KR20090031076A - 냉각 방법 및 냉각 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면온도와 심부온도간 냉각 속도가 크게 차이가 나는 것을 막아 수납물의 보관 품질을 향상시키는 냉각 방법 및 냉각 장치에 관한 발명이다.

본 발명인 냉각 방법은 수납물을 제1냉각온도로 냉각시키는 제1냉각단계와, 제1냉각단계 이후에, 수납물을 제1냉각온도보다 낮은 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 제2냉각온도로 과냉각시키는 제2냉각단계를 포함한다.

Description

냉각 방법 및 냉각 장치{COOLING METHOD AND COOLING APPARATUS}

본 발명은 수납물을 냉각시키는 냉각 방법 및 냉각 장치에 관한 것으로서, 특히, 본 발명은 복수 개의 냉각 온도로 순차적으로 냉각시키는 것을 통해 수납물의 표면과 심부의 온도 차이를 줄이면서 과냉각시키는 냉각 방법 및 냉각 장치에 관한 것이다.

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 응 고하지 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.

도 1은 종래 냉각 방법에 따른 수납물의 온도그래프이다. 수납물에 대하여, 일정 냉각 온도로 냉각을 수행하는 경우, 수납물의 표면의 온도(I), 중간부분의 온도(II) 및 심부의 온도(III)가 냉각 온도(T0)에 근접하도록 변화된다. 다만, 수납물의 표면의 온도(I)가 중간부분의 온도(II) 및 심부의 온도(III)보다 더 급격하게 냉각 온도(T0)에 근접하게 된다. 즉, 수납물의 냉각이 지속되어도, 상당한 시간동안, 수납물의 표면, 중간부분 및 심부 간의 온도차가 존재한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 이러한 냉각이 지속되어, 수납물의 표면의 온도(I)가 냉각 온도(T0)에 근접하여, 예를 들면, 일정시간(ts)에 도달한 때, 수납물의 표면에서 결빙이 시작되는 경우, 이러한 결빙은 수납물의 표면, 중간부분 및 심부에서 이루어진다. 즉, 표면의 온도(I), 중간부분의 온도(II) 및 심부의 온도(III)가 수납물의 상전이 온도(예를 들면, 물의 경우 0℃)로 급격하게 변화되면 서, 수납물이 상전이된다. 이렇게, 표면과, 중간부분 및 심부 간의 상당한 온도차가 있는 상태에서 결빙이 이루어지는 경우, 표면과, 중간부분 및 심부에서의 빙결정의 크기 및 형태가 서로 상이하게 되어, 결빙으로 보과는 수납물의 경우, 특히 전체적으로 품질이 균일하게 보관유지되기 어렵다.

특히, 부피가 큰 수납물을 냉각하는 경우, 표면은 빠르게 냉각되나, 심부는 이에 비하여 현저하게 느리게 냉각되므로, 심부 온도가 표면 온도에 비해 높게 된다. 이러한 현상은 심부 온도가 높으므로 수납물의 보관 및 품질 유지가 목적인 냉각이 되지 않는다는 것이고, 따라서 심부 온도가 높다는 것은 수납물이 전체적으로 냉각 및 냉동 보관되고 있지 않으며 품질이 전체적으로 균일하게 유지되기 어렵다.

아울러, 물체가 냉각되어 상전이 또는 동결이 일어나는데, 표면 온도와 심부 온도의 차이가 큰 상태에서 냉각이 일어나면 결빙입자가 불균일하고 크게 된다. 이는 결빙입자가 고르고 작게 동결될 때보다 식품의 품질이 크게 떨어지게 되는 문제가 있다. 또한, 냉각된 액체를 냉각시켜 슬러쉬(slush)를 만들 때에도 결빙입자가 크고 불균일하게 되는 문제가 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 복수 개의 냉각 온도로 순차적으로 냉각시키는 것을 통해, 냉각보관되는 수납물의 표면과 심부의 온도 차이를 줄이면서 과냉각시키는 냉각 방법 및 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 복수 개의 냉각 온도로 순차적으로 냉각시키는 것을 통해 수납물의 전체적인 냉각 및 냉동 보관 중의 품질 유지를 향상시키는 냉각 방법 및 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상전이 온도 이하에서 과냉각되고 있는 수납물이 결빙되는 경우, 수납물의 품질이 균일하게 유지 보관되도록 하는 냉각 방법 및 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각된 수납물로부터 슬러쉬를 만들 경우, 결빙입자가 미세하면서도 균일하고, 생성되는 슬러쉬의 양도 증가시키는 냉각 방법 및 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명인 냉각 방법은 수납물을 제1냉각온도로 냉각시키는 제1냉각단계와, 제1냉각단계 이후에, 수납물을 제1냉각온도보다 낮은 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 제2냉각온도로 과냉각시키는 제2냉각단계를 포함한다.

