KR20080003224A

KR20080003224A - 과냉각 장치

Info

Publication number: KR20080003224A
Application number: KR1020070054874A
Authority: KR
Inventors: 김수청; 신종민; 윤덕현; 김철환; 정원영; 이훈봉
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-07-01
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2008-01-07
Also published as: KR20080003223A; KR20080003214A; KR100935746B1; KR20080003220A; WO2008004765A2; WO2008004770A1; KR100882625B1; KR20080003217A; KR20080003215A; KR20070110465A; KR20080003218A; WO2008004764A2; KR100857324B1; KR100836324B1; KR100886987B1; KR20080003221A; KR20080003216A; WO2008004764A3; WO2008004765A3; KR20080003222A

Abstract

본 발명은 과냉각 장치에 관한 것으로서, 특히 물체를 수납하는 수용용기 내측면에 빙결핵이 생성되는 것을 방지하여, 과냉각 상태를 안정적으로 유지시키는 과냉각 장치에 관한 것이다.

본 발명인 과냉각 장치는 액체를 수용하는 수용용기와, 수용용기를 냉각시키는 냉동사이클과, 수용용기에 전기장을 인가하되, 대칭적으로 수용용기에 접하여 장착된 한 쌍의 전극으로 이루어진 전극부와, 전극부에 전원을 공급하는 전원부로 이루어진 에너지 공급부로 이루어져서, 액체를 상전이 온도 이하에서 무동결 상태로 유지시킨다.

Description

과냉각 장치{SUPERCOOLING APPARATUS}

도 1은 기본적인 과냉각 상태를 유지시키는 과냉각 장치의 전극 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1에 따른 과냉각 장치에서의 과냉각 현상 그래프이다.

도 3는 도 1에 따른 과냉각 장치의 실시예이다.

도 4는 전극이 수납공간에 접하는 구조를 가진 과냉각 장치의 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6은 도 4에 따른 과냉각 장치의 실시예이다.

도 7은 과냉각 장치의 작동방법을 설명한 블럭도이다.

도 8a 및 8b는 본 발명에 따른 과냉각 장치의 다른 실시예들이다.

과냉각이란, 용융체 또는 고체가 평형상태에서의 상전이 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상을 의미한다. 물질에는 각각 그때의 온도에 따른 안정상태가 있어서, 온도를 서서히 변화시켜 가면 이에 따라 그 물질의 구성원자가 각 온도에서 안정상태를 유지하면서 온도의 변화를 따라갈 수가 있다. 그러나 온도가 갑자기 변하면 구성원자가 각 온도에 따른 안정상태로 변화할 만한 여유가 없기 때문에, 출발점 온도에서의 안정상태를 그대로 지니거나, 또는 일부분이 종점 온도에서의 상태로 변화하다가 마는 현상이 일어난다.

예를 들어, 물을 서서히 냉각하면, 0℃ 이하의 온도가 되어도 일시적으로 응고하지 않는다. 그러나, 물체가 과냉각상태로 되면 일종의 준안정 상태가 되어, 사소한 자극에 의해서도 그 불안정한 평형상태가 깨져서 보다 안정된 상태로 옮아가기 쉽다. 즉, 과냉각된 액체에 그 물질의 작은 조각을 투입하거나, 액체를 갑자기 흔들면 즉시 응고하기 시작하여 액체의 온도가 응고점까지 올라가고, 그 온도에서 안정된 평형상태를 유지하게 된다.

일반적으로 채소류나, 과일류 및 육류 등이나 식음료 등의 식품을 냉장 또는 냉동 보관하여, 신선함을 유지하고 있다. 이럴 경우, 이들 식품은 물과 같은 액체 성분을 포함하게 되며, 이 액체 성분이 상전이 온도 이하에서 냉각되면, 어느 순간이 지나면 고체 성분으로 전이가 이루어진다.

