KR20020004960A - 축냉제, 축냉팩 및 보냉박스 - Google Patents

Abstract

염화나트륨 20중량% 수용액에, 그 수용액 100중량부에 대하여 4중량부의 폴리·N-비닐아세트아미드를 축냉지속시간 연장제로서 첨가하고, 그 수용액 100중량부에 대하여 3중량부의 붕산나트륨을 과냉각 방지제로서 첨가하여 이루어진 축냉제를 팩(1)에 주입하고, 냉동고에서 냉각하여 응고시켰다. 이 축냉제가 든 팩(1)을 보냉박스(2)에 넣어 온도변화를 계측한 바, 축냉지속시간이 긴 것이 확인되었다. 본 발명에 의해 축냉지속시간이 길고 장시간의 보냉수송, 보냉보관, 보냉진열 등에 적합한 축냉제, 축냉팩 및 보냉박스를 제공할 수 있다.

Description

축냉제, 축냉팩 및 보냉박스{COLD-STORAGE MATERIAL, COLD-STORAGE PACK, AND COLD-RESERVING BOX}

종래의 축냉제로는 염화나트륨의 수용액이나 드라이아이스에 의한 것이 일반적이다.

그러나, 염화나트륨의 수용액으로 이루어진 축냉제에는 다음 두가지 문제가 있었다.

(A) 축냉지속시간이 짧다.

후기 도 4의 비교예②의 결과로 설명하는 바와 같이, 사용개시시의 냉각성능은 12시간만 경과하면 없어져 버리기 때문에 장시간의 보냉수송, 보냉보관, 보냉진열 등에는 적합하지 않다.

(B) 과냉각현상을 일으킨다.

과냉각현상이란 물질을 냉각할 때에 액체에서 고체에의 이론상의 상전이온도(응고점)를 지나도 상전이(응고)현상이 나타나지 않음을 말한다. 가령,후기의 표 1중 비교예①의 결과로 설명하는 바와 같다. 이같은 과냉각현상은 고도한 냉동기 설비를 필요로 하고, 런닝코스트를 상승시키며 운전효율을 저하시켜(1℃ 과냉각할때마다 3% 저하함) 여분의 에너지를 필요로 한다는 각종 문제를 야기한다.

또, 드라이아이스로 이루어진 축냉제에는 다음 두가지 문제가 있었다.

(C) 축냉지속시간이 짧고 축냉지속시간을 지나면 축냉성이 급히 없어지는 드라이아이스는 극저온을 발휘하나 단시간에 탄산가스를 방출하여 승화하기 때문에 지속시간이 짧다. 또, 승화가 끝나면 당연히 축냉성이 급히 없어져 버린다.

(D) 지구환경에 나쁘다.

지구온난화의 원인물질인 탄산가스를 방출한다.

본 발명의 목적은 상기 과제를 해결하고, 축냉지속시간이 길고 장시간의 보냉수송, 보냉보관, 보냉진열 등에 적합한(더욱 바람직하게는 과냉각현상이 거의 일어나지 않는) 축냉제, 축냉팩, 및 보냉박스를 제공함에 있다.

본 발명은 냉장 또는 냉동을 필요로 하는 각종 물품(가령 식료품, 음료품, 화학품, 의약품, 혈액, 장기, 동식물 등)의 장시간의 보냉수송, 보냉보관, 보냉진열 등에 사용하는 축냉제, 축냉팩 및 보냉박스에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 축냉제를 보냉박스에 사용한 예를나타내고, (a)는 보냉박스의 종단면도, (b)는 덮개의 평면도, (c)는 본체의 평면도이고,

도 2는 동 축냉제를 주입한 팩의 사시도이고,

도 3은 동 축냉제가 든 보냉박스에서의 온도변화를 나타내는 그래프이고,

도 4는 비교예②의 축냉제가 든 보냉박스에서의 온도변화를 나타내는 그래프이고,

도 5는 비교예③의 축냉제가 든 보냉박스에서의 온도변화를 나타내는 그래프이고,

도 6은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 축냉제가 든 보냉박스에서의 온도변화를 나타내는 그래프이다.

발명의 개시

상기 목적을 달성하기 위하여 다음 수단 (1)∼(4)를 취하였다.

(1) 금속염의 수용액에 물분자와의 상호작용에 의한 친화력있는 기(바람직하게는 아미드기)를 가지고, 상기 수용액중의 금속이온과 이온결합하는 이온성기를 갖지 않는 비이온계 폴리머가 축냉지속시간 연장제로서 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 축냉제.

금속염으로는 염화나트륨, 염화암모늄, 염화칼슘, 염화마그네슘, 황산나트륨, 황산암모늄, 초산나트륨, 산화아연 등을 예시할 수 있고, 이 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 조건의 비이온계 폴리머로는 N-비닐아세트아미드의 중합체인 폴리·N-비닐아세트아미드(이하 PNVA라 함)를 예시할 수 있다. PNVA의 기본구조를 다음 화학식 1에 표시한다.

