KR20170099108A - 해수 제빙기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 얼음으로 만드는 해수 제빙기에 관한 것으로, 별도의 산소 공급장치를 사용하지 않고도 해수에 충분한 산소를 공급하여 용존 산소량 부족으로 인한 해산물의 죽음을 방지할 수 있도록 산소를 함유하고 있는 해수 얼음을 제조할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 해수 제빙기는 냉각기(2)에서 냉매를 이용하여 염화칼슘이 포함된 브리안을 -55~-65℃까지 냉각시킨 후 제빙기(1)로 공급하고, 혼합기(3)는 액화산소탱크(5)에서 공급된 액화산소와 예냉탱크(6)에서 공급된 해수를 혼합시킨 후 혼합물 펌프(4)를 통해 제빙기(1)의 내부로 분사시켜 결빙되도록 함으로써 제빙기(1) 내부의 제빙 드럼에서 산소가 함유된 해수 얼음이 만들어지도록 한다.
본 발명의 해수 제빙기로 만들어진 해수 얼음은 해수와 액화산소가 혼합되어 있어 냉장 보관이 요구되는 해산물이나 살아있는 상태로 운반되는 해산물을 유통시킬 때 염도 유지 및 산소 공급을 통해 신선도 유지는 물론 생명 유지시간이 길어지게 한다.

Description

해수 제빙기 {ICE MAKER}

본 발명은 해산물의 운반시 해산물의 신선도 유지를 위하여 사용하는 얼음을 제조하는 장치에 관한 것으로서, 특히 해수에 액화산소를 혼합한 후 얼음으로 만듦으로써 일반 해산물의 신선도 유지는 물론 살아서 유통되어야 하는 활어 등의 해산물 유통시간을 증대시킬 수 있도록 한 해수 제빙기에 관한 것이다.

일반적인 제빙기는 민물을 사용하여 얼음을 제조하게 되는데, 이러한 기계 장치는 가스 증발식 제빙기가 대부분이다. 종래의 가스 증발식 제빙기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 본체(71)에 냉매 유입구(72)와 냉매 배출구(73)가 연결되어 있어 암모니아나 프레온 R-22와 같은 냉매가 본체(71)의 내부를 순환하도록 하고 있다. 따라서, 본체(71)의 내부를 순환하는 냉매가 증발되면서 본체(71) 내부의 온도를 강하시키게 되고, 본체(71) 내부에서 물에 잠겨 회전되는 증발기 드럼(74)의 표면에 남아 있는 물이 냉매 가스에 의해 결빙된다. 이 결빙된 얼음을 증발기 드럼(74)의 상측에 있는 스크류 커터(75)가 강제로 탈빙시켜 얼음 배출구(도시 생략)로 얼음이 배출되도록 하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 가스 증발식 제빙기(70)는, 냉동기의 압축기에서 오일이 냉매에 혼합되는 경우가 있으므로 증발기 드럼(74)의 표면 온도가 고르지 못해 얼음의 제조에 어려움이 있고, 냉매의 팽창에 따라 본체(71) 내부의 압력이 상승하여 압축기로 냉매가 역류되거나 압축기의 부하가 커져 동력 소모가 많아지는 단점이 있다.

특히, 상기 가스 증발식 제빙기(70)는 고압 하에서 운용되고 있어 일정 자격을 지닌 냉동기사가 필요하고, 다양한 제어장치 등으로 인하여 설치 자금이 많이 필요할 뿐만 아니라, 프레온 등의 냉매로 인한 공해 유발도 피할 수가 없다.

게다가, 상기한 가스 증발식 제빙기(70)로 만들어진 민물 얼음은, 해수로 만들어진 얼음에 비해 온도가 높아 더 빨리 녹게 되고, 녹았을 때에는 해수에 혼합되어 염도를 낮아지게 하므로 해산물의 신선도가 떨어지게 되는 단점이 있다. 즉, 바다나 양식장에서 잡은 생선 및 각종 해산물을 유통시킬 때에는 신선도 유지를 위하여 스티로폼 박스에 담은 후 민물 얼음과 혼합하여 냉동시키고 있는데, 얼음이 녹아 민물과 해수가 혼합되면 해수의 염도가 낮아져 미생물의 활동성이 증가하게 되므로 해산물의 부패가 빨라지게 되어 신선도가 떨어지게 되는 것이다. 따라서, 해물을 보다 신선하게 유통시키기 위해서는, 녹더라도 해수의 염도가 떨어지지 않도록 하는 해수 얼음을 사용하는 것이 바람직하다 할 것이다.

