KR20060051873A - Air-distribution unit for fast freezing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 허용할 수 있는 압력 강하값을 유지하면서 냉각되는 물체의 표면에 고속의 냉기를 제공할 수 있는 공기 분배 유닛을 제공한다.The present invention provides an air distribution unit capable of providing high speed cold air to the surface of an object to be cooled while maintaining an acceptable pressure drop value.

본 발명은 용기 내의 액체를 급속 냉동하기 위한 공기 분배 유닛에 있어서, 냉기가 공급되는 공급 유로와 공급된 냉기가 복귀하는 복귀 유로를 포함하고 상기 공급 유로와 복귀 유로는 주기적으로 형성되며, 상기 공급 유로와 상기 복귀 유로는 공급 공기 유동과 복귀 공기 유동을 분리하는 가로대에 의해 분리된다. According to an aspect of the present invention, there is provided an air distribution unit for rapidly freezing a liquid in a container, comprising: a supply flow path through which cold air is supplied and a return flow path through which the supplied cold air returns, wherein the supply flow path and the return flow path are formed periodically, And the return flow path are separated by crossbars separating the supply air flow and the return air flow.

또한, 상기 가로대의 일단에는 상기 공급유로에서 공급된 공기가 빠른 속도로 상기 복귀유로로 복귀하도록 안내하는 스페이서가 상기 용기 표면과 일정한 간격을 유지하며 설치된다.In addition, at one end of the crossbar, a spacer for guiding the air supplied from the supply passage to return to the return passage at a high speed is installed at a constant distance from the container surface.

Description

급속 냉동용 공기 분배 유닛{AIR-DISTRIBUTION UNIT FOR FAST FREEZING}Air distribution unit for quick freezing {AIR-DISTRIBUTION UNIT FOR FAST FREEZING}

도 1은 표면의 10mm개구를 따르는 공기 유동에 대한 온도 분포(℃)를 도시한 도면.1 shows a temperature distribution (° C.) for an air flow along a 10 mm opening of a surface.

도 2는 2mm간격을 갖는 중심 입구 공기 유동 (20mm직경)에 대한 온도 분포(℃)를 도시한 도면.2 shows temperature distribution (° C.) for a central inlet air flow (20 mm diameter) with a 2 mm spacing.

도 3은 간격 내로의 주기적 공기 공급을 위한 압력 분포(Pa)를 도시한 도면.3 shows the pressure distribution Pa for periodic air supply into the gap.

도 4는 간격 내로의 주기적 공기 공급을 위한 온도 분포를 도시한 도면.4 shows the temperature distribution for the periodic air supply into the interval.

도 5는 가로대를 구비한 주기적 설계를 위한 공기 분배 유닛의 개략도.5 is a schematic view of an air distribution unit for periodic design with crossbars.

도 6은 가로대를 구비한 공기 분배기의 주기적 설계를 위한 압력 분포(Pa)를 도시한 도면.6 shows the pressure distribution Pa for the periodic design of an air distributor with crossbars.

도 7은 가로대를 구비한 공기 분배기의 주기적 설계를 위한 온도 분포(℃)를 도시한 도면.FIG. 7 shows temperature distribution (° C.) for the periodic design of an air distributor with a crossbar. FIG.

도 8은 가로대를 구비한 간격 내로의 주기적 공기 공급을 위한 속도 분포(m/sec)를 도시한 도면.8 shows the velocity distribution in m / sec for the periodic air supply into the gap with rungs.

도 9는 가로대를 구비한 간격 내로 주기적 공기 공급을 하는 공기 분배 유닛의 사시도.9 is a perspective view of an air distribution unit providing periodic air supply into the gap with rungs;

도 10은 육면체 형상의 용기 표면에 다수개의 공기 분배 유닛이 설치되어 있 는 모습을 나타낸 사시도.Figure 10 is a perspective view showing a state in which a plurality of air distribution unit is installed on the surface of the cube-shaped container.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명** Description of symbols on the main parts of the drawings *

