KR102023844B1 - 제빙기용 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드럼식 제빙기에서 냉매를 순환시켜 드럼을 냉각시키는 냉각 시스템으로서, 냉매 공급관에 삽입 설치되는 팽창 노즐과, 냉매 회수관의 외주 표면에 면접촉하도록 감겨진 예비 냉각부와, 드럼의 온도를 측정하여 드럼의 가동 개시 시점을 조정할 수 있게 하는 온도 센서부를 구비함으로써, 냉매의 온도를 안정적으로 유지시켜 제빙 품질을 향상시킬 수 있고, 제작비용을 절감할 수 있으며, 일정한 생산량을 유지할 수 있다.

Description

제빙기용 냉각 시스템 {Cooling System for Ice Flake Maker}

본 발명은 제빙기용 냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 드럼식 제빙기에서 냉각 시스템을 개선하여 양호한 제빙 품질을 유지할 수 있으며 원가도 절감할 수 있는 제빙기용 냉각 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 드럼식 제빙기는 원통형의 제빙 드럼이 원료 수조(트레이)에 부분적으로 담기도록 설치되고, 냉각 시스템에 의해 제빙 드럼을 냉각시켜 회전시키면, 제빙 드럼의 표면에 얼음층이 성장되고, 이 얼음층을 칼날이 긁어서 가루 형태의 얼음을 생성하게 된다.

이러한 드럼식 제빙기에서 드럼을 냉각시키기 위한 냉각 시스템으로서, 압축기, 응축기, 팽창 밸브, 증발기 등으로 구성되는 냉동 사이클이 일반적으로 이용되고 있으며, 최근에는 제빙 품질이나 냉각 효율 등을 향상시키기 위해 냉각 시스템을 개선한 새로운 기술들도 많이 제안되고 있다.

그 일례로서, 한국등록특허 제10-1463305호(특허문헌 1)에 의하면, 압축기, 콘덴서, 냉매 공급관 및 냉매 회수관으로 냉동 사이클을 구성하고, 냉매관을 분기시켜 2개의 냉매관으로 활용함으로써, 하나의 냉동 사이클을 이용하여 제빙 작업과 저빙고 냉각 기능까지 수행할 수 있도록 한 드럼식 제빙기의 냉매 분배장치를 제안하고 있다.

다른 일례로서, 한국등록특허 제10-1552613호(특허문헌 2)에 의하면, 바닥에 고인 냉동유를 구유형 날개들을 이용하여 회수관으로 회수되도록 함으로써, 냉동 효율과 제빙 품질을 향상시킨 드럼 제빙기의 냉동유 회수장치를 제안하고 있다.

그러나 이러한 종래의 제빙기용 냉각 시스템에서는 드럼에 공급되는 냉매의 온도가 변동될 우려가 있고, 이에 따라 제빙 품질이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 가동 초기의 드럼의 표면 온도가 일정하지 않아서, 얼음의 생산량이 불규칙하게 되는 문제점이 있다.

그러므로 이러한 종래의 제빙 장치들에서의 문제점을 해결할 수 있고, 최적의 부품을 사용하여 제작비용도 낮출 수 있는, 개선된 성능의 제빙기용 냉각 시스템을 개발할 필요가 있다.

한국등록특허 제10-1463305호 한국등록특허 제10-1552613호

본 발명은 상기한 종래의 제빙기에서의 문제점을 개선하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 드럼에 공급되는 냉매의 온도를 안정적으로 유지시켜 제빙 품질을 향상시킬 수 있고, 최적의 부품을 사용하여 제작비용을 절감할 수 있는 제빙기용 냉각 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 냉각 시스템은, 드럼식 제빙기에서 냉매를 순환시켜 드럼을 냉각시키는 냉각 시스템으로서, 상기 드럼 내부로 냉매를 공급하는 냉매 공급관; 상기 드럼 외부로 냉매를 회수하는 냉매 회수관; 상기 냉매 회수관으로부터의 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기; 상기 압축기로부터의 냉매를 액화시키는 응축기; 상기 응축기로부터의 냉매를 팽창시켜 감압하는 팽창기; 및 상기 팽창기로부터의 냉매를 상기 드럼 내부에 증발시키는 증발기를 포함하여 이루어진다.

