KR102272197B1

KR102272197B1 - 다중관 냉각 보냉고

Info

Publication number: KR102272197B1
Application number: KR1020187037699A
Authority: KR
Inventors: 쿠니오 오사와
Original assignee: 가부시끼 가이샤 쥬온
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2021-07-02
Also published as: CN109416211A; JP6300970B2; CN109416211B; EP3511660A1; JP2018044755A; US10852048B2; US20190219322A1; EP3511660A4; KR20190042501A

Abstract

보냉고(1)는, 내부에 피보냉물의 수납공간(S)을 갖는 하우징(2)과, 수납공간(S) 내에 설치된 열교환관(3)을 포함하는 보냉고로서, 열교환관(3)은, 외면이 수납공간(S)에 면한 열전도성을 지니는 외관과, 외관의 내부에 설치된 내관을 구비한 다중관이며, 외관과 내관 사이에는 0℃에서 동결되지 않는 제1 브라인 용액이 수용되고, 내관의 내부에는 냉매 또는 0℃에서 동결되지 않는 제2 브라인 용액이 수용되어 있다.

Description

다중관 냉각 보냉고

본 발명은, 피보냉물을 0℃ 미만에서 또한 동결시키지 않고 보존할 수 있는 보냉고에 관한 것이다.

예를 들면, 신선야채류나, 숙성을 필요로 하는 어패류, 축산류 등의 식품, 및 이식용의 장기나 기관, 혈액이라고 하는 피보냉물은, 0℃ 미만의 온도로 냉각시킴으로써, 피보냉물의 품질 유지 시간을 연장시킬 수 있고, 그 시간은 온도가 낮을수록 대수적으로 연장되는 것이 알려져 있다. 그러나, 전기적인 제어에 의해서 보냉 온도를 동결 온도 부근에 유지하고자 하면, 온도가 불안정해지고, 피보냉물의 조직이 동결되어 손상되어서 품질이 현저하게 저하되고, 피보냉물이 사용 불능이 될 우려가 있었다. 또한, 전기적인 제어에 의해서 온도를 동결 한계 온도에서 일정하게 유지시키기 위해서는, 고정밀도의 제어가 필요하기 때문에 전기제어장치가 고가로 된다는 결점이 있었다. 그 때문에, 동결을 방지하기 위해서는, 동결 한계 온도보다도 높은 보냉 온도로 하는 방법이 일반적이었다.

이것에 대해서, 특허문헌 1에는, 신선식품을 -2℃ 내지 0℃의 보존수 중에 침지 보존하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 0℃ 이하의 비동결 상태로 유지된 초저온수에서 냉각 처리함으로써 생선식품을 보존하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 피수납물이 젖으므로, 보존 후에 수분을 제거하는데 손이 많이 간다는 불편이 있다. 또한, 특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 온도가 지나치게 낮아져서, 생선식품의 신선도가 저하된다는 불편이 있다.

JPS60-49740 A JPH8-116869 A

발명자는, 이 과제를 용이하게 해결하기 위한 수단으로서 본 발명에 따른 보냉고를 발명했다.

본 발명은, 피보냉물을 0℃ 미만에서 동결시키지 않고 용이하게 보존할 수 있는 보냉고를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 따른 보냉고는, 내부에 피보냉물의 수납공간을 갖는 하우징과, 상기 수납공간 내에 설치된 열교환관을 포함하는 보냉고로서, 상기 열교환관은, 외면이 상기 수납공간에 면한 열전도성을 지니는 외관과, 상기 외관의 내부에 설치된 내관을 구비한 다중관이며, 상기 외관과 상기 내관 사이에는 0℃에서 동결되지 않는 제1 브라인(brine) 용액이 수용되고, 상기 내관의 내부에는 냉매 또는 0℃에서 동결되지 않는 제2 브라인 용액이 수용되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보냉고에서는, 상기 내관은 내냉 고무, 플라스틱류, 발포수지류, 세라믹 및 유리, 및 이들을 구리, 티타늄, 스테인리스, 알루미늄, 알루미늄 합금으로 피복한 재료로부터 선택되는 재료로 형성되어 있거나, 또는 내부에 공기층을 갖는 다층구조인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고는 상기 외관과 상기 내관 사이에 적어도 1개 중관을 더 포함해도 된다.

본 발명에 따른 보냉고에서는, 상기 제1 브라인 용액의 온도를 측정하는 온도계와, 상기 온도에 의거해서, 상기 제2 브라인 용액 또는 상기 냉매의 온도를 제어하는 제어 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고에서는, 상기 제1 브라인 용액이 완전히 동결하지 않도록, 상기 내관의 재료, 두께 및 열전달 면적이 설정되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고는 상기 수납공간 내에 설치된 복수의 판형상 핀을 더 포함하되, 상기 열교환관은 상기 판형상 핀을 관통하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고는 상기 수납공간 내의 공기를 상기 판형상 핀의 사이에 송풍하는 송풍 수단을 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고는 상기 하우징의 내면과 대향하는 판을 더 포함하되, 상기 열교환관 및 상기 판형상 핀은 상기 내면과 상기 판 사이에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고에는, 상기 판에 슬릿(slit)이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 보냉고는, 내부에 피보냉물의 수납공간을 갖는 하우징과, 상기 수납공간 내에 설치되고, 제3 브라인 용액을 수용하는 제1 열교환관과, 상기 제1 열교환관에 공급되는 상기 제3 브라인 용액을 수용하는 브라인조와, 상기 브라인조 내에 설치된 제2 열교환관을 포함하는 보냉고로서, 상기 제2 열교환관은, 외면이 상기 제3 브라인 용액에 면한 열전도성을 지니는 외관과, 상기 외관의 내부에 설치된 내관을 구비한 다중관이며, 상기 외관과 상기 내관 사이에는 0℃에서 동결되지 않는 제1 브라인 용액이 수용되고, 상기 내관의 내부에는 냉매 또는 0℃에서 동결되지 않는 제2 브라인 용액이 수용되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 보냉고는 상기 수납공간 내에 설치된 복수의 판형상 핀을 더 포함하고,

