KR101891634B1 - 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 개시는 이상에서와 같은 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 스크레퍼 고착시에 스크레퍼 내부에 고온수가 흐를 수 있는 유로를 만들고, 상기의 유로로 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 강제로 흘려 보냄으로써 스크레퍼 주위의 해수 얼음을 단시간에 해동하여 제빙 시스템의 재가동이 신속하게 이루어지고, 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 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 관리되고, 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 이용하여 스크레퍼 주위의 얼음 해동이 이루어지므로 환경 오염에 대한 문제가 없고, 영구적인 사용과 경제적인 효과가 있는 장점을 갖는 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치에 관한 것이다.
본 개시의 실시예에 따른 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 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 스크레퍼 내부에 형성되고, 상기 티타늄관에 발생되는 결빙에 의해 상기 스크레퍼의 고착이 방지되도록 고온의 해수가 유동되는 유로를 포함한다.

Description

고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치{SEA WATER SHERBET ICE MANUFACTURING APPARATUS HAVING A FUNCTION OF PREVENTING SCRAPER STICKING AND REMOVING USING HIGH-TEMPERATURE COOLING WATER}

본 명세서에 개시된 내용은 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 해수를 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 스크레퍼 내부에 고온수가 흐를 수 있는 유로를 만들고, 상기의 유로로 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 강제로 흘려 보냄으로써 스크레퍼 주위의 해수 얼음을 단시간에 해동하여 제빙 시스템의 재가동이 신속하게 이루어지는 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 제공하고자 한다.

냉동기 응축(수)기로 흐르는 고온의 해수를 이용하여 스크레퍼 주위의 얼음 해동이 이루어지므로 환경 오염에 대한 문제가 없고, 영구적인 사용과 경제적인 효과가 있는 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 제공하고자 한다.

실시예에 의한 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 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 스크레퍼 내부에 형성되고, 상기 티타늄관에 발생되는 결빙에 의해 상기 스크레퍼의 고착이 방지되도록 고온의 해수가 유동되는 유로를 포함한다.

실시예에 의하면, 상기 유로는 상기 해수유입공간과 상기 해수 샤베트 아이스 유출공간까지 연장된 상기 스크레퍼의 단부 각각에 외부로 연장되게 연결된 배관을 통해 상기 해수유입공간측으로부터 상기 고온의 해수를 공급받아 상기 스크레퍼의 유동중에 열교환되도록 한 후 상기 해수 샤베트 아이스 유출공간측으로 배출된다.

실시예에 의하면, 상기 고온의 해수는, 상기 냉매 유출구를 통해 유출된 냉매가스가 압축기에서 저압증기의 형태로 회수되고, 상기 압축기를 지나 고온 고압의 냉매 증기의 열을 액냉매로 만들어 지도록 하는 이중관식 응축기에 연결된 상기 배관을 통해 공급된다.

실시예에 의하면, 상기 이중관식 응축기에 연결된 상기 배관에는 상기 고온의 해수를 선택적으로 공급하도록 하는 펌프나 전자밸브(Electric operating valve)가 구비된다.

실시예에 의하면, 상기 배관은 바이패스관이다.

실시예에 의하면, 상기 모터에는 과전류계전기가 구비된다.

이상에서와 같은 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 스크레퍼 고착시에 스크레퍼 내부에 고온수가 흐를 수 있는 유로를 만들고, 상기의 유로로 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 강제로 흘려 보냄으로써 스크레퍼 주위의 해수 얼음을 단시간에 해동하여 제빙 시스템이 스크레퍼의 고착 없이 연속 가동이 가능하고, 스크레퍼 고착시에도 재가동이 신속하게 이루어지는 장점을 갖는다.

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 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 발생되 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 관리되는 장점을 갖는다.

냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 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 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치의 개념도.
도 5는 도 1의 도면으로 본 개시의 실시예에 따른 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 도면.
도 6은 도 2의 도면으로 본 개시의 실시예에 따른 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치를 설명하기 위한 도면.

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 본 개시의 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10) 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 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 열교환은, 냉매가 열원으로부터 열을 회수하여 저온저압 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 고온 냉각수를 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 발명의 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 저온 저압 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 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)의 가장 큰 특징은 스크레퍼(16)의 고착을 방지 및 고착을 해결 기능이 구비된 것으로서, 이하 이와 관련하여 설명하기로 한다.

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

본 개시의 실시예에 따른 고온 냉각수를 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) 내부에 형성되고, 티타늄관(15)에 발생되는 결빙에 의해 스크레퍼(16)의 고착이 방지되도록 고온의 해수가 유동되는 유로(16-4)를 포함한다.