그런데, 종래의 가스 증발식 제빙기(70)는, 냉매를 순환시키는데 필요한 오일 등의 영향으로 최대 -35~-45℃의 냉각 기능만을 가지고 있어, 민물을 -7~-10℃ 이하로 냉동시켜 얼음을 제조하는데 그치고 있다. 특히, 제빙기(70)의 증발기 드럼(74)과 냉매의 온도 편차가 10℃에 이르는 것을 감안하면, 실제 증발기 드럼(74)의 표면온도는 -25~-35℃에 불과하여, -45~-55℃의 매우 저온에서 만들어야 하는 해수 얼음의 제조에는 사용할 수 없다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술로서 대한민국 특허 제10-0310395호는 냉매를 직접 순환시켜 얼음을 제조하는 대신에 냉매에 의해 저온으로 냉각된 브라인(Brine)을 제빙기 내부로 순환시켜 드럼의 표면온도를 낮춤으로써 해수 얼음을 제조하는 장치가 제안된 바 있다.

상기한 간접 순환식 제빙장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉매에 의해 냉각된 브라인이 유입되는 브라인 유입구(82)와, 순환을 마친 브라인이 배출되는 브라인 배출구(83)가 일정 간격을 두고 마주보고 있도록 한다. 또한, 본체(81)의 내부에 설치되어 상기 브라인 유입구(82)와 브라인 배출구(83)를 연결하는 브라인 통로(84)와, 상기 브라인 통로(84)에 설치되고 내부에서 브라인이 순환되는 원반형의 제빙 드럼(85)과, 상기 제빙 드럼(85)의 하부 표면에서 일정 간격을 두고 고정 설치된 아이스 커터(86)와, 상기 제빙 드럼(85)의 표면에서 일정거리 떨어지도록 상기 본체(81) 내부의 상부와 하부에 설치되어 제빙 드럼(85)으로 해수를 분사하는 물 분사기(도시 생략)와, 상기 브라인 통로(84)에 설치되어 상기 브라인 통로(84)와 제빙 드럼(85)을 회전시키는 풀리(87)를 포함하고 있다.

상기와 같이 구성된 종래의 간접 순환식 제빙장치(80)는 저온의 브라인을 이용하여 해수 얼음을 제조하고 있다.

냉동기에서는 냉매를 이용하여 브라인을 저온으로 냉각시키게 되는데, 저온에서도 얼지 않도록 염화칼슘을 첨가한 브라인을 사용하게 되면 -55~-65℃까지 냉각시킬 수 있게 된다. 이렇게 저온으로 냉각된 브라인은 브라인 유입구(82)를 통해 본체(81) 내부로 들어가게 되는데, 브라인 통로(84)와 제빙 드럼(85)의 내부를 순환한 후 브라인 배출구(83)를 통해 빠져나가게 된다. 이때, 물 분사기에서는 제빙 드럼(85)의 표면으로 해수를 분사하게 되며, 제빙 드럼(85)의 표면 온도가 브라인의 영향으로 매우 낮기 때문에, 순간적으로 해수가 동결되면서 해수 얼음이 생기게 된다. 이렇게 생긴 해수 얼음은 아이스 커터(86)에 의해 연속적으로 탈빙되어 얼음 배출구(도시 생략)로 배출되는 것이다.