상기 팽창기는, 상기 냉매 공급관의 상기 드럼의 냉매 유입구 측에 삽입 설치되는 팽창 노즐로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 팽창 노즐은, 중앙에 관통 구멍이 형성되어 있고, 상기 관통구멍 주변이 오목하게 패인 반구 형상의 노즐 캡; 및 상기 냉매 공급관에 체결될 수 있는 파이프 형상으로 이루어지고, 일단이 상기 노즐 캡에 끼워 맞춰지도록 볼록하게 형성된 몸체부를 포함하여 이루어진다.

상기 냉매 공급관은 상기 냉매 회수관의 외주 표면에 면접촉하도록 감겨진 예비 냉각부를 더 포함함으로써, 상기 냉매가 상기 증발기에 공급되기 전에, 상기 냉매 공급관과 상기 냉매 회수관의 온도차에 의해 미리 냉각될 수 있다.

상기 냉각 시스템은, 상기 드럼의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상기 드럼의 구동을 제어하는 제어 장치에 송신함으로써, 상기 드럼의 가동 개시 시점을 조정할 수 있게 하는 온도 센서부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 온도 센서부는 상기 냉매 회수관의 상기 드럼의 냉매 유출구 측에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명의 제빙기용 냉각 시스템에 의하면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 드럼에서 회수되는 저온의 냉매를 예비 냉각부에 의해 미리 냉각함으로써, 드럼에 공급되는 냉매의 온도를 안정적으로 유지시켜 제빙 품질을 향상시킬 수 있다.

둘째, 냉매관에 삽입하여 설치할 수 있는 간단한 구조의 팽창 노즐을 사용함으로써, 시스템의 구조를 단순화시키고 제조비용을 절감할 수 있다.

셋째, 온도 센서부에 의해 드럼 구동에서 자동 워밍업을 가능하게 함으로써, 가루 얼음의 생산량을 용이하게 조정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 제빙기용 냉각 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템에서 팽창 노즐의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템에서 팽창 노즐이 조립된 상태의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템에서 예비 냉각부의 구성을 나타내는 사시도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

일반적으로 드럼식 제빙기는 회전하는 드럼 하부에 물이나 음료와 같은 원료가 저장되는 트레이가 설치되어 있고, 드럼이 냉각되면 트레이를 이동시켜 원료가 드럼의 외주 표면에 접촉되게 함으로써, 드럼 표면에 원료가 냉각되어 들어붙는다. 드럼이 회전하면서 표면의 원료가 칼날과 같은 절삭기에 의해 절삭되어 가루 얼음 형태로 만들어진다.

이러한 드럼식 제빙기에서 드럼의 표면을 냉각시키기 위해서는 냉매를 드럼 내부로 순환시키는 냉각 시스템이 사용되며, 도 1에 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템의 구성을 블록도로 나타내었다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 냉각 시스템은 압축기(100), 응축기(200), 팽창기(300) 및 증발기(400)를 통해 냉매를 순환시키는 냉각 사이클로 구성된다.

압축기(100)는 낮은 압력의 기체 상태인 냉매를 높은 압력의 기체 냉매로 압축시키기고, 응축기(200)는 압축기(100)로부터의 고온 고압의 기체 냉매를 주변 공기와 열교환시켜 냉각된 저온의 액체 냉매로 변화시키고, 팽창기(300)는 응축기(200)로부터의 냉매를 팽창시켜 냉매가 증발에 의한 열흡수 작용이 용이하게 일어나게 하고, 증발기(400)는 팽창기(300)에 의해 감압된 냉매를 증발시켜 주위의 열을 흡수하여 냉각시킨다.

드럼(500)은 냉매 공급관(510)을 통해 내부로 냉매를 공급받고, 냉매 회수관(520)을 통해 외부로 냉매를 배출한다. 증발기(400)는 파이프 타입의 증발관과 증발관에 형성된 복수의 노즐로 구성될 수 있으며, 팽창된 냉매를 드럼(500) 내부에서 분사하여 증발시킴으로써 드럼(500)을 급랭시킨다. 이와는 달리, 드럼(500)의 내부 표면에 직접 접촉시킨 증발기 코일을 냉매 코일로 사용함으로써 증발기(400)를 구성할 수도 있다. 한편, 본 발명의 냉각 시스템에서는 냉매의 수분을 제거하여 누전이나 막힘을 방지하기 위해, 건조기(dryer)(600)를 추가적으로 사용할 수도 있다.