상기 제1 열교환관은 상기 판형상 핀을 관통하고 있는 것이 바람직하다

본 발명에 따른 보냉고는, 상기 수납공간 내의 공기를 상기 판형상 핀의 사이에 송풍하는 송풍 수단을 더 포함하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 피보냉물을 0℃ 미만에서 동결시키지 않고 용이하게 보존할 수 있는 보냉고를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보냉고의 사시도;
도 2는 도 1의 A-A 단면도(종단면도)이고, 또한, 도 2에서는 캐스터(7)의 용도 설명을 생략하고 있음;
도 3은 도 1의 B-B 단면도(횡단면도);
도 4(a)는 열교환관의 단부의 부분 확대도이며, (b)는 열교환관의 C-C 단면도;
도 5는 본 발명의 실시형태의 변형예에 따른 보냉고의 종단면도;
도 6은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 보냉고의 종단면도;
도 7은 도 6의 D-D 단면도(횡단면도);
도 8은 도 6의 보냉고의 변형예를 나타낸 종단면도;
도 9는 도 8의 E-E 단면도(횡단면도);
도 10은 열교환관의 변형예를 나타낸 단면도;
도 11은 본 발명의 실시형태의 다른 변형예에 따른 보냉고의 종단면도;
도 12는 도 11의 보냉고의 일부를 나타낸 사시도;
도 13은 제2 열교환관의 단면도;
도 14는 본 발명의 실시형태의 또 다른 변형예에 따른 보냉고의 종단면도;
도 15는 도 14의 보냉고의 일부를 나타낸 사시도.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 첨부 도면을 참조해서 설명한다. 또, 본 발명은 하기의 실시형태로 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 보냉고(1)의 외관을 나타내고, 도 2 및 도 3은 보냉고(1)의 내부구조를 나타낸다.

보냉고(1)는, 내부에 피보냉물의 수납공간(S)을 갖는 하우징(2)과, 수납공간(S) 내에 설치된 열교환관(3)을 적어도 포함하고 있다. 하우징(2)의 형상은, 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는 직방체이며, 하우징(2)의 외형을 이루는 벽의 안쪽이 수납공간(S)이다. 수납공간(S)에는, 수납량을 증가시키기 위하여 다단 선반을 설치해도 되고, 하우징(2)에 대한 수납공간(S)의 크기는, 특별히 한정되지 않는다. 수납공간(S)에 수납되는 피보냉물은, 0℃ 미만에서, 또한 동결시키지 않고 보존함으로써 장기간 품질을 유지할 수 있는 것이며, 예를 들면, 신선야채류, 어패류, 축산류 등의 생선식품, 이식용의 장기나 기관, 혈액을 들 수 있다. 또한, 보냉고(1)에는, 열교환관(3)에 냉매를 공급하는 냉동기(6)가 하우징(2) 위에 설치되어 있다.

하우징(2)의 외형을 이루는 벽은, 대향하는 앞면벽(2a) 및 배면벽(2b)과, 대향하는 상부면벽(2c) 및 밑면벽(2d)과, 대향하는 우측면벽(2e) 및 좌측면벽(2f)으로 이루어진다. 이들 벽(2a) 내지 (2f)은, 단열성을 지니는 재료로 형성되는 것이 바람직하고, 본 실시형태에서는, 예를 들면 차열 알루미늄 코팅 발포수지, 발포 폴리스타이렌 등의 발포수지, 섬유 강화 플라스틱(FRP), 내부를 진공으로 한 단열벽 등의 단열성을 지니는 재료로 형성되어 있다. 밑면벽(2d)에는, 4개의 캐스터(7)가 부착되어 있고, 보냉고(1)는 자력으로 이동 가능하게 되어 있다. 앞면벽(2a)은, 수납공간(S)을 개방하기 위한 문이며, 좌측면벽(2f)에 도시는 생략하지만, 공지의 수단에 의해 개폐 가능하게 부착되어 있다. 앞면벽(2a)의 외면에는 개폐용의 손잡이(8)가 설치되어 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 열교환관(3)이, 우측면벽(2e) 및 좌측면벽(2f)의 내면을 따라서 열 형상으로 설치되어 있다. 열교환관(3)이 수납공간(S)의 공기와 열교환을 행함으로써, 수납공간(S) 내가 0℃ 미만의 온도로 냉각 및 유지된다. 열교환관(3)의 개수는 특별히 한정되지 않지만, 수납공간(S)의 크기나, 열교환의 효율 등을 고려해서, 적당히 결정된다. 또한, 각 열교환관(3)의 양 단부에는, 브라인 용액 공급관(4) 및 냉매 공급관(5)이 접속되어 있다. 또, 열교환관(3)을 설치하는 위치는, 수납공간(S) 내이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 배면벽(2b)이나 윗면벽(2c)의 내면을 따라서 열교환관(3)을 설치해도 된다.

도 4(a)는 열교환관(3)의 단부의 부분 확대도이며, 도 4(b)는 열교환관(3)의 단면도이다. 열교환관(3)은, 외관(3a)과 내관(3b)을 구비한 다중관이다. 외관(3a)은, 외면이 수납공간(S)에 면하고 있고, 열전도성을 지니는 재료로 형성되어 있다. 내관(3b)은, 지름이 외관(3a)보다도 작고, 외관(3a)의 내부에 설치되어 있다.