10: 공기 분배 유닛 11: 가로대10: air distribution unit 11: crossbar

12: 스페이서 15: 막대12: spacer 15: rod

21: 공급유로 22: 복귀유로21: supply flow path 22: return flow path

23: 연결유로 25: 공급슬롯23: connecting passage 25: supply slot

26: 복귀슬롯 28: 토출구26: return slot 28: discharge port

29: 냉기공급구 30: 용기29: cold air supply port 30: container

31: 용기표면 35: 덕트31: container surface 35: duct

본 발명은 용기를 -40℃의 온도까지 급속 냉동 및 초급속 냉동시키기 위해 주기적 공급을 하는 시스템에 관한 것으로, 특히 고속 냉각은 특수 공기 분배 유닛에서 공기 속도를 증가시켜 용기 표면에서의 열전달율을 증가시킴으로써 수행되는 급속 냉동용 공기 분배 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a system with periodic feeding for rapid freezing and super-fast freezing of a vessel to a temperature of -40 ° C. In particular, high speed cooling is carried out by increasing the air velocity in a special air distribution unit to increase the heat transfer at the surface of the vessel. To a quick refrigeration air distribution system.

러시아 특허번호 제 2189750호에는 예비 냉각 챔버와, 급속 냉동 챔버와, 피복 챔버와, 이들 모든 챔버에 공통으로 적용되는 전달 서브 시스템을 포함하는 반죽물 급속 냉동을 위한 시스템이 공지되어 있다. 이들 챔버들은 공기의 공급 및 복 귀를 위한 공기 송풍기가 위치된 통풍관을 통해 연결되어 있으며, 급속 냉동 동안 제품의 품질을 개선한다.In Russian Patent No. 2189750 is known a system for rapid freezing of dough, which comprises a preliminary cooling chamber, a quick freezing chamber, a coating chamber and a delivery sub-system commonly applied to all these chambers. These chambers are connected via an air duct in which an air blower for supplying and returning air is located, which improves product quality during quick freezing.

러시아 특허번호 제 2215248호의 냉동된 편평한 형상의 음식품을 제조하기 위한 장치는 식품 가공 산업에서 공지되어 있다. 상기 장치는 단열 챔버와, 공기 냉각기와, 넷-벨트 트랜스포터와, 챔버의 입구에 위치된 제품 성형부를 포함한다. 넷-벨트 트랜스포터의 상부는 노즐을 구비한 공기 유입관에 의해 에워싸여 있으며, 이들 노즐은 공기 유동을 아래, 위로부터 넷-벨트에 수직하게 향하도록 한다. 이러한 발명은 식품 냉동을 가속화하고 냉동기 흔적을 감소시킨다.Apparatus for producing a frozen flat food and drink of the Russian Patent No. 2215248 is known in the food processing industry. The apparatus includes an adiabatic chamber, an air cooler, a net-belt transporter, and a product molding located at the inlet of the chamber. The top of the net-belt transporter is surrounded by an air inlet tube with nozzles, which direct the air flow perpendicularly to the net-belt from below and from above. This invention accelerates food freezing and reduces freezer traces.

열 및 물질 전달 국제 저널(International Journal of Heat and Mass Transfer)의 제 46호(2003년) 1049 내지 1061면에는 나프탈렌으로 덮힌 표면에 공기를 송풍하면서 연구된 것으로, 공기 복귀관을 구비하거나 구비하지 않은 안내채널에서 빠져 나올 때 공기 흐름의 열 및 물질 전달 특징에 대한 연구 결과가 공지되어 있다. 공기 공급 및 복귀 채널은 간격을 달리하여 번갈아 가며 주기적으로 위치된다.Pages 1049 to 1061 of International Journal of Heat and Mass Transfer, No. 46 (2003), were studied with blowing air on a surface covered with naphthalene, with or without an air return tube. The results of studies on the heat and mass transfer characteristics of the air stream as it exits the guide channel are known. The air supply and return channels are periodically positioned alternately at different intervals.

미국특허 제 5,551,251호에는 육류품의 급속 냉동을 위한 이동 컨베이어를 구비한 터널식 냉동기가 공지되어 있다. 급속 냉동을 위해, 이동 컨베이어 상에 위치된 제품의 아래로부터 그리고 위로부터 향하는 차가운 공기 유동이 사용된다. 공기 유동은 통풍관의 오리피스를 통해 형성된다.U. S. Patent No. 5,551, 251 discloses a tunnel refrigerator with a moving conveyor for rapid freezing of meat products. For rapid freezing, cold air flows from below and above the product located on the moving conveyor are used. Air flow is formed through the orifice of the air duct.

