냉매유출공간과, 회전축을 구비하며 상기 동관의 상기 일단부의 외측에 위치하되 상기 회전축이 상기 해수유입공간 내로 삽입되어 있는 모터와, 상기 티타늄관 내측에 배치되고 실린더형 본체부와 상기 본체부의 원주면으로부터 수직 돌출된 나사산을 구비하며 일측 단부의 나사산 미형성 부분에서 돌출된 헤드부를 가지며, 상기 헤드부가 상기 모터의 회전축과 연결된 스크레퍼 및 상기 스크레퍼와 상기 티타늄관의 사이에 배치되고 상기 티타늄관에 발생되는 결빙에 의해 상기 스크레퍼의 고착이 방지되도록 고온의 냉매가 유동되는 유로가 내부에 형성된 해동라인을 포함한다.

Description

핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치{SEA WATER SHERBET ICE MANUFACTURING APPARATUS HAVING A FUNCTION OF PREVENTING AND REMOVING SCRAPER STICKING USING HOT GAS}

본 명세서에 개시된 내용은 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치에 관한 것으로, 특히, 어류 등의 해산물을 냉장보관하기 위하여 해수를 샤베트 아이스 상태로 만드는 제빙장치의 스크레퍼 고착으로 인한 문제점을 해결함으로써 제빙장치의 효율을 극대화 할 수 있는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치에 관한 것이다.

본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.

국내 연·근해 어선은 30-100 톤 미만의 소형 선박이 대부분이며, 어획한 어류는 쉽게 부식 되기 때문에 저온 저장을 하여 어획물의 신선도를 유지 해야만 한다.

저온 저장의 방법으로는 어창의 해수를 냉각기로 지속적으로 저온으로 냉각하여 저온을 유지하는 방법이 있으나 이 경우 다량의 어획물을 어창에 보관할 경우 어창 내의 저온의 해수 온도가 상승하여 어획물의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 해수 온도를 일정 온도 이하로 낮추기 어렵기 때문에 고품질의 어획물 보관 방법으로 적합하지 않다.

다른 방법으로 육상의 담수 각얼음을 쇄빙하여 어선의 어창에 저장하여 어획시에 해수와 혼합하여 어획물을 냉각하는 방법을 주로 사용하고 있다. 이 경우 육상에서 제조한 담수 각얼음을 잘게 부숴 쇄빙 얼음을 만들면서 얼음 표면이 날까로워 지고 입자가 크기 때문에 어창에서 어획물과 혼합시에 어획물의 표면을 손상시키며 담수로 제조한 얼음이 녹으면서 해수의 염분농도 저하시켜 어획물의 신선도를 저하 시키는 효과를 가져 온다. 또한 큰 얼음 입자로 인하여 어획물의 냉각 속도가 늦어 어획물의 초기 신선도 유지가 어려운 문제가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 최근 해수 샤베트 아이스를 이용한 어획물의 보관 및 유통 방법이 고려되고 있다. 해수 샤베트 아이스의 경우 어획물이 동결되지 않는 최저의 온도(약 -1~-2℃)까지 어획물을 냉각하여 신선도를 유지할 수 있으며, 얼음 입자가 수 ㎛로 작고 얼음과 물이 혼합되어 있어 유동성이 높고 어획물과의 접촉 면적이 넓어 열교환 속도가 빨라 급속 냉각 효과가 있다.

냉열 에너지가 잠열 형태로 저장되어 있기 때문에 대량의 어획물이 저장 되더라도 온도가 상승하지 않기 때문에 슬러리(slury) 형태의 샤베트형 해수빙(이하, '샤베트 아이스'라 함)은 미래의 어획물의 선도 유지 수단으로 널리 활용될 것으로 기대되어 관심이 집중되고 있다.

여기서, 샤베트 아이스를 경제적이며 신뢰성 있게 만들어 내는 제빙장치는 핵심 장비로서 여러가지 형태로 연구 개발 되고 있는데, 크게 증발판형, 과냉각수형, 냉매 집적 접촉형, 진공에 의한 물의 직접 동결형 등이 연구 또는 개발되고 있다.

전술된 바와 같은 제빙장치 중 증발판형과 과냉각수형이 보급되고 있으나 현재까지 가장 신뢰성 있는 방식은 증발판형으로 인식되고 있는데, 증발판형은 다시 몇가지 형태로 구분되나 크게는 단관식과 다관식으로 구분되며, 최근 다관식 제빙기가 집중적으로 개발되고 있는 상황이다.

다관식 제빙기는 쉘튜브형 입형 열교환기를 기본으로 사용하며 전열관 내부에 빙결 억제제를 소량 포함한 축열매체를 공급하면서 쉘측(전열관 외부)에 냉매를 증발시켜 열을 빼앗고 전열관 내부에 얼음이 고착하지 못하도록 연속적으로 긁어 내는 형식을 취하고 있다.