도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 외관(3a)과 내관(3b) 사이의 영역(T1)에는, 제1 브라인 용액(L1)이 수용되어 있다. 브라인 용액이란, 응고점이 0℃ 미만인 부동용액이다. 또한, 내관(3b)의 내부의 영역(T2)에는 냉매(L2)가 수용되어 있다. 또, 냉매(L2) 대신에, 제2 브라인 용액이 수용되어도 된다.

도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 외관(3a)의 양 단부는 접속부재(3c)를 개재해서 브라인 용액 공급관(4)에 접속되어 있다. 브라인 용액 공급관(4)은, 도시하지 않은 순환 펌프에 부착되어 있다. 순환 펌프로부터 브라인 용액 공급관(4)을 통해서 외관(3a)의 일단부에 공급된 브라인 용액(L1)은, 외관(3a)과 내관(3b) 사이를 통과해서 외관(3a)의 타단부로부터 배출되고, 브라인 용액 공급관(4)을 통해서 상기 순환 펌프에 되돌아온다. 또, 브라인 용액(L1)을 순환시키는 것은 필수적이지 않고, 외관(3a)과 내관(3b) 사이에 충전시키기만 해도 된다. 또한, 접속부재(3c)의 구조는, 외관(3a)과 내관(3b) 사이에 브라인 용액(L1)을 누출시키지 않도록 유입시키는 구조이면, 특별히 한정되지 않는다.

또한, 내관(3b)의 양 단부는 냉매 공급관(5)에 접속되어 있다. 냉매 공급관(5)은, 단열재료로 피복되어 있고, 도 1 및 도 2에 나타낸 냉동기(6)에 접속되어 있다. 냉동기(6)로부터 냉매 공급관(5)을 통해서 내관(3b)의 일단부에 공급된 냉매(L2)은, 내관(3b)의 내부를 통해서 내관(3b)의 타단부로부터 배출되고, 냉매 공급관(5)을 통해서 냉동기(6)에 되돌아간다. 냉매(L2)가 내관(3b)의 내부를 흐르고 있는 사이에, 브라인 용액(L1)과 열교환이 행해져서, 브라인 용액(L1)이 0℃ 이하로 냉각된다. 내관(3b)의 열전달률은 특별히 한정되지 않지만, 본 실시형태에서는, 내관(3b)은 열전달률이 높은 재료로 형성되어 있고, 구리, 티타늄, 스테인리스, 알루미늄, 알루미늄 합금 등의 재료로 형성할 수 있다. 또한, 내관(3b)은 단층 구조이어도 되고, 복층 구조이어도 된다.

외관(3a)과 내관(3b) 사이에 수용되는 브라인 용액(L1)은, 0℃에서는 동결되지 않지만 0℃ 미만의 소정 온도에서 동결되는 수용액이다. 브라인 용액(L1)의 동결 온도는, 피수납물의 설정 보냉 온도, 즉, 수납공간(S)의 설정 온도 이하이면 된다. 본 실시형태에서는, 브라인 용액(L1)은 0℃ 미만 내지 -5℃의 온도에서 동결되는 수용액이며, 예를 들면, 염, 유기산염, 당류 또는 알코올 등의 유기용매를 용해시킨 수용액을 사용할 수 있지만, 브라인 용액(L1)의 동결 온도는 이것으로 한정되지 않는다. 브라인 용액(L1)의 용질은, 물의 응고점을 낮추는 것이면 특별히 한정되지 않지만, 인체에 악영향을 미치지 않는 것이 바람직하고, 예를 들면, 식염, 알코올, 자당 등을 이용할 수 있다. 브라인 용액(L1)의 동결 온도는, 용질 농도를 조정함으로써, 목적하는 온도로 설정할 수 있다.

브라인 용액(L1)이 염 수용액일 경우, 용질에 이용되는 염류는, 염화나트륨, 염화칼슘, 인산염, 아황산염 등을 들 수 있다, 인체에 해가 없는 염류이면 특별히 한정되지 않는다. 또한, 브라인 용액(L1)의 염 농도는, 브라인 용액(L1)의 동결 온도가 수납공간(S)의 설정 온도 이하이면 특별히 한정되지 않고, 본 실시형태에서는, 예를 들면, 브라인 용액(L1)이 에탄올인 경우의 염 농도는, 2.3 중량%(응고점 - 0.1℃) 내지 12.9 중량%(응고점 - 5.0℃)이다.

내관(3b)의 내부에 수용되는 냉매(L2)는, 브라인 용액(L1)을 수납공간(S)의 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 프레온 대체 냉매인 암모니아, 이산화탄소 등을 사용할 수 있다. 또, 냉매(L2)를 공급하는 냉동기(6)의 설치 위치는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 하우징(2)의 배면벽(2b), 우측면벽(2e) 또는 좌측면벽(2f)의 외면에 부착해도 된다.

또한, 냉매(L2) 대신에 제2 브라인 용액을 이용할 경우, 제2 브라인 용액은, 브라인 용액(L1)을 수납공간(S)의 설정 온도 이하로 냉각시킬 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고, 브라인 용액(L1)과 동일해도 또는 상이해도 된다.

또, 보냉고(1)는, 제1 브라인 용액의 온도를 측정하는 도시하지 않은 온도계를 구비하고 있다. 온도계의 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다.