물과 같은 수납물을 단시간 동안 과냉각 상태로 보전할 수는 있으나, 수분이 함유된 식품에서 수분이 동결되는 경우 식품의 질이 떨어지고 식품의 장기 보관 면 에서 과냉각 상태를 장기간 유지할 필요성이 있다.

또한, 본 발명은 장시간 안정적으로 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있으며, 더욱 낮은 온도에서 안정적으로 과냉각 상태를 유지할 수 있는 과냉각 장치 및, 과냉각 장치용 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수납물을 수납하는 용기에 미세한 전류가 흐르도록 하여 빙결핵의 생성을 방지하는 과냉각 장치 및, 과냉각 장치용 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수납용기의 특성에 따라, 에너지의 공급 및 탈부착이 가능하도록 하는 과냉각 장치 및, 과냉각 장치용 용기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 수용용기는 액체의 투입구와 취출구 중의 적어도 하나 이상을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 전극부의 적어도 하나의 전극은 수용용기에 대하여 탈착 가능한 것이 바람직하다.

또한, 수용용기와 전극부가 일체로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 전극은 수용용기의 상측 및 하측에 각각 접하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명인 과냉각 장치용 용기는 내부에 액체를 수용하는 수용부와, 수용부에 접하여 형성된 적어도 하나 이상의 전극부를 구비한다.

또한, 전극부는 수용부에 대칭적으로 형성된 것이 바람직하다.

또한, 전극부는 수용부의 상측 및 하측의 적어도 하나 이상에 형성된 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 과냉각 장치를 예로 들어 상세하게 설명된다.

액체, 예를 들어 물을 서서히 냉각하면, 0℃ 이하의 온도가 되어도 일시적으로 응고하지 않는다. 그러나, 물체가 과냉각상태로 되면 일종의 준안정 상태가 되어, 사소한 자극에 의해서도 그 불안정한 평형상태가 깨져서 보다 안정된 상태로 옮아가기 쉽다. 즉, 과냉각된 액체에 그 물질의 작은 조각을 투입하거나, 액체를 갑자기 흔들면 즉시 응고하기 시작하여 액체의 온도가 응고점까지 올라가고, 그 온도에서 안정된 평형상태를 유지하게 된다.

이 때, 비록 온도가 상전이 온도보다 낮다고 하더라도 분자가 지속적으로 회전, 진동, 병진 중 적어도 하나 이상의 운동을 하게 할 수 있다면, 과냉각 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다. 즉, 액체의 에너지를 뺏는 과정인 냉각과 동시에 액체가 고체로 상전이가 일어나지 않도록 에너지를 공급해주면, 상전이가 일어나는 온도보다 낮은 온도에서도 장시간 안정적으로 액체 상태를 유지할 수 있게 된다. 여기서 에너지를 공급하는 과정은 에너지를 뺏는 과정과 같으면 서로 영향을 받게 되므로 부적절하다. 보통의 냉각 장치의 경우, 열에너지를 뺏는 방법을 사용하므로 에너지를 공급할 때 열에너지를 공급하는 것은 부적절하다.

도 1에서, 수납공간(S1)이 형성된 케이스(1)는 수납공간(S1)에 대하여 서로 대향하는 두 전극(10a, 10b)을 내장하고 있다. 전극(10a, 10b)에 고압의 교류전압을 인가하는 전원공급부(2)가 구비된다. 전원공급부(2)는 전극(10a, 10b)에 고압의 교류전압을 인가하여, 전극(10a, 10b) 사이의 수납공간(S1)에 전기장이 형성하여 수납공간(S1)에 에너지를 공급한다.

또한, 수납공간(S1)은 냉각 사이클(미도시)에 의해 냉각이 이루어지도록 하여, 수납공간(S1) 내의 열에너지를 뺏으면서 다른 종류의 에너지(즉, 전기장 에너지)를 공급하는 것이 가능하다. 이것으로 인해, 수납공간(S1) 내에 수납되는 물이나 수분을 포함하는 식품의 경우, 상전이 온도 이하에서도 응고 또는 동결되지 않은 채로 장시간 안정적인 냉각상태를 유지하는 것이 가능하다.

