KR20170138917A - 냉각 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축기(210)와, 하나 이상의 증발기(220)와, 응축기를 구비하는 냉각 회로(200)와, 그 상부 표면이 폐쇄될 수 있는 냉각 제품용 공간(300)와, 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싸는 냉각제 레저버(400)를 포함하며, 하나 이상의 증발기(220)는 냉각제 레저버(400)에 배치되고, 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싸는, 특히 냉동고인 냉각 장치(100)에 관한 것이다.
Description
본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 백신 또는 혈액 제제와 같은 의료 제품의 저장 및 이송을 위한 냉동고 또는 쿨 박스에 관한 것이다.
냉각 장치는 예를 들면 전력 공급 시스템을 통한 안정적이고 안전하고 지속적인 에너지 공급이 보장될 수 없는 개발 도상국과 같은 원격지에서 채용될 수 있다. 이러한 지역들에서, 종종 극한 기후 조건이 우세할 경우, 식품 및 특히 예를 들면 백신 또는 혈액 제제와 같은 의료 제품을 위한 지속적인 저온 유통 체계는 필수적이다. 특히, 제품들의 유용함과 효능을 달성하도록 충족될 제조자의 조건들 하에서 그러한 제품들의 처리 및 저장은 대개 어렵고, 이는 그곳에 사는 사람들의 극도로 열악한 생활 조건들의 원인들 중 하나로 고려되며 높은 사망률에 상당한 원인이 되는 것이다.
따라서, 세계 보건 기구(World Health Organization, WHO)는 의료 제품의 운반 및 저장에 사용되는 냉각 장치들에 의해 충족되어야 할 임계 기준의 카탈로그를 제작하였다. 따라서, 짧은 거리의 운반에 있어서, 적어도 짧은 운반 중에 저장된 물질의 요구되는 냉각이 보장될 수 있는, 특히, 소위 얼음 팩(freeze packs), 또는 아이스 백(ice bags)을 가지는 단열 박스가 개발되었다. 의료 제품들의 저장에 있어서 더욱 엄격한 요구사항들이 생겼다. 이로써, 특히 다양한 백신들 및 혈액 제제를 위한 냉각 온도는 +8℃보다 높지 않고 +2℃보다 낮지 않아야 한다. 또한, 전력 공급의 단절의 경우에도 충분한 냉각이 보장되어야 한다. 따라서, 특히 냉각 요소를 가지고 가지지 않거나 배터리-구동 냉각 요소를 가지는 전기 냉각 장치가 가능하다. 이때, 대부분의 개발 도상국에서 태양 일사량이 일년 내내 충분히 높으므로 광발전(photovoltaic) 방식으로 작동에 요구되는 전력을 생성하는 것이 실현 가능한 것임이 밝혀졌다.
전력 공급의 중단뿐만 아니라, 지상에서 콜드 박스로 의료 제품들을 운반할 수 있는 요구사항들은 각각, 예를 들면 에너지-프리 타임 또는 운반 동안 냉각 제품이 냉각될 수 있는 얼음의 생산을 요구한다. 예를 들어, 그러한 전력 중단이 정기적으로 발생할 경우, (예를 들면, 밤 또는 흐릴 때와 같은) 태양 일사량이 없는 시간 동안 냉각 장치는 광발전식으로 작동된다. 다만, 그러한 중단은 특히 원격지에서 안정적인 전력 공급을 위한 아무런 수단도 특정되지 않아, 주된 작동에 대해 발생할 수도 있다. 또한, 그러한 주작동 냉각 장치의 경우 대체로 20시간의 소위 "홀드-오버(hold-over)" 시간이 매우 낮다. 이는 내부 온도가 대기 온도 32℃에서 최대 10℃까지 오르는 주기이다.
물을 효율적으로 얼리기 위하여 종종 물의 충분한 냉각과 신속한 얼음 형성을 보장하도록 0℃ 미만의 온도가 요구된다. 예를 들면, 저장될 제품을 위한 냉각 공간이 추가된 아이스 백 또는 얼음 팩을 생산하기 위한 동결 공간을 가지는 공지의 냉각 장치가 있다. 아이스 백 또는 얼음 팩은 에너지-프리 타임을 채우도록 사용될 수도 있다.