상기한 과정을 통해 만들어진 해수 얼음은 온도가 매우 낮기 때문에 해산물의 급속 냉동에 사용할 수 있으며 해산물의 신선도를 향상시켜 어민들의 소득 향상에 기여할 수 있다. 특히 해산물을 급속 냉동시킨 후 여러가지 요인으로 인해 해수 얼음이 녹더라도 해수 얼음은 해수 그 자체이므로 염도의 변화가 없어 해산물의 신선도가 급격하게 낮아지는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 상기한 종래의 간접 순환식 제빙기(80)는, 단지 해수를 얼음으로 만들기만 할 뿐이어서, 활어나 새우와 같이 살아있는 상태로 유통되는 해산물을 장기간 유통시키는데 사용하기에는 부적합하다는 문제점이 있다.

즉, 살아있는 상태로 유통되는 해산물의 경우에는, 수온의 상승이나 해산물의 호흡으로 인해 해수의 용존 산소량이 감소할 경우 죽어 버리게 되어, 그 가치가 급격하게 하락된다. 따라서, 살아있는 상태로 유통되는 해산물의 경우에는, 반드시 산소 공급장치 및 해수 냉각장치를 별도로 구비하여야만 그 가치의 하락을 막을 수 있다.

그러나, 별도의 산소 공급장치 및 해수 냉각장치를 구비할 경우, 유통시간이 길어질수록 유통비용이 증가하게 되므로, 장거리 유통 또는 장시간 유통시 가격 상승으로 판매에 어려움이 발생하게 된다.

대한민국 특허 제10-0310395호

본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 해수 얼음을 사용하여 유통 과정에서의 신선도 하락을 방지함은 물론, 별도의 산소 공급장치를 사용하지 않고도 해수에 충분한 산소를 공급하여, 용존 산소량 부족으로 인한 해산물의 죽음을 방지할 수 있도록 산소를 함유하고 있는 해수 얼음을 제조할 수 있는 해수 제빙기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 저온의 브라인이 통과될 때 제빙 드럼에 해수를 분사하여 얼음을 제조하는 제빙기와, 냉매를 이용하여 염화칼슘이 포함된 브라인을 냉각시킨 후 상기 제빙기로 공급하거나 제빙기에서 배출된 브라인을 회수하는 냉각기와, 해수에 액화산소를 혼합하여 저온의 혼합물을 만드는 혼합기와, 상기 혼합기에서 나온 해수와 액화산소의 혼합물이 상기 제빙기 내에서 분사되도록 펌핑하는 혼합물 펌프와, 상기 혼합기로 액화산소를 공급하는 액화산소탱크와, 해수를 상기 혼합기로 공급하는 예냉탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 혼합기는 상단부에 해수 공급구가 형성되고 방열재로 형성된 탱크와, 상기 탱크의 상부에 설치된 모터와, 상기 모터에 연결되고 회전을 통해 해수와 액화산소를 혼합하는 다수의 회전날개와, 상기 탱크의 하단측과 상기 액화산소탱크를 연결하는 액화산소 투입관과, 상기 탱크의 중앙측과 상기 혼합물 펌프를 연결하는 혼합물 배출관과, 상기 탱크의 하단이 바닥면과 일정 거리 이상 이격되도록 상기 탱크를 지지하는 레그로 구성된 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 해수 제빙기에 따르면, 액화산소가 함유된 해수 얼음을 생산함으로써, 해수 얼음을 이용한 급속 냉동을 통해 신선도를 유지시켜 해산물의 가치 하락을 방지하고, 산채로 유통되는 해산물의 경우에는 수온을 하락시킴과 동시에 해수에 산소를 공급하여 해산물의 생존성을 향상시키게 되므로, 해산물의 가치하락을 방지할 수 있는 효과가 있다.

살아있는 상태로 유통되고 있는 해산물, 즉 어패류, 대게, 오징어, 활어, 해삼, 멍게 등의 유통과정에서 평균 해수 온도는 평균 18℃인데, 해수의 온도가 상승할수록 물속의 산소가 급격하게 증발되어 해수 속의 해산물은 용존 산소의 부족으로 죽게 된다.

