KR20080088944A - 냉장고 - Google Patents

Abstract

액상음료의 과냉각 상태를 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 과냉각 온도를 더 낮추어서 과냉각도가 더욱 향상된 과냉각수를 제조할 수 있는 냉장고가 개시된다. 본 발명에 따른 냉장고는 본체와, 액상음료를 과냉각할 수 있도록 본체의 내부에 마련되는 과냉각실과, 과냉각실에 마련되어 액상음료를 넣기 위한 복수의 과냉각 용기와, 과냉각 용기를 진동시키기 위한 진동부재를 포함하여, 지속적인 진동을 액상음료에 가함으로써 과냉각수가 동결되는 것을 방지하여 안정적인 슬러쉬를 얻을 수 있으며, 나아가 과냉각 온도를 더 낮추어서 과냉각도가 더욱 향상된 과냉각수를 제조할 수 있다.

Description

냉장고{Refrigerator}

도 1은 본 발명에 따른 냉장고를 도시한 도면이다.

도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 과냉각실을 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 과냉각실의 과냉각부를 도시한 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 과냉각부의 과냉각 용기를 개략적으로 도시한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

10..본체 11..냉동실

12..도어 13..냉장실

15..과냉각실 16,17..격벽

20..과냉각부 30..과냉각 용기

32..진동부재 34..전달 매개체

40..보관부 50..제빙부

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액상음료를 과냉각 상태 로 만들 수 있는 과냉각실을 구비한 냉장고에 관한 것이다.

액상음료는 1기압 하에서 어는 점 이하의 온도가 되면 고상으로 상변화하는 것이 일반적이다. 하지만, 경우에 따라서는 고상으로 변하지 않고 과냉각액 상태로 존재하게 되는데, 이와 같이 액체가 어는 점 이하에서 얼지 않고 과냉각액 상태로 있는 것을 열역학적으로는 준 안정(metastable) 상태라고 한다.

준 안정 상태에 있는 과냉각액은 불안정하지도 않지만 안정한 상태도 아니어서 주변에서 외란이 가해질 경우 순간적으로 고상으로 상변화가 일어나게 된다. 따라서, 과냉각된 형태로 보존된 액상음료를 차가운 컵에 따르거나 과냉각액 상태의 음료에 충격, 진동 등을 가하면 완전히 얼거나 녹지 않은 상태의 음료를 소비자에게 제공할 수 있다. 이와 같이 과냉각액 상태의 음료에 외란을 가하여 고상으로 상변화시킨 음료를 슬러쉬(slush)라 호칭한다.

이와 관련하여 일본 공개특허 제2003-214753호에는 냉장고 본체의 내부 구조를 개선하여 과냉각용 냉각 장치를 설치한 구조가 개시되어 있다. 개시된 종래기술에서는 수납실의 양측벽에 각각 설치되는 냉기 공급 덕트 및 냉기 흡입 덕트와, 수납실의 위쪽 벽에 설치되어 냉기 공급 덕트와 냉기 흡입 덕트를 연결하는 연결 덕트를 구비하여, 상기 경로를 통해 냉기를 계속적으로 순환시킴으로써 수납실의 과냉각을 위한 온도 분포가 균일하게 유지되도록 한다.

하지만, 상기 종래 기술과 같이 액상음료를 과냉각하기 위해서는 수납실의 온도 분포를 균일하게 하는 것도 중요하지만, 수납실의 온도가 평균적으로는 일정한 온도를 유지하더라도 수납실 내의 온도가 시간에 따라 큰 폭으로 변화하면 수납 실의 온도가 가장 낮게 떨어진 시점에서는 과냉각 상태에 있던 음료가 동결되어 슬러쉬 형태의 음료를 만들지 못하게 된다. 따라서, 액상음료를 과냉각하는데 요구되는 온도가 -5˚C 라고 하면, 온도변화의 폭이 작도록 제어하기 위해서는 생성되는 냉기의 온도가 이보다 약간 낮은 온도를 가지도록 설계하는 것이다.