모든 공지된 시스템은 제품이 노즐 또는 그 밖의 공기 공급 설비로부터 어느 정도 떨어져서 위치되기 때문에 공기에 대한 열전달율 수준은 높지 않다. 그러나, 노즐로부터 냉각되는 대상까지의 거리는 열전달율 값에 아주 중요하다.All known systems do not have high levels of heat transfer to air because the product is located some distance from the nozzle or other air supply. However, the distance from the nozzle to the object to be cooled is very important for the heat transfer value.

미국특허 제 6,557,367호의 급속 냉동을 위하여 발명된 공기 분배 시스템의 시제품 시스템은 제품이 마련된 이동 컨베이어로 공기가 공급될 때 공기를 복귀시키기기 위한 개구를 형성하는 다중 채널을 구비한 냉각기/냉동기이다. 공기는 채널을 따라 이동해서 개구를 통해 수직 방향으로 빠져나가며, 냉각 공기의 통상적인 온도는 -48 내지 -49℃이다.The prototype system of an air distribution system invented for rapid freezing of US Pat. No. 6,557,367 is a chiller / freezer with multiple channels that forms an opening for returning air when air is supplied to a moving conveyor provided with the product. The air travels along the channel and exits in the vertical direction through the opening, with typical temperatures of cooling air being -48 to -49 ° C.

상기와 같은 급속 냉동을 위한 기존 시스템의 대부분은 냉각된 제품을 연속으로 공급하는 컨베이어 형태로 되어 있다. 동시에, 내부에 액체를 수용하는 용기의 초급속 냉동과 관련된 많은 응용 시스템이 있다. 이들 시스템의 문제는 용기의 다섯 면에 공기를 고속으로 공급만 한다는 점이다. 용기의 표면에 고속으로 공기를 제공하기 위해서는 값비싼 고효율 공기 분배 시스템이 요구된다. Most of the existing systems for rapid freezing are in the form of a conveyor for continuously supplying cooled products. At the same time, there are many application systems associated with ultra-fast refrigeration of containers containing liquids therein. The problem with these systems is that they only supply air to the five sides of the vessel at high speed. Expensive high efficiency air distribution systems are required to provide air at high speed to the surface of the vessel.

또한, 용기의 여섯 면에 이런 분배기를 사용하는 것은 효율적이지 않다. 용기가 뚜껑으로 밀폐된 경우 액체를 누출시키거나 열전달율을 크게 떨어뜨릴 수 있기 때문이다.Also, using such a dispenser on six sides of the container is not efficient. This is because if the container is sealed with a lid, it can leak liquid or significantly reduce the heat transfer rate.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 공기 분배 유닛에서 허용할 수 있는 압력 강하값을 유지하면서도 냉각되는 물체의 표면에 고속의 냉기를 제공할 수 있는 공기 분배 유닛을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an air distribution unit that can provide high-speed cold air to the surface of the object to be cooled while maintaining an acceptable pressure drop value in the air distribution unit To provide.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 공기 분배 유닛은 용 기 내의 액체를 급속 냉동하기 위한 공기 분배 유닛에 있어서, 냉기가 공급되는 공급 유로와 공급된 냉기가 복귀하는 복귀 유로를 포함하고 상기 공급 유로와 복귀 유로는 주기적으로 형성된다.In order to achieve the above object, the air distribution unit according to the present invention, in the air distribution unit for quick freezing the liquid in the container, includes a supply flow path for supplying cold air and a return flow path for returning the supplied cold air; The supply flow passage and the return flow passage are formed periodically.

또한, 상기 공급유로와 상기 복귀유로는 공급 공기유동과 복귀 공기유동을 분리하는 가로대에 의해 분리되며, 상기 가로대의 일단에는 상기 공급유로에서 공급된 공기가 빠른 속도로 상기 복귀유로로 복귀하도록 안내하는 스페이서가 상기 용기 표면과 일정한 간격을 유지하며 설치된다.In addition, the supply flow path and the return flow path are separated by a runway separating the supply air flow and the return air flow, one end of the cross to guide the air supplied from the supply flow path to return to the return flow path at a high speed Spacers are installed at regular intervals from the container surface.