물 및/또는 아이스 백을 얼리기 위해 냉각 회로가 사용될 수 있다. 전기 에너지의 제한된 이용성으로 인해, 냉각 과정이 에너지와 시간의 최소 소비에서 수행되는 것이 요구된다. 냉각 장치가 운반 가능한 것이어야 하므로, 휴대성이 보장되어야 한다. 예를 들면, 외부 치수 및 중량이 최소화되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 조건 및 목표를 동시에 달성하고 냉각 과정을 위한 시간 및 에너지 소비의 감소를 제공하는 냉각 장치를 제공함에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 작고, 신뢰성 있고, 단순한 구조를 가지는 냉각 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 독립항의 청구 대상에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 선택적인 실시예들과 구체적인 양태들은 종속항들과, 도면들과, 이하의 설명에 기인한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 냉각 장치, 특히 냉동고가 제안된다. 냉각 장치는 압축기와, 하나 이상의 증발기와, 응축기를 구비하는 냉각 회로; 그 상부 표면이 폐쇄될 수 있는 냉각 제품용 공간; 및 냉각 제품용 공간의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싸는 냉각제 레저버를 포함하며, 하나 이상의 증발기는 냉각제 레저버에 배치되고, 냉각 제품용 공간의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싼다.
이하에서 설명되는 실시예들에 따르면, 냉각 과정을 위한 시간 및 에너지 소모는 감소될 수 있으며 동시에 전술한 조건 및 목표들이 달성될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 냉각 장치는 작고, 신뢰성 있고, 단순한 구조를 가진다. 특히, 냉각제, 즉 냉각 액체, 예를 들면, 물인 냉각제의 레저버에 냉각 회로의 하나 이상의 증발기를 배치함으로써, 하나 이상의 증발기와 냉각 액체 사이의 양호한 에너지 흐름이 보장되어 감소된 에너지 소비에서 냉각 액체의 급속 동결을 가능케 한다. 즉, 실시예들에 따르면, 신속하고 효율적으로 얼음을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 얼음은 "아이스라이닝(icelining)"으로 지칭될 수 있다. 또한, 냉각제 레저버를 제공함으로써, 아이스 백 또는 얼음 팩을 얼리거나 저장하기 위한 추가적인 냉각 공간이 필요하지 않고 냉각 장치가 작고 단순하게 제조될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에 따르면, 하나 이상의 증발기는 냉각제 레저버의 하부 영역에 배치된다. 예를 들면, 하나 이상의 증발기는 냉각제, 특히 물을 냉각제 레저버의 하부 영역으로부터 시작하여 냉각제 레저버의 상부 영역을 향해 얼린다. 이러한 방식으로, 냉각제는 냉각 과정에서 저항 없이 팽창할 수 있어, 체적 증가에 의한 냉각 과정에서의 냉각제 레저버의 손상이 방지될 수 있다. 예를 들면, 냉각제 레저버는 상방으로 개방된 냉각제 레저버일 수 있어, 냉각제가 저항 없이 동결 시 상방으로 팽창할 수 있다. 상방으로 개방된 냉각제 레저버는 뚜껑에 의해 폐쇄될 수 있으며, 예를 들면 동일한 뚜껑으로 냉각 제품용 공간의 상부 표면을 폐쇄할 수 있다. 대안적으로, 냉각제 레저버는 또한 하나 이상의 증발기가 배치되는 일체 형성된 부분 폐쇄형 용기로 형성될 수도 있다.