냉동기(6) 내에는, 냉동기(6)의 가동을 제어하는 제어기(제어 수단)가 내장되어 있다. 본 실시형태에서는, 온도계는, 본체부로부터 유선 또는 무선통신(도 2에서는 무선통신)에 의해, 측정한 브라인 용액(L1)의 온도를 제어기에 송신할 수 있고, 제어기는 해당 온도에 의거해서, 냉동기(6)의 가동 상태를 제어해서, 내관(3b)에 공급되는 냉매(L2)의 온도를 제어한다. 또, 온도계에 의해서 수납공간(S) 내의 온도를 측정하고, 제어기는 해당 온도에 의거해서 냉동기(6)의 가동 상태를 제어하도록 해도 된다.

상기 보냉고(1)에 피수납물을 냉각 보존하는 방법에 대해서 설명한다. 이하에서는, 피수납물의 설정 보냉 온도를 -1.0℃로 한다. 또한, 브라인 용액(L1)의 동결 온도는 -1.0℃ 미만이다. 냉매(L2)의 온도는 -1.0℃ 미만이면 특별히 한정되지 않는다.

우선, 외관(3a)과 내관(3b) 사이에 브라인 용액(L1)이 수용된 상태에서, 수납공간(S)에 피수납물을 수납하고, 문인 앞면벽(2a)를 닫는다.

계속해서, 냉동기(6)를 가동시켜, 내관(3b)의 내부에 냉매 코일에 냉매를 공급한다. 이것에 의해, 내관(3b)을 개재해서 냉매(L2)와 브라인 용액(L1) 사이에서 열교환이 행해져, 브라인 용액(L1)이 0℃ 미만으로 냉각된다.

그 후, 온도계에 의해서 계측되는 브라인 용액(L1)의 온도가, 피수납물의 설정 보냉 온도인 -1.0℃가 되면, 냉동기(6)의 제어기는, 냉동기(6)로부터의 냉매(L2)의 공급을 정지시킨다. 이것에 의해, 브라인 용액(L1)의 냉각이 정지된다.

외관(3a)이 열전달률이 높은 재료로 형성되어 있기 때문에, 브라인 용액(L1)과 수납공간(S) 내의 공기 간에 신속하게 열교환이 행해져, 수납공간(S) 내의 온도가 브라인 용액(L1)의 온도와 거의 동등하게 된다. 이것에 의해, 수납공간(S) 내의 온도가 -1.0℃가 된다.

그 후, 브라인 용액(L1)의 온도가, 예를 들면 -0.5℃까지 상승하면, 냉동기(6)의 제어기는 냉동기(6)를 가동시켜, 냉매(L2)의 공급을 재개시킨다. 그 후, 브라인 용액(L1)의 온도가 -1.0℃가 되면, 냉동기(6)의 제어기는, 냉동기(6)를 정지시킨다. 이후, 냉동기(6)는, 브라인 용액(L1)의 온도에 의거해서, 냉동기(6)의 가동 및 정지의 사이클을 반복한다.

이와 같이, 본 실시형태에서는, 0℃ 미만의 목적하는 온도로 냉각된 브라인 용액(L1)에 의해서, 수납공간(S) 내를 냉각시킨다. 또한, 위치에 따라서 온도 불균일이 있는 수납공간(S) 내의 공기에 비해서, 브라인 용액(L1)은 온도 불균일이 적기 때문에, 브라인 용액(L1)의 온도를, 동결 온도 이상 0℃ 미만의 임의의 온도로 정확하게 조정할 수 있다. 따라서, 피보냉물을 0℃ 미만에서 동결시키지 않고 용이하게 보존할 수 있다. 또한, 내관(3b)으로부터 외관(3a)에 냉열이 전해지고, 그리고, 외관(3a)의 표면으로부터 수납공간(S) 내에 냉열이 전해지는 과정에서, 브라인 용액(L1)과 관벽 사이에 온도의 전달 속도의 차이가 생겨, 서로 간섭하여, 온도 변화의 파가 작아진다. 이것에 의해, 냉매(L2)에 대한 온도 제어의 ON/OFF에 의한 수납공간(S) 내의 온도의 편차가 없어져, 수납공간(S) 내를 안정적인 온도로 유지할 수 있다. 따라서, 용이하게 정밀도가 높은 온도 제어가 가능해진다.

또, 본 실시형태에서는, 냉매(L2)의 온도를 피수납물의 설정 보냉 온도인 -1.0℃ 정도로 설정하고 있었지만, 냉매(L2)의 온도를 더욱 낮게 설정해도 된다(예를 들면, -10℃). 이것에 의해, 보냉고(1)에의 전원공급 정지 후의 보냉 지속 시간을 연장시킬 수 있다. 또한, 이 경우, 브라인 용액(L1)이 동결되지 않도록, 내관(3b)을 열전달성을 조정할 수 있는 재료로 형성하는 것이 바람직하다. 그러한 재료로서, 예를 들면, 내냉 고무, 플라스틱류, 발포수지류, 세라믹, 유리 등, 그리고 이것을, 구리, 티타늄, 스테인리스, 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 피복한 재료를 이용할 수 있다. 또한, 내관(3b)을 열전달성이 높은 재료로 피복하고, 내관(3b)의 열전달 면적을 작게 하도록 조정해도 된다. 또한, 내관(3b)의 열전달성을 작게 하기 위해서, 내관(3b)을, 복층유리(pair glass)와 같이, 내부에 공기층을 갖는 다층 구조로 해도 된다. 이렇게, 내관(3b)의 재료, 두께 및 열전달 면적을 설정(제어)함으로써, 내관(3b)의 열전달 속도를 조정하고, 냉매(L2)의 축랭 능력을 높이고, 게다가, 브라인 용액(L1)이 완전히 동결되지 않도록 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 따른 보냉고(1)에서는, 열교환관(3)의 표면을 개재해서, 수납공간(S) 내의 공기와 열교환을 행할 수 있다. 따라서, 예를 들면 수납공간(S)의 벽을 개재해서 열교환을 행하는 구성과 비교해서, 열교환을 행하는 면적을 크게 할 수 있으므로, 효율적으로 수납공간(S) 내의 공기를 냉각시킬 수 있다.