하지만, 상술한 바와 같이 액체의 과냉각 상태는 열역학적으로 안정적이지 못하기 때문에, 이를 온도 조절만으로 정확하게 제어하는 것은 근본적으로 한계가 있다. 즉, 온도제어를 정확히 하더라도 액상음료의 상태나 기타 불특정 다수의 인자들(예;용기가 캔, 플라스틱 등인 경우)로 인해 액상음료가 과냉각 상태를 유지하지 못하고 얼어 버리는 경우가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 액상음료의 과냉각 상태를 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 과냉각 온도를 더 낮추어서 과냉각도가 더욱 향상된 과냉각수를 제조할 수 있는 냉장고를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고는 본체와, 액상음료를 과냉각할 수 있도록 본체의 내부에 마련되는 과냉각실과, 과냉각실에 마련되어 액상음료를 넣기 위한 복수의 과냉각 용기와, 과냉각 용기를 진동시키기 위한 진동부재를 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고의 상기 진동부재는 초음파 진동부재이다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고의 상기 과냉각 용기에는 진동 매개체가 마련되고, 상기 초음파 진동부재는 과냉각 용기의 바닥에 매설되어져, 용기의 바닥에 마련되는 복수의 관통홀을 통해 진동이 상기 매개체를 통해 액상음료로 전달되도록 한다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고의 상기 진동 매개체는 알코올계 액체 또는 연질의 실리콘이다.

또한, 본 발명에 따른 냉장고의 상기 과냉각실은 복수의 공간부로 구획되어, 그 중 적어도 어느 하나의 공간부에는 상기 과냉각 용기가 마련되고, 다른 어느 하나의 공간부에는 보관부가 마련된다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 냉장고를 도시한 정면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 냉장고는 복수의 저장실을 구비한 본체(10)를 구비한다. 본체(10)는 전면이 개방되어 있으며, 개방된 저장실의 전면은 도어(12)에 의해 각각 개폐된다.

저장실은 상하 방향으로 구획되어 최상측에는 냉동실(11)이 배치되며, 최하측에는 냉장실(13)이 배치되고, 그 사이에는 과냉각실(15)이 배치된다.

액상음료를 과냉각할 수 있는 최저 온도(이하 '한계 과냉각온도'라 함)는 액상음료의 종류, 액상음료가 보관되는 용기의 재질 또는 크기 등과 같은 여러 변수에 의해 결정된다. 그러나 일반적으로 사용되는 몇 가지 예컨대, 용기의 재질, 크기에 대해서만 한정하고 그 외 영향이 적은 변수(예를 들면, 냉각속도)들을 무시하 면, 실험을 통한 테이터를 통계적으로 처리하여 액상음료의 종류에 따른 적절한 과냉각 온도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 물을 200ml 유리 용기에 넣고 반복적인 실험을 한 결과, 평균적인 한계 과냉각온도가 -9˚C 라 하면, 이를 또는 이보다 약간 높은 온도를 물에 대한 과냉각실(15)의 설정온도로 정의할 수 있다. 이와 같은 방법으로 액상음료의 종류를 달리하여 실험하면, 과냉각실(15)의 설정온도(T)는 일반적으로 사용되는 용기에 대해 대략 -5˚C ~ -12˚C 정도가 적합하다는 것을 알 수 있다. 본 발명의 냉장고는 냉동실(11) 및 냉장실(13)로부터 냉기를 각각 흡입한 후 제어부(미도시)에서 적절히 혼합하여 과냉각실(15)로 냉기를 공급하거나, 또는 별도의 증발기를 구비하여 냉기를 공급할 수도 있다. 각 저장실(11,13,15)의 후방에는 저장실로 공급될 냉기가 생성되는 증발기(미도시) 및 냉기의 순환을 위한 팬(미도시)이 설치된다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 과냉각실을 도시한 평면도 및 사시도이다. 도면을 참조하면, 과냉각실(15)은 격벽(16,17)에 의해 복수의 공간부로 구획되며, 바람직하게 각 공간부는 과냉각부(20), 보관부(40), 및 제빙부(50)로 이루어진다.

과냉각부(20)와 보관부(40) 사이의 격벽(16)은 도어(12)의 개방 시 과냉각부(20)를 외부로 인출할 수 있도록 슬라이더 방식으로 마련되며, 격벽(16)의 인출 시 과냉각부(20)의 바닥면(21)도 도 3에 도시된 바와 같이 동시에 인출된다.

과냉각부(20)는 액상음료를 과냉각 상태로 만들기 위한 것으로서, 액상음료가 수용되는 복수의 과냉각 용기(30)를 구비한다. 과냉각 용기(30)는 음료용기의 사이즈에 따라 적절한 크기로 다양하게 마련될 수 있다.

과냉각 용기(30)는 도 4에 도시된 바와 같이, 통상의 액상음료를 삽입할 수 있도록 상부가 개방된 원통형 몸체(31)를 구비함과 동시에, 그 내부 바닥에 진동부재(32)를 구비한다.