몇몇의 구현예들에서, 하나 이상의 증발기는 관형 증발기로 형성된다. 예를 들면, 하나 이상의 증발기는 하나 이상의 루프(loop), 특히 셋 이상의 루프들을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 하나 이상의 증발기는 단순한 방식과 적은 노력으로 냉각제 레저버에 배치될 수 있어, 하나 이상의 증발기가 냉각 제품용 공간의 영역 주위를 둘러싼다. 하나 이상의 루프를 가질 수 있는 관형 증발기에 의해 냉각제는 냉각제 레저버에서 균일하게 냉각되고 얼 수 있다. 또한, 관형 증발기로 형성된 증발기가 경사를 가지도록 냉각제 레저버에 배치되는 것도 고려될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에 따르면, 냉각제 레저버는 냉각 제품용 공간의 상부 영역, 특히 상부 둘레 영역을 적어도 부분적이거나 심지어 완전히 둘러싼다. 이러한 경우, 냉각 제품 또는 냉각 제품용 공간은, 각각 모든 측면으로부터 균일하게 냉각될 수 있어, 냉각 제품용 공간 내 온도 분포가 일정하다. 이는, 예를 들면 전체 백신 또는 보존 혈액 전체가 실질적으로 동일한 온도에 노출되므로, 의료 제품을 저장하는데 특별한 이점이다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에 따르면, 냉각제 레저버에 의해 적어도 부분적이거나 완전히 둘러싸이는, 냉각 제품용 공간의 상부 영역은 냉각 제품용 공간의 높이의 10% 내지 90%, 특히 냉각 제품용 공간의 높이의 40% 내지 60%에 대응한다. 이러한 경우, 냉각 제품용 공간이 냉각제 레저버에 의해 완전히 둘러싸이지 않으며, 즉, 그 전체 높이에 걸쳐 둘러싸이거나, 내재되거나 잠기지 않으므로, 한편으로는 냉각 제품용 공간의 충분한 냉각이 보장될 수 있으며, 다른 한편으로는 냉각 장치의 중량이 감소될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에 따르면, 냉각제 레저버는 상방으로 개방되거나 폐쇄된다. 몇몇의 구현예들에서, 냉각제 레저버는 U자-형상의 단면을 가진다. 예를 들면, U자-형상 단면은 상방으로 개방될 수 있어, 냉각제가 임의의 저항 없이 동결 동안 상방으로 팽창할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에 따르면, 냉각제 레저버는 적어도 부분적으로 물결 모양을 가지거나 코러게이트식으로(corrugated) 형성되는 외벽들을 포함한다. 예를 들면, 냉각제 레저버의 외벽들은 냉각 제품용 공간의 높이 방향에 대해 수직한 방향으로 물결 모양을 가지거나 코러게이트식으로 형성될 수도 있다. 이러한 경우, 냉각 장치, 및 특히 냉각제 레저버는, 증가된 안정성을 가질 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에서, 냉각 장치는 네 개의 냉각 공간 측벽들과, 냉각 공간 바닥과, 그 상부 표면에서 냉각 제품용 공간을 폐쇄하는 뚜껑을 구비하는 냉각 공간을 포함한다. 예를 들면, 수용 공간 또는 캐비티는 냉각 제품용 공간의 측벽들 및 냉각 공간의 네 개의 냉각 공간 측벽들 사이에 형성될 수 있어, 냉각제 레저버가 상기 수용 공간에 배치될 수 있다. 수용 공간은 부분 또는 전체가 단열 재료, 예를 들면, 단열 폼(foam)을 구비하고/구비하거나 공기로 충진될 수 있다. 단열 재료에 의해, 냉각 제품용 공간과 냉각제 레저버 간의 열적 에너지 흐름이 조정되거나 영향을 받을 수 있다.
대체로, 냉각제 레저버는 냉각 공간의 네 개의 냉각 공간 측벽들 및/또는 냉각 제품용 공간의 외벽들로부터 이격된다. 냉각 제품용 공간과 냉각제 레저버 사이에 거리를 둠으로써, 냉각제 레저버와 냉각 제품용 공간 간의 미리 결정된 열적 단열이 제공될 수 있다. 몇몇의 실시예들에서, 냉각제 레저버와 냉각 제품용 공간 간의 미리 결정된 열 교환이 일어날 수 있도록 거리가 설정될 수 있다. 이러한 경우, 예를 들면, 냉각 제품용 공간의 벽들 및 내부가 2℃ 미만의 온도로 떨어지는 것이 방지될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇의 실시예들에 따르면, 냉각 장치는, 예를 들면 냉각 장치의 전기 주 냉각 회로가 전력 중단(예를 들면, 야간이거나, 흐리거나, 정전 시)으로 인해 기능을 수행하지 못할 경우, 냉각 제품용 공간에 +2℃ 내지 +8℃의 특정 범위 내 온도를 제공하도록 설계된다. 예를 들면, 이는 냉각제 회로의 적절한 설계, 냉각제 레저버의 체적, 냉각제 레저버의 높이, 수용 공간의 단열 재료의 종류 및 양, 냉각제 레저버와 냉각 제품용 공간 사이의 거리 및/또는 상기 측정치들의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 냉각 제품용 공간에 열을 공급하기 위한 추가적인 가열 장치가 제공될 수도 있다. 이러한 경우, 예를 들면, 냉각 제품용 공간의 내부가 2℃ 미만의 온도로 떨어지는 것이 방지될 수 있다.