PNVA 첨가량은 금속염의 수용액 100중량부에 대하여 0.5∼10중량부인 것이 바람직하고, 1∼5중량부인 것이 더욱 바람직하다. 동 범위보다 적으면 축냉지속시간 연장작용이 약화되고, 동 범위보다 많으면 축냉지속시간 연장작용이 그다지 변하지 않는데 비해 코스트가 높아진다.

또, 상기 수용액에 과냉각방지제가 첨가되는 것이 바람직하다. 이 과냉각방지제는 붕산나트륨, 탄산수소나트륨, 흑연 등을 예시할 수 있고, 이 군에서 선택된 적어도 하나를 함유하는 것으로 할 수 있다.

(2) 염화나트륨 수용액에 PNVA가 축냉지속시간 연장제로서 첨가되고, 붕산나트륨이 과냉각방지제로 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 축냉제.

이 축냉제는 -40℃∼-2℃의 온도범위에서 액체에서 고체로의 상전이현상을나타내는 것이 바람직하다. 그리고, 염화나트륨 수용액은 염화나트륨 1∼50중량%의 수용액인 것이 바람직하고, 염화나트륨 5∼30중량%의 수용액인 것이 더욱 바람직하다.

PNVA 첨가량은 염화나트륨 수용액 100중량부에 대하여 0.5~10중량부인 것이 바람직하고, 1∼5중량부인 것이 더욱 바람직하다. 동 범위보다 적으면 축냉지속시간 연장작용이 약화되고, 동 범위보다 많으면 축냉지속시간 연장작용이 그다지 변하지 않는데 비해 코스트가 높아진다.

붕산나트륨 첨가량은 염화나트륨 수용액 100중량부에 대하여 0.05∼10중량부인 것이 바람직하고, 0.1∼5중량부인 것이 더욱 바람직하다. 동 범위보다 적으면 과냉각방지작용이 약해지고, 이 범위보다 많으면 과냉각방지작용이 그다지 변하지 않는데 비해 코스트가 높아진다.

(3) 수지제 팩에 상기 (1) 또는 (2) 기재의 축냉제가 주입되어 이루어진 축냉팩.

(4) 발포수지제의 보냉박스상에 상기 (3) 기재의 축냉팩이 장입되어 이루어진 보냉박스.

본 발명의 그 밖의 목적은 앞으로 설명하는 실시태양을 이해하면 명백해지고, 첨부된 클레임에 명시될 것이다. 그리고 본 명세서중에 언급하지 않은 다수의 이익은 본 발명을 실시하면 당업자에게 생각나게 할 것이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

＜제 1 실시형태＞

우선 제 1 실시형태의 축냉제는 하기 표 1과 같이 3개의 실시예를 포함하고, 염화나트륨 23중량%의 수용액에 그 수용액 100중량부에 대하여 3중량부의 PNVA를 축냉지속시간 연장제로 첨가하고, 그 수용액 100중량부에 대하여 1, 2 또는 3중량부의 붕산나트륨을 과냉각방지제로 첨가하여 이루어진 것이다. PNVA 첨가에 의해 축냉제는 겔상이 된다. 또, 비교예①의 축냉제로서 단순한 염화나트륨 23중량% 수용액을 준비하였다.

이들 축냉제를 냉동고에서 냉각하여 응고시켰을 때의 각 응고개시온도를 상기 표 1중에 기재하였다. 또, 염화나트륨 23중량% 수용액의 이론상의 응고점은 -21.1℃이고, 그 응고점과 각 응고개시온도의 차분을 과냉각온도로서 상기 표 1중에 기재하였다. 이 결과로부터 분명한 바와 같이 붕산나트륨을 첨가하지 않은 비교예①은 과냉각온도가 큰데 비해 붕산나트륨을 첨가한 실시예①②③에서는 그 첨가량이 많아짐에 따라 과냉각온도가 작아지고 있다. 이 결과는 본 실시형태가 고도한 냉동기 설비를 필요로 하지 않는 런닝코스트가 저하하는, 운전효율이 높아지는, 여분의 에너지를 필요로 하지 않는 등의 효과에 밀접한 관계를 갖는 것을 의미한다.

＜제 2 실시형태＞

다음에, 제 2 실시형태의 축냉제는 염화나트륨 20중량%의 수용액에 그 수용액 100중량부에 대하여 4중량부의 PNVA를 축냉지속시간 연장제로서 첨가하고, 그 수용액 100중량부에 대하여 3중량부의 붕산나트륨을 과냉각방지제로 첨가하여 이루어진 것이다. 또, 비교예②의 축냉제로서 단순한 염화나트륨 20중량% 수용액을 준비하고 비교예③의 축냉제로서 드라이아이스를 준비하였다.