본 발명의 목적은 계산 방법을 사용하여 결정된 대상물 표면 냉각을 위한 최적의 설계를 선택함으로써 달성된다. 직육면체형으로 형성된 용기를 +30℃의 온도로부터 -40℃의 온도까지 급속 냉동하는 것이 필요하다. 냉각 매체는 -100℃의 온도를 가진 공기이다. 계산의 주 임무는 열전달율이 전체 냉각 표면 상에서 균일하면서도 150W/m2Κ의 값을 초과하도록 공기를 유동시킬 수 있는 최적의 설계를 선택하는 것이다. 통풍관에서의 압력 강하는 공기 순환을 위해 통상의 공기 송풍기를 사용할 수 있도록 높지 않아야 한다.The object of the invention is achieved by selecting the optimal design for cooling the object surface determined using the calculation method. It is necessary to rapidly freeze a vessel formed in a cuboid shape from a temperature of + 30 ° C to a temperature of -40 ° C. The cooling medium is air with a temperature of -100 ° C. The main task of the calculation is to select the optimal design that allows the air to flow so that the heat transfer rate is uniform over the entire cooling surface while still exceeding the value of 150 W / m 2 Κ. The pressure drop in the vent should not be high enough to allow the use of a conventional air blower for air circulation.

이런 임무를 해결하기 위해, 서로 다른 설계에서의 공기 유동 상황들을 계산해서 냉각 표면에서의 열전달율을 비교하는 것이 필요하다.To solve this task, it is necessary to calculate air flow conditions in different designs and compare the heat transfer rates on the cooling surface.

실제 대상물에서의 열전달 분석을 수행하는 것은 수치 해석 방법에 의한 것이 바람직하다. 이들 해석 방법은 미분 방정식을 노드들의 소정 네트에 대한 대수 방정식으로 치환하는 것에 기초한다.It is preferable to carry out the heat transfer analysis on the actual object by a numerical analysis method. These methods of interpretation are based on substituting the differential equation with the algebraic equation for a given net of nodes.

최적 설계를 수행하기 위해, 나비에-스토크 방정식 시스템이 에너지 방정식과 함께 계산되었다. 또한 속도, 압력, 온도 장들이 이차원 모델로서 계산되었다. 공기 분배 유닛의 일부에서, 속도가 높을 수 있고 난류가 발생할 수 있는데, 이러한 유동 특성에 대한 난류의 영향을 설명하기 위해 K-ε 난류 모델이 사용되었다.In order to carry out the optimal design, the Navier-Stoke equation system was calculated along with the energy equation. Velocity, pressure and temperature fields were also calculated as two-dimensional models. In some of the air distribution units, the velocity may be high and turbulence may occur, and the K-ε turbulence model was used to account for the effect of turbulence on this flow characteristic.

수치 계산 시, 0,126 ×0.01m2의 면적을 덮는 252×40 치수의 노드 네트가 사용되었다. 이들 방정식을 계산하기 위해 소프트웨어 패키지 PHOENICS가 사용되었다.In numerical calculations, a 252 × 40 node net covering an area of 0,126 × 0.01 m 2 was used. The software package PHOENICS was used to calculate these equations.

열전달율은 α = q/(Tsurf - Tair)로 결정되며, 이 때, q는 냉각 대상물 표면에서의 열유속이고, Tsurf는 국부 표면 온도이고, Tair는 통풍관에서 공기 온도이다.The heat transfer rate is α = q / (T surf T air ), where q is the heat flux at the surface of the object to be cooled, T surf is the local surface temperature and T air is the air temperature in the vent.

몇몇의 설계가 그 장점 및 단점을 결정하기 위해 분석되었다.Several designs have been analyzed to determine their advantages and disadvantages.

편평면Flat surface

처음으로, 편평면을 따르는 공기 유동의 경우에 대한 열 전달이 분석되었다. 온도 분포가 도 1에 도시되어 있다.For the first time, heat transfer was analyzed for the case of air flow along the flat plane. The temperature distribution is shown in FIG.

계산 결과에 따르면, 약 100W/m2Κ의 평균 열전달율을 제공하기 위해 공기 속도는 28m/sec가 되어야 한다. 이 경우, 열전달율 값은 표면을 따라서 비교적 불균일하게 분포되며, 표면 시작점에서는 최대값(275W/m2Κ)이 관찰되지만, 표면의 끝에서 열전달율(82W/m2Κ)은 훨씬 작다.According to the calculations, the air velocity should be 28 m / sec to provide an average heat transfer rate of about 100 W / m 2 Κ. In this case, the heat transfer rate values are relatively unevenly distributed along the surface and a maximum value (275 W / m 2 K) is observed at the surface starting point, but the heat transfer rate (82 W / m 2 K) at the end of the surface is much smaller.