진동부재(32)는 음료용기 내의 액상음료(이하 과냉각수)에 진동을 가함으로써, 과냉각 상태가 더욱 안정적으로 유지되거나 또는 온도를 더욱 낮추어 과냉각도가 향상된 과냉각수를 만든다. 진동부재(32)로는 200V ~ 1kV 이내의 전원으로 500kHz ~ 1MHz 주파수 대역을 갖는 초음파 진동부재가 바람직하다. 진동이 너무 클 경우에는 진동에 의해 병뚜껑으로 쪽으로 물입자들이 모여 빙핵을 형성할 수 있기 때문이다.

이를 위해 초음파 진동부재(32)는 과냉각 용기(30)의 바닥에 매설되며, 바닥에 마련된 복수의 관통홀(33)에 의해 초음파를 과냉각 용기(30)에 전파한다. 이때, 과냉각 용기(30)의 내부에는 초음파의 전달이 용이하도록 하기 위한 진동 매개체(34)로서 액체가 채워진다. 액체는 통상의 과냉각 조건인 약 -10℃ 내외에서 동결되지 않는 것으로서, 예를 들면 어는 점이 -13℃인 에틸렌글리콜과 같은 알코올계 부동액에 물을 희석하여 사용할 수 있다. 대안으로는 비휘발성인 연질의 실리콘도 가능하다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 과냉각부(20)와 보관부(40)의 후방에는 진동부재(32)에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(35)가 위치한다. 보관부(40)에는 과냉각수가 형성된 음료용기가 과냉각 상태로 보관되며, 제빙부(50)에는 각얼음 또는 조각얼음을 배출할 수 있는 오거(51)를 포함하는 디스펜서가 마련된다.

그러면, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 냉장고의 동작을 살펴보기로 한다.

액상음료를 과냉각 상태로 만들기 위해서는 먼저, 과냉각실(15)의 도어(12)를 개방한 후 과냉각부(20)를 전방으로 인출한다. 그리고, 과냉각 용기(30)에 액상음료를 넣고 과냉각부(15)를 본체(10)에 인입한 후 도어(12)를 닫는다.

그러면, 액상음료의 과냉각에 적절한 온도로 과냉각실(15)이 냉각되면서 과냉각수가 생성되기 시작하는데, 이때 과냉각 용기(30)의 바닥에 마련되어 있는 초음파 진동부재(32)도 작동하기 시작하면서 초음파가 액체 매개체(34)를 통해 음료수로 전달된다. 따라서, 음료용기 내의 음료수는 초음파에 의해 지속적으로 발생되는 진동에 의해 동결되는 것이 억제되면서 과냉각수가 된다.

한편, 과냉각부(20)의 내부에는 과냉각 용기(30)의 냉각속도를 향상시키기 위해 상면에 팬(미도시)을 설치할 수도 있다. 팬에 의해 열전달계수를 증가시켜 냉각속도를 높이더라도, 초음파로 인한 진동 때문에 음료수가 동결되지 않기 때문에 상대적으로 짧은 시간 안에 과냉각수를 빠르게 제조할 수 있다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고는 열역학적으로 불안 정한 과냉각수에 지속적으로 진동을 가함으로써 액상음료가 동결되는 것을 방지하여 안정적인 과냉각수를 얻을 수 있으며, 나아가 과냉각 온도를 더 낮추어서 과냉각도가 더욱 향상된 과냉각수를 제조할 수 있다.

Claims (6)

1. 본체와,

   액상음료를 과냉각할 수 있도록 상기 본체의 내부에 마련되는 과냉각실과,

   상기 과냉각실에 마련되는 복수의 과냉각 용기와,

   상기 과냉각 용기를 진동시키기 위한 진동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 진동부재는 초음파 발생장치인 것을 특징으로 하는 냉장고.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 과냉각 용기에는 진동 매개체가 마련되고,

   상기 초음파 진동부재는 과냉각 용기의 바닥에 매설되어져, 용기의 바닥에 마련되는 복수의 관통홀을 통해 진동이 상기 매개체를 통해 액상음료로 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 진동 매개체는 알코올계 액체인 것을 특징으로 하는 냉장고.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 액체는 연질의 실리콘인 것을 특징으로 하는 냉장고.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 과냉각실은 복수의 공간부로 구획되어, 그 중 적어도 어느 하나의 공간부에는 상기 과냉각 용기가 마련되고, 다른 어느 하나의 공간부에는 보관부가 마련되는 것을 특징으로 하는 냉장고.

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