그러나, 본 발명의 해수 제빙기에 의해 생산된 해수 얼음은 평균 온도 -18℃, 염도 35‰ 이상, 100% 해수물이므로, 22℃의 해수에 투입할 경우 2~3분 내에 온도가 14℃ 이하로 하락하게 되고, 동시에 해수 얼음에 함유된 액화산소로 인해 해수 속에 산소가 공급되므로, 산채로 유통되고 있는 해산물의 죽음을 막을 수 있게 된다. 따라서, 해산물의 유통 기한을 충분히 증가시킬 수 있고, 해산물의 죽음으로 인한 가치 하락을 막을 수 있다.

또한, 죽은 채로 유통되는 해산물의 경우에도 본 발명에 의해 생산된 해수 얼음을 투입하게 되면, 냉장 보관 온도인 0~-2℃를 유지시킬 수 있어 미생물의 활동을 억제시키고 해산물의 육질을 수축시켜, 해산물이 부패되지 않고 고가로 유통될 수 있게 하는 효과가 있다.

도 1은, 종래의 가스 증발식 제빙기가 도시된 구성도,
도 2는, 종래의 간접 순환식 제빙기가 도시된 구성도,
도 3은, 본 발명에 의한 해수 제빙기가 도시된 구성도,
도 4는, 본 발명의 요부인 혼합기의 구조가 도시된 단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명에 의한 해수 제빙기는, 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 저온의 브라인이 통과될 때 제빙 드럼(도시 생략)에 해수를 분사하여 얼음을 제조하는 제빙기(1)와, 냉매를 이용하여 염화칼슘이 포함된 브라인을 냉각시킨 후 상기 제빙기(1)로 공급하거나 제빙기(1)에서 배출된 브라인을 회수하는 냉각기(2)와, 해수에 액화산소를 혼합하여 저온의 혼합물을 만드는 혼합기(3)와, 상기 혼합기(3)에서 나온 해수와 액화산소의 혼합물이 상기 제빙기(1) 내에서 분사되도록 펌핑하는 혼합물 펌프(4)와, 상기 혼합기(3)로 액화산소를 공급하는 액화산소탱크(6)와, 해수를 상기 혼합기(3)로 공급하는 예냉탱크(5)로 구성된다.

상기 혼합기(3)는, 상단부에 해수 공급구(32)가 형성되고 방열재로 형성된 탱크(31)와, 상기 탱크(31)의 상부에 설치된 모터(37)와, 상기 모터(37)에 연결되고 회전을 통해 해수와 액화산소를 혼합하는 다수의 회전날개(38)와, 상기 탱크(31)의 하단측과 상기 액화산소탱크(6)를 연결하는 액화산소 투입관(33)과, 상기 탱크(31)의 중앙측과 상기 혼합물 펌프(4)를 연결하는 혼합물 배출관(35)과, 상기 탱크(31)의 하단이 바닥면과 일정 거리 이상 이격되도록 상기 탱크(31)를 지지하는 레그(36)로 구성된다.

여기서, 상기 혼합기(3)는 액화산소를 0.05%의 비율로 혼합하게 되며, 상기 예냉탱크(5)는 해수의 염도가 35~45‰, 온도가 약 -3℃가 되도록 한 후 상기 혼합기(3)로 공급하도록 한다.

냉각기(2)에서는 냉매를 이용하여 염화칼슘이 포함된 브라인을 -55~-65℃까지 냉각시켜 제빙기(1)로 공급하게 되고, 혼합기(3)는 액화산소와 해수가 혼합된 혼합물을 혼합물 펌프(4)를 통해 제빙기(1)의 내부로 분사하여 제빙기(1) 내부의 제빙 드럼에서 산소가 함유된 해수 얼음이 만들어지도록 한다.

예냉탱크(5)에서는 해수에 소금을 첨가하여 염도가 35~45‰이 되도록 한 후, 온도가 약 -3℃가 되도록 냉각시켜 상기 혼합기(3)로 공급하게 된다. 여기서, 해수의 염도를 35~45‰로 하는 이유는, 일반적인 해수의 염도가 35‰이므로 보다 높은 염도의 해수로 얼음으로 만들어 녹았을 때 낮은 염도로 인해 유통중인 해산물의 신선도가 낮아지는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 해수의 온도를 약 -3℃로 냉각시키는 이유는, 해수의 온도가 높으면 혼합시 해수 속에서 액화산소가 급격하게 기화되어 해수와 혼합되지 않기 때문이다.