또한, 냉각 방법은 제2냉각단계 이후에, 수납물의 과냉각 상태가 해제되는 해제단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 제1냉각단계는 수납물 내의 온도가 제1냉각 온도에 대한 기준편차 이내로 될 때까지 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 제1냉각단계는 수납물의 온도가 제1냉각온도 부근에서 제1기준 시간 이상 유지될 때까지 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 제1냉각온도는 수납물의 상전이 온도 이상인 것이 바람직하다.

또한, 제2냉각 단계는 수납물 내의 온도가 제2냉각 온도에 대한 기준편차 이내로 될 때까지 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 제2냉각단계는 수납물의 온도가 제2냉각온도 부근에서 제2기준 시간 이상 유지될 때까지 수행되는 것이 바람직하다.

또한, 해제 단계는 수납물에 외력을 가하거나 수납물에 빙결핵을 투입하는 것이 바람직하다.

또한, 제1기준시간 또는 제2기준시간은 수납물의 종류, 수납물의 부피, 수납물의 질량 중 적어도 하나 이상의 의존하여 설정된 것이 바람직하다.

또한, 본 발명인 냉각 장치는 수납물을 냉각시키는 냉각 수단과, 수납물의 온도를 감지하는 감지 수단과, 감지 수단으로부터 수납물의 온도를 획득하고, 냉각 수단을 제어하여 수납물을 제1냉각온도로 냉각하고, 수납물의 온도가 제1냉각온도 부근에서 유지되는 경우, 수납물을 제1냉각온도보다 낮은 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 제2냉각온도로 과냉각시키는 제어 수단을 구비한다.

또한, 냉각 장치는 수납물의 과냉각 상태를 해제하여 결빙되도록 하는 해제 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 제어 수단은 수납물의 온도가 제2냉각온도 부근에서 유지되는 경우, 해제 수단을 구동시키는 것이 바람직하다.

또한, 제어 수단은 제1냉각온도로의 냉각 또는 제2냉각온도로의 냉각을 수납물 내의 온도가 제1냉각 온도 또는 제2냉각온도에 대한 기준편차 이내로 될 때까지 수행하거나, 제1냉각온도 또는 제2냉각온도 부근에서 제1기준시간 또는 제2기준시간 이상 유지될 때까지 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 제1냉각온도는 수납물의 상전이 온도 이상인 것이 바람직하다.

본 발명은 복수 개의 냉각 온도로 순차적으로 냉각시키는 것을 통해, 냉각 또는 과냉각되는 수납물의 표면과 심부의 온도 차이를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수 개의 냉각 온도로 순차적으로 냉각시키는 것을 통해 수납물의 보관 온도가 전체적으로 균일하도록 하고, 수납물의 품질을 전체적으로 균일하게 유지시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상전이 온도 이하에서 냉각되고 있는 수납물이 결빙되는 경우, 그 결빙된 수납물의 품질이 일정하게 유지되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수납물을 냉각시켜 슬러쉬를 만들 때에도, 생성되는 슬러쉬의 양을 증대시키고, 슬러쉬의 결빙입자가 미세하고 균일하도록 하는 효과가 있다.

이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명된다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각 방법이 적용되는 수납물의 냉각시의 온도그래프이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉각 방법은 제1냉각온도(Tc1)로의 냉각 과정과, 제2냉각온도(Tc2)로의 냉각 과정 등의 적어도 복수의 냉각 과정을 포함하여, 원하는 냉각온도로의 냉각이 수행되도록 한다. 또한, 상전이 온도 이상에서 복수의 냉각 과정이 수행되고, 상전이 온도보다 낮은 최대 빙생성 결정대의 온도 이하에서도 복수의 냉각 과정이 수행될 수도 있다.

