KR20050089435A - 음식물 냉온 저장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 열전소자식 반찬 냉온 저장장치의 반찬 저장통의 구조를 개선함으로써 열전소자를 효율적으로 이용하기 위하여 개발된 것으로서, 본 발명에 적용된 음식물 저장수단은 금속 판재를 프레스하여 가공되는데, 판재는 알루미늄판과 구리판이 상호 접착되어 형성된다. 본 발명에서 알루미늄판은 구리판보다 두껍게 접합된다.

Description

음식물 냉온 저장장치 {Cold and warm storage apparatus for foods}

본 발명은 열전소자를 이용한 냉온 작용에 의해 반찬을 냉장 또는 온장 보관하는 냉온 저장장치에 관한 것이다.

열전소자란, 크게, 전기저항의 온도 변화를 이용한 소자인 서미스터, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡효과를 이용한 소자, 전류에 의해 열의 흡수(또는 발생)가 생기는 현상인 펠티에효과를 이용한 소자인 펠티에소자 등이 있지만, 본 발명에서는 펠티에소자를 의미하는 것으로 전제한다.

펠티에효과는 2종류의 금속 끝을 접속시키고 여기에 전류를 흘려보내면, 전류 방향에 따라 한쪽 단자는 흡열하고, 다른 쪽 단자는 발열을 일으키는 현상이다. 2종류의 금속 대신 전기전도 방식이 다른 비스무트(Bi)·텔루르(Te) 등 반도체를 사용하면, 효율성 높은 흡열 및 발열 작용을 하는 펠티에소자를 얻을 수 있다. 이것은 전류 방향에 따라 흡열·발열의 전환이 가능하고, 전류량에 따라 흡열·발열량이 조절되므로, 용량이 적은 냉동기나 상온 부근의 정밀한 항온조 제작 등에 널리 응용되고 있다.

기존에, 이러한 열전소자를 이용하여 반찬을 냉장보관하는 장치가 수 종 개발되고 있다. 대한민국 특허 출원 2003-16112, 2003-12258, 2003-11170 등에는 열전소자를 이용하여 반찬을 냉장보관하는 저장고와 식탁 등이 개시되어 있다.

그러나, 이들의 경우에는 대류 열전달 방식에 의하고 있기 때문에 신속한 반찬의 냉장이 불가능하다. 유체와 고체 사이의 경계층 밖의 유체의 의해 열이 전달되는 것을 대류라 하며, 고체표면온도를 t', 유체의 온도를 t, 단위시간에 단위 면적을 통과하는 열량을 Q라 할 때, Q=a(t'-t)가 된다. 여기서 a는 열전달율을 의미하는데, 그 단위는 kcal/m²ㆍhㆍ℃이다. 공기의 열전달율은 0.017kcal/m²h℃, 물의 열전달율은 0.5, 알루미늄은 196, 구리는 332이다.

따라서 상기 선출원에 개시된 장치에 의하면, 열전소자의 열에너지→대류→용기→음식물 순으로 열전달이 이루어지고, 반찬에 열이 전달되는 양이 열용량이 큰 음식(비열이 1에 가까움)을 신선하게 유지하기 위해서는 열전소자의 에너지로는 짧은 시간에(수 분 이내에) 3~5℃의 저온을 유지하기가 불가능하다. 즉, 대류에 의한 냉장으로는 수 시간이 지나야 냉장이 겨우 이루어질 수 있고, 또한 14℃ 이하로 에너지를 방출하기란 불가능하다.

반찬을 냉장 저장해야 한다는 반찬저장고라고 하면 수분 이내에 내용물을 냉장시켜야 의미가 있는 것인데, 상기 선출원된 반찬 저장고에서는 이러한 반찬 냉장고로서의 기능을 할 수가 없다.

이에, 본 발명자는 종래의 열전소자식 반찬 냉온 저장장치의 반찬 저장통의 구조를 개선함으로써 열전소자를 효율적으로 이용하기 위하여 본 발명에 따른 음식물 저장장치를 개발하였다. 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 적용된 음식물 저장수단은 금속 판재를 프레스하여 가공되는데, 판재는 알루미늄판과 구리판이 상호 접착되어 형성된다. 본 발명에서 알루미늄판은 구리판보다 두껍게 접합된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 펠티에 효과를 이용하는 열전소자의 흡열 및 발열 작용에 따라 반찬 등의 음식물을 냉장 또는 온장하는 장치에 관한 것으로서, 도1에서 보는 것과 같이 크게, 열전소자를 구동하여 냉온작용을 하는 수단(10) 및 이 수단 위에 접촉되어 음식물을 저장하여 냉장 또는 온장하는 수단(20)으로 구성된다.