동시에, 액화산소탱크(6)에서는 액화산소 투입관(33)을 통해 액화산소를 혼합기(3)로 공급하게 되는데, 밸브(34) 등을 이용하여 해수와의 비율이 0.05%가 되도록 한다. 이어서 모터(37)가 작동되어 회전날개(38)를 회전시키게 되면, 액화산소와 해수가 혼합되고, 그 혼합물이 혼합물 펌프(4)에 의해 펌핑되어 제빙기(1) 내의 분사기를 통해 제빙 드럼으로 분사된다. 이때, 제빙 드럼의 표면 온도가 매우 낮으므로, 해수에 혼합된 액화산소가 기화되지 못하고 해수와 함께 순간적으로 얼게 되어 중심온도 -18℃, 두께 2~10㎜의 산소가 함유된 해수 얼음이 생산된다. 생산된 해수 얼음은 아이스 커터에 의해 탈빙되는데, 탈빙된 해수 얼음은 내부 온도 -22~-25℃의 빙고에 저장하는 것이 바람직하다. 이는, 해수 얼음의 온도가 -18~-20℃ 이상으로 상승할 경우, 해수 얼음의 염분이 분리되어 해수 얼음의 효능이 상실되기 때문이다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 제빙기 2 : 냉각기
3 : 혼합기 4 : 혼합물 펌프
5 : 예냉탱크 6 : 액화산소탱크
31 : 탱크 32 : 해수 공급구
33 : 액화산소 투입관 34 : 밸브
35 : 혼합물 배출관 36 : 레그(Leg)
36 : 모터 38 : 회전날개
70 : 가스 증발식 제빙기 71 : 본체
72 : 냉매 유입구 73 : 냉매 배출구
74 : 증발기 드럼 75 : 스크류 커터(Screw Cutter)
80 : 간접 순환식 제빙기 81 : 본체
82 : 브라인(Brine) 유입구 83 : 브라인 배출구
84 : 브라인 통로 85 : 제빙 드럼(Drum)
86 : 아이스 커터(Ice Cutter) 87 : 풀리(Pulley)

Claims (4)

1. 저온의 브라인(Brine)이 통과될 때 제빙 드럼에 해수를 분사하여 얼음을 제조하는 제빙기(1)와, 냉매를 이용하여 염화칼슘이 포함된 브라인을 냉각시킨 후 상기 제빙기(1)로 공급하거나 제빙기(1)에서 배출된 브라인을 회수하는 냉각기(2)와, 해수에 액화산소를 혼합하여 저온의 혼합물을 만드는 혼합기(3)와, 상기 혼합기(3)에서 나온 해수와 액화산소의 혼합물이 상기 제빙기(1) 내에서 분사되도록 펌핑하는 혼합물 펌프(4)와, 상기 혼합기(3)로 액화산소를 공급하는 액화산소탱크(6)와, 해수를 상기 혼합기(3)로 공급하는 예냉탱크(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 제빙기.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 혼합기(3)는, 상단부에 해수 공급구(32)가 형성되고 방열재로 형성된 탱크(31)와, 상기 탱크(31)의 상부에 설치된 모터(37)와, 상기 모터(37)에 연결되고 회전을 통해 해수와 액화산소를 혼합하는 다수의 회전날개(38)와, 상기 탱크(31)의 하단측과 상기 액화산소탱크(6)를 연결하는 액화산소 투입관(33)과, 상기 탱크(31)의 중앙측과 상기 혼합물 펌프(4)를 연결하는 혼합물 배출관(35)과, 상기 탱크(31)의 하단이 바닥면과 일정 거리 이상 이격되도록 상기 탱크(31)를 지지하는 레그(36)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해수 제빙기.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 혼합기(3)는, 해수에 액화산소를 0.05%의 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 해수 제빙기.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 예냉탱크(5)는, 해수의 염도가 35~45‰, 온도가 약 -3℃가 되도록 한 후 상기 혼합기(3)로 공급하는 것을 특징으로 하는 해수 제빙기.
   

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