먼저, 제1냉각온도(Tc1)은 수납물의 상전이 온도 이상으로 결정되어서, 수납물의 냉각 과정에서 결빙되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2냉각온도(Tc1)는 원하는 수납물의 냉각 온도로서, 본 실시예에서는, 예를 들면, 물의 경우 -1 ~-5℃ 정도에서 얼음 결정이 최대로 생성되는 물의 최대 빙결정 생성대의 온도(-1~ -5℃) 이하 또는 수납물의 최대 빙결정 생성대 이하에 해당되는 온도이다.

즉, 본 발명은 수납물의 최대 빙결정 생성대 이하의 온도로 수납물을 냉각하거나, 과냉각하여 동결시키고자 하는 경우에, 상전이 온도 이상의 온도의 제1냉각 온도(Tc1)로 수납물을 냉각시키는 과정과, 그 이후에 원하는 냉각 온도인 제2냉각 온도(Tc2)로 과냉각을 시킴으로써, 수납물을 과냉각 상태로 별도의 전기장이나 자 기장의 인가없이도 과냉각 상태에 진입하도록 유지하거나, 수납물의 전체적인 온도 분포가 균일하도록 한다.

수납물이 냉각 공간에 수납된후, 제1냉각온도(Tc1)으로의 냉각이 수행된다. 이 제1냉각온도(Tc1)은 수납물이 도달해야 하는 온도일 수도 있고, 냉각 공간에서 수행된 냉각 결과에 따른 냉각 온도에 해당될 수도 있다. 다만, 본 실시예에서는 수납물이 도달해야 하는 목표온도로 가정한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1냉각온도(Tc1)은 물의 상전이 온도인 0℃이다.

냉각 과정에서 수납물의 온도가 제1냉각온도(Tc1)가 되어야 하므로, 실제 냉각 공간에 대한 냉각온도는 이 제1냉각온도(Tc1)와 같거나 조금 낮은 온도이다. 본 실시예의 전과정에서, 수납물의 표면 온도(I-1)와 심부 온도(III-1)가 감지된다.

먼저, 제1냉각온도(Tc1)로의 냉각에 의해, 수납물의 표면 온도(I-1)가 제1냉각온도(Tc1)로 시각(t0)에 도달하고, 그 이후에 수납물의 심부 온도(III-1)가 시각(t0-1)에 도달한다. 수납물 전체(표면 및 심부)가 제1냉각 온도(Tc1)로의 냉각이 완료된 이후에, 제2냉각 온도(Tc2)가 수행되어야 하므로, 제1냉각 온도(Tc1)로의 냉각 완료에 대한 판단이 요구된다.

이러한 제1냉각 온도(Tc1)의 냉각 완료 판단을 위해, 수납물의 표면 온도(I-1)가 제1냉각 온도(Tc1)에 도달한 이후에, 일정 시간이 경과하면, 수납물 전체가 제1냉각 온도(Tc1)에 도달되었다고 판단할 수 있다(이하, 제1판단방법이라 한다). 예를 들면, 일정 시간은 시각(t0-1)과 시각(t0)의 시간차에 대응하는 것으로, 적어도 이 일정시간이 경과하였는지를 판단할 수 있다. 본 실시예에서는, 이 일정 시간 이 경과된 이후의 시각(t1)에 제1냉각온도(Tc1)로의 냉각이 완료된 것으로 판단하여 제2냉각온도(Tc2)로의 냉각을 수행한다. 여기서의 일정 시간은 수납물의 종류, 질량, 부피 등에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 제1냉각 온도(Tc1)의 냉각 완료 판단을 위해, 수납물 내의 온도가 기준냉각온도에 대하여 기준편차 이내인지를 판단한다. 즉, 수납물의 표면 온도(I-1)와 심부 온도(III-1)가 제1냉각 온도(Tc1)에 대하여 기준편차(예를 들면, ±0.5℃) 이내인 경우에, 수납물에 대한 제1냉각온도(Tc1)로의 냉각이 완료된 것으로 판단할 수 있다(이하, 제2판단방법이라 한다). 예를 들면, 제1냉각 온도(Tc1)가 0℃인 경우, 수납물의 표면 온도(I-1)가 0℃와 심부 온도(III-1)가 +0.5℃인 경우, 제1냉각온도(Tc1)로의 냉각 과정이 완료된 것으로 판단될 수 있다.