본 발명의 목적은 열전달율 값이 표면을 따라 균일하게 분포되거나 그 최대값이 표면의 중심에 위치되는 경우 달성될 수 있다. 이들 유속에서, 모든 냉각 표면 상의 공기 유속은 7.4CMM이며, 이 때 10mm 유동 간격에서의 압력 강하는 438Pa이다.The object of the invention can be achieved when the heat transfer rate values are distributed evenly along the surface or the maximum value is located at the center of the surface. At these flow rates, the air flow rate on all cooling surfaces is 7.4 CMM, with a pressure drop of 438 Pa at 10 mm flow intervals.

결론-유동/압력 강하 특성은 달성 가능하지만 열전달율은 필요한 값보다 낮다.Conclusion-Flow / pressure drop characteristics are achievable but the heat transfer rate is lower than required.

표면 중심으로 공기 유동을 향하게 함Direct air flow towards surface center

표면 중심에서의 열전달율을 증가시키기 위해 대칭적 유동 배열이 고려되었다. 설계 구조와 계산 결과는 도 2에 도시되어 있다. 냉각 표면과 공기 분배기 사이의 각격은 2mm이다.Symmetric flow arrangements were considered to increase the heat transfer rate at the surface center. The design structure and the calculation results are shown in FIG. The angle between the cooling surface and the air distributor is 2 mm.

도면은 속도 벡터와 온도 분포를 도시한다. 유동 상황에 대한 계산에 따르면, 유속이 더 높은 경우(약 2.7CMM)에도, 128W/m2Κ의 열전달율을 제공하기 위해서는 높은 압력 강하값(약 500Pa)에서 작용하는 것이 필요하다. 간격을 감소시킴으로써 열전달율을 증가시키면 압력 강하가 심각하게 된다.The figure shows the velocity vector and the temperature distribution. Calculations for the flow situation indicate that even at higher flow rates (about 2.7 CMM), it is necessary to operate at high pressure drop values (about 500 Pa) to provide a heat transfer rate of 128 W / m 2 K. Increasing the heat transfer rate by decreasing the spacing causes the pressure drop to be severe.

가로대를 구비한 주기적 설계Periodic design with crossbar

이들 단계에서, 공급유동과 복귀유동을 구분하는 가로대를 구비한 주기적인 공급/복귀 유동 패턴을 구비한 공기 분배 유닛의 변형예가 고려되었다. 각 경우에 있어 압력, 속도 및 온도 분포에 대한 계산 결과가 도 3 및 도 4에 주어져 있다.At these stages, a variant of the air distribution unit with a periodic supply / return flow pattern with crossbars separating supply and return flows was considered. In each case the calculation results for the pressure, velocity and temperature distributions are given in FIGS. 3 and 4.

결과에 따르면, 이런 변형예는 냉각 목적을 위해 효과적으로 이용될 수 있 다.As a result, this variant can be effectively used for cooling purposes.

3.3 CMM의 유속과 170Pa의 압력 강하에서 (2mm의 각격을 갖는) 이런 설계는 156W/m2Κ의 열전달율을 제공할 수 있다. 1mm 작은 간격을 갖는 경우, 압력 강하는 400Pa까지 증가되고 열전달율은 161W/m2Κ까지 완만히 상승한다. 공기 분배 유닛(공급 및 복귀부)의 기하학적 구조에 대한 변경 또한 열전달율을 크게 변경시키지 않는다.At a flow rate of 3.3 CMM and a pressure drop of 170 Pa (2 mm angular), this design can provide a heat transfer rate of 156 W / m 2 Κ. In the case of 1 mm small spacing, the pressure drop is increased to 400 Pa and the heat transfer rate gradually rises to 161 W / m 2 K. Changes to the geometry of the air distribution unit (supply and return) also do not significantly change the heat transfer rate.

가로대와 Crossbar 스페이서를Spacer 구비한 주기적 설계 Periodic design

공기 분배 유닛의 최종 설계가 도 5에 도시되어 있으며, 그것에 대한 열전달 특성이 결정된다.The final design of the air distribution unit is shown in FIG. 5, where heat transfer characteristics are determined.