대체로, 냉각 장치는 예를 들면 백신 또는 혈액 제제와 같은, 의료 제품들의 저장 및 이송을 위한 냉동고이다. 그러한 냉동고들은 예를 들면 전력 공급 시스템을 통한 안정적이고 안전하고 지속적인 에너지 공급이 보장될 수 없는 개발 도상국과 같은 원격지에서 유리하게 채용될 수 있다.
본 발명의 예시들이 도면들에 도시되며 이하에서 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치를 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 냉각 장치의 개략적인 부분사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 냉각 회로의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 루프를 가지는 관형 증발기를 구비하는 냉각 장치의 개략적인 부분사시도이다.
도 5는 냉각제 레저버를 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 냉각제 레저버의 투명 사시도이다.
이하에서는, 다른 언급이 없는 한, 동일한 참조 부호는 동일하고 균등한 구성요소에 대해 사용된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치를 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 냉각 장치의 개략적인 부분사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 냉각 장치의 냉각 회로의 개략적인 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 루프를 가지는 관형 증발기를 구비하는 냉각 장치의 개략적인 부분사시도이다.
도 5는 냉각제 레저버를 개략적인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 냉각제 레저버의 투명 사시도이다.
이하에서는, 다른 언급이 없는 한, 동일한 참조 부호는 동일하고 균등한 구성요소에 대해 사용된다.
도 1은 냉각 장치(100)의 개략적인 사시도이다.
냉각 장치(100)는 압축기(210)와, 하나 이상의 증발기(220)와, 응축기(미도시)를 구비하는 냉각 회로(200)와, 그 상부 표면이 폐쇄될 수 있는 냉각 제품용 공간(300)과, 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싸는 냉각제 레저버(400)를 포함한다. 증발기(220)는 냉각제 레저버(400)에 배치되고 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싼다. 대체로, 냉각제 레저버(400)는 예를 들면 물과 같은 냉각제 또는 냉각 액체(미도시)를 수용하기 적합한 용기 또는 베이슨(basin)이다. 냉각 제품용 공간(300)은 예를 들면 의료 제품과 같은, 냉각 제품을 수용하고 저장하도록 제공되고 설계된다.
예를 들면, 야간 또는 흐린 경우와 같이 전력 공급의 중단이 정기적으로 발생하여 태양 일사량이 없는 시간 동안 냉각 장치가 광발전식으로 작동되고, 지상에서 냉각 장치에 의료 제품을 운반할 수 있기 위한 요구사항은 예를 들면 에너지-프리 타임 또는 운반 동안 냉각 제품용 공간(300)에서 냉각 제품이 냉각될 수 있는 얼음의 생산을 각각 요구한다.
냉각제 레저버(400), 즉, 예를 들면 물과 같은, 냉각 액체에 직접 냉각 회로의 하나 이상의 증발기(220)를 배치함으로써, 냉각제와 하나 이상의 증발기(220) 간의 우수한 에너지 흐름이 보장될 수 있으며, 이는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 감소된 에너지 소비에서 냉각제의 급속 동결을 가능케 한다. 즉, 본 발명에 따르면, 신속하고 효율적으로 얼음이 생산될 수 있다. 또한, 얼음은 "아이스라이닝(icelining)"으로 지칭될 수 있다. 또한, 냉각제 레저버(400)를 제공함으로써, 아이스 백 또는 얼음 팩을 얼리거나 저장하기 위한 추가적인 냉각 공간이 필요하지 않아, 냉각 장치(100)가 작고 단순하게 저비용의 방식으로 제조될 수 있다. 또한, 아이스 백 또는 얼음 팩 자체는, 특히 이동 가능성이 더 낮은 부분들이므로 생산 비용을 감소시키고 냉각 장치(100)의 구조를 더욱 단순화할 필요가 없다.
냉각제 레저버(400) 및/또는 하나 이상의 증발기(220)는 냉각 공간(300)의 상부 가장자리 또는 상부 표면 너머로 연장되지 않는다. 이러한 경우, 냉각 장치(100)는 소형으로 설치될 수 있다. 특히, 냉각 장치(100)의 높이는 하나 이상의 증발기(220)가 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역을 둘러싸고 냉각 제품용 공간(300)의 위 또는 아래에 배치되지 않으므로 최소화될 수 있다.