여기서의 기준편차는 수납물의 종류, 질량, 부피 등에 따라 상이하게 설정될 수 있다.

제1냉각온도(Tc1)로의 냉각이 완료된 이후인 시각(t1)에서, 제2냉각온도(Tc2)로의 냉각이 수행된다. 이에 따라, 냉각 공간 내의 냉각 온도는 제2냉각온도(Tc2)와 동일하거나, 조금 낮게 유지된다.

제2냉각온도(Tc2)로의 냉각을 수행하고, 이 냉각이 완료되었는지에 대한 판단은 상술된 제1 및 제2판단방법이 적용될 수 있다. 표면 온도(I-1)가 제2냉각온도(Tc2)에 도달한 후(시각(t2)), 심부 온도(III-1)가 시각(t2-1)에 제2냉각온도에 도달한다. 제2냉각온도(Tc2)의 냉각과정의 수행 중에, 표면온도(I-1)와 심부온도(III-1) 간의 온도차는 제1냉각온도(Tc1)의 냉각과정보다 작게 되며, 이러한 과 정은 도 1의 종래 기술에 비하여 현저하게 작게 된다.

제2냉각온도(Tc2)는 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 온도이므로, 제2냉각온도(Tc2)가 유지되는 경우, 수납물은 과냉각 상태로 보관 유지되는 것이다.

도 1과 비교했을 때, 위와 같은 냉각 방법은 다음과 같은 차이가 있다. 도 1의 냉각 방법은 표면과 심부의 온도차가 크게 되나, 도 2의 냉각 방법에서, 수납물 전체가 제1냉각온도 또는 제2냉각온도로 균일하게 유지되므로, 수납물의 전체적인 온도 분포가 균일하여 수납물 전체가 일정한 품질로 유지된다.

또한, 수납물이 제2냉각온도(Tc2)로 유지되는 중에, 자연적으로 또는 인위적으로 결빙이 이루어지게 되는 경우, 시각(ts-1)에서, 수납물 전체의 온도(I-1, III-1)가 거의 동시에 상전이 온도인 0℃로 변화되어, 상전이가 이루어지게 되어, 수납물에 형성된 결빙입자가 미세하고 균일한다.

또한, 도 1의 온도(Tc)와 제2냉각온도(Tc2)가 동일할 경우, 도 1의 수납물 중에서 온도(Tc)에 있는 양(또는 부피)과, 도 2의 제2냉각온도(Tc2)에 있는 수납물의 양이 상이하므로, 제2냉각온도(Tc2)에 있는 수납물로부터 생성되는 슬러쉬의 양이 현저하게 많다. 이러한 슬러쉬의 양은 보관되는 냉각온도에 비례하는 것은 주지의 사실이다.

도 3은 본 발명에 따른 냉각장치의 구성도이다. 냉각 장치(100)는 냉각 수단(10), 입력 수단(20), 해제 수단(30), 감지 수단(40), 표시 수단(50), 제어 수 단(60)을 포함하여 냉각과정을 수행할 수 있다.

냉각 수단(10)은 냉각 공간에 수납되는 수납물을 냉각시키는 장치로서, 냉각시키는 방식에 따라 직냉식 냉각 또는 간냉식 냉각이 가능하며, 상세한 설명은 생략된다.

냉각 수단(10)은 제어 수단(60)의 제어에 따라 냉각을 시작, 유지 또는 중지할 수 있다. 또한, 냉각 수단(10)은 제어 수단(60)에 의해 설정된 온도에 대응하는 냉각이 수행되도록 한다.