본 설계에서도, 이전 것과 마찬가지로 공급유동과 복귀유동은 주기적으로 수행된다. 가로대(11)는 공급 공기유동과 복귀 공기유동을 분리하며, 가로대(11)의 일단에는 스페이서(12)가 형성되어 용기표면(31)과 스페이서(12) 사이의 좁은 연결유로(23)를 형성하여 공급유로(21)에서 공급된 공기가 빠른 속도로 상기 복귀유로(22)로 복귀하도록 안내하며, 공급유로(21)에서 복귀유로(22)로 흐르는 공기는 용기표면(31)상에 비교적 균일하게 열전달율을 분포시키게 된다.In this design, supply and return flows are performed periodically, as before. The crossbar 11 separates the supply air flow and the return air flow, and a spacer 12 is formed at one end of the crossbar 11 to form a narrow connecting flow path 23 between the container surface 31 and the spacer 12. Air is supplied from the supply flow passage 21 to return to the return flow passage 22 at a high speed, and the air flowing from the supply flow passage 21 to the return flow passage 22 is relatively uniform on the container surface 31. The heat transfer rate is distributed.

여기서 공기 분배 유닛(10)과 용기표면(30)의 간격(W)은 0.8 내지 2mm 이며 가장 바람직하게는 1mm이다.Here, the distance W between the air distribution unit 10 and the container surface 30 is 0.8 to 2 mm and most preferably 1 mm.

가로대(11)와 스페이서(12)를 구비한 공기 분배 유닛(10)의 압력, 온도 및 속도 분포에 대한 계산 결과가 도 6 내지 도 8에 주어져 있다.The calculation results for the pressure, temperature and velocity distributions of the air distribution unit 10 with the crossbar 11 and the spacer 12 are given in FIGS. 6 to 8.

상기와 같은 여러 설계에서 알 수 있듯이 본 발명을 완성하는 최선 변형예는 가로대(11)와 스페이서(12)를 구비한 주기적 설계이다.As can be seen from the various designs as described above, the best variant of the present invention is a periodic design having a crossbar 11 and a spacer 12.

가로대(11)와 스페이서(12)를 구비한 주기적 설계에서의 열전달 특성은 이전 설계에서의 열전달 특성보다 양호하다. 1.67CMM의 유속과 140Pa의 압력 강하에서, 열전달율은 151 W/m2Κ이다. 공기 유속이 두 배 증가하면 압력 강하는 최대 500Pa까지 증가하고 열전달율은 185W/m2Κ이 된다.The heat transfer characteristics in the periodic design with the crossbar 11 and the spacers 12 are better than the heat transfer characteristics in the previous design. At a flow rate of 1.67 CMM and a pressure drop of 140 Pa, the heat transfer rate is 151 W / m 2 Κ. When the air flow rate doubles, the pressure drop increases up to 500 Pa and the heat transfer rate is 185 W / m 2 Κ.

상기와 같은 여러 설계 중 최적의 효율을 발휘하기 위해 가로대(11)와 스페이서(12)를 구비하여 주기적 공기분배를 하는 공기 분배 유닛(10)이 도 9에 도시되어 있다.9 shows an air distribution unit 10 including a crossbar 11 and a spacer 12 to perform periodic air distribution in order to achieve the optimum efficiency among the various designs as described above.

도 5를 및 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 공기 분배 유닛(10)을 설명하면, 공기 분배 유닛(10)은 전체적으로 육면체 형태를 가지며, 그 일면에는 용기표면(31)에 냉기를 공급하는 공급슬롯(25)과 공급된 냉기가 복귀하는 복귀슬롯(26)이 형성되어 있다. 5 and 9, an air distribution unit 10 according to an exemplary embodiment of the present invention will be described. The air distribution unit 10 has a hexahedral shape as a whole, and one surface of the air distribution unit 10 is disposed on the container surface 31. A supply slot 25 for supplying cold air and a return slot 26 for returning the supplied cold air are formed.

공급슬롯(25)은 냉기가 공급되는 공급유로(21)와 연결되어 있으며, 복귀슬롯(26)은 냉기가 복귀하는 복귀유로(22)와 연결되어 있으며, 복귀유로(22)의 일단에는 복귀된 냉기가 토출되는 토출구(28)가 형성되어 있다.The supply slot 25 is connected to the supply flow passage 21 through which cold air is supplied, and the return slot 26 is connected to the return flow passage 22 through which cold air returns, and is returned to one end of the return flow passage 22. A discharge port 28 through which cold air is discharged is formed.