이러한, 유로(16-4)는 해수유입공간(17)과 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)까지 연장된 스크레퍼(16)의 단부 각각에 외부로 연장되게 연결된 배관(41)을 통해 해수유입공간(17)측으로부터 고온의 해수를 공급받아 스크레퍼(16)의 내부를 유동중에 열교환되도록 한 후 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)측으로 배출되도록 형성된다.

고온의 해수는 스크레퍼 구동 모터의 운전 전류나 토크 리미트 스위치에 의해서 이중관 내의 스크류가 결빙되어 고착이 시직되는 신호를 감지하여 펌프나 전자밸브로 공급하도록 하여 스크레퍼가 고착되기 전에 결빙이 더 이상 진행하지 않도록 한다.

즉, 상기된 바와 같은 유로(16-4)에 고온의 해수를 공급 및 배출되도록 하는 배관(41)은 해수유입공간(17)의 스크레퍼(16)의 일단에 일단이 연결되어 해수유입공간(17)의 외부로 타단이 연장되게 구비되고, 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)의 스크레퍼(16)의 타단에 일단이 연결되어 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)의 외부로 타단이 연장되게 구비되며, 이를 통해 해수유입공간(17)의 외부로 부터 고온의 해수를 공급받아 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)의 외부까지 유동될 수 있게 된다.

이때, 상기된 바를 통한 본 개시의 실시예에 따른 배관(41)과 스크레퍼(16)의 유로(16-4)를 유동하는 고온의 해수는, 냉매 유출구(11-4)를 통해 유출된 냉매가스가 압축기(30)에서 저온 저압 증기의 형태로 회수되고, 압축기(30)를 지나면서 만들어진 고온 고압의 냉매 증기의 열을 액냉매로 만들어 지도록 하는 이중관식 응축기(40)에 연결된 배관(41)을 통해 공급된다.

따라서, 본 개시의 실시예에 따른 해수유입공간(17)의 외부에 위치된 배관(41)의 타단은 이중관식 응축기(40)에 연결되되, 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)의 외부에 위치된 배관(41)은 별도로 해수가 배출되도록 하거나 또는 이중관식 응축기(40)에 연결시켜 해수되어 순환되도록 연결될 수 있다. 물론 해수 샤베트 아이스 유출공간(18)의 외부에 위치된 배관(41)은 바이패스 형태의 배관(41)으로 구비하여 배출과 순환이 선택적으로 이루어질 수 있도록 하는 것도 가능하며, 바이패스 형태의 배관(41)은 공지된 기술이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.

여기서, 이중관식 응축기(40)에 연결된 배관(41)에는 고온의 해수를 선택적으로 공급하도록 하고, 강제적으로 흘려 보낼 수 있도록 펌프와 밸브가 구비되는 것이 바람직하다.

이때, 배관(41)에는 유체의 온도를 측정하기 위한 온도센서가 구비되는 것도 가능하며, 이를 통해 유동하는 유체를 실시간으로 온도 변화를 측정하여 설정된 온도범위 이내의 온도로서 순환 공급되는지 실시간 확인이 가능하며, 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우 강제 배출할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 펌프는 유체의 압력을 측정하기 위한 압력계가 구비되는 것이 바람직하며, 이를 통해 일정한 압력으로 지속적인 유체의 공급이 가능해 스크레퍼(16)의 해동이 신속하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기된 바를 통해 스크레퍼(16) 고착시에 스크레퍼(16) 내부에 고온수가 흐를 수 있는 유로(16-4)를 만들고, 유로(16-4)로 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 강제로 흘려 보냄으로써 스크레퍼(16) 주위의 해수 얼음을 단시간에 해동하여 제빙 시스템의 재가동이 신속하게 이루어지게 된다.

스크레퍼가 고착되면 스크레퍼 구동 모터의 과전류계전기가 작동하고 과전류계전기 작동 신호를 받아 냉동기는 운전을 멈추고 더 이상 이중관 내부로 냉매 흐름을 차단하여 냉열을 해수로부터 빼앗지 못하도록 하며, 동시에 응축기에 흐르는 고온의 해수를 스크레퍼 내부로 흘러 스크레퍼의 온도를 상승시켜 이중관 내부 및 스크레퍼 외부에 결빙된 해수 얼음을 녹여 결빙을 단시간에 해소 할 수 있도록 한다.