또, 보냉고(1)는, 하우징(2)의 앞면벽(2a)이 개폐 가능한 구조였지만, 내부에 피보냉물의 수납공간을 갖는 하우징을 적어도 구비한 구조이면, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 윗면벽(2c)이 개폐 또는 착탈 가능한 구조로 해도 된다.

또한, 본 실시형태에서는, 각 열교환관(3)은, 축방향이 수직이 되도록 배열되어 있지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 각 열교환관(3)을 축방향이 수평이 되도록 배열해도 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 각 열교환관(3)은 병렬로 접속되어 있었지만, 도 5에 나타낸 보냉고(1')와 같이, 직렬로 접속해도 된다. 도 5에서는, 각 열교환관(3)은, 반원호 형상의 만곡 부분(3d)에 의해서 서로 접속되어, 전체로서 사행하면서 보냉고(1')의 가로방향으로 뻗고 있다.

계속해서, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 6 및 도 7은, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 보냉고(1a)의 내부구조를 나타낸다. 또, 도 6 및 도 7에 나타낸 보냉고(1a)의 기본적인 구성은, 도 2 및 도 3에 나타낸 보냉고(1)의 구성과 마찬가지이며, 여기에서는 대응하는 구성에 동일한 부호를 붙임으로써 상세한 설명을 생략한다.

본 실시형태의 보냉고(1a)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 보냉고(1)에, 복수의 판형상 핀(9)을 더 포함하는 구성이다. 판형상 핀(9)은, 보냉고(1a)의 수평방향으로 길게 뻗는 박판 형상을 나타내고 있고, 우측면벽(2e) 및 좌측면벽(2f)에 복수의 판형상 핀(9)이 소정의 간격을 두고서 그 주면이 서로 평행하게 되도록 해서 부착되어 있다. 판형상 핀(9)은, 열전도성이 높은 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하고, 그러한 재료로서, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 스테인리스 등을 들 수 있다. 열교환관(3)은, 보냉고(1a)의 수평방향으로 뻗고 있고, 복수의 판형상 핀(9)의 주면을 수직으로 관통하고 있다.

또, 보냉고(1a)는, 수납공간(S) 내의 공기를 복수의 판형상 핀(9) 사이에 송풍하는 송풍기(송풍 수단, 도시 생략)을 더 포함해도 된다. 송풍기는, 예를 들면, 소형 선풍기, 유압 환기팬과 같은 날개형 팬, 시로코팬, 터보팬, 리미트 로드 팬(Limit Load Fan) 등을 이용할 수 있다.

본 실시형태의 보냉고(1a)에 의하면, 열교환관(3)의 표면에 부가해서, 판형상 핀(9)의 표면을 개재해서, 수납공간(S) 내의 공기와 열교환을 행할 수 있다. 또한, 판형상 핀(9) 사이의 간격을 작게 해서, 판형상 핀(9)의 개수를 증가시킴으로써, 수납공간(S) 내의 공기와 열교환을 행하는 면적을 용이하게 크게 할 수 있다. 그 때문에, 판형상 핀(9)에 의해서, 보다 효율적으로 수납공간(S) 내의 공기를 냉각시킬 수 있다.

또한, 송풍기에 의해서, 수납공간(S) 내의 공기를 판형상 핀(9) 사이에 송풍함으로써, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)의 표면 부근의 냉각된 공기를 수납공간(S) 내에 효율적으로 순환시킬 수 있다. 이것에 의해, 수납공간(S) 내의 냉각 효과를 보다 높일 수 있다.

계속해서, 본 실시형태의 더욱 바람직한 변형예에 대해서 설명한다. 도 8 및 도 9는 보냉고(1a)의 변형예에 따른 보냉고(1a')의 내부구조를 나타낸다.

보냉고(1a')는, 도 6 및 도 7에 나타낸 보냉고(1a)와 비교해서, 하우징(2)의 내면과 대향하는 판(10)을 더 포함하는 것이며, 판형상 핀(9)은, 상기 하우징(2)의 내면과 판(10) 사이에 설치되어 있다. 구체적으로는, 2개의 판(10)이, 각각 우측면벽(2e) 및 좌측면벽(2f)에 대향하도록 설치되어 있고, 우측면벽(2e)과 한쪽 판(10) 사이 그리고 좌측면벽(2f)과 다른 쪽 판(10) 사이에, 각각 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)이 설치되어 있다.

판(10)은 평면에서 보아서 직사각 형상의 평판이다. 판(10)의 재질은 특별히 한정되지 않고, 보냉고(1a') 용도 및 수납공간(S)의 크기에 따라서 선택할 수 있다. 예를 들면, 판(10)은, 단열효과가 있는 플라스틱에 의해서 형성해도 되고, 전열효과가 있는 스테인리스, 구리, 구리합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 티타늄 등에 의해서 형성해도 된다.

이와 같이, 판(10)에 의해서 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)을 덮음으로써, 판(10)이 칸막이가 되어서 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)이 수납공간(S)으로부터 이격되고, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9) 주위의 온도가 수납공간(S)의 중심 쪽의 온도보다도 낮아진다. 이것에 의해, 판(10)을 설치하지 않은 경우에 비해서, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)의 표면 부근의 공기와, 열교환관(3) 내를 흐르는 브라인 용액(L1)의 온도차를 작게 할 수 있다. 따라서, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)의 표면에 서리가 부착되기 어려워져, 서리에 의한 열교환 효율의 저하를 방지할 수 있다.

