KR800000167Y1 - 고체 이산화탄소를 사용하는 냉동장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고체 이산화탄소를 사용하는 냉동장치

제1도는 본 고안의 여러 가지 특징을 포함하는 장치를 설명하는 단면도이다.

제2도는 제1도의 장치가 어떻게 아이스크림 판매 수레에 사용되는가를 보여주는 도식적 사시도이다.

제3도는 본 고안의 여러 가지 특징을 나타내는 다른 장치의 단면도이다.

제4도는 본 고안의 여러 가지 특징을 갖는 또 다른 장치의 분해사시도이다.

본 고안은 고체 이산화탄소의 승화속도를 억제하는 장치에 관한 것이다.

상업적으로 "드라이아이스"라고 불리는 고체 이산화탄소는 예를 들면 아이스크림 및 다른 빙과류와 같은 여러 가지 물질을 냉동시키는데 사용되는데 오랫동안 블록크 형태로 사용되어있다. 그러나 대개 이러한 냉동은 -75℃ 이상의 온도에서 고체 이산화탄소가 계속적으로 이산화탄소 기체로 승화하는 것을 일반적으로 억제하지 못하였다.

이러한 블록크형 드라이아이스의 승화속도는 노출표면적 및 고체 이산화탄소의 승화온도와 환경 기온과의 차이의 함수이다. 이러한 블록크형 드라이아이스의 승화가 진행됨에 따라 드라이아이스의 노출표면적은 감소되며, 따라서 열의 흡수속도가 감소되어 냉동되는 부분의 온도가 증가하게 된다.

최근에는 고체 이산화탄소를 직경이 1/2-3/4인치이고 길이가 약 2인치 이하인 작은 고체 실린더 형태로 사용하게 되었다. 이후 고체 이산화탄소는 실린더형을 말한다.

본 고안은 이러한 고체 이산화탄소를 사용하여 특히 실린더형 또는 이와 유사한 형태의 고체 이산화탄소의 승화속도를 억제함으로써 조절된 냉동을 시키는 장치를 제공한다.

제1도에 도시된 것을 고체 이산화탄소로 채워졌을때 조절된 냉각을 제공하는 냉동장치(10)이다. 장치(10)은 예컨대 알루미늄과 같은 양호한 열전도 특성을 갖는 물질로 된 외부관 또는 실린더(12)를 포함한다. 관(12)의 하부말단은 뚜껑(14)로 막혀있으며 이 뚜껑은 다수의 리베트(16)에 의해 관에 꼭 끼워져 있다. 관(12)의 하부쪽은 절연되지 않았고 관의 상부쪽은 열절연층(18)로 싸여있다.

설명된 장치에서 관(12)는 비절연 부분의 끝에 홈이 파져있어 안쪽으로 돌출된 원주(圓周)의 교대(橋臺)를 제공한다. 절연은 절연물질로된 하나 또는 그 이상의 관모양의 부분에 이해 바람직하게 행해진다. 적당한 물질의 예로는 기포형 폴리우레탄과 기포형 폴리스티렌이 있다. 절연층(18)의 외부표면은 관(12)의 내부표면에 부착적으로 결합되어 있으며 안쪽으로 돌출된 교대(20)은 절연층이 아래쪽에 비절연지역으로 옮겨지는 것을 방지한다.

관의 상부말단에는 뚜껑(24)가 있으며 이것은 개폐가 가능하다. 상부뚜껑 (24)에도 역시 상기한 거포형 물질로 된 원반(26)의 열절연층이 있다. 뚜껑(24)을 열고 냉동장치(10)에 요구되는 양의 이산화탄소를 채운 뒤 다시 닫는다. 고체 이산화탄소의 승화에 의해 생성된 이산화탄소 기체를 배기 시키기 위해 하부뚜껑(14)부분에 배기공(28)이 있다. 설명된 장치에서 배기공(28)은 하부뚜껑을 관(12)의 하부말단에 결합시키는 리베트(16)을 통해 구멍을 뚫어 만들었다.