입력 수단(20)은 일반적인 냉동 및 냉장 제어를 위한 구동 여부 설정 및 온도 설정, 디스펜서의 서비스 형태(조각얼음, 물 등)의 선택 외에도, 사용자가 수납공간 또는 수납물에 대한 냉각 모드 및 본 발명에 따른 냉각 모드(또는 과냉각 모드)의 수행 모드 선택 등을 할 수 있는 수단으로 키패드, 터치스크린 등을 통해 구현이 가능하다. 또한, 사용자는 입력 수단(20)을 통하여 수납물의 종류, 수납물의 상전이 온도, 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도(즉, 온도 범위), 수납물의 질량, 수납물의 부피 등의 수납물 정보를 입력할 수도 있다. 이러한 입력 수단(20)은 바코드 판독기 또는 RFID 판독기일 수도 있어, 이러한 판독에 의한 수납물 정보를 제어 수단(60)에 제공할 수도 있다. 또한, 입력수단(20)은 사용자로부터 과냉각 상태로 보관 중인 수납물에 대하여, 과냉각 상태 해제 명령을 획득할 수도 있다.

해제 수단(30)은 과냉각 상태인 수납물의 상전이 또는 동결이 필요할 때 과냉각을 해제하여 상전이를 일으키는 수단으로, 과냉각을 해제하는 방법으로는 수납물에 외력을 가할 수 있다. 이러한 외력은 예를 들면, 전기 스파크, 진동, 냉각 온 도의 급속한 변동 등이 될 수 있다. 또한, 해제 수단(30)은 과냉각을 유지하기 위한 수단(예를 들면, 전기장, 자기장 등)이 수납물에 인가되지 않도록 하여, 과냉각 상태의 수납물이 상전이 되어 동결되도록 한다.

감지 수단(40)은 수납물의 부피 또는 질량, 온도, 수납물이 수납되는 냉각 공간의 온도 등의 수납물의 정보를 감지하여 이를 제어 수단(60)에 전달한다. 구체적인 감지 수단(40)의 예를 들면, 감지 수단(40)은 냉각공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 온도계이거나, 수납공간 내에 수납물 등이 수납되었는지나, 수납물의 과냉각이 해제되었음을 확인하거나 수납물 등의 종류, 부피, 질량의 확인을 하는 경도계, 중량계 또는 광센서(또는 레이저 센서) 또는 압력센서일 수 있다.

표시 수단(50)은 냉각 장치의 냉동 및 냉장 온도 표시, 디스펜서의 서비스 형태의 표시, 수납물의 과냉각 상태의 해제 표시 등을 수행할 수 있으며, 현재 냉각단계의 진행 정도, 현재 냉각단계에 도달한 후 경과한 시간, 사용자가 입력시킨 동작 및 현재 수납물의 온도 등을 표시할 수 있다. 구체적으로는 LCD 디스플레이 등을 이용할 수 있다.

제어 수단(60)은 입력 수단(20), 감지 수단(40) 등을 통해 수납물의 종류, 수납물의 질량, 수납물의 부피 등 수납물의 정보 또는 사용자의 과냉각 모드의 수행 선택, 과냉각 해제 여부 등 필요한 동작 상태 등을 입력받는다.

제어 수단(60)은 입력 수단(20)으로부터의 본 발명인 냉각 모드(과냉각 모드)의 수행에 대한 명령을 입력받아 냉각을 수행하거나, 기본 설정된 것에 의해 자동적으로 해당 냉각공간에 대하여, 냉각 모드를 수행한다.

제어 수단(60)은 수납물의 종류, 질량, 부피 중의 적어도 하나에 의존하여 제1냉각온도 및 제2냉각온도를 설정할 수 있다. 또한, 제어 수단(60)은 기설정된 제1냉각 온도 및 제2냉각온도로 냉각을 수행할 수도 있다.

제어 수단(60)은 감지 수단(40)으로부터 냉각공간의 온도 또는 수납물의 온도를 입력받아, 제1판단방법 또는 제2판단방법을 수행한다. 특히, 제어 수단(60)은 일정 시간 경과 여부를 판단하여 냉각단계 완료 여부를 판단해야 하므로 타이머가 내장되어 있다고 이해되어야 한다. 추가적으로, 제어 수단(60)은 입력 수단(20), 감지 수단(40) 등을 통해 전달받은 정보를 저장하는 저장부(미도시)를 구비하여 수납물의 정보에 따른 냉각 속도 등의 데이터를 저장할 수 있다.