또, 보냉고(1a')는, 공기를 판형상 핀(9) 사이에 송풍하는 송풍기를 더 포함해도 된다. 이것에 의해, 송풍기로부터 복수의 판형상 핀(9)의 사이에 보내진 공기가, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)에 의해 냉각되고 있는 도중에 수납공간(S)의 중심 쪽으로 유출되는 것을, 판(10)에 의해서 억제할 수 있다. 따라서, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)에 의한 냉각 효과를 더 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 판(10)은, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9) 전체를 덮을 수 있는 크기이며, 그리고 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)에 될 수 있는 한 근접하고 있는 것이 바람직하다.

또, 판(10)에는 복수의 슬릿(11)을 형성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 열교환관(3) 및 판형상 핀(9)에 의해서 냉각된 공기의 일부가, 슬릿(11)을 통과해서 수납공간(S)의 중심 쪽으로 유출된다. 이것에 의해, 송풍기로부터 판(10)의 하단을 빠져나가서 수납공간(S)에 흐르는 기류 이외에, 슬릿(11)으로부터 수납공간(S)에 흐르는 기류가 발생하므로, 수납공간(S) 내를 효율적이면서도 보다 균일하게 냉각시킬 수 있다.

전술한 판형상 핀(9)이나 판(10)을 구비한 보냉고는, 수납공간 내에 외기가 유입되기 쉬운 냉장 쇼케이스나, 수납공간이 큰 보냉차에 적합하다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 전술한 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 한에 있어서, 다양한 변경이 가능하다.

예를 들면, 전술한 각 실시형태에서는, 보냉고의 하우징의 외형이 직방체였지만, 이것으로 한정되지 않고, 입방체, 사면체, 원주형 등이어도 된다.

또, 전술한 각 실시형태에서는, 열교환관(3)은 외관(3a)과 내관(3b)으로 이루어진 이중관이었지만, 외관과 내관 사이에, 적어도 1개 중관을 더 구비해도 된다. 예를 들면, 도 10에 나타낸 열교환관(3')과 같이, 외관(3a)과 내관(3b) 사이에 중관(3e)를 구비한 구성으로 해도 된다. 이 경우, 내관(3b)과 중관(3e) 사이의 영역(T3)에는, 브라인 용액을 수용해도 되고, 냉매를 수용해도 된다.

또한, 내관(3b) 내에 제2 브라인 용액을 흐르게 할 경우, 제2 브라인 용액은 동결시켜도 되고, 동결시키지 않아도 된다. 단, 제2 브라인 용액을 동결시키면, 내관(3b)이 파손될 우려가 있어, 브라인 용액(L1)과의 열교환 효율이 저하되므로, 제2 브라인 용액은 동결시키지 않는 쪽이 바람직하다. 그 때문에, 제2 브라인 용액으로서, 수납공간(S) 내의 설정 온도보다도 대폭 낮은 온도(예를 들면 -20℃)에서도 동결되지 않는 액체를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 제2 브라인 용액을 동결시키지 않을 경우, 보냉고에의 전원공급 정지 후의 축랭효과는 저하하지만, 보냉고를 냉장 쇼케이스로서 이용할 경우, 냉장 쇼케이스는 항상 전원공급되는 환경에서 사용되므로, 문제는 생기지 않는다.

도 11은 본 발명의 다른 변형예에 따른 보냉고(1b)의 내부구조를 나타낸다. 보냉고(1b)의 외관은, 도 1에 나타낸 것과 마찬가지이다. 본 변형예에서는, 상기 실시형태에 있어서의 것과 같은 기능을 갖는 부재에 대해서는, 같은 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

보냉고(1b)는, 내부에 피보냉물의 수납공간(S)을 갖는 하우징(2)과, 수납공간(S) 내에 설치된 제1 열교환관(31)과, 브라인조(A1)와, 브라인조(A1) 내에 설치된 제2 열교환관(32)을 적어도 포함하고 있다.

제1 열교환관(31)은, 수납공간(S) 내의 밑벽(W1) 위에 설치되어 있고, 바닥판(床板)(F1)에 덮여 있다. 밑벽(W1)과 바닥판(F1)은 서로 대향하고 있고, 밑벽(W1)과 바닥판(F1) 사이에 하부 공간(S1)이 형성되어 있다. 피수납물은 바닥판(F1) 위에 놓인다. 바닥판(F1)의 단부와 앞면벽(2a) 및 배면벽(2b) 사이의 적어도 일부에 간극이 형성되어 있고, 본 명세서에서는, 하부 공간(S1)은 수납공간(S)의 일부를 구성하는 것으로 간주한다.

제1 열교환관(31)은 일중관(一重管)이며, 도 12에 나타낸 바와 같이, 하부 공간(S1) 내에서 사행하도록 설치되어 있다. 제1 열교환관(31)의 내부에는 제3 브라인 용액(L3)이 수용되어 있다. 브라인 용액(L3)은, 후술하는 바와 같이, 피수납물의 설정 보냉 온도와 거의 동등한 온도로 안정되고 있다.