대표적인 것으로 튜브 내부에 전열관 내벽을 선회운동하는 로드를 이용하여 제빙하는 휩로드(whip rod) 방식(예를 들면, 한국공개특허공보 제2001-0068584호에 기재된 장치)과, 전열관 내부에 플라스틱 재질의 나사형식의 스크레퍼(scraper)를 회전시켜 제빙하는 스크루 스크레퍼 방식(예를 들면, 한국등록특허 제10-0296653호에 기재된 장치) 및 진동스프링 장치를 이용하여 진동에너지에 의한 스프링의 운동을 이용한 진동식(예를 들면, 한국등록실용신안 제20-0240787호에 기재된 장치) 등이 개발되었다.

본 발명에서는 입형 쉘엔튜브 다관식 제빙기의 오일회수 문제점을 해결하기 위한 방안으로 입형 이중관식 다관 제빙기를 사용하였다.

그러나, 개발된 방식들이 각각 갖는 많은 장점에도 불구하고 공통적으로 갖는 약점은 전열면을 연속적으로 긁어내는 동력을 전달하는 기계기구의 복잡성과 신뢰성 부족이 공통적인 문제이며 또한 생성된 샤베트 아이스의 순환과정에서의 집적에 의한 폐색은 샤베트 아이스 제빙기의 일반 보급을 제약하고 있다.

이러한, 스크루 스크레퍼 방식은 위에서 설명한 바와 같이 다관식 제빙기에 적용되고 있는데, 이러한 종래의 다관식 제빙기의 각 관 자체는 단일의 관으로서, 이 단일의 관 안에 스크레퍼가 삽입되어 있기 때문에 단일의 관 내에서 얼음이 어는 경우 관이 동파되는 등의 문제가 발생된다.

특히, 제빙기의 경우 유입되는 해수에 결빙핵이 존재하거나, 유입온도가 낮은 경우, 유량 변동, 해수의 염분 농도 변화, 냉동 사이클 변화 등에 따라서 이중관 제빙기 내부 관벽에서 생성되는 얼음의 양이 급격이 증가하거나 제빙되는 얼음의 강도가 높아진다.

전술된 바와 같이 이중관 제빙기 내부 관벽에서 생성되는 얼음의 양이 급격이 증가하거나 제빙되는 얼음의 강도가 높아지면 내부 관벽에 생성되는 얼음을 긁어내는 스크레퍼에 힘이 걸리고, 이로 인해 스크레퍼를 구동하는 모터에 과부하가 걸리게됨으로써 과부하에 의하여 스크레퍼를 구동하는 모터가 멈추게 된다.

상기된 바에 의해 제빙중에 스크레퍼의 회전이 멈추게 되면 관벽과 스크레퍼 사이에 얼음이 존재하게 되고, 이로 인해 유체가 흐를 수 없게 되어 스크레퍼는 고착되며, 얼음이 녹기까지 오랜 시간 동안 스크레퍼를 구동시킬 수 없게됨으로써 제빙 작업이 불가능해진다.

이때, 이중관 내부에는 얼음이 형성되어 있고, 이중관의 외부에는 저온의 냉매액이 있기 때문에 이중관 내부의 얼음이 해동되어 스크레퍼가 재구동 하기까지 약 1시간 이상의 시간이 소요되고, 따라서 이 시간 동안 제빙을 못하게됨으로써 막대한 손해가 발생되게 된다.

이러한, 스크레퍼 고착의 경우 현재에는 냉동기 운전을 멈추고, 자연적으로 이중관 내부의 얼음이 녹아 스크레퍼 고착이 풀려 스크레퍼가 다시 구동 될 때까지 기다려야 하는 방법외 특별할 대처 방안이 없어 이를 해결하기 위한 획기적인 대안이 필요하다.

1. 한국 등록실용 제20-0384641호(2005.05.10)

2. 한국 공개특허 제10-2006-0110493호(2006.10.25)

스크레퍼 고착시에 냉동기의 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 전동 핫가스 바이패스 밸브를 통하여 증발기 입구로 보내고, 증발기에서 고온의 핫가스가 유입되어져 이중관 증발기 내부에 생성된 해수 얼음을 해동시킴으로써 스크레퍼의 고착을 해소하는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 제공하고자 한다.

제빙기(장치)의 경우 유입되는 해수에 결빙핵이 존재하거나, 유입온도가 낮은 경우, 유량 변동, 해수의 염분 농도 변화, 냉동 사이클 변화 등에 따라서 이중관 제빙기 내부 관벽에서 생성되는 얼음의 양이 급격이 증가하거나 제빙되는 얼음의 강도가 높아짐으로써 내부 관벽에 생성되는 얼음을 긁어내는 스크레퍼에 힘이 걸리고, 이로 인해 스크레퍼를 구동하는 모터에 과부하가 걸리게됨으로써 과부하에 의하여 스크레퍼를 구동하는 모터가 멈추게 되는 종래의 문제점이 개선되는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 제공하고자 한다.