설명된 장치에서 열흐름은 관(12)의 비절연된 하부를 통해 들어와서 이산화탄소에 의한 열흡수를 일으켜 이로인해 승화가 일어난다. 그러나 고체 이산화탄소가 승화하는 속도는 장치중의 절연 및 비절연 면적의 상대적 비율에 의해 결정된다. 드라이아이스의 전 표면은 블록크형 고체 이산화탄소를 사용하는 통상적인 경우에서와 같이 열흡수에 노출되어 있지 않으며 절연된 부분에서는 실제적으로 승화가 일으키지 않는다. 하부 비절연 부분의 고체 이산화탄소가 승화하여 부피가 감소됨에 따라 장치의 상부 절연부분으로부터 다른 고체 이산화탄소가 하부 비절연 부분으로 이동된다. 그러나 승화속도가 이에따른 장치(10)에 의한 냉각속도는 고체 이산화탄소의 높이가 절연층(18)의 아래쪽 끝보다 낮게되어 비절연부분이 가득차지 않게 될 때까지는 실제적으로 일정하다.

장치(10)에 의한 냉각은 제1도에 표시한 배치로부터 장치를 전도시켜 절연부분이 바닥쪽으로 오게 함으로써 최소화 될 수 있다. 이러한 배치에서는 고체 이산화탄소가 절연부분으로 떨어져서 열절연층으로 둘러싸이게 되므로 고체 이산화탄소가 있는 내부로 열전도가 되지 않기 때문에 승화가 최소로 된다. 따라서 이러한 배치에서는 장치의 냉동 용량이 실제적으로 전부 보존된다.

제2도는 이 장치가 아이스크림 및 다른 빙과류를 판매하는데 사용되는 절연된 손수레(32)에 사용되는 것을 보여준다. 수레(32)에는 윗쪽으로 열리는 문(34)가 있으며 이속에는 냉동상자(36)이 있다. 냉동상자(36)의 모든 측면은 통상적으로 절연되어 있다. 수레의 절연효과가 판매인이 거래에 있는 시간에 따라 사용되는 냉동장치 (10)의 수가 달라진다. 설명된 수레(32)에서는 수레 각 구석마다 한개씩 4개의 장치가 들어있다.

판매인이 아침일찍 분배공장을 출발할 때 수레는 그곳에 밤새도록 있었으므로 냉각되어있고, 아이스크림과 다른 빙과류는 공장내의 커다란 냉동기에서 냉각되었기 때문에 온도가 매우 낮을 것이다. 따라서 이때는 다른 보조적인 냉각이 필요없기 때문에 냉동장치(10)은 절연된 부분이 바닥쪽으로 되도록 수레에 넣어서 고체 이산화탄소의 승화가 최소가 되도록 한다. 그러나 낮동안의 열기에 계속 노출되어 냉동상자의 온도가 서서히 오르기 시작할 때에는 판매인은 4개의 냉동장치를 전도시켜 고체 이산화탄소가 중력에 의해 비절연 부분으로 옮겨지도록하여 열전도가 효과적으로 일어나게 한다. 전도되면 장치(10)은 냉동상자(36)을 일정한 속도로 냉각시켜 하루의 나머지 시간동안을 요구되는 온도로 유지시킨다.

제3도에는 냉동장치(40)이 도시되어 있으며 이 장치는 알루미늄과 같은 양호한 열전도성 물질로된 외부관(42)로 싸여있다. 관(42)의 상부말단(44)는 고정된 뚜껑으로 꽉 닫혀 있으며 비절연되어있다. 관(42)의 대부분은 환상의 절연층(46)으로 싸여있다. 관(42)의 하부말단은 뚜껑(48)로 닫혀있으며 이뚜껑은 열수 있다. 하부뚜껑(48)에는 절연층(50)과 긴 압축스프링(52)가 부착되있다. 스프링(52)는 환상 절연층(46)내의 환상영역을 채우는 대(臺)(54)을 받치고 있으며 이산화탄소 기체가 배출되는 배기공(56)은 관(42)의 상부말단쪽에 있다.