전술된 바에 따른 본 개시의 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결하는 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)는 이중관 구조를 갖는 관(11, 13)의 내부에 설치된 스크레퍼(16)의 내부에 유로(16-4)가 형성된 것으로 개시 및 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 스크레퍼(16) 내부에 유로(16-4)가 형성되어 고온의 해수를 이용하여 해동이 가능한 형태라면 단일관에도 접목이 가능하며, 고온인 해수의 공급원인 이중관식 응축기(40)도 다양한 응축기가 적용되거나 또는 이에 한정하지 않고 고온의 유체가 공급될 수 있는 다른 장치로 대체될 수 있음은 자명하다.

한편, 본 개시의 실시예에 따른 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결하는 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)는 염분 농도를 조절하기 위한 염분농도조절기를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 해수의 염분이 조절되어져 관벽에 생성되는 얼음의 양과 얼음의 강도를 조절할 수 있도록 하여 스크레퍼(16)의 고착에 대한 문제에 보다 적극적인 대처가 가능해 질 수 있다. 물론, 염분농도조절기는 본 개시의 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치(10)에 구비하여 샤베트 아이스의 염분 포함량을 조절되도록 함으로써 획득하고자 하는 다양한 형태로서의 샤베트 아이스를 얻도록 할 수 있음은 물론이다.

이상에서와 같은 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결하는 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치는, 스크레퍼 고착시에 스크레퍼 내부에 고온수가 흐를 수 있는 유로를 만들고, 상기의 유로로 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 강제로 흘려 보냄으로써 스크레퍼 주위의 해수 얼음을 단시간에 해동하여 제빙 시스템의 재가동이 신속하게 이루어지고, 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 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 관리되고, 냉동기 응축기로 흐르는 고온의 해수를 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 16-4 : 유로
17 : 해수유입공간 18 : 해수 샤베트 아이스 유출공간
19 : 냉매유입공간 19-1 : 냉매유출공간
20 : 모터 30 : 압축기
40 : 이중관식 응축기 41 : 배관
50 : 수액기 60 : 팽창밸브
70 : 증발기 21 : 회전축
80 : 축이음장치

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 삽입되되 과전류계전기가 구비된 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 스크레퍼 내부에 형성되고, 상기 티타늄관에 발생되는 결빙에 의해 상기 스크레퍼의 고착이 방지되도록 고온의 해수가 유동되되, 상기 해수유입공간과 상기 해수 샤베트 아이스 유출공간까지 연장된 상기 스크레퍼의 단부 각각에 외부로 연장되게 연결되어 해수의 배출과 순환이 선택적으로 이루어지는 바이패스관인 배관을 통해 상기 해수유입공간측으로부터 상기 고온의 해수를 공급받아 상기 스크레퍼의 유동중에 열교환되도록 한 후 상기 해수 샤베트 아이스 유출공간측으로 배출되는 유로;를 포함하고,
   상기 고온의 해수는, 상기 냉매 유출구를 통해 유출된 냉매가스는 상기 압축기에서 저압증기의 형태로 회수되고, 상기 압축기를 지나 고온 고압의 냉매 증기의 열을 액냉매로 만들어지도록 하는 상기 이중관식 응축기에 연결되어 상기 고온의 해수를 선택적으로 공급하되 압력계가 구비되어 일정 압력으로 지속적인 공급이 가능한 펌프와 온도센서 및 전자밸브를 구비한 상기 배관을 통해 공급되되 상기 온도센서에 의해 실시간으로 온도 변화가 측정되어 설정된 온도범위 이내의 온도로서 순환 공급되다가 설정된 온도 범위를 벗어나는 경우 강제 배출되고,
   상기 모터의 운전 전류나 토크 리미트 스위치에 의해 상기 스크레퍼가 고착되면 상기 과전류계전기가 작동하여 상기 과전류계전기의 작동 신호에 의해 상기 모터와 상기 펌프 및 상기 전자밸브에 신호를 받아 냉동기는 운전을 멈추어 과부하가 방지하면서 이중관 내부로 냉매 흐름을 차단하여 냉열을 해수로부터 빼앗지 못하도록 하며, 동시에 응축기에 흐르는 고온의 해수를 스크레퍼 내부로 공급해 스크레퍼의 온도를 상승시켜 이중관 내부 및 스크레퍼 외부에 결빙된 해수 얼음을 녹여 결빙을 단시간에 해소되게 하는 것을 특징으로 하는 고온 냉각수를 이용한 스크레퍼 고착 방지 및 고착 해결 기능을 갖는 샤베트 아이스 제조장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images