또한, 제어 수단(60)은 감지 수단(40)으로부터의 온도에 따라, 수납물의 과냉각 상태가 해제되어서, 상전이 되어 결빙되는지를 판단할 수도 있다. 특히, 이러한 감지는 수납물의 과냉각 상태가 자연적으로 이루어진 경우에 필요한다.

또한, 제어 수단(60)은 입력 수단(20)으로부터 사용자의 과냉각 상태의 해제 명령을 획득하여, 이에 해제 수단(30)을 작동하여 수납물의 과냉각 상태가 해제되도록 한다. 또는, 제어 수단(60)은 과냉각 상태로 보관 중인 수납물에 대하여, 과냉각 해제 모드를 임의적으로 또는 기저장된 알고리즘에 따라 수행할 수도 있다.

또한, 제어 수단(60)은 이러한 수납물의 과냉각 상태의 해제를 표시 수단(50)을 통하여, 표시한다.

이하에서, 제어 수단(60)이 본 발명에 따른 냉각 방법을 수행하는 과정이 상 세하게 기재된다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각 방법의 순서도이다. 본 명세서에서, 감지 수단(40)이 수납물 또는 냉각공간의 온도를 감지하는 단계를 별도로 기재하고 있지 않으나, 상술된 바와 같이, 감지 수단(40)에 의한 온도 감지는 상시적으로 수행될 수 있다.

단계(S11)에서, 제어 수단(60)은 수납물을 제1 냉각온도로 냉각을 시키는 제1냉각단계를, 냉각수단(10)을 제어하여 수행한다. 제1냉각온도는 미리 설정되거나 입력 또는 감지된 수납물의 정보에 따른 상전이 온도에 관련되어 설정된다. 이전에, 사용자의 명령이 필요한 경우, 제어 수단(60)은 입력 수단(20)으로부터의 사용자 명령(과냉각 모드의 수행)을 입력받은 후, 단계(S11)를 수행한다.

단계(S12)에서, 제어 수단(60)은 제1냉각단계가 완료되었는지를 판단한다. 즉, 제어 수단(60)은 수납물의 온도가 제1냉각온도에 또는 제1냉각온도 부근에 도달하였는지를 확인함으로써, 제1냉각 단계의 완료를 판단한다. 이러한 판단 방법은 상술된 제1 및 제2판단방법 중에서 선택적으로 적용되거나, 모두 적용될 수 있다. 만약 제1냉각 단계가 완료되었으면, 단계(S14)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S11)로 진행한다.

단계(S14)에서, 제어 수단(60)은 제1냉각 단계가 완료되었으므로, 수납물을 제2냉각온도로 냉각하는 제2냉각단계를 진행한다. 제1냉각단계(S12)와 마찬가지로, 제2냉각온도는 미리 설정되거나 입력 또는 감지된 수납물의 정보에 따른 상전이 온 도에 관련되어 설정된다.

단계(S15)에서, 제어 수단(60)은 수납물에 대한 제2냉각단계이 완료되었는지를 판단한다. 단계(S15)의 판단 과정에서, 제어 수단(60)은 제1 및 제2판단 방법을 선택적으로 적용하거나 모두 적용할 수도 있다. 만약 제2냉각단계가 완료되었으면, 단계(S17)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S14)로 진행한다.

단계(S17)는, 사용자의 선택에 의해 또는 자연적으로 또는 제어 수단(60)이 인위적으로 선택함으로써, 수행된다. 제어 수단(60)은 사용자의 선택에 의해 또는 제어 수단(60) 자체의 선택에 의해, 해제수단(30)을 제어하여 수납물의 과냉각 상태가 해제되어 결빙을 진행시킨다.

사용자의 선택에 의한 경우로, 사용자가 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하에서 과냉각 상태로 보관 중인 수납물의 상전이가 야기되도록 하여, 결빙되어 슬러쉬 상태가 되도록 하거나, 슬러쉬 상태에서 더욱 결빙이 이루어지도록 할 경우에, 제어 수단(60)은 입력 수단(20)으로부터 해제 명령을 입력받아 단계(S17)를 수행한다.