도 2는 도 1에 따른 과냉각 장치에 물을 보관한 후 이를 냉각시켰을 때의 온 도 그래프이다.

보통의 경우, 물이 상전이 온도 이하로 냉각되면, 상전이가 일어나게 마련이다.

도 2와 같은 케이스(1) 내의 수납공간(S1)에 증류수가 0.1ℓ담겨지고, 수납공간(S1)을 대향하는 전극(10a, 10b)의 전극면은 수납공간(S1)의 면보다 넓게 형성된다. 이들 전극(10a, 10b) 간의 간격은 20㎜이다. 케이스(1)는 아크릴 재질로 이루어지며, 이 케이스(1)는 냉기가 균일하게 공급되는 냉각공간(전극(10a, 10b)이외에 추가적인 전기장 발생 장치가 없는 공간인 냉장 장치) 내에 수납되어 냉각된다.

이 때, 전원공급부(2)는 0.91kV(6.76mA), 20kHz의 교류전압을 전극(10a, 10b)에 인가한 경우이고, 냉각공간의 고내온도는 -7℃ 정도이다.

도 2에서 볼 수 있듯이, 전기장을 통해 에너지를 가함으로 인하여 장시간에 걸쳐 과냉각 상태(무동결 상태)를 안정적으로 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.

도 3은 도 1에 따른 과냉각 장치의 실시예이다. 도 3에 도시된 과냉각 장치는 냉각 사이클이 구비된 장치로서, 간냉식 과냉각 장치이다.

과냉각 장치는 일면이 개방되고 수납공간(A)을 내부에 형성하고, 수납공간(A)을 부분적으로 분할하는 선반(130)을 지닌 케이스(110), 케이스(110)의 개방된 일면을 개폐하는 도어(120)로 이루어진다. 간냉식 과냉각 장치의 냉동 싸이클(30)은 냉매를 압축하는 압축기(32)와, 수납공간(A) 또는 수납물을 냉각시키는 냉기(화살표로 표시)를 발생하는 증발기(33)와, 이렇게 발생된 냉기를 강제 유동시키는 팬(34)과, 수납공간(A)으로 냉기를 유입시키는 유입덕트(36)와, 수납공간(A) 을 통과한 냉기를 증발기(33)로 유도하는 토출덕트(38)로 이루어진다. 이외에도, 냉동 싸이클(30)은 도시되지 않은 응축기, 건조기, 팽창장치 등을 구비할 수 있다. 또한, 과냉각 장치는 간냉식뿐만 아니라, 직냉식에 의해서 냉각 사이클이 구현될 수도 있다.

수납공간(A)을 향하는 내면(112a, 112c)과 케이스(110)의 외면 사이에는 전극부(50a, 50b)가 형성되며, 각 전극부(50a, 50b)는 수납공간(A)을 대향하도록 형성되어, 전기장이 수납공간(A) 전체에 인가될 수 있도록 한다. 또한, 수납공간(A)은 전극부(50a, 50b)의 단부로부터 소정의 간격만큼 전극부(50a, 50b)의 내측으로 또는 중심방향으로 이격되어, 균일한 전기장이 수납공간(A) 또는 수납물에 인가될 수 있도록 한다.

또한, 케이스(110)의 내면(112b)에는 상술된 유입덕트(36)와, 토출덕트(38)가 형성된다. 아울러, 케이스(110)의 내면(112a, 112b, 112c)의 표면은 소수성 재질이 이루어지도록 하여, 수분 등의 물의 표면장력이 감소되어 과냉각 모드의 수행 중에 동결되지 않도록 한다. 물론, 케이스(110)의 외면 및 내면(112a, 112b, 112c)은 절연 재질로 이루어지도록 하여, 전극부(50a, 50b)로부터 사용자가 감전되지 않도록 함과 동시에 수납물이 내면(112a, 112b, 112c)을 통하여 전극부(50a, 50b)에 전기적으로 직접 접촉되는 것을 방지한다. 간냉식 과냉각 장치가 예시되었지만, 직냉식 과냉각 장치로도 구현할 수 있다는 것은 명백하다.