압축기(210) 및/또는 응축기는 냉각 제품용 공간(300)의 일측에 배치될 수도 있다. 이는 소형 조립체를 가능케 한다. 특히, 압축기(210) 및/또는 응축기의 측방 배치에 의해 냉각 장치(100)의 전체 높이는 더욱 감소되고 냉각 공간 상 냉각 장치의 불가피한 열 생성의 영향이 최소화될 수 있다.
이때, 냉각 회로는 열역학적 사이클을 이용하는 냉장 기계로 설계된다. 예를 들어 응축기에 의하는 바와 같이, 외부 에너지를 공급함에 의한 그러한 열역학적 사이클에서, 예를 들어 냉각될 냉각제의 대기 온도 아래의 열은 예를 들면 응축기에서와 같이 일 지점에 흡수될 수 있고, 또 다른 지점에서 더 높은 온도로 발달될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따른 냉각 제품용 공간(300)은 상부 표면과 하부 표면을 가진다. "상부 표면"과 "하부 표면"은 냉각 장치(100) 또는 냉각 제품용 공간(300) 각각의 서로 맞은편에 위치한 측면들과 관련된다. 상부 표면과 하부 표면은 측벽들에 의해 연결된다. 하부 표면은 "바닥(base)"으로 지칭될 수도 있다. 상부 표면은 외부로부터 냉각 제품용 공간(300)에 접근 가능하게 되는 개구부를 가진다. 개구부는 폐쇄될 수 있으며, 특히, 뚜껑(미도시)에 의해 폐쇄될 수 있다.
도 2는 도 1의 냉각 장치(100)의 개략적인 부분사시도이다.
증발기(220)는 냉각제 레저버(400)의 하부 영역으로부터 시작하여 냉각제 레저버(400)의 상부 영역을 향하여 냉각제를 냉각시키도록 설계된다. 즉, 냉각제는 냉각 제품용 공간(300) 또는 냉각 장치(100) 각각의 하부 표면으로부터 냉각 제품용 공간(300) 또는 냉각 장치(100) 각각의 상부 표면을 향하여 화살표 A로 도시된 바와 같이 냉각제가 동결된다. 이러한 경우, 냉각제는 동결 과정 동안 임의의 저항 없이 팽창할 수 있어, 냉각 장치(100) 또는 냉각제 레저버(400) 각각의 손상이 방지된다.
증발기(220)는 냉각제 레저버(400)의 하부 영역으로부터 시작하여 냉각제 레저버(400)의 상부 영역을 향하여 냉각제를 얼리도록 냉각제 레저버(400)의 하부 영역에 배치될 수도 있다. 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이, 증발기(220)는 냉각제 레저버(400)의 하반분 또는 하측 3분의 2 부분에 배치된다. 대체로, 하나 이상의 증발기(220)는 냉각제 레저버(400)에 배치되어 하나 이상의 증발기(220)가 적어도 부분적으로, 특히 전체적으로 냉각제 내로 잠기거나 냉각제에 의해 둘러싸인다.
냉각제 레저버(400)는 냉각제의 미리 결정된 양을 보충할 수 있는 체적을 가질 수도 있다. 이때, 냉각제 레저버(400)의 체적의 90% 미만, 특히 50% 내지 90%는 냉각제로 채워질 수 있다. 즉, 냉각제 레저버(400)는 냉각제 레저버(400)의 전체 높이 보다 더 작은 특정 높이까지 냉각제로 채워질 수 있다. 이러한 경우, 동결 동안 냉각제는 냉각제 레저버(400)로부터 이탈하지 않고 상방으로 팽창할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 냉각제 레저버(400)는 상방으로 개방 형성된다. 다만, 냉각제 레저버(400)를 상방으로 개방되도록 형성하는 것도 고려된다. 냉각제 레저버(400)가 상방으로 폐쇄된 경우, 몇몇의 구현예들에 따르면, 냉각제 레저버(400)의 체적의 90% 미만, 특히 50% 내지 90%가 냉각제로 채워질 수 있어, 냉각 장치(100) 또는 냉각제 레저버(400) 각각의 손상이 방지될 수 있다.