또한, 공급유로(21)에서 공급된 냉기가 이웃하는 복귀유로(22)로 복귀할 수 있도록, 공급유로(21)와 복귀유로(22)는 교대로 형성되어 있으며, 이에 각각 대응 하는 공급슬롯(25)과 복귀슬롯(26)도 교대로 형성되어 있다. 본 실시예에서는 공급유로(21)와 복귀유로(22)가 번갈아 가면서 교대로 형성되었으나, 상기 실시예와는 다르게 공급유로(21) 두 개와 복귀유로(22) 하나가 반복하여 형성되는 등과 같이 주기적으로 형성되는 등 다양하게 변경할 수 있다.In addition, the supply flow passage 21 and the return flow passage 22 are alternately formed so that the cold air supplied from the supply flow passage 21 can return to the neighboring return flow passage 22. 25 and the return slot 26 are also formed alternately. In this embodiment, the supply passage 21 and the return passage 22 are alternately formed, but unlike the above embodiment, two supply passages 21 and one return passage 22 are periodically formed, such as repeated. It can be variously changed, such as formed.

공급유로(21)와 복귀유로(22)는 공급 공기유동과 복귀 공기유동을 분리하는 도 5의 가로대(11)에 의해 분리되며, 가로대(11)의 일단에는 스페이서(12)가 설치되어 있다. 스페이서(12)는 상기 용기표면(31)과 일정한 간격(W)을 유지하며 연결유로(23)를 형성하므로 공급유로(21)에서 공급된 냉기가 빠른 속도로 상기 복귀유로(22)로 복귀하도록 안내하며, 연결유로(23)를 따라 흐르는 냉기는 용기표면(31) 상에서 비교적 균일하게 열전달율을 분포시키게 된다.The supply passage 21 and the return passage 22 are separated by the crossbar 11 of FIG. 5 which separates the supply air flow and the return air flow, and one end of the crosspiece 11 is provided with a spacer 12. The spacer 12 maintains a constant distance (W) from the container surface 31 and forms a connection flow path 23 so that the cool air supplied from the supply flow path 21 returns to the return flow path 22 at a high speed. The cold air flowing along the connection flow path 23 distributes the heat transfer rate on the container surface 31 relatively uniformly.

상기 스페이서(12) 사이에 형성된 공급슬롯(25)과 복귀슬롯(26)의 폭은 3 내지 8mm이고 가장 바람직하게는 5mm로 형성되는 것이 바람직하다.The width of the supply slot 25 and the return slot 26 formed between the spacer 12 is preferably 3 to 8mm and most preferably 5mm.

또한, 냉각되는 용기표면(31)과 공기 분배 유닛(10) 사이의 0.8mm에서 2mm 범위의 간격을 제공하기 위해, 공급슬롯(25)과 복귀슬롯(26)들을 가로질러 위치하는 적어도 3개의 용접된 막대(15)가 공기 분배 유닛(10)에 설치된다. Also, at least three welds located across the feed slot 25 and the return slots 26 to provide a gap in the range 0.8 mm to 2 mm between the vessel surface 31 to be cooled and the air distribution unit 10. Bar 15 is installed in the air distribution unit 10.

공급슬롯(25)과 복귀슬롯(26)이 형성된 면의 반대면에는 도 10에 개시된 덕트(35)가 연결되는 냉기공급구(29)가 형성되어 있는데, 공급유로(21)는 상기 냉기공급구(29)와 연통되어 있지만, 복귀유로(22)는 상기 냉기공급구(29)와 연통되어 있지 않다.On the opposite side of the surface on which the supply slot 25 and the return slot 26 are formed, a cold air supply port 29 to which the duct 35 shown in FIG. 10 is connected is formed, and the supply flow path 21 is the cold air supply port. Although it is in communication with (29), the return flow path 22 is not in communication with the cold air supply port (29).