상기 냉온작용 수단(10)을 상세히 보자면, 도2a에 보는 것과 같이 열전소자(100)의 동작시에 발생하는 열을 냉각시키기 위한 히트싱크(102)와, 이 히트싱크에 외부바람을 불어넣는 팬(104)으로 구성된다. 도2a에서 상기 구성요소들은 하우징(110)에 의해 둘러싸여 폐열부를 형성한다.

한편, 도2a에서 상기 음식물 저장수단(20)은 냉온작용 수단(10)의 열전소자(100)에 접촉되며 음식물을 담을 수 있도록 대략 그릇 형상으로 가공되며, 전체적으로 덮을 수 있는 덮개(30)로 구성된다. 음식물 저장수단(20)은 금속 판재를 프레스하여 가공되는데, 판재는 도2a의 우측 상세도에서 보는 것과 같이 알루미늄판과 구리판이 상호 접착되어 형성된다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 판재의 알루미늄판 두께가 구리판의 두께보다 두꺼울 경우에 본 발명에 따른 냉장작용 수단(10)의 효율이 최대치가 되었는데, 보다 바람직하게는 (알루미늄판의 두께):(구리판의 두께) = 3:1~5:1일 때에 그 효과가 극대화되었다. 알루미늄판과 구리판의 상호 접합은 고주파용접 방식에 의해 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 음식물 저장수단(20)에는, 음식물의 다양한 종류를 저장하기 위하여, 다수의 구획벽(202)이 세워져 각 구획벽에 의해 다수의 저장구역(204)이 분할되어 형성될 수 있다. 다수의 구획벽(202)은 상기 금속 판재와 일체로 형성되는 것이 바람직하다(가령, 프레스 작업에 의해).

구획벽(202)은 상기 알루미늄-구리 접합된 판재로부터 융기되어 형성되며 제1벽(202a)과 제2벽(202b)이 만나서 내부 공간이 형성된다. 이들 구획벽(202)의 내부 공간은 진공처리되어 단열효과를 높이는 것이 바람직하다.

도2a 및 도4에서 보는 것과 같이 상기 내부 공간에는 제1벽(202a)과 제2벽(202b)을 상호 연결시키는 비틀림방지구(206)가 포함된다. 도4에서 볼 때, 이 비틀림방지구(206)는 각각 나사구멍이 형성되어 있어서 제1벽(202a)과 제2벽(202b) 각각에 스크류로 결합될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 비틀림방지구(206)는 알루미늄 재질인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 비틀림방지구(206)가 뒤틀림의 방지 역할 뿐만 아닐, 저장수단(20)의 열전달 효과에 일조하기 때문이다.

한편, 도2b에 도시된 덮개(30)는 각 저장구역(204)의 각 외곽선, 즉 구획벽(202)의 상부에 접촉하여 각 저장구역(204)을 밀폐할 수 있는 형태로 가공된다. 즉, 상기 덮개(30)에는 상기 각 저장구역을 형성하는 구획벽(202)의 위치에 상응하는 위치에 접촉되어 각 저장구역(204)을 밀폐시키는 다수의 구획융기부(308)가 형성된다. 밀폐작용을 극대화하기 위해 상기 덮개(30)의 구획융기부(308)에는 탄성소재에 의한 패킹(도시 안함)을 부착하여 상기 저장구역의 경계, 즉 구획벽(202) 상부와 밀착되도록 하는 것이 바람직하다.

덮개(30)는 내벽(304)과 외벽(302)이 소정의 간격을 두도록 판재로 가공되며 내벽(304)과 외벽(302) 사이는 공기층으로 단열되어 냉장온도를 일정하게 유지토록 한다. 물론 진공상태를 만드는 것도 가능하다.