그러나, 과냉각 장치가 수납물이 가진 에너지를 빼앗기 위한 수단과, 상기 빼앗기는 에너지보다 적은 에너지를 공급하여 상기 수납물 내의 물분자의 회전, 진 동 및 병진 중의 적어도 하나 이상의 운동을 유발하는 수단을 구비한다 하더라도, 외부의 영향, 외란이나 결빙핵의 생성 등으로 인해서 과냉각 상태가 해지될 수 있다.

결빙핵은 용융액(예를 들어, 과냉각된 물)에서 우선 고체상태의 embryo가 생기는 것부터 시작된다. embryo는 준안정 상태(meta-stable state)에 있기 때문에 계속적으로 생성 소멸되며, 이중에서 어느 정도의 크기로 자라서 안정화된 것을 결정핵(nucleus) 또는 결빙핵이라고 한다. 적절한 조건하에서 결정핵은 결정(crystal)으로 성장한다. 자유에너지 △G는 부피에 비례하고 과냉의 정도에 따라 증가하는데 이 △G가 용융 액체간의 표면장력(surface tension)에 의한 표면에너지 변화를 극복할 수 있을 때, embryo의 형성이 가능하다. 그러므로, 부피가 작아 비표면적이 큰 embryo는 녹아버리고 부피가 큰 embryo만이 결정핵으로 성장할 수 있다. 결정핵은 주로 물과 용기의 접촉면에서 형성되며, 결정핵이 형성된 후에는 용융액으로부터 분자들이 결정핵에 붙어가면서 결정이 성장하게 되며, 이 과정은 열 및 물질전달에 의해 제약을 받는다. 결국 결정핵이 일정한 크기 이상으로 성장하게 되면, 그 결정핵에 과냉각된 용융액이 붙어가면서 전체적으로 응고가 일어나게 된다. 따라서 과냉각 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 결빙핵의 형성을 줄일 필요가 있다.

이러한 결빙핵의 생성으로 인해 과냉각 상태가 해지되는 것을 막기 위해서는 외란 또는 결빙핵의 생성을 억제하는 수단이 필요하다.

도 4는 전극이 수납공간에 접하는 구조를 가진 과냉각 장치의 구조를 개념적 으로 나타낸 도면이다. 전극부(11a, 11b)는 액체(14)를 담는 용기(12)와 접하여 있고, 전원 공급장치(13)에서 전원(바람직하게는 고압 교류전원)을 공급받아 용기(12)에 전기장을 형성한다. 동시에, 전극부(11a, 11b)는 액체(14)를 담는 용기(12)와 접하여 있으므로, 용기 자체에도 전류가 흐른다. 특히, 용기가 전도성이 높은 물체로 구성되어 있을 경우는, 공기 중에 전기장을 형성하는 데에 소모되는 에너지 뿐 아니라, 용기(12)로 직접 흐르는 데에 소모되는 에너지도 있게 된다.(전극의 형태는 원형으로 도시되어 있으나, 이는 임의적인 것이며, 전극이 서로 대향한다면 어떤 모양이든 무방하다)

결빙핵은 주로 액체와 공기, 또는 액체와 용기 사이 접하는 면에서 형성되고, 결빙핵이 일정한 크기 이상으로 성장하게 되면, 그 결정핵에 과냉각된 용융액이 붙어가면서 전체적으로 응고가 일어나게 된다. 특히, 액체의 증발에 의해 용기 내측벽에 결빙이 일어날 수 있다.