이중관 내부에 얼음이 발생되더라도 스크레퍼의 재구동 시간이 단축되어 어획물의 운반, 얼음의 품질, 조업지까지 얼음의 운반 및 보관에 따른 비용, 조업선에서의 작업 인력 및 시간 지연 등이 효율적으로 관리될 수 있는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 제공하고자 한다.

압축기에서 생성된 고온의 냉매를 이용하여 스크레퍼 주위의 얼음 해동이 이루어지므로 환경 오염에 대한 문제가 없고, 영구적인 사용과 경제적인 효과가 있는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 제공하고자 한다.

실시예에 의한 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 동관과, 상기 동관으로부터 간격을 두고 상기 동관의 내측면에 배치된 실린더형 티타늄관과, 상기 동관과 상기 티타늄관의 사이에 배치되고 베이스부와 상기 베이스부로부터 반경방향 내측으로 돌출된 복수의 격벽을 가지는 알루미늄 지지체와, 상기 동관의 일단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 유입구와 연통된 해수유입공간과, 상기 동관의 타단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 샤베트 아이스 유출구와 연통된 해수 샤베트 아이스 유출공간과, 상기 해수 샤베트 아이스 유출공간에 인접하여 형성되고 냉매 유입구와 연통된 냉매유입공간과, 상기 해수유입공간에 인접하여 형성되고 냉매 유출구와 연통된 냉매유출공간과, 회전축을 구비하며 상기 동관의 상기 일단부의 외측에 위치하되 상기 회전축이 상기 해수유입공간 내로 삽입되어 있는 모터와, 상기 티타늄관 내측에 배치되고 실린더형 본체부와 상기 본체부의 원주면으로부터 수직 돌출된 나사산을 구비하며 일측 단부의 나사산 미형성 부분에서 돌출된 헤드부를 가지며, 상기 헤드부가 상기 모터의 회전축과 연결된 스크레퍼 및 상기 스크레퍼와 상기 티타늄관의 사이에 배치되고 상기 티타늄관에 발생되는 결빙에 의해 상기 스크레퍼의 고착이 방지되도록 고온의 냉매가 유동되는 유로가 내부에 형성된 해동라인을 포함한다.

실시예에 의하면, 상기 해동라인은 상기 냉매 유입구와 상기 냉매 유출구까지 연장 형성되되, 상기 냉매 유입구측의 단부는 압축기와 연통되어 상기 압축기에서 생성된 상기 고온의 냉매를 공급받는다

실시예에 의하면, 상기 고온의 냉매는 상기 냉매 유입구측의 증발기에 핫가스의 형태로 공급된다.

실시예에 의하면, 상기 해동라인은, 상기 압축기와 응축기가 연통된 배관에 일단이 연통되고, 상기 증발기와 냉매액의 증발에 의한 열흡수작용이 일어나도록 냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응하여 냉매유량을 조절하는 팽창밸브가 연통된 배관에 타단이 연통된 바이패스 관이다.

실시예에 의하면, 상기 팽창밸브의 유입구측 배관에는 상기 팽창밸브의 개폐를 위한 액관 밸브가 구비된다.

실시예에 의하면, 상기 스크레퍼의 고착은 상기 모터의 운전 전류에 이상 발생시 고착이 시작되는 신호로 감지한다.

이상에서와 같은 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 스크레퍼 고착시에 냉동기의 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 전동 핫가스 바이패스 밸브를 통하여 증발기 입구로 보내고, 증발기에서 고온의 핫가스가 유입되어져 이중관 증발기 내부에 생성된 해수 얼음을 해동시킴으로써 제빙 시스템이 스크레퍼의 고착 없이 연속 가동이 가능하고, 스크레퍼 고착시에도 재가동이 신속하게 이루어지는 장점을 갖는다.

제빙기(장치)의 경우 유입되는 해수에 결빙핵이 존재하거나, 유입온도가 낮은 경우, 유량 변동, 해수의 염분 농도 변화, 냉동 사이클 변화 등에 따라서 이중관 제빙기 내부 관벽에서 생성되는 얼음의 양이 급격이 증가하거나 제빙되는 얼음의 강도가 높아짐으로써 내부 관벽에 생성되는 얼음을 긁어내는 스크레퍼에 힘이 걸리고, 이로 인해 스크레퍼를 구동하는 모터에 과부하가 걸리게됨으로써 과부하에 의하여 스크레퍼를 구동하는 모터가 멈추게 되는 종래의 문제점이 개선되는 장점을 갖는다.