제 2 실시형태의 축냉제를 도 2에 나타낸 바와 같은 수지제의 편평한 팩(1)에 1개당 약 1kg 주입하고, 냉동고에서 냉각하여 응고시켰다. 이 축냉제가 든 팩(1)의 계 10개(계 10kg)를 도 1에 나타낸 바와 같은 보냉수송에 사용되는 발포스티롤수지제의 보냉박스(2)에 장입하였다. 이 보냉박스(2)는 안쪽 횡폭: 약 90cm, 안쪽 안길이: 약 48cm, 안쪽 깊이: 약 50cm, 내용적: 약 217리터의 본체(3)와 그 본체(3) 상면개구에 덮는 2분할의 덮개(4)로 이루어진 것이다. 본체(3) 앞벽 및 뒷벽 내면에는 각각 2개의 부착홈(5)이, 본체(3)의 우벽과 좌벽 내면에는 각각 하나의 부착홈(5)이 형성되어 있고, 각 부착홈(5)에 축냉제가 든 팩(1)을 1개씩 삽입하여 부착하였다. 또, 2분할의 각 덮개(4)에는 부착혈(6)이 형성되고, 각 부착혈(6)에 축냉제가 든 팩(1)을 2개씩 끼워부착하여 작은 덮개(7)를 덮었다.

또, 비교예②의 축냉제는 유사팩(도시 생략)에 1개당 약 1.5kg 주입하고, 냉동고에서 냉각하여 응고시켰다. 이 축냉제가 든 팩의 계 8개(계 12kg)를 유사 보냉박스(도시 생략, 내용적 약 210리터)에 장입하였다. 또, 비교예③의 드라이아이스는 기제품 8kg을 도 1의 보냉박스(2) 내저부 주위에 넣었다.

제 2 실시형태의 축냉제가 든 보냉박스(2)와, 비교예②의 축냉제가 든 보냉박스(도시 생략)와, 비교예③의 축냉제가 든 보냉박스(2)를 외기온 40℃의 방에 설치하고, 도 1(a)에서 보여주는 박스내 상부(U; 본체(3) 위쪽 가장자리에서 10cm 아래 위치)와, 박스내 하부(L; 본체(3)내 저면 위치)에 있어서의 온도변화를 24시간에 걸쳐 계측하였다. 또, 이 24시간중 1시간마다 1회 10초간 덮개(4)를 열었다. 또, 보냉박스내에는 아무 물품도 넣지 않았다.

도 3에 제 2 실시형태의 축냉제가 든 보냉박스(2)에서의 온도변화를, 도 4에 비교예②의 축냉제가 든 보냉박스(도시 생략)에서의 온도변화를, 도 5에 비교예③의 드라이아이스가 든 보냉박스(2)에서의 온도변화를 나타낸다. 이 결과로부터 분명하듯이 단순한 염화나트륨 20중량%의 수용액인 비교예②(도 4)에서는 박스내 하부(L)가 일단 -13℃ 부근까지 하강하나 12시간 경과하면 0℃ 이상으로 상승함과 동시에 박스내 상부(U)와 박스내 하부(L)에서 10℃ 가까운 온도차가 있어 불균일하였다. 또, 드라이아이스인 비교예③(도 5)에서는 박스내 하부(L)가 계측기의 계측하한치인 -23℃보다 낮은 온도까지 하강하나 21시간 경과하면 0℃ 이상으로 급상승함과 함께 박스내 상부(U)와 박스내 하부(L)에서 30℃ 전후의 온도차가 있어 극히 불균일하였다. 이에 대해 제 2 실시형태(도 3)에서는 박스내 하부(L)가 -18℃ 부근까지 하강하고, 그 온도를 약간의 변화로 장시간 유지하고 24시간 경과하여도 아직 -8℃ 정도의 보냉성이 있었다. 또, 박스내 상부(U)와 박스내 하부(L)에서 5℃ 미만의 온도차 밖에 없어 균일하다고 평가할 수 있었다. 이 결과는 본 실시형태가 축냉지속시간을 연장할 수 있고, 장시간의 보냉수송, 보냉보관, 보냉진열 등에 최적의 특성을 가지고 있는 것을 나타내고 있다.

＜제 3 실시형태＞

다음에, 제 3 실시형태의 축냉제는 물 100중량부에 대하여 황산암모늄 30중량부, 염화칼슘 20중량부, 염화마그네슘 5중량부 및 산화아연 3중량부를 금속염으로서 첨가하고, 3중량부 PNVA를 축냉지속시간 연장제로서 첨가하고, 5중량부의 붕산나트륨을 과냉각방지제로서 첨가하여 이루어진 것이다.