도 4에서 용기(12)의 내부면에서 액체(14)가 담긴 곳보다 위에 있는 부분(12a)은 액체(14)의 증발에 의해 결빙이 일어나고 이를 통해 과냉각 상태가 해지될 수 있는 부분이다. 따라서 과냉각 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 결빙핵의 형성을 줄일 필요가 있다. 도 4와 같이 용기(12)의 내측면(표면)에도 전극부에 의해 에너지가 공급된다면, 액체(14)와 용기(12) 사이에 접하는 면에서 액체가 얼지 않게 된다. 이것은 결빙핵의 생성을 억제하는 효과가 있다.

도 5 및 도 6은 도 4에 따른 과냉각 장치의 실시예이다. 도 5는 전극부(7a, 7b)가 고정되고, 액체는 투입구(미도시)와 취출구(3)를 통해 출입이 가능한 실시예 이다. 본체(6)에 붙어서 형성되는 전극부(7a, 7b)는 액체를 담는 용기(1)와 접하여 있으며, 전원 공급장치(미도시)와 연결되어 전기장을 형성한다. 액체는 투입구(미도시)로 들어갈 수 있고, 밸브(2)가 열릴 때는 취출구(3)를 통하여 나갈 수 있다. 냉매를 압축하는 압축기(8)와 냉매를 증발시키는 증발기(9)를 구비하는 냉각 사이클이 있어 투입된 액체를 냉각시킬 수 있다.

이러한 구성을 통해 수납물이 가진 에너지를 빼앗기 위한 수단과, 상기 빼앗기는 에너지보다 적은 에너지를 공급하여 상기 수납물 내의 물분자의 회전, 진동 및 병진 중의 적어도 하나 이상의 운동을 유발하는 수단을 통해, 상전이 온도 이하에서 수납물을 액체 상태로 유지한다. 또한 전극부(7a, 7b)와 용기(1)가 접하므로, 미세한 전류가 용기(1) 내측면를 통하여 흐르게 되어, 용기(1)의 내측면에 결빙핵이 생성되는 것을 방지한다.

도 6는 전극부(7a, 7b)가 개폐 또는 탈착이 가능한 구조를 가지고 있고, 전극부(7a, 7b)가 열리거나 또는 케이스(1a)로부터 이탈했을 때 액체의 출입이 가능한 구조의 실시예이다.

전극부(7a, 7b)는 각각 뚜껑(1b)과, 액체를 담는 용기(1a)에 형성되어, 용기(1a)의 내측면에 전극부(7a, 7b)가 접하여 장착된 구조이다. 뚜껑(1b)은 본체(6a)에 대하여 힌지 결합되어 개폐되며, 열렸을 때 액체의 투입 및 인출이 가능하다. 냉매를 압축하는 압축기(8)와 냉매를 증발시키는 증발기(9)를 구비하는 냉각 사이클이 있어 투입된 액체를 냉각시킬 수 있다.

이러한 구성을 통해 수납물이 가진 에너지를 빼앗기 위한 수단과, 상기 빼앗 기는 에너지보다 적은 에너지를 공급하여 상기 수납물 내의 물분자의 회전, 진동 및 병진 중의 적어도 하나 이상의 운동을 유발하는 수단을 통해, 상전이 온도 이하에서 수납물을 액체 상태로 유지한다. 또한, 전극부(7a, 7b)와 각각 뚜껑(1b)와 액체를 담는 용기(1a)와 접합으로 인해 용기(1a)의 내측면에 미세한 전류가 흐르게 되어, 용기(1a)의 내측면에 결빙핵이 생성되는 것을 방지한다.