냉각제 레저버(400)는 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이 U자-형상의 단면을 가진다. U자-형상의 단면이 상방으로 개방되어, 동결 동안 냉각제가 임의의 저항 없이 상방으로 팽창할 수 있어, 냉각제 레저버(400) 또는 냉각 장치(100) 각각의 손상이 방지된다. 대체로, 상방으로 개방된 냉각제 레저버(400)는 뚜껑(미도시)에 의해 폐쇄될 수 있으며, 특히, 뚜껑은 냉각 제품용 공간(300)의 상부 표면을 폐쇄한다.
냉각제는 물일 수 있다. 다만, 본 발명은 물의 사용에 제한되지 않으며, 본 목적에 적합한 임의의 다른 냉각제 또는 임의의 적합한 냉각 액체가 사용될 수 있다.
냉각제 레저버(400)는 도 2의 예시에 도시된 바와 같이, 냉각 제품용 공간(300)의 연장 높이에 대해 실질적으로 수직한 방향으로 물결 모양 또는 코러게이트식으로 형성된 외벽들(412)을 포함한다. 이러한 경우, 냉각 장치(100), 및 특히 냉각제 레저버(400)는 증가된 안정성을 가질 수 있다.
냉각 장치(100)는 네 개의 냉각 공간 측벽들(112)과, 냉각 공간 바닥(114)과, 그 상부 표면에서 냉각 제품용 공간(300)을 폐쇄하는 폐쇄 가능한 뚜껑(미도시)을 구비하는 냉각 공간(110)을 포함한다. 냉각 제품용 공간(300)과 냉각제 레저버(400)는 냉각 공간(110)에 배치되거나 냉각 공간(110) 내로 삽입된다. 대체로, 냉각 제품용 공간(300)과 상방으로 개방된 냉각제 레저버(400)의 상부 표면은 동일한 뚜껑에 의해 폐쇄될 수 있다. 이러한 경우, 냉각 장치(100)는 단순한 구조를 가질 수 있다.
냉각 공간(110)의 네 개의 냉각 공간 측벽들(112)과 냉각 제품용 공간(300)의 외벽들(312) 사이에는 수용 공간(120) 또는 캐비티가 형성된다. 냉각제 레저버(400)는 상기 수용 공간(120) 내에 배치된다. 수용 공간(120)은 도 2에 도시된 바와 같이, 그 부분 또는 전체가 공기로 채워지고/채워지거나, 예를 들면 단열 폼(insulating foam)과 같은, 단열 재료(미도시)로 채워진다. 단열 재료는 외부 또는 냉각 장치(100)의 환경 각각으로부터 냉각 제품용 공간(300)을 열적으로 단열시킨다.
대체로, 냉각제 레저버(400)는 냉각 제품용 공간(300)의 외벽들(312) 및/또는 냉각 공간(110)의 네 개의 냉각 공간 측벽들(112)로부터 이격된다. 냉각제 레저버(400)와 냉각 제품용 공간(300) 사이에 거리를 둠으로써 냉각제 레저버(400)와 냉각 제품용 공간(300) 간의 미리 결정된 열적 단열이 달성된다. 이때, 거리는 냉각제 레저버(400)와 냉각 제품용 공간(300) 간의 미리 결정된 열 교환이 일어나도록 선정된다. 이러한 경우, 냉각 제품용 공간(300)의 내부 온도가 2℃ 아래로 떨어지는 것이 방지된다. 냉각 제품용 공간(300)과 냉각제 레저버(400) 간 영역은 그 전체 또는 부분이 예를 들면 단열 폼과 같은 단열 재료로 채워질 수 있다.
냉각 공간(110), 냉각제 레저버(400), 및/또는 냉각 제품용 공간(300)은 바람직하게는 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은, 플라스틱으로 이루어진다. 물론, 각각의 부분들은 또 다른 적절한 재료, 특히 금속으로 이루어질 수도 있다. 본 예시에서 냉각 공간(110)과, 냉각제 레저버(400)와, 냉각 제품용 공간(300)은 일체 형성된다. 다만, 냉각 공간(110)과, 냉각제 레저버(400)와, 냉각 제품용 공간(300)은 또한 다중-파트 구조를 가질 수도 있다.