이와 같이 구성된 공기 분배 유닛(10)에서 상기 냉기공급구(29)로 냉기가 송풍되면, 냉기는 공급유로(21)를 통해 공급슬롯(25)으로 토출된다. 이와 같이 공급슬롯(25)으로 토출된 냉기는 복귀슬롯(26)을 통해 흡입되고 복귀유로(22)를 통해 토출구(28)로 토출된다.When cold air is blown from the air distribution unit 10 configured as described above to the cold air supply port 29, the cold air is discharged to the supply slot 25 through the supply flow path 21. The cold air discharged into the supply slot 25 is sucked through the return slot 26 and discharged to the discharge port 28 through the return flow path 22.

도 10에는 육면체 형상의 용기표면(31)에 다수개의 공기 분배 유닛(10)이 설치되어 있는 모습을 나타낸 사시도이다. 용기(30) 내의 액체를 급속 냉동시키기 위하여 공기 분배 유닛(10)은 육면체 용기(30)의 6개의 면 중 4개 이상에 면에 설치되어 냉기를 공급하는 것이 바람직하다.FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a plurality of air distribution units 10 are installed on a hexahedral container surface 31. In order to rapidly freeze the liquid in the container 30, the air distribution unit 10 is preferably provided on four or more of six surfaces of the hexahedral container 30 to supply the cold air.

상기와 같이 다수개의 면에 공기 분배 유닛(10)이 설치되고, 상기 공기 분배 유닛(10)에서는 공급 공기유동과 복귀 공기유동이 주기적으로 형성되므로 고속의 냉기를 공급하되 압력 강하값은 줄일 수 있다. As described above, the air distribution unit 10 is installed on a plurality of surfaces, and in the air distribution unit 10, the supply air flow and the return air flow are periodically formed, thereby supplying high-speed cold air, but reducing the pressure drop value. .

본 발명에 따른 공기 분배 유닛은 허용할 수 있는 압력 강하값을 유지하면서도 냉각되는 물체의 표면에 고속의 냉기를 제공할 수 있으며, 이와 같은 공기 분배 유닛은 약제, 약물, 생물학 등의 대상물과 식품에 대한 급속 및 초급속 냉동을 위한 산업용 또는 상용 시스템에 다양하게 사용될 수 있어 효과적이다.The air distribution unit according to the present invention can provide a high speed cold air on the surface of the object to be cooled while maintaining an acceptable pressure drop value, such an air distribution unit may be applied to objects and foods such as drugs, drugs, biology, etc. It can be effectively used in a variety of industrial or commercial systems for rapid and rapid refrigeration.

Claims (7)

용기 내의 액체를 급속 냉동하기 위한 공기 분배 유닛에 있어서,An air distribution unit for quick freezing a liquid in a container, 냉기가 공급되는 공급유로와 공급된 냉기가 복귀하는 복귀유로를 포함하고 상기 공급유로와 복귀유로는 주기적으로 형성된 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.And a supply passage through which cold air is supplied, and a return passage through which the supplied cold air returns, wherein the supply passage and the return passage are formed periodically. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 용기는 육면체형상을 가지고 상기 공기 분배 유닛은 상기 용기의 6개의 면 중 4개 이상에 면에 설치되어 냉기를 공급하는 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.And the container has a hexahedron shape, and the air distribution unit is installed on at least four of the six surfaces of the container to supply cold air. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공기 분배 유닛은 상기 용기표면과 0.8 내지 2mm의 간격을 가지고 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.And the air distribution unit is installed at an interval of 0.8 to 2 mm from the container surface. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 공기 분배 유닛과 상기 용기표면 간의 간격을 유지하기 위해 복수개의 막대가 상기 공기 분배 유닛에 설치되는 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.And a plurality of rods are installed in the air distribution unit to maintain a distance between the air distribution unit and the container surface. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 공급유로와 상기 복귀유로는 공급 공기유동과 복귀 공기유동을 분리하는 가로대에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.And the supply passage and the return passage are separated by crossbars separating the supply air flow and the return air flow. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 가로대의 일단에는 상기 공급유로에서 공급된 공기가 빠른 속도로 상기 복귀유로로 복귀하도록 안내하는 스페이서가 설치된 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.One end of the crosspiece is provided with a spacer for guiding the air supplied from the supply passage to return to the return passage at a high speed. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 스페이서 사이에 형성된 공급슬롯과 복귀슬롯의 폭은 3 내지 8mm인 것을 특징으로 하는 공기 분배 유닛.And a width of the supply slot and the return slot formed between the spacers is 3 to 8 mm.
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