도 7은 과냉각 장치의 작동방법을 설명한 블럭도의 예시이다. 과냉각 장치(100)는 수납공간의 상태, 수납공간에 수납된 수납물(미도시)의 상태 등을 감지하는 부하감지부(20)와, 수납공간을 냉각하는 냉동 싸이클(30)과, 수납공간 내에 전기장이 인가되도록 전압을 생성하는 전압 발생부(40)와, 생성된 전압을 인가받아 전기장을 생성하는 전극부(50)와, 사용자로부터 냉각의 정도, 과냉각 모드의 수행 등을 입력받는 입력부(70)와, 과냉각 장치(100)의 동작 상태를 표시하는 표시부(80)와, 과냉각 장치(100)의 냉동 또는 냉장 제어를 수행하면서, 과냉각 모드를 수행하는 마이컴(90)으로 이루어진다.

자세하게는, 부하 감지부(20)는 수납공간의 상태, 수납공간에 수납된 수납물의 상태를 감지하거나 저장하여, 마이컴(90)에 알려준다. 부하 감지부(20)는 예를 들면, 수납공간의 상태인 수납공간의 용적에 관한 정보를 저장하거나, 수납공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 온도계이거나, 수납공간 내에 수납물이 수납되었는지의 확인을 하는 경도계, 전류계 또는 전압계 또는 중량계 또는 광센서(또는 레이저 센서) 또는 압력센서일 수 있다. 특히, 부하 감지부(20)는 전류계 또는 전압계일 수 있으며, 수납공간이 비어있을 경우와, 수납물이 있을 경우는 전기장이 흐르는 저항체의 전체 저항값이 변경되므로, 이러한 변경된 저항값에 따라 그 수납여부를 확인할 수 있다. 또한, 마이컴(90)은 부하 감지부(20)로부터의 이러한 저항값에 따라 수납물의 양과, 수납물의 수분함유율을 확인할 수 있으며, 이에 따라 확인된 수분함유율을 지닌 수납물의 종류도 식별할 수 있다.

다음으로, 냉동 싸이클(30)은 수납물을 냉각시키는 방법에 따라 간냉식과 직냉식으로 구분된다.

또한, 전압 발생부(40)는 소정의 크기와 주파수에 따른 교류전압을 생성한다. 이 전압 발생부(40)는 전압의 크기 및 이 전압의 주파수 중의 적어도 하나를 가변하여 이에 따른 교류전압을 생성할 수 있다. 특히, 이 전압 발생부(40)는 마이컴(90)으로부터의 설정값(전압의 크기, 전압의 주파수 등)에 따른 교류전압을 전극부(50)에 인가하여, 그에 따른 전기장이 수납공간에 인가되도록 한다.

전극부(50)는 전압 발생부(40)로부터의 교류전압을 전기장으로 변환하여 수납공간에 인가하는 수단으로, 보통 구리, 백금, 알루미늄 등의 재료로 이루어진 평판(박막) 또는 도선으로 이루어진다. 이러한 전극부(50)에 의해 수납공간 또는 수납물에 인가된 전기장은 고주파 교류전압에 의한 것이므로, 그 극성이 주파수에 따라 바뀌게 된다. 이러한 특성의 전기장에 의해 (-) 극성을 지닌 산소(O)와, (+) 극성을 지닌 수소(H)로 이루어진 물분자가 지속적으로 진동, 회전, 병진 등을 하게 되어, 물분자가 결정화되지 않고 상전이 온도 이하의 온도에서도 액상을 유지하게 된다.

입력부(70)는 일반적인 냉동 및 냉장 제어를 위한 온도 설정, 디스펜서의 서 비스 형태(조각얼음, 물 등)의 선택 외에도, 사용자가 수납공간 또는 수납물에 대하여 과냉각 모드의 수행 선택을 입력할 수 있도록 된 수단이다. 또한, 사용자는 입력부(70)를 통하여 수납물의 종류, 양 등의 수납물 정보를 입력할 수도 있다. 이러한 입력부(70)는 바코드 판독기 또는 RFID 판독기일 수도 있어, 이러한 판독에 의한 수납물의 정보를 마이컴(90)으로 제공할 수도 있다. 또한, 입력부(70)는 사용자가 수납공간 또는 수납물의 과냉각 정도인 과냉각 온도(과냉각 상태를 유지할 때의 온도)를 입력하거나 선택할 수 있도록 한다.