냉동장치(40)은 온도가 냉동상자 전체를 통해 균일하게 유지되어야하는 냉동상자에 사용하기 위해 고안된 것이다. 장치(40)은 고체 이산화탄소(60)으로 채운뒤 뚜껑(48)을 관(42)의 끝에 나사로 부착한다. 다음에 관을 전도시켜 제3도에서와 같은 배치로한다. 장치(40)의 대부분이 절연되어있어 열전도는 오직 상부의 비절연 부분에서만 일어나므로 이러한 열전도 표면적의 제한에 의해 냉각이 억제된다. 절연 부분에 있는 고체 이산화탄소는 상부 비절연 부분에 있는 고체 이산화탄소가 승화하여 스프링(52)가 대(54)를 위로 밀어올려서 마친내 모든 고체 이산화탄소가 장치의 상부말단(44)까지 올라갈때 까지는 실제로 아무 영향도 받지 않는다.

장치(40)의 이점은 냉각이 상부말단(44)쪽에서 일어나므로 찬 이산화탄소 기체가 상부말단에서 배기된다는 것이다. 찬 기체는 따뜻한 기체보다 밀도가 크기 때문에 찬 기체는 하강하고 더운 기체는 상승하는 경향의 결과로서 장치(40)은 그것이 들어있는 냉동상자내에 자연 대류를 일으킨다. 따라서 냉동상자내에 온도 차이가 생기는 것을 극복하고 전체가 균일한 온도를 유지하게 한다.

제4도에 설명한 것도 역시 냉각이 냉동상자의 상부 근처에서 일어나 상기한 장치(40)의 경우에서와 같이 대류가 생기도록 요구되는 데에 특히 사용하기 위해 고안된 변형된 냉동장치(70)이다. 냉동장치(70)은 직선형관(72)를 포함하며 이 관의 한쪽말단은 막혀있고(표시되지 않았음) 다른쪽은 열려있으며 뚜껑(74)에 의해 닫혀진다. 관(72)는 4개의 벽(76),(78),(80) 및 (82)를 가지며 사용시에는 이 벽을 바닥으로하여 수평으로 눕혀진다. 관(72)에서 3개의 벽(78),(80) 및 (82)의 내부표면은 상기와 동일한 절연체층(84)에 의해 절연되어있다. 나머지 벽(76)은 비절연되어 있으며 관(72)는 알루미늄과 같은 양호한 열전도성 물질로 되어 있기 때문에 벽(76)를 통해 양호한 열전도가 일어난다.

상기한 다른 장치의 경우에서와 같이 관(72)에는 공간이 있으며 관이 열린 말단을 통해서 고체 이산화탄소가 채워진 후 뚜껑(74)에 의해 닫혀진다. 뚜껑(74)는 뚜껑(24)에서와 같이 바람직하게 절연되어 있다.

장치(70)에 고체 이산화탄소를 채우고 제4도에 표시한 배치대로 비절연된 벽(76)을 위쪽으로 향하게 놓으면 고체 이산화탄소가 비절연된 벽(76)과 직접 접촉하지 않기때문에 이산화탄소의 승화가 현저히 지연된다. 냉각속도를 빠르게 하려면 냉동장치(70)을 축을 중심으로 180°회전시켜 비절연된 벽(76)을 바닥쪽으로 위치하게 하면 냉각속도가 증가하게 된다. 냉동장치(70)은 수평배치로 작용하게 고안되었으므로 이것은 냉동상자 윗쪽부분에 위치시켜야하며 이러한 위치에서는 상자 꼭대기 근처에서 냉각효과가 나타난다.

본 고안은 몇가지의 특수한 구조를 갖는 장치에 관해 설명되었지만 본 고안의 요점에 벗어남이 없이 이 분야에 숙달된 사람이면 수정과 변화를 행할 수 있다는 것을 이해해야한다. 예를 들면 냉동장치의 형태가 일반적으로 관 형태인 대신에 반쪽은 절연되고 다른 반쪽은 비절연된 속이 빈 공모양의 형태일 수도 있다.

Claims (1)

1. 도시한 바와 같이 속이 빈 용기(12,42,72)에 고체 이산화탄소(60)를 도입하는 입구를 닫는 뚜껑(24,48,74)을 포함하는 공지의 냉동장치에서, 용기 내부벽의 대부분이 절연층(18,26,46,50,74,84)으로 싸여있어서 그 일부분이 비절연되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 이산화탄소를 사용하는 냉동장치.