또는, 과냉각 상태로 보관 중인 수납물의 경우, 그 상태가 불안정하므로, 자연적인 상태에서 과냉각이 해제되어 결빙될 수 있다.

또한, 제어 수단(60)이 수납물에 대한 결빙을 필요로 하는 경우에 수행할 수 있다. 예를 들면, 어류 또는 육류 등의 수납물의 경우, 결빙입자가 미세하고 균일하게 생성되도록, 수납물을 상술된 방법으로 과냉각 상태로 진입하도록 한 상태에서, 과냉각을 해제하게 되면, 수납물의 표면 내지 심부에서 이러한 결빙이 수행된 다. 이에 따라, 수납물 전체가 균일한 결빙입자로 동결보관됨으로써, 수납물의 동결 보관 시의 품질이 균일하게 유지된다.

그러나 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

도 1은 종래 냉각 방법에 따른 수납물의 온도그래프이다.

도 2는 본 발명에 따른 냉각 방법이 적용되는 수납물의 냉각시의 온도그래프이다.

도 3은 본 발명에 따른 냉각장치의 구성도이다.

도 4는 본 발명에 따른 냉각 방법의 순서도이다.

Claims (14)

1. 수납물을 제1냉각온도로 냉각시키는 제1냉각단계와;

   제1냉각단계 이후에, 수납물을 제1냉각온도보다 낮은 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 제2냉각온도로 과냉각시키는 제2냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
2. 제1항에 있어서,

   냉각 방법은 제2냉각단계 이후에, 수납물의 과냉각 상태가 해제되는 해제단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
3. 제1항에 있어서,

   제1냉각단계는 수납물 내의 온도가 제1냉각 온도에 대한 기준편차 이내로 될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
4. 제1항에 있어서,

   제1냉각단계는 수납물의 온도가 제1냉각온도 부근에서 제1기준 시간 이상 유 지될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,

   제1냉각온도는 수납물의 상전이 온도 이상인 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
6. 제2항에 있어서,

   제2냉각 단계는 수납물 내의 온도가 제2냉각 온도에 대한 기준편차 이내로 될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
7. 제2항에 있어서,

   제2냉각단계는 수납물의 온도가 제2냉각온도 부근에서 제2기준 시간 이상 유지될 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
8. 제2항에 있어서,

   해제 단계는 수납물에 외력을 가하거나 수납물에 빙결핵을 투입하는 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
9. 제4항 또는 제7항에 있어서,

   제1기준시간 또는 제2기준시간은 수납물의 종류, 수납물의 부피, 수납물의 질량 중 적어도 하나 이상의 의존하여 설정된 것을 특징으로 하는 냉각 방법.
10. 수납물을 냉각시키는 냉각 수단과;

    수납물의 온도를 감지하는 감지 수단과;

    감지 수단으로부터 수납물의 온도를 획득하고, 냉각 수단을 제어하여 수납물을 제1냉각온도로 냉각하고, 수납물의 온도가 제1냉각온도 부근에서 유지되는 경우, 수납물을 제1냉각온도보다 낮은 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 제2냉각온도로 과냉각시키는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
11. 제10항에 있어서,

    냉각 장치는 수납물의 과냉각 상태를 해제하여 결빙되도록 하는 해제 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
12. 제11항에 있어서,

    제어 수단은 수납물의 온도가 제2냉각온도 부근에서 유지되는 경우, 해제 수단을 구동시키는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
13. 제10항 또는 제12항에 있어서,

    제어 수단은 제1냉각온도로의 냉각 또는 제2냉각온도로의 냉각을 수납물 내의 온도가 제1냉각 온도 또는 제2냉각온도에 대한 기준편차 이내로 될 때까지 수행하거나, 제1냉각온도 또는 제2냉각온도 부근에서 제1기준시간 또는 제2기준시간 이상 유지될 때까지 수행하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치.
14. 제10항에 있어서,

    제1냉각온도는 수납물의 상전이 온도 이상인 것을 특징으로 하는 냉각 장치.

Images