도3a는 도2a의 도면과 같은 것이나, 폐열부의 작용을 위주로 도시한 도면이다. 도3a에서, 상기 냉온작용 수단(10)의 폐열부는 폐열부 하우징(110) 내에 설치되고, 상기 음식물 저장수단(20)은 저장수단 하우징(214) 내에 설치되어, 음식물 저장수단(20)과 냉온작용 수단(10)의 폐열부가 각각 열적으로 분리된다. 따라서 상기 각 하우징은 열적 부전도체인 것이 바람직하다. 또한, 상기 저장수단 하우징(214)과 폐열부 하우징(110)의 적어도 내측에는 복사열을 차단하는 반사코팅이 되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 냉온작용 수단(10)의 폐열부를 이루는 구성요소 중에서, 상기 히트싱크(102)는 도3a 및 도3b에서 보는 것과 같이 수직 원통형 형상을 갖고, 그 하부에는 팬(104)이 위치하여 공기를 히트싱크(102)를 향해 불어넣도록 설치된다.

히트싱크(102)의 상부는 그 중앙부에서 외주방향으로 가면서 조금씩 높이가 증가하는 형상을 갖는다. 이는 폐열부 내에서의 공기의 순환을 촉진하여 열전소자(100)에서 발열되는 열을 효과적으로 냉각시키기 위한 것이다. 이것 이외에도 히트싱크의 냉각효율을 극대화하기 위하여, 히트싱크(102)의 적어도 외주부의 냉각핀(106)의 밀도가 중앙부의 냉각핀(108)의 밀도보다 크도록 형성하였다. 이로써, 히트싱크(102) 전면적에 걸쳐서 냉각핀이 비교적 고르게 형성되어 냉각작용을 도울 수 있게 된다.

이 밖에 추가 가능한 실시예로서, 도4에서와 같이 상기 각 저장구역(202)의 형태와 실질적으로 동일하여 저장구역(202) 안에 넣었다 뺐다 할 수 있는 음식그릇(208)을 추가함으로써, 사용상의 편리성을 증진시킬 수 있다. 이들 음식그릇(208)은 스테인레스 재질로 가공되며, 적어도 음식물이 접촉하는 면에는 은 코팅을 하여 항균 역할 및 부패방지 역할을 하도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 덮개(30)의 적어도 내측, 즉 음식물에 접촉하는 면에는 음이온 발산물질이 코팅되는 것이 음식물의 신선도 유지를 위해 바람직하다. 음이온 발산물질로는 귀왕석, 토르말린 등을 들 수 있는데 가능한한 고농도로(약 1000EA/cc.sec) 코팅하는 것이 효과면에서 바람직하다.

한편, 별도로 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 냉온작용 수단(10)에는 상기 덮개(30)를 덮으면 자동으로 열전소자(100)로 하여금 냉장작용을 하도록 하고, 덮개(300)를 열면 자동으로 열전소자(100)의 냉장작용을 해제하는 전원 스위치 장치를 추가하는 것이 바람직하다. 이로써, 24~26℃의 상온에서 덮개(30)를 열어 반찬통으로서 사용하다가 덮개(30)를 덮으면 8℃ 이하로 급속히 냉장되므로 냉장, 진공, 밀폐의 효과에 의해 반찬의 신선도를 100% 유지할 수 있게 된다.

또한, 더 추가가능한 실시예로서, 도5에서와 같이 저장수단(20)의 각 저장구역을 사용자가 임의로 변경해서 쓸 수 있도록 저장수단(20)의 측벽 내측에 돌기(218)를 한 쌍 상하로 형성하고 이 사이에 오목한 홈이 형성되도록 할 수 있다. 이 홈에 저장수단 칸막이(216)를 넣었다 뺄 수 있게 하면 사용자가 임의로 원하는 저장구역을 만들어 사용할 수 있게 된다.

지금까지 주로 열전소자의 냉장 작용을 위주로 설명하였으나, 열전소자란 것은 그 구동방식에 따라 냉장 및 발열 작용을 함께 하는 것이므로 지금까지의 설명내용과 동일한 구성 및 원리에 의해 반대작용인 발열에 의해 음식물 온장 저장장치를 구현할 수 있음은 당업자에게 자명한 것임을 밝혀둔다.

본 발명에 따르면, 반찬 등의 저장용 음식물을 꺼내기 위하여 냉장고를 자주 여닫는 불편을 해소하고, 에너지 절약에 일조할 수 있다. 또한, 조금 남게 되는 반찬을 버리지 않아도 되므로 음식물 쓰레기를 줄이는데도 기여할 수 있다.

도1은 본 발명의 외관사시도.

도2a는 본 발명의 중앙부 종단면도.

도2b는 본 발명의 덮개의 종단면도.