이중관 내부에 얼음이 발생하여 스크레퍼가 고착되어 제빙 시스템이 멈추더라도 스크레퍼의 재구동 시간이 단축되어 어획물의 운반, 얼음의 품질, 조업지까지 얼음의 운반 및 보관에 따른 비용, 조업선에서의 작업 인력 및 시간 지연 등이 효율적으로 관리될 수 있는 장점을 갖는다.

압축기에서 생성된 고온의 냉매를 이용하여 스크레퍼 주위의 얼음 해동이 이루어지므로 환경 오염에 대한 문제가 없고, 영구적인 사용과 경제적인 효과가 있는 장점을 갖는다.

도 1은 종래의 이중관 제빙장치가 적용된 제조시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 이중관 제빙장치의 길이방향 단면도.
도 3은 도 2의 이중관 제빙장치의 수평절단 단면도.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치의 개념도.
도 5는 도 1의 도면으로 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 2의 도면으로 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 도면.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 순서도.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 기본적인 구성 및 그에 따른 작용과 효과를 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 이중관 제빙장치가 적용된 제조시스템을 설명하기 위한 도면, 도 2는 도 1의 이중관 제빙장치의 길이방향 단면도, 도 3은 도 2의 이중관 제빙장치의 수평절단 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 열교환은, 냉매가 열원으로부터 열을 회수하여 저온 저압 증기의 형태로 회수하는 압축기(30), 압축기를 지난 고온 고압의 냉매 증기의 열을 방출하여 냉매액으로 만드는 이중관식 응축기(40), 수리 시와 분리 시에 액을 저장하고 팽창밸브에 가스가 아닌 액냉매를 보내주는 역할을 하는 수액기(50), 및 냉매액의 증발에 의한 열흡수작용이 용이하게 일어나도록 냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응할 수 있도록 냉매유량을 조절하는 역할을 하는 팽창밸브(60)를 거쳐 공급된 냉매액이 해수에서 증발잠열을 흡수하여 가스가 되는 증발기 역할을 하는 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)로 공급되었다가 다시 압축기(30)로 회수되도록 이루어진다.

이러한, 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)는 도 2와 도 3에 도시된 바와 같이 외측의 실린더형 동관(11), 실린더형 티타늄관(15), 알루미늄 지지체, 해수유입공간(17), 해수 샤베트 아이스 유출공간(18), 냉매유입공간(19), 냉매유출공간(19-1), 모터(20) 및 스크레퍼(16)를 포함한다.

이때, 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)에서 동관(11)은 가장 외측에 배치되고 실린더형으로 되어 있으며, 티타늄관(15)은 동관(11)으로부터 간격을 두고 동관(11)의 내측면에 배치되어 있고 실린더형으로 되어 있는데, 관이 티타늄으로 이루어져 있기 때문에 내식성으로 어패류의 생존에 영향을 주는 금속이온이 해수나 해수 샤베트 아이스에 용출되지 않게 하여 어류에 최적의 환경을 만들어준다.

또한, 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 알루미늄 지지체는 동관(11)과 티타늄관(15)의 사이에 배치되고 베이스부(12)와 베이스부(12)로부터 반경방향 내측으로 돌출된 복수의 격벽(13)을 가지며 동관(11)과 티타늄관(15)을 지지하면서 티타늄관(15)의 동파를 방지하는 역할을 한다.

이때, 복수의 격벽(13)은 서로 등간격으로 배치되어 있고 말단부가 티타늄관(15)의 외면에 닿아 서로 동일한 체적을 가지는 복수의 격실(14)을 형성하고 있어 격실(14) 내의 냉매가 균등하게 해수에서 증발잠열을 흡수하는 것을 가능하게 한다.

한편, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 해수유입공간(17)은 동관(11)의 일단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 유입구(11-1)와 연통되어 있고, 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)은 동관(11)의 타단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 샤베트 아이스 유출구(11-2)와 연통되어 있으며, 냉매유출공간(19-1)은 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)에 인접하여 형성되고 냉매 유입구(11-3)와 연통된 냉매유입공간(19), 해수유입공간(17)에 인접하여 형성되고 냉매 유출구(11-4)와 연통되어 있다.

그리고, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 모터(20)는 회전축(21)을 구비하며 동관(11)의 일단부의 외측에 위치하되 회전축(21)이 해수유입공간(17) 내로 삽입되어 있는 형태로 구성된다.

또한, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 스크레퍼(16)는 티타늄관(15) 내측에 배치되고 실린더형 본체부(16-2)와 본체부(16-2)의 원주면으로부터 수직 돌출된 나사산(16-1)을 구비하며 일측 단부의 나사산 미형성 부분에서 돌출된 헤드부(16-3)를 가지며, 본 개시에서는 헤드부(16-2)가 축이음장치(80)를 통해 모터(20)의 회전축(21)과 연결되어 있지만 이에 한정되는 것은 아니고, 헤드부(16-2)는 모터(20)의 회전축(21)과 바로 연결되게 구성될 수도 있고 또는 다른 별도의 장치를 통해 모터(20)의 회전축(21)과 연결되게 구성될 수 있음은 물론이다.