하부 공간(S1)에는, 제1 열교환관(31) 이외에, 복수의 판형상 핀(9) 및 송풍기(20)가 설치되어 있다. 판형상 핀(9)은, 밑벽(W1) 위에 소정의 간격을 두고서, 그 주면이 서로 평행하게 되도록 배열되어 있다. 제1 열교환관(31)은, 이들의 판형상 핀(9)을 관통하면서 사행하고 있다. 본 변형예에서는, 소정 방향으로 배열된 복수의 판형상 핀(9)(이하, 핀군)이 2개 있고, 한쪽의 핀군과 다른 쪽의 핀군 사이에 송풍기(20)가 설치되어 있다. 송풍기(20)가 가동함으로써, 수납공간(S) 내의 공기가 판형상 핀(9) 사이에 송풍되고, 도 11의 화살표에 나타낸 바와 같이, 수납공간(S) 내를 순환한다. 또, 송풍기(20)의 개수 및 위치는, 수납공간(S) 내의 공기를 판형상 핀(9) 사이에 송풍할 수 있으면, 특별히 한정되지 않는다.

브라인조(A1)는, 제1 열교환관(31)에 공급되는 브라인 용액(L3)을 수용하는 조(槽)이며, 본 변형예에서는, 수납공간(S)의 아래쪽에 설치되어 있다. 브라인조(A1)와 수납공간(S)은 밑벽(W1)에 의해서 격리되어 있고, 밑벽(W1) 및 밑면벽(2d)에 의해서 브라인조(A1)가 획정되어 있다.

브라인조(A1) 내에는 제2 열교환관(32)이 설치되어 있다. 제2 열교환관(32)은, 상기 실시형태에 있어서의 열교환관(3)과 마찬가지의 단면구조를 갖는 다중관이다. 즉, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제2 열교환관(32)은, 외면이 브라인 용액(L3)에 면한 열전도성을 지니는 외관(32a)과, 외관(32a)의 내부에 설치된 내관(32b)을 구비하고 있다. 외관(32a)과 내관(32b) 사이의 영역(T1)에는, 0℃에서 동결되지 않는 브라인 용액(L1)이 수용되어 있고, 내관(3b)의 내부의 영역(T2)에는 냉매(L2)가 수용되어 있다. 또, 냉매(L2) 대신에, 제2 브라인 용액이 수용되어도 된다.

도 12에 나타낸 바와 같이, 제2 열교환관(32)은, 브라인조(A1) 내를 사행하도록 설치되어 있다. 제2 열교환관(32)의 내관(3b)에는, 도 11에 나타낸 냉동기(6)로부터 냉매(L2)가 공급된다. 냉매(L2)에 의해서, 외관(32a)과 내관(32b) 사이에 수용된 브라인 용액(L1)이 냉각되고, 또한 브라인 용액(L1)에 의해서, 브라인조(A1) 내의 브라인 용액(L3)이 냉각된다. 즉, 냉매(L2)와 브라인 용액(L1)의 열교환, 및 브라인 용액(L1)과 브라인 용액(L3)의 열교환이 행해진다. 이와 같이, 냉매(L2)로부터 브라인 용액(L3)으로의 열교환을 2단계로 행함으로써, 브라인 용액(L3)의 온도를 목적하는 온도(수납공간(S) 내의 피수납물의 설정 보냉 온도) 부근에서 안정시킬 수 있다.

브라인조(A1)는 펌프(P1)를 개재해서 제1 열교환관(31)에 접속되어 있다. 펌프(P1)는, 예를 들면, 배면벽(2b) 내에 매설시켜도 된다. 펌프(P1)를 가동시키면, 브라인 용액(L3)이 수납공간(S1) 내의 제1 열교환관(31)을 흐르고, 그 후, 브라인조(A1) 내에 환류한다.

브라인 용액(L3)은 온도의 변동이 매우 작기 때문에, 브라인 용액(L3)을 제1 열교환관(31)에 흐르게 함으로써, 제1 열교환관(31) 및 판형상 핀(9)을 개재해서, 거의 일정한 온도의 냉기를 수납공간(S1) 내에 공급할 수 있다. 따라서, 수납공간(S1) 내의 온도를 용이하게 유지할 수 있다. 또한, 냉동기(6)의 ON/OFF의 전환을 적게 할 수 있으므로, 보냉고(1b)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

또, 제1 열교환관(31) 및 판형상 핀(9)의 위치는, 수납공간(S) 내이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 수납공간(S)의 측벽이나 천장에 제1 열교환관(31) 및 판형상 핀(9)을 설치해도 된다. 그 경우, 제1 열교환관(31) 및 판형상 핀(9)을 덮는 바닥판(F1)과 같은 판을 설치하는 것은 필수적이지 않다. 또한, 브라인조(A1)의 위치도, 하우징(2) 내이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 수납공간(S)의 위쪽에 브라인조(A1)를 설치해도 된다. 또한, 본 변형예에서는, 제2 열교환관(32)은 이중관이었지만, 도 10에 나타낸 바와 같은 삼중관이어도 된다.

도 14는 본 발명의 또 다른 변형예에 따른 보냉고(1c)의 내부구조를 나타낸다. 보냉고(1c)의 외관은, 도 1에 나타낸 것과 마찬가지이다. 본 변형예에서는, 전술한 보냉고(1b)에 있어서의 것과 같은 기능을 갖는 부재에 대해서는, 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

보냉고(1c)는, 내부에 피보냉물의 수납공간(S)을 갖는 하우징(2)과, 수납공간(S) 내에 설치된 제1 열교환관(31)과, 브라인조(A2)와, 브라인조(A2) 내에 설치된 제3 열교환관(33) 및 제4 열교환관(34)을 적어도 구비하고 있다. 제1 열교환관(31) 및 제1 열교환관(31)의 설치 개소의 구성은, 전술한 보냉고(1b)에 있어서의 것과 마찬가지이다. 제1 열교환관(31)의 내부에는 브라인 용액(L3)이 수용되어 있고, 브라인 용액(L3)은 피수납물의 설정 보냉 온도와 거의 동등한 온도에서 안정되어 있다.