제 3 실시형태의 축냉제를 소형팩(도시 생략)에 1개당 약 1/3kg 주입하고, -35℃의 냉동고에서 20시간 냉각하여 응고시켰다. 이 축냉제가 든 팩의 계 3개(계 1kg)를 보냉수송에 사용되는 발포스티롤수지제로 내용적: 약 20리터의 보냉박스(도시 생략)에 장입하여 내저면 위에 놓았다.

제 3 실시형태의 축냉제가 든 보냉박스를 외기온 19∼20℃의 방에 설치하고, 박스내 상부(내저면에서 6cm 위의 위치)와 박스내 하부(내저면과 축냉제가 든 팩으로 끼워지는 위치)에서의 온도변화를 16시간에 걸쳐 계측하였다. 또, 이 16시간중, 1회도 덮개를 열지 않았다. 또, 보냉박스내에는 아무 물품도 넣지 않았다.

도 6에 제 3 실시형태의 축냉제가 든 보냉박스에서의 온도변화를 나타낸다. 제 3 실시형태에서는 박스내 하부가 일단 -30℃ 부근까지 하강하고, 그후 -20℃ 전후를 약간의 변화로 장시간 유지하고, 12시간 경과하여도 여전히 충분한 보냉성이 있었다.

또, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지에서 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 변경하여 구체화할 수도 있다.

(1) 염화나트륨 농도를 변경하거나 염화나트륨을 염화암모늄, 염화칼슘, 황산나트륨, 황산암모늄 또는 아세트산나트륨으로 치환하거나 하는 것. 또, 염화나트륨 농도를 낮게 하거나 그 염화암모늄 등으로 치환하거나 하면 축냉제 응고점이 높아지지만, 그 응고점에 따른 이용법이 있다. 기타, 염화마그네슘 또는 산화아연 등으로 치환할 수도 있다.

(2) 축냉지속시간연장제로서의 PNVA를 물분자와의 상호작용에 의한 친화력있는 아미드기를 가지고, 수용액중의 금속이온과 이온결합하는 이온성기를 갖지 않는 기타 비이온계 폴리머로 치환하는 것.

(3) 과냉각 방지제로서의 붕산나트륨을 탄산수소나트륨, 흑연 또는 기타 과냉각방지작용이 있는 상당품으로 치환하는 것.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 축냉제, 축냉팩 및 보냉박스는 축냉지속시간이 길고, 장시간의 보냉수송, 보냉보관, 보냉진열 등에 적합한 우수한 효과가 있다.

본 발명의 정신과 반하지 않고 광범위하게 다른 실시태양을 구성할 수 있다는 것은 명백하기 때문에 본 발명의 첨부 청구항에서 한정한 것 이외는 그 특정 실시태양에 제약되는 것은 아니다.

Claims (13)

1. 금속염의 수용액에 물분자와의 상호작용에 의한 친화력 있는 기를 가지고, 상기 수용액중의 금속이온과 이온결합하는 이온성기를 갖지 않는 비이온계 폴리머가 축냉지속시간 연장제로서 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 축냉제.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 금속염이 염화나트륨, 염화암모늄, 염화칼슘, 염화마그네슘, 황산나트륨, 황산암모늄, 초산나트륨 또는 산화아연의 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉제.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 비이온계 폴리머가 폴리·N-비닐아세트아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉제.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 폴리·N-비닐아세트아미드의 첨가량이 금속염 수용액 100중량부에 대하여 0.5∼10중량부인 것을 특징으로 하는 축냉제.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 수용액에 과냉각방지제가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 축냉제.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 과냉각방지제가 붕산나트륨, 탄산수소나트륨 또는흑연의 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 축냉제.
7. 염화나트륨 수용액에 폴리·N-비닐아세트아미드가 축냉지속시간 연장제로서 첨가되고, 붕산나트륨이 과냉각방지제로서 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 축냉제.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 축냉제가 -40℃∼-2℃의 온도범위에서 액체에서 고체로의 상전이현상을 나타내는 것을 특징으로 하는 축냉제.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 염화나트륨 수용액이 염화나트륨 1∼50중량%의 수용액인 것을 특징으로 하는 축냉제.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 폴리·N-비닐아세트아미드의 첨가량이 염화나트륨 수용액 100중량부에 대하여 0.5∼10중량부인 것을 특징으로 하는 축냉제.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 붕산나트륨의 첨가량이 염화나트륨 수용액 100중량부에 대하여 0.05∼10중량부인 것을 특징으로 하는 축냉제.
12. 수지제의 팩에 제 1 항 기재의 축냉제가 주입되어 이루어진 축냉팩.
13. 발포수지제의 보냉박스에 제 12 항 기재의 축냉팩이 장입되어 이루어진 보냉박스.