도3a는 뵨 발명의 중앙부 종단면도.

도3b는 히트싱크의 평면도.

도4는 음식물 저장수단의 종단면도.

도6은 본 발명의 추가 실시예의 개념도.

Claims (17)

1. 펠티에 효과를 이용하는 열전소자의 흡열 및 발열 작용에 따라 냉온작용을 하는 수단 및 이 수단 위에 접촉되어 음식물을 저장하여 냉장 또는 온장하는 수단으로 구성되는 장치로서,

   상기 냉온작용 수단은 열전소자의 동작시에 발생하는 열을 냉각시키기 위한 히트싱크와, 이 히트싱크에 외부바람을 불어넣는 팬으로 구성되는 폐열부를 포함하고,

   상기 음식물 저장수단은 냉온작용 수단의 열전소자에 접촉되며 음식물을 담을 수 있도록 대략 그릇 형태를 띠는 저장판과, 이 저장판을 덮는 덮개로 구성되되,

   상기 저장판은 알루미늄판과 구리판이 상호 접착되어 가공되며, (알루미늄판의 두께) > (구리판의 두께)이고,

   상기 덮개는 저장판의 외곽선과 접촉하여 밀폐할 수 있는 형태로 가공되며, 내벽과 외벽이 소정의 간격을 두고 구성되어 내부 공간이 단열되는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
2. 제1항에 있어서, (알루미늄판의 두께):(구리판의 두께) = 3:1 ~ 5:1인 음식물 냉온 저장장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 냉온작용 수단의 폐열부는 상기 음식물 저장수단과 열적으로 분리되어 있는 음식물 냉온 저장장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 냉온작용 수단의 폐열부에서

   상기 히트싱크는 수직 원통형 형상을 갖고, 그 하부에는 팬이 위치하여 공기를 히트싱크를 향해 불어넣으며, 히트싱크의 상부는 그 중앙부에서 외주방향으로 가면서 조금씩 높이가 증가하며, 적어도 히트싱크의 외주부의 냉각핀의 밀도는 적어도 중앙부의 냉각핀의 밀도보다 큰 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 음식물 저장수단의

   상기 저장판의 내부 공간에는 다수의 구획벽이 세워져 각 구획벽에 의해 다수의 저장구역이 분할되어 형성되며,

   상기 덮개에는 상기 저장판의 각 구역을 형성하는 벽에 상응하는 위치에 접촉되어 각 저장구역을 밀폐시키는 다수의 구획융기부가 형성되는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 저장판의 구획벽은 상기 저장판을 이루는 알루미늄-구리 접착판으로부터 융기되어 형성되는 제1벽과 제2벽이 만나서 내부 공간을 갖는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
7. 제6항에 있어서 상기 구획벽의 내부 공간은 진공인 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
8. 제4항에 있어서, 상기 덮개의 구획융기부에는 탄성소재에 의한 패킹을 부착하여 상기 저장판의 구획벽과 밀착되어 저장구역을 밀폐하는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 구획벽의 내부 공간에는 제1벽과 제2벽을 상호 연결시키는 비틀림방지구가 포함되는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 비틀림방지구는 알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
11. 5항에 있어서, 상기 각 저장구역의 형태와 실질적으로 동일하여 저장구역 내에 넣고 뺄 수 있는 음식그릇이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 음식그릇은 스테인레스 재질로 가공되면 적어도 음식물이 접촉하는 면에는 은 코팅이 된 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
13. 제1~12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 덮개의 적어도 내측, 즉 음식물에 접촉하는 면에는 음이온 발산물질이 코팅되는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
14. 제1~12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉온작용 수단에는

    상기 덮개를 덮으면 자동으로 열전소자로 하여금 냉장작용을 하도록 하고, 덮개를 열면 자동으로 열전소자의 냉장작용을 해제하는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
15. 제1~12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 저장판을 둘러싸는 저장판 하우징과 상기 폐열부를 둘러싸는 폐열부 하우징이 추가로 포함되되,

    상기 저장판 하우징과 상기 폐열부 하우징은 각각 저장판과 폐열부를 열적으로 분리시키는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 각 하우징은 열적 부전도체인 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.
17. 제15항에 있어서, 상기 저장판 하우징과 폐열부 하우징의 적어도 내측에는 복사열을 차단하는 반사코팅이 되는 것을 특징으로 하는 음식물 냉온 저장장치.