상기와 같은 구성에 의하면, 모터(20)의 회전축(21)이 단 하나의 축이음장치(80)를 통해 헤드부(16-2)와 연결되어 있고 나사산 미형성 부분, 헤드부(16-2), 및 축이음장치(80)는 해수유입공간(17) 내에 위치하여서 별도의 기어기구들이 없이 간단한 구성으로 이루어지기 때문에 동력전달구조가 간단해진다.

여기서, 나사산(16-1)은 본체부(16-2)의 원주면으로부터 외측으로 갈수록 폭이 좁아지게 구성될 수 있으며, 본 개시에서는 나사산(16-1)은 삼각형 단면이지만 이에 한정되는 것은 아니고 마름모꼴 단면 등을 가지는 것도 가능하다. 이와 같은 구성에 의하면, 티타늄관(15)과 스크래퍼(16)의 나사산(16-1) 사이의 체적이 증대되기 때문에 해수가 유입되어 해수 샤베트 아이스화 되는 과정에서 액상에서 고상으로 변하면서 체적이 증가하여도 해수 샤베트 아이스의 티타늄관(15)에 대한 고착현상, 및 모터(20)에 의해 회전하여 해수 샤베트 아이스를 해수 샤베트 아이스 유출구(11-2)쪽으로 밀어내는 스크래퍼(16)의 나사산(16-1)에 대한 고착현상이 저감될 수 있다.

한편, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 티타늄관(15)은 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)과 해수유입공간(17)의 사이까지 연장되어 있어서 내식성을 가져 어패류의 생존에 영향을 주는 금속이온이 해수나 해수 샤베트 아이스에 용출되지 않게 하여 어류에 최적의 환경을 만들어주고, 알루미늄 지지체는 냉매유입공간(19)과 냉매유출공간(19-1)의 사이에서 연장되어 있어서 냉매가 냉매 유입구(11-3)를 통해 유입되어 냉매 유출구(11-4)를 통해 유출될 수 있으며, 스크레퍼(16)는 일단부가 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)의 길이 전체까지 연장되고 타단부가 모터(20)의 회전축(21)에 인접한 부분까지 연장되어 있어서 해수가 티타늄관(15)과 스크래퍼(16) 사이로 유입되어 해수 샤베트 아이스화 된 후 해수 샤베트 아이스 유출구(11-2)를 통해 외부로 유출될 수 있다.

이하, 본 개시의 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

모터(20)에 동력을 인가하면 회전축(21)이 회전하고 회전축(21)이 회전하면 축이음장치(80)를 통해 스크래퍼(16)의 헤드부(16-2)가 회전하고 그에 따라 스크레퍼(16)가 회전하며 스크레퍼(16)의 회전에 의해 해수 유입구(11-1)로부터 해수유입공간(17) 내로 유입된 해수가 티타늄관(15)과 스크래퍼(16) 사이로 유입되어 해수 샤베트 아이스화 된 후 이 해수 샤베트 아이스가 해수 샤베트 아이스 유출구(11-2)를 통해 외부로 유출된다. 이때, 냉매는 냉매 유입구(11-3)를 통해 냉매유입공간(19)에 유입된 후 알루미늄 지지체의 격벽(13)들 사이의 격실(14)로 유입되어 냉매유출공간(19-1)에 들어간 후 냉매 유출구(11-4)를 통해 유출된다. 유출된 냉매가스는 압축기(30)에서 저온저압의 증기의 형태로 회수되고, 압축기를 지나면서 만들어진 고온 고압의 냉매 증기의 열은 이중관식 응축기(40)에서 방출되어 액냉매로 만들어지며, 이는 다시 수액기(50)로 가서 수리 시와 분리 시에 액을 저장하고 팽창밸브에 가스가 아닌 액냉매를 보내주는 역할을 하고, 이는 다시 팽창밸브(60)에서 냉매액의 증발에 의한 열흡수작용이 용이하게 일어나도록 냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응할 수 있도록 냉매유량을 조절하며 공급된 액냉매가 해수에서 증발잠열을 흡수하여 가스가 되는 증발기 역할을 하는 본 발명의 이중관 해수 샤베트 아이스 제조장치로 공급되었다가 다시 압축기(30)로 회수되는 과정을 반복한다.

전술된 바와 같은 기본적인 구성 및 그에 따른 작용 및 효과를 갖는 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 가장 큰 특징은 스크레퍼(16)의 고착 방지 및 고착 해결 기능이 구비된 것으로서, 이하 이와 관련하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치의 개념도, 도 5는 도 1의 도면으로 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 도면, 도 6은 도 2의 도면으로 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 도면, 도 7은 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 순서도이다.