냉각 제품용 공간(300)에서 냉각 장치(100)는 예를 들면 야간 또는 흐린 경우 또는 정전과 같은, 전력 차단으로 인해 냉각 장치(100)의 주 전기 냉각 회로가 기능 수행이 불가한 경우, 예를 들면 +2℃ 내지 +8℃의 특정 범위 내의 온도를 제공하는 것을 가능케 한다. 이는 냉각제 회로의 적절한 설계, 냉각제 레저버(400)의 체적, 냉각제 레저버(400)의 높이, 수용 공간(120)의 단열 재료의 종류 및 양, 냉각제 레저버(400)와 냉각 제품용 공간(300) 사이의 거리 및/또는 상기 측정치들의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 냉각 제품용 공간(300)에 열을 공급하기 위한 추가적인 가열 장치(미도시)가 제공될 수도 있다. 이러한 경우, 예를 들면, 냉각 제품용 공간(300)의 내부가 2℃ 미만의 온도로 떨어지는 것이 방지될 수 있다. 예를 들면, 그러한 가열 장치는 배터리-전력 공급식일 수 있으며, 가열 장치는 또한 외부 에너지원이 없는 경우에도 기능한다.
도 3은 냉각 장치(100)의 냉각 회로의 개략적인 사시도이다. 도 4는 본 발명의 실시예들에 따른 루프를 가지는 증발기(220)를 구비하는 냉각 장치(100)의 개략적인 부분사시도이다.
증발기(220)는 냉각 제품용 공간(300)의 둘레 방향으로 그 부분 또는 전체가 연장하며 관형 증발기로 형성되어, 증발기가 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역, 특히 냉각 제품용 공간(300)의 상부 둘레 영역의 부분 또는 전체를 둘러싼다.
이때, 증발기(220)는 하나 이상의 루프, 도시된 예시에 따르면 세 개의 루프들을 포함한다. 이러한 경우, 하나 이상의 증발기(220)는 단순한 방식과 적은 노력으로 냉각제 레저버(400)에 배치될 수 있어, 증발기(220)가 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역 주위를 둘러싼다. 루프-형상의 관형 증발기에 의해 냉각제는 냉각제 레저버(400)에서 균일하게 냉각되고 얼 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 예시와 같이, 증발기(220)는 응축기(210)로부터 출발하여 적어도 부분적으로 냉각 제품용 공간(300)의 둘레 영역 주위로 연장되고 나서, 뒤따르는 약 180°의 제1 (수직) 절곡부(224)로 응축기(210)를 향하여 돌아간다. 상기 경로는 제1 루프를 형성한다. 증발기(220)는 약 180°의 제2 (수직) 절곡부(226)를 구비한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 도시된 예시에서 증발기(230)는 세 개의 루프들을 구비한다. 다만, 더 적거나 더 많은 루프를 가지는 증발기도 고려된다.
또한, 도 5 및 도 6에는 증발기(220)의 대안적인 실시예가 도시된다. 증발기(220)는 냉각 제품용 공간(300)의 둘레 영역 주위로 연장되는 응축기(210)(미도시)로부터 시작하는 튜브(222)를 구비한다. 이때, 튜브는 약 5° 내지 15°의 약간의 경사를 가지며 연장된다.
증발기(220)의 실제 설계와 무관하게, 냉각제 레저버(400)는 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역, 특히 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역을 완전히 둘러싼다. 이러한 경우, 냉각 제품용 공간(300)은 모든 측면들에서 균일하게 냉각되어, 냉각 제품용 공간(300) 내의 온도 분포가 고르다. 이는 예를 들면 백신 또는 혈액 제제가 동일한 온도에 실질적으로 노출되므로, 의료 제품의 저장에 특별한 이점을 가진다.
냉각제 레저버(400)에 의해 적어도 부분적이거나 완전히 둘러싸이는, 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역은 냉각 제품용 공간(300)의 높이의 10% 내지 90%, 특히 냉각 제품용 공간(300)의 높이의 40% 내지 60%에 대응한다. 따라서, 냉각 제품용 공간(300)이 냉각제 레저버(400)에 의해 완전히 둘러싸이지 않으며, 즉, 그 전체 높이에 걸쳐 둘러싸이거나, 내재되거나 잠기지 않으므로, 한편으로는 냉각 제품용 공간(300)의 충분한 냉각이 보장될 수 있으며, 다른 한편으로는 냉각 장치의 중량이 감소될 수 있다.
본 예시에서, 냉각 장치(100)는 백신 또는 혈액 제제와 같은 의료 제품들을 저장하고 운반하기 위한 냉동기로 형성된다. 그러한 냉동기는 예를 들면 전력 공급 시스템과 같은 안정적이고 안전하며 지속적인 에너지 공급이 보장될 수 없을 경우, 예를 들면 개발 도상국과 같은 원격지에서 유리하게 채용될 수 있다.