표시부(80)는 기본적으로 냉동 및 냉장 온도 표시, 디스펜서의 서비스 형태의 표시를 수행할 수 있으며, 현재 과냉각 상태에 도달할 예정 시간, 과냉각 상태의 진행 또는 해지 등을 표시할 수도 있다.

마이컴(90)은 기본적인 냉장 및 냉동 제어를 수행하며, 본 발명에 따른 과냉각 모드가 수행되도록 한다.

마이컴(90)은 수납공간 또는 수납물을 과냉각 상태로 유지하는 경우, 수납공간 또는 수납물에 인가되어야 하는 에너지량과, 빼앗는 에너지량 및 냉각 온도 간의 관계 정보를 저장하고 있다. 이에, 마이컴(90)은 과냉각 온도에 따른 에너지량의 설정 및 인가 또는 에너지량의 산정 및 이에 따른 과냉각 온도의 산정 등의 제어를 수행할 수 있게 된다. 여기서의 에너지는 다양한 에너지원이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 전기장 에너지를 사용한다.

또한, 마이컴(90)은 수납공간 또는 수납물의 상황을 입력부(70) 또는 부하감지부(20)로부터 획득하여, 이 획득된 정보 또는 부하 정도에 대응하는 주파수와 크 기를 지닌 교류전압을 생성하도록 하여, 인공지능적인 무동결 모드의 수행을 담당할 수 있다.

마이컴(90)은 과냉각 모드를 수행하되, 이러한 과냉각 모드가 수행되는 과냉각 온도를 설정하거나 가변할 수 있다. 이러한 설정 또는 가변은 하기에서 개시되는 에너지량(Q1, Q2)과 과냉각 온도의 관계로부터 마이컴(90)이 수행할 수 있게 된다. 이러한 에너지 산정은 본 발명이 속하는 기술분야에 익숙한 사람에게는 명백한 사항이므로 이에 대한 설명을 하기 않는다.

또한, 마이컴(90)은 전압 발생부(40)와, 전극부(50)로 이루어진 무동결 작동부의 동작을 제어하여, 과냉각 장치(100)의 소비전력을 감소시키면서도 무동결 모드를 유지할 수 있는 절전 모드와 같은 효율적인 제어 방법도 수행하게 된다.

도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 과냉각 장치의 또다른 실시예이다.

도 8a은 전극부(50c, 50d)사이에 액체(160)의 수용용기(150)가 탈착이 가능한 구조를 가진 과냉각 장치이다. 본체(140)는 전극부(50c,50d)를 구비하고, 전극부(50c,50d)에 전원(바람직하게는 고압 교류전원)을 인가하여 전기장을 형성하는 전원 공급장치(미도시)구비한다.

수용용기(150)는 전극부(50c, 50d)에 접촉하여, 본체(140)로부터 탈착이 가능하며 액체(160)를 수용할 수 있다. 본체(140)는 이외에도, 냉각 사이클(미도시)을 포함한다.

액체(160)를 수용용기(150)에 넣고, 이를 본체(140)에 장착하면, 냉각 사이클(미도시)에 의해 냉각되면서 전기장에 의해 에너지를 공급받아 상전이가 일어나 지 않고 과냉각 상태가 장기적으로 유지될 수 있다. 반대로 꺼내고 싶을 때는 본체(140)로부터 수용용기(150)를 빼내면 된다.

특히, 전극부(50c, 50d)와 본체(140)가 접하여 수용용기(150)에도 전원이 인가될 수 있음으로 인해, 수용용기(150)의 내측면을 통하여 전류가 흐르게 되어, 수용용기(150) 내측면에 결빙핵이 생성되는 것을 방지한다.

도 8b 역시 본 발명에 따른 과냉각 장치의 다른 실시예이다.