본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)는 스크레퍼의 고착이 방지되도록 하기 위하여 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 스크레퍼(16)와 티타늄관(15)의 사이에 배치되고 티타늄관(15)에 발생되는 결빙에 의해 스크레퍼(16)의 고착이 방지되도록 고온의 냉매가 유동되는 유로가 내부에 형성된 해동라인(도면부호 미기재)을 포함한다.

이러한, 해동라인은 냉매 유입구(11-3)와 냉매 유출구(11-4)까지 연장 형성되되, 냉매 유입구(11-3)측의 단부는 압축기(30)와 연통되어 압축기(30)에서 생성된 고온의 냉매를 공급받는다.

핫가스는 스크레퍼 구동 모터의 운전 전류나 토크 리미트 스위치에 의해서 이중관 내의 스크류가 결빙되어 고착이 시작되는 신호를 감지하여 전자밸브(SV)를 통하여 공급하도록 하여 스크레퍼가 고착되기 전에 결빙이 더 이상 진행하지 않도록 한다.

이때, 해동라인을 통해 압축기(30)에서 생성된 고온의 냉매는 냉매 유입구(11-3)측의 증발기(70)에 핫가스의 형태로 공급되고, 이를 통해 증발기(70)에는 고온의 핫가스가 유입되어 이중관 증발기 내부에 생성된 해수 얼음을 해동시켜 스크레퍼의 고착을 방지하여 준다.

이러한, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 해동라인은 압축기(30)와 응축기(40)가 연통된 배관에 일단이 연통되고, 증발기(70)와 냉매액의 증발에 의한 열흡수작용이 일어나도록 냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응하여 냉매유량을 조절하는 팽창밸브(60)가 연통된 배관에 타단이 연통된 바이패스 관으로 구비된다.

따라서, 스크레퍼(16) 고착시에 스크레퍼(16) 구동 모터는 운전을 멈추고, 냉동기의 압축기(30)는 운전을 하면서 압축기(30)에서 생성된 고온의 냉매를 전동 핫가스 바이패스 밸브(SV2)를 통하여 증발기 입구로 보내줄 수 있게 된다.

이때, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)는 팽창밸브(60)의 유입구측 배관에는 팽창밸브(60)의 개폐를 위한 액관 밸브(SV1)가 구비되는 것이 바람직 한데, 이는 액관 밸브(SV1)를 닫아 액이 증발기(70)로 유입되는 것을 방지하고 핫가스만 증발기(70)로 유입되어 해동이 신속하게 이루어 지도록 하기 위함이다.

여기서, 액관 밸브(SV1)는 도 5에 도시된 바와 같이 수액기(50)와 팽창밸브(60)가 이어진 배관에 설치되는 것이 바람직하다.

한편, 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)는 핫가스가 증발기(70)로 유입될 경우 압축기(30)가 과열될 가능 성이 있기 때문에 이를 방지 하기 위하여 액관에서 리퀴드 인젝션 밸브(SV3)를 압축기(30) 입구로 연결하여 압축기(30) 과열 발생시 액냉매를 흘려줌으로써 압축기(30)의 과열을 방지하도록 한다.

여기서, 리퀴드 인젝션 밸브(SV3)는 수액기(50)와 팽창밸브(60)의 사이의 배관에 일단이 연결되는데, 보다 상세하게는 팽창밸브(60)의 개폐를 위한 액관 밸브(SV1)와 수액기(50)의 사이의 배관에 일단이 연결되고, 샤베트 아이스 제조장치(10)와 압축기(30)가 연결된 배관에 연장된 타단이 연결된다.

이때, 본 개시의 액관 밸브(SV1), 전동 핫가스 바이패스 밸브(SV2), 리퀴드 인젝션 밸브(SV3)는 밸브로 지칭되어 있으나 앞선 언급에서 배관으로서 함께 기재 및 도시 되었는데, 이는 배관과 밸브를 구분하여 설명함으로써 발생될 수 있는 불명료함을 없애기 위해 각각을 구분짓지 않고 하나의 구성요소로서 지칭하여 설명한 것이다. 이는 유체를 사용하는 분야에서 배관에 밸브를 설치하는 구성은 자유로운 실시예로서 가능하므로 각각을 구분 짓지 않고 하나의 구성요소로서 설명을 하더라도 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항으로 인정될 수 있다 할 것이다.

한편, 전술된 바에 따른 본 개시의 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 액관 밸브(SV1), 전동 핫가스 바이패스 밸브(SV2), 리퀴드 인젝션 밸브(SV3)는 냉동관련 분야의 다양한 배관이 적용될 수 있고, 안전밸브 또는 솔레노이드 밸브 등 다양한 밸브가 접목될 수 있다.