본 발명은 하나 이상의 증발기가 냉각제 레저버 또는 냉각제에 직접 배치되는 냉각 장치를 제공한다. 냉각제 레저버, 즉, 예를 들면 물과 같은 냉각제에 냉각 회로의 증발기를 배치함으로써, 증발기와 냉각제 사이의 우수한 에너지 흐름이 보장될 수 있고, 이는 예를 들면 감소된 에너지 소모하에 1시간 미만에서 냉각제의 급속 동결을 가능케 한다. 또한, 냉각제 레저버를 구비함으로써, 아이스 백 또는 얼음 팩을 얼리거나 저장하기 위한 추가적인 냉각 공간이 요구되지 않아, 냉각 장치는 소형으로 단순하게 형성될 수 있다. 또한, 그러한 분리된 아이스 백 및 얼음 팩이 요구되지 않고 냉각 장치가 단순하고 저비용 방식으로 생산될 수 있어, 생산 비용이 감소될 수 있다.
Claims (16)
- 특히, 냉동고인 냉각 장치(100)로서,
압축기(210)와, 하나 이상의 증발기(220)와, 응축기를 구비하는 냉각 회로(200);
그 상부 표면이 폐쇄될 수 있는 냉각 제품용 공간(300); 및
상기 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싸는 냉각제 레저버(400)를 포함하며,
상기 하나 이상의 증발기(220)는 상기 냉각제 레저버(400)에 배치되고, 상기 냉각 제품용 공간(300)의 상기 상부 영역의 부분 또는 전체를 둘러싸는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항에 있어서,
상기 증발기(220)는 상기 냉각제 레저버(400)의 하부 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 증발기(220)는 관형 증발기인 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제3 항에 있어서,
상기 증발기(220)는 하나 이상의 루프, 특히 셋 이상의 루프들을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증발기(220)는 냉각제 레저버(400)에서 냉각제, 특히 물을 얼리는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제5 항에 있어서,
상기 증발기(220)는 상기 냉각제 레저버(400)의 하부 영역으로부터 시작하여 상기 냉각제 레저버(400)의 상부 영역을 향하여 냉각제를 얼리는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각제 레저버(400)는 상기 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역을 완전히 둘러싸며, 특히 상기 냉각제 레저버(400)는 상기 냉각 제품용 공간(300)의 상부 둘레 영역을 완전히 둘러싸는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각제 레저버(400)에 의해 부분 또는 전체가 둘러싸이는 상기 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역은, 상기 냉각 제품용 공간(300)의 높이의 10% 내지 90%에 대응하며, 특히 상기 냉각 제품용 공간(300)의 상부 영역은 상기 냉각 제품용 공간(300)의 높이의 40% 내지 60%에 대응하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각제 레저버(400)는 상방으로 개방된 냉각제 레저버(400)인 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각제 레저버(400)는 U자-형상의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각제 레저버(400)는 부분 또는 전체가 물결 모양으로 형성된 외벽들(412)을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
네 개의 냉각 공간 측벽들(112)과, 냉각 공간 바닥(114)과, 그 상부 표면에서 상기 냉각 제품용 공간을 폐쇄하는 뚜껑을 구비하는 냉각 공간(110)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제12 항에 있어서,
상기 냉각 공간(110)의 상기 네 개의 냉각 공간 측벽들(112)과 상기 냉각 제품용 공간(300)의 외벽들(312) 사이에 수용 공간(120)이 형성되며,
상기 냉각제 레저버(400)는 상기 수용 공간(120)에 배치되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제13 항에 있어서,
상기 냉각제 레저버(400)는 상기 냉각 공간(110)의 상기 네 개의 냉각 공간 측벽들(112), 상기 냉각 제품용 공간(300)의 외벽들(312), 또는 상기 냉각 공간(110)의 상기 네 개의 냉각 공간 측벽들(112) 및 상기 냉각 제품용 공간(300)의 외벽들(312) 모두로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각 제품용 공간(300)이 +2℃ 내지 +8℃의 온도를 가지도록 하는 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100). - 제1 항 내지 제15 항 중 어느 한 항에 있어서,
의료 제품의 저장 및 이송을 위한 냉동고인 것을 특징으로 하는 냉각 장치(100).
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