한편, 상기한 본 발명의 팽창기(300)는 팽창 노즐(310) 형태로 구성되며, 냉매 공급관(510)의 드럼(500)의 냉매 유입구 측에 삽입 설치된다. 팽창 노즐(310)의 형상을 도 2에 나타내었다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 팽창 노즐(310)은 중앙에 관통 구멍(313)이 형성되어 있고, 관통구멍(313) 주변이 오목하게 패인 반구 형상(중심부의 단면 형상이 역 W자 형상)의 노즐 캡(311)과, 중심부는 볼트 머리 형태이고 양단부는 나사 형태로 이루어진 몸체부(312)로 구성된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 팽창 노즐(310)은 몸체부(312)의 상단에 노즐 캡(311)을 끼워서 조립한 후, 냉매 공급관(510) 사이에 삽입 체결하여 사용된다.

종래의 제빙기용 냉각 시스템에서는 팽창기(300)로서 팽창 밸브나 모세관을 많이 사용하고 있으나, 구조가 복잡하고 원가가 높을 뿐만 아니라, 제빙기에서는 온도에 따른 개폐되는 팽창 밸브의 기능을 필요로 하지 않는다. 따라서 간단한 노즐 형태로 냉매관에 삽입하여 설치할 수 있는 본 발명의 팽창 노즐(310)은, 제빙기에 최적화된 것으로서 구조가 간단하면서도 우수한 성능을 나타낸다.

상기한 노즐 캡(311)은 금속 재료를 소성 가공하여 형성할 수 있으며, 반드시 도 2 및 3에 나타낸 형상으로 한정되는 것은 아니다. 즉, 관통 구멍(313)을 가지면서 냉매 공급관(510)에 삽입되어 냉매를 흐름을 좁힐 수 있는 형상이라면 충분하다. 또한, 몸체부(312)도 도 2 및 3에 나타낸 형상으로 한정되는 것은 아니며, 노즐 캡(311)을 냉매 공급관(510) 사이에 끼워서 고정시킬 수 있는 구조면 충분하다. 몸체부(312)는 전용으로 제작할 수도 있지만, 상용의 배관용 조인트를 사용할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 제빙기용 냉각 시스템에서 상기 냉매 공급관(510)은 증발기(400)에 냉매를 공급하기 전에 미리 냉각하는 예비 냉각부(530)를 구비한다. 그 구체적인 형상을 도 4에 나타내었다.

이러한 예비 냉각부(530)는 냉매 회수관(520)의 외주면에 면접촉하도록 감겨진 형태로 구성되며, 냉매 공급관(510)과 냉매 회수관(520)의 온도차에 의해 증발기(400)에 공급되기 전의 냉매를 미리 냉각시킨다.

일반적으로 제빙기에서는 드럼(500)의 온도를 가능한 최저로 낮추어야 하므로, 드럼(500)에 고온의 냉매가 공급되면 빙질이 저하되는 문제가 발생한다. 본 발명에서는 예비 냉각부(530)에 의해, 드럼(500)에서 회수되는 저온의 냉매를 미리 냉각시킴으로써 최상의 빙질을 유지할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 상기한 예비 냉각부(530)가 냉매 회수관(520)의 외주면에 감겨진 형태로 구성되었으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 냉매 공급관(510)과 냉매 회수관(520)을 서로 접촉시켜 냉매 공급관(510)의 냉매를 냉각시킬 수 있는 다른 형태의 구성도 적용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제빙기용 냉각 시스템에서는 드럼의 가동 개시 시점을 조정할 수 있게 하는 온도 센서부(700)를 구비하고 있다.

이러한 온도 센서부(700)는, 드럼(500)의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 드럼(500)의 구동을 제어하는 제어 장치(도시하지 않음)에 송신한다. 제어 장치는 온도 센서부(700)에 의해 측정된 온도를 근거로 드럼(500)의 가동 시점을 결정할 수 있다.