여기서, 본 개시에서는 모터의 작동에 의하여 자동으로 밸브를 조절 개폐시킴으로서 각종 증기, 물, 오일등의 온도, 압력, 유량 등을 자동제어 하는데 사용하는 전동 밸브(Motor Valve)가 사용됨으로서 보다 효율적인 관리가 가능하다.

한편, 도 7은 본 개시의 실시예에 따른 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 순서도로서, 전술된 바에 따른 본 개시의 스크레퍼 고착을 방지하는 방법을 도 5와 도 7을 참조하여 설명한다.

먼저, 스크레퍼 고착이 발생되면 스크레퍼(16) 구동 모터는 운전을 멈추고, 냉동기의 압축기(30)는 운전을 한다.

이후, 압축기(30)에서 생성된 고온의 냉매를 전동 핫가스 바이패스 밸브(SV2)를 통하여 증발기(70) 입구로 보내 준다.

다음, 증발기(70)에는 고온의 핫가스가 유입되어 이중관 증발기(70) 내부에 생성된 해수 얼음을 해동시켜 스크레퍼(16)의 고착을 해소하여 준다.

이때, 액관 밸브(SV1)는 닫아 액이 증발기(70)로 유입되는 것을 방지하여 핫가스만 증발기(70)로 유입되어 해동이 신속하게 이루어지도록 한다.

팽창밸브 후단에서 증발기로 들어간 핫가스는 티타늄 내벽 및 스크레퍼 외부의 얼음결정을 해동시키고 증발기 내에서 액화 되어 압축기로 유입되게 된다. 이때 액화된 냉매가 압축기로 회수 되는 것을 방지하기 위해서 압축기 전단에 충분히 큰 기액분리기를 설치하여, 액압축에 의해 압축기가 파손 되는 것을 방지한다.

만약, 핫가스가 증발기(70)에서 충분히 응축되지 못하고 증발기에서 압축기로 유입되는 경우 압축기(30)가 과열되지 않도록 리퀴드 인젝션 밸브(SV3)를 통해 압축기(30) 입구로 액냉매를 흘려 준다.

이후, 전술된 과정을 반복함으로써 스크레퍼(16)의 고착이 해결되며, 스크레퍼(16) 고착이 발생되면 냉동기 운전을 멈추고 자연적으로 이중관 내부의 얼음이 녹아 스크레퍼(16) 고착이 풀려 스크레퍼(16)가 다시 구동될 때가지 기다려야 했던 종래의 문제없이 신속한 처리가 가능해 진다.

이상에서와 같은 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 스크레퍼 고착시에 냉동기의 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 전동 핫가스 바이패스 밸브를 통하여 증발기 입구로 보내고, 증발기에서 고온의 핫가스가 유입되어져 이중관 증발기 내부에 생성된 해수 얼음을 해동시킴으로써 스크레퍼의 고착이 해소되고, 제빙기(장치)의 경우 유입되는 해수에 결빙핵이 존재하거나, 유입온도가 낮은 경우, 유량 변동, 해수의 염분 농도 변화, 냉동 사이클 변화 등에 따라서 이중관 제빙기 내부 관벽에서 생성되는 얼음의 양이 급격이 증가하거나 제빙되는 얼음의 강도가 높아짐으로써 내부 관벽에 생성되는 얼음을 긁어내는 스크레퍼에 힘이 걸리고, 이로 인해 스크레퍼를 구동하는 모터에 과부하가 걸리게됨으로써 과부하에 의하여 스크레퍼를 구동하는 모터가 멈추게 되는 종래의 문제점이 개선되며, 이중관 내부에 얼음이 발생되더라도 스크레퍼의 재구동 시간이 단축되어 어획물의 운반, 얼음의 품질, 조업지까지 얼음의 운반 및 보관에 따른 비용, 조업선에서의 작업 인력 및 시간 지연 등이 효율적으로 관리될 수 있고, 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 이용하여 스크레퍼 주위의 얼음 해동이 이루어지므로 환경 오염에 대한 문제가 없고, 영구적인 사용과 경제적인 효과가 있는 장점을 갖는다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

10 : 샤베트 아이스 제조장치
11 : 동관 11-1 : 해수 유입구
11-2 : 해수 샤베트 아이스 유출구 11-3 : 냉매 유입구
11-4 : 냉매 유출구 12 : 베이스부
13 : 격벽 14 : 격실
15 : 티타늄관 16 : 스크레퍼
16-1 : 나사산 16-2 : 본체부
16-3 : 헤드부 17 : 해수유입공간
18 : 해수 샤베트 아이스 유출공간 19 : 냉매유입공간
19-1 : 냉매유출공간 20 : 모터
30 : 압축기 40 : 이중관식 응축기
50 : 수액기 60 : 팽창밸브
70 : 증발기 21 : 회전축
80 : 축이음장치 SV1 : 액관 밸브
SV2 : 전동 핫가스 바이패스 밸브 SV3 : 리퀴드 인젝션 밸브