과냉각 장치에서, 본체(142)는 부착된 전극부(50d)를 구비하고 있고, 또다른 전극부(50e)는 수용용기(152)의 뚜껑(152a)에 붙어 있다.

뚜껑(152a)에 형성되어 있는 전극부(50e)에 전원을 인가할 수 있는 전원공급장치(미도시)와, 전극부(50e)와 전원공급장치를 연결하는 연결부(예를 들면, 암/수 커넥터, 포트 등)가 구비된다.

액체를 과냉각 상태로 보관하려 할 때는 수용용기(152)에 뚜껑(152a)을 덮고, 이를 본체(142)의 전극(50d) 위에 접촉되도록 하면서 놓는다. 이와 같이, 수용용기(152)와 뚜껑(152a)이 본체(142)에 결합되면, 뚜껑(152a)에 부착되어 있던 전극(50e)과, 전극(50d)에 전원이 인가되어, 액체(160)가 수용되는 수용용기(152)에 전기장이 형성된다. 또한, 수용용기(152) 내측면에도 미세한 전류가 흐르게 되어, 수용용기(152) 내측면에서 결빙핵이 생성되는 것을 방지한다.

특히, 단지 전극이 수납공간에 전기장을 형성하여 에너지를 공급하여 과냉각 상태를 유지시키는 것보다, 전극이 수납공간에 전기장을 형성하고, 수납공간의 내측면을 통하여 전류가 흐르게 하여, 용기의 표면에서 빙결핵이 생성되는 것을 막는 다면 좀 더 안정적이고 장기간에 걸쳐 상전이 온도 이하에서 물체를 액상으로 보관할 수 있게 되며, 더욱 낮은 온도에서 안정적으로 과냉각 상태를 유지할 수 있다.

이러한 구성의 본 발명은 냉각을 통해 물체의 에너지를 뺏으면서 다른 방법으로 에너지를 공급하여 분자를 병진, 진동, 회전 중 적어도 하나의 운동을 하게 함으로써 상전이를 막아 장시간 안정적으로 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수납물을 수납하는 용기에 전기장을 형성해 에너지를 공급하는 것을 통해, 에너지를 공급하여 수납물의 과냉각 상태를 안정적이고 지속적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수납물을 수납하는 용기에 전기장을 형성해 에너지를 공급하는 전극부가 용기에 접하는 구조를 가짐으로써, 용기의 벽에 에너지를 공급하여 과냉각 상태를 해제할 수 있는 빙결핵의 생성을 막아, 낮은 온도에서 안정적으로 과냉각 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수납용기의 특성에 따라, 에너지의 공급 및 탈부착이 가능하도록 하여, 사용자가 원하는 수납물을 수납한 수납용기에 대해서만, 전기장의 인가 및 빙결핵 생성을 방지하도록 하는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술되는 청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한되어야 한다.

Claims

액체를 수용하는 수용용기와;

수용용기를 냉각시키는 냉동사이클과;

수용용기에 전기장을 인가하되, 대칭적으로 수용용기에 접하여 장착된 한 쌍의 전극으로 이루어진 전극부와, 전극부에 전원을 공급하는 전원부로 이루어진 에너지 공급부로 이루어져서, 액체를 상전이 온도 이하에서 무동결 상태로 유지시키는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

수용용기는 액체의 투입구와 취출구 중의 적어도 하나 이상을 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

전극부의 적어도 하나의 전극은 수용용기에 대하여 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

수용용기와 전극부가 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

전극은 수용용기의 상측 및 하측에 각각 접하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
내부에 액체를 수용하는 수용부와;

수용부에 접하여 형성된 적어도 하나 이상의 전극부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치용 용기.
제6항에 있어서,

전극부는 수용부에 대칭적으로 형성된 것을 특징으로 하는 과냉각 장치용 용기.
제6항 또는 제7항에 있어서,

전극부는 수용부의 상측 및 하측의 적어도 하나 이상에 형성된 것을 특징으로 하는 과냉각 장치용 용기.