이러한 온도 센서부(700)에 의한 구성은 제빙기의 자동 워밍업을 가능하게 한다. 즉, 제빙기는 가동의 개시 및 중단을 반복하면서 사용되는데, 가동 후 재가동할 때에는 드럼(500)의 온도가 약간 상승 상태에 있게 된다. 즉, 가동 개시 시점에서의 드럼(500)의 온도가 불규칙하므로, 동일한 시간에 동일한 양의 가루 얼음을 생산하기가 곤란하다.

본 발명에서는 온도 센서부(700)를 이용하여 드럼(500)의 온도를 측정하고, 이를 이용하여 드럼(500)이 소정 온도에 도달한 후 트레이를 상승시켜서 생산을 개시하므로, 일정한 양(예를 들어, 1인분)의 가루 얼음을 생산하기가 용이하다. 즉, 제어 장치에서, 측정된 온도에 따른 동작 개시 시점과 소정의 동작 시간만을 제어함으로써, 생산량을 정확하게 조정할 수 있다.

상기한 온도 센서부(700)는 정확한 온도 측정을 위해 드럼(500)의 외주 표면에 설치하는 것이 바람직하지만, 설치 구조가 복잡해질 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 도 1에 나타낸 바와 같이, 냉매 회수관(520)에서 드럼(500)의 냉매 유출구 측에 온도 센서부(700)를 설치한다. 온도 센서부(700)에 의해 측정되는 온도값은 그 상대적인 크기가 중요하므로, 도 1과 같은 위치에 온도 센서부(700)를 설치하더라도 자동 워밍업의 효과를 충분히 달성할 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 냉각 시스템은 제빙기에 가장 적합하게 적용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 제빙기와 유사한 기능의 다른 장치들에도 충분히 적용될 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 바람직한 실시예와 첨부한 도면을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 상이한 실시예를 구성할 수도 있다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정해지며, 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 의해 한정되지 않는 것으로 해석되어야 한다.

100 압축기 200 응축기
300 팽창기 310 팽창 노즐
311 노즐 캡 312 몸체부
313 관통 구멍 400 증발기
500 드럼 510 냉매 공급관
520 냉매 회수관 530 예비 냉각부
600 건조기 700 온도 센서부

Claims (5)

1. 드럼식 제빙기에서 냉매를 순환시켜 드럼을 냉각시키는 냉각 시스템으로서,
   상기 드럼 내부로 냉매를 공급하는 냉매 공급관;
   상기 드럼 외부로 냉매를 회수하는 냉매 회수관;
   상기 냉매 회수관으로부터의 냉매를 고압으로 압축시키는 압축기;
   상기 압축기로부터의 냉매를 액화시키는 응축기;
   상기 응축기로부터의 냉매를 팽창시켜 감압하는 팽창기; 및
   상기 팽창기로부터의 냉매를 상기 드럼 내부에 증발시키는 증발기를 포함하여 이루어지며,
   상기 팽창기는, 상기 냉매 공급관의 상기 드럼의 냉매 유입구 측에 삽입 설치되는 팽창 노즐로 형성되고,
   상기 팽창 노즐은
   중앙에 관통 구멍이 형성되어 있고, 상기 관통 구멍 주변이 오목하게 패인 반구 형상의 노즐 캡; 및
   상기 냉매 공급관에 체결될 수 있는 파이프 형상으로 이루어지고, 중심부는 볼트 머리 형태이고 양단부는 나사 형태로 이루어진 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙기용 냉각 시스템.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 냉매 공급관은 상기 냉매 회수관의 외주 표면에 면접촉하도록 감겨진 예비 냉각부를 더 포함하여, 상기 냉매가 상기 증발기에 공급되기 전에, 상기 냉매 공급관과 상기 냉매 회수관의 온도차에 의해 미리 냉각되는 것을 특징으로 하는 제빙기용 냉각 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 드럼의 온도를 측정하고, 측정된 온도를 상기 드럼의 구동을 제어하는 제어 장치에 송신함으로써, 상기 드럼의 가동 개시 시점을 조정할 수 있게 하는 온도 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙기용 냉각 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 온도 센서부는 상기 냉매 회수관의 상기 드럼의 냉매 유출구 측에 설치되는 것을 특징으로 하는 제빙기용 냉각 시스템.

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