Claims (6)

1. 냉매가 열원으로부터 열을 회수하여 저온 저압 증기의 형태로 회수하는 압축기, 상기 압축기를 지난 고온 고압의 냉매 증기의 열을 방출하여 냉매액으로 만드는 이중관식 응축기, 수리 시와 분리 시에 액을 저장하고 팽창밸브에 가스가 아닌 액냉매를 보내주는 역할을 하는 수액기 및 냉매액의 증발에 의한 열흡수작용이 용이하게 일어나도록 냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응할 수 있도록 냉매유량을 조절하는 역할을 하는 팽창밸브를 거쳐 공급된 냉매액이 해수에서 증발잠열을 흡수하여 가스가 되는 증발기 역할을 하는 샤베트 아이스 제조장치로 공급되었다가 다시 상기 압축기로 회수되게 열교환 되는 샤베트 아이스 제조장치에 있어서,
   동관;
   상기 동관으로부터 간격을 두고 상기 동관의 내측면에 배치된 실린더형 티타늄관;
   상기 동관과 상기 티타늄관의 사이에 배치되고 베이스부와 상기 베이스부로부터 반경방향 내측으로 돌출된 복수의 격벽을 가지는 알루미늄 지지체;
   상기 동관의 일단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 유입구와 연통된 해수유입공간;
   상기 동관의 타단부로부터 간격을 두고 형성되고 해수 샤베트 아이스 유출구와 연통된 해수 샤베트 아이스 유출공간;
   상기 해수 샤베트 아이스 유출공간에 인접하여 형성되고 냉매 유입구와 연통된 냉매유입공간;
   상기 해수유입공간에 인접하여 형성되고 냉매 유출구와 연통된 냉매유출공간;
   회전축을 구비하며 상기 동관의 상기 일단부의 외측에 위치하되 상기 회전축이 상기 해수유입공간 내로 삽입되어 있는 모터;
   상기 티타늄관 내측에 배치되고 실린더형 본체부와 상기 본체부의 원주면으로부터 수직 돌출된 나사산을 구비하며 일측 단부의 나사산 미형성 부분에서 돌출된 헤드부를 가지며, 상기 헤드부가 상기 모터의 회전축과 연결된 스크레퍼; 및
   상기 스크레퍼와 상기 티타늄관의 사이에 배치되고 상기 티타늄관에 발생되는 결빙에 의해 상기 스크레퍼의 고착이 방지되도록 고온의 냉매가 유동되는 유로가 내부에 형성된 해동라인;을 포함하고,
   상기 해동라인은, 상기 수액기로부터 상기 팽창밸브의 유입구측으로 이어진 배관에 설치되어 상기 팽창밸브를 개폐하는 액관 밸브와, 상기 냉매 유입구와 상기 냉매 유출구까지 연장 형성되되, 상기 냉매 유입구측의 단부는 압축기와 연통되어 상기 압축기에서 생성된 상기 고온의 냉매를 공급받되 상기 고온의 냉매는 상기 냉매 유입구측의 증발기에 핫가스의 형태로 공급되며, 상기 압축기와 응축기가 연통된 배관에 일단이 연통되고, 상기 증발기와 냉매액의 증발에 의한 열흡수작용이 일어나도록 냉매의 압력과 온도를 강하시키며 냉동부하의 변동에 대응하여 냉매유량을 조절하는 팽창밸브가 연통된 배관에 타단이 연통된 바이패스 관으로 구비된 전동 핫가스 바이패스 밸브 및 상기 모터와 상기 압축기가 연통된 배관에 일단이 연통되고, 상기 수액기와 상기 액관 밸브가 연통된 배관에 타단이 연결된 리퀴드 인젝션 밸브를 포함하며,
   상기 모터의 운전 전류에 이상 발생시 상기 스크레퍼의 고착이 시작되는 신호로 감지하여, 상기 압축기에서 생성된 고온의 냉매를 상기 전동 핫가스 바이패스 밸브를 통하여 상기 증발기 입구로 보내주되, 상기 액관 밸브는 닫혀 액이 상기 증발기로 유입되지 않고 핫가스만 상기 증발기로 유입되어 해동이 신속하게 이루어지도록 하고, 핫가스가 상기 증발기에서 충분히 응축되지 못하고 상기 증발기에서 상기 압축기로 유입되는 경우 상기 압축기가 과열되지 않도록 상기 리퀴드 인젝션 밸브를 통해 상기 압축기 입구로 액냉매를 흘려 주는 것을 특징으로 하는 핫가스를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치.
   
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