브라인조(A2)는, 브라인 용액(L1)을 수용하는 조이며, 본 변형예에서는, 수납공간(S)의 아래쪽에 설치되어 있다. 브라인조(A2)와 수납공간(S)은 밑벽(W1)에 의해서 격리되어 있고, 밑벽(W1) 및 밑면벽(2d)에 의해서 브라인조(A2)가 획정되어 있다.

브라인조(A2) 내에는, 브라인 용액(L1)이 수용되어 있고, 그리고 제3 열교환관(33) 및 제4 열교환관(34)이 설치되어 있다. 제3 열교환관(33) 및 제4 열교환관(34)은 모두 일중관이다.

도 15에 나타낸 바와 같이, 제3 열교환관(33)은, 브라인조(A1) 내를 사행하도록 설치되어 있고, 펌프(P1)를 개재해서 제1 열교환관(31)에 접속되어 있다. 그 때문에, 제3 열교환관(33)에는, 제1 열교환관(31)과 마찬가지로, 브라인 용액(L3)이 흐르고 있다.

제4 열교환관(34)도, 브라인조(A1) 내를 사행하도록 설치되어 있다. 제4 열교환관(34)에는, 도 14에 나타낸 냉동기(6)로부터 냉매(L2)(또는 제2 브라인 용액)가 공급된다. 냉매(L2)에 의해서, 브라인조(A1) 내에 수용된 브라인 용액(L1)이 냉각되고, 또한 브라인 용액(L1)에 의해서, 제3 열교환관(33) 내에 수용된 브라인 용액(L3)이 냉각된다. 즉, 전술한 보냉고(1b)와 같이 냉매(L2)와 브라인 용액(L1)과의 열교환, 및 브라인 용액(L1)과 브라인 용액(L3)의 열교환이 2단계로 행해진다. 따라서, 브라인 용액(L3)의 온도를 목적하는 온도(수납공간(S) 내의 피수납물의 설정 보냉 온도) 부근에서 안정시킬 수 있다.

따라서, 본 변형예에 있어서도, 브라인 용액(L3)을 제1 열교환관(31)에 흐르게 함으로써, 제1 열교환관(31) 및 판형상 핀(9)을 개재해서, 거의 일정한 온도의 냉기를 수납공간(S1) 내에 공급할 수 있다. 따라서, 수납공간(S1) 내의 온도를 용이하게 유지할 수 있다. 또한, 냉동기(6)의 ON/OFF의 전환을 적게 할 수 있으므로, 보냉고(1c)의 소비 전력을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따른 보냉고는, 보냉차, 보냉 컨테이너(에어 카고, 해상 컨테이너, 철도 컨테이너), 대형 보냉고, 냉장 쇼케이스, 소형 보냉용기 등에 적용할 수 있다.

1: 보냉고 1': 보냉고
1a: 보냉고 1a': 보냉고
1b: 보냉고 1c: 보냉고
2: 하우징 2a: 앞면벽
2b: 배면벽 2c: 윗면벽
2d: 밑면벽 2e: 우측면벽
2f: 좌측면벽 3: 열교환관
3': 열교환관 3a: 외관
3b: 내관 3c: 접속부재
3d: 만곡 부분 3e: 중관
4: 브라인 용액 공급관 5: 냉매 공급관
6: 냉동기 7: 캐스터
8: 손잡이 9: 판형상 핀
10: 판 11: 슬릿
31: 제1 열교환관 32: 제2 열교환관
32: 외관 32b: 내관
33: 제3 열교환관 34: 제4 열교환관
A1: 브라인조 A2: 브라인조
L1: 브라인 용액 (제1 브라인 용액)
L2: 냉매 L3: 브라인 용액 (제3 브라인 용액)
P1: 펌프 S: 수납공간
T1: 영역(외관과 내관 사이) T2: 영역(내관의 내부)
T3: 영역(중관과 내관 사이) W1: 격벽

Claims

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내부에 피보냉물의 수납공간을 갖는 하우징;
상기 수납공간 내에 설치되고, 제3 브라인 용액을 수용하는 제1 열교환관;
상기 제1 열교환관에 공급되는 상기 제3 브라인 용액을 수용하는 브라인조; 및
상기 브라인조 내에 설치된 제2 열교환관을 포함하는 보냉고로서,
상기 제2 열교환관은,
외면이 상기 제3 브라인 용액에 면한 열전도성을 지니는 외관과,
상기 외관의 내부에 설치된 내관
을 구비한 다중관이며,
상기 외관과 상기 내관 사이에는, 0℃에서 동결되지 않는 제1 브라인 용액이 수용되고,
상기 내관의 내부에는, 냉매가 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 보냉고.
제10항에 있어서, 상기 수납공간 내에 설치된 복수의 판형상 핀을 더 포함하되,
상기 제1 열교환관은 상기 판형상 핀을 관통하고 있는 것을 특징으로 하는 보냉고.
제11항에 있어서, 상기 수납공간 내의 공기를 상기 판형상 핀의 사이에 송풍하는 송풍 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보냉고.
제10항에 있어서, 상기 내관은, 내냉 고무, 플라스틱류, 발포수지류, 세라믹 또는 유리를 구리, 티타늄, 스테인리스, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 피복한 재료로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보냉고.
제10항에 있어서, 상기 내관은 내부에 공기층을 갖는 다층구조인 것을 특징으로 하는 보냉고.