KR100844623B1

KR100844623B1 - 과냉각 장치

Info

Publication number: KR100844623B1
Application number: KR1020070066224A
Authority: KR
Inventors: 김수청; 신종민; 이수원; 김철환; 권영철; 손구영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-07-01
Filing date: 2007-07-02
Publication date: 2008-07-07
Also published as: KR100844622B1; KR20080003269A; KR20080003270A

Abstract

본 발명은 과냉각 장치에 관한 것으로서, 특히 무동결 상태로 수납물을 보관하되, 수납물이 안정적으로 무동결 상태로 진입되어 유지되도록 하는 과냉각 장치에 관한 것이다.

본 발명인 과냉각 장치는 수납물을 수납하는 수납공간과, 수납공간을 냉각시키는 냉각 수단과, 수납공간 또는 수납물에 전기장을 공급하여 무동결 모드를 수행하는 무동결 작동부와, 수납물의 상전이 온도 이전에, 무동결 작동부를 제어하여 무동결 모드를 수행하고, 냉각 수단에 의한 냉각 속도를 감소시켜 수납물을 상전이 온도 이하에서 무동결 상태로 유지시키는 제어부를 구비하여, 무동결 모드의 수행을 통하여 안정적인 무동결 상태로 수납물이 진입될 수 있도록, 냉각 속도를 제어할 수 있다.

Description

과냉각 장치{SUPERCOOLING APPARATUS}

도 1은 종래 기술에 의한 해동 및 선도유지장치의 실시의 형태를 나타낸 도면이다.

도 2는 도 1의 고전압 발생장치(3)의 회로 구성을 나타낸 회로도이다.

도 3은 본 발명에 따른 과냉각 장치의 구성도이다.

도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 과냉각 장치의 실시예들이다.

도 5a 및 5b는 본 발명에 따른 과냉각 장치에서의 과냉각 현상 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따른 과냉각 제어 방법의 제1실시예이다.

도 7은 도 6에 따른 과냉각 제어 방법의 제어 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 과냉각 제어 방법의 제2실시예이다.

도 9는 도 8에 따른 과냉각 제어 방법의 제어 그래프이다.

도 10은 본 발명에 따른 과냉각 제어 방법의 제3실시예에 따른 제어 그래프이다.

종래에 정전장 분위기를 냉장고 내에 만들고, 이 냉장고 내에서 육류, 어류의 해동을 마이너스 온도에서 하는 것이 행해지고 있다. 또, 육류, 어류에 더하여 과일류의 선도를 유지하는 것이 행해지고 있다.

이러한 기술은 과냉각(supercooling) 현상을 이용한 것으로, 이 과냉각 현상은 용융체 또는 고체가 평형상태에서의 상전이 온도 이하까지 냉각되어도 변화를 일으키지 않는 현상을 지칭한다.

이러한 기술로서는, 국내공개특허공보 특2000-0011081호인 정전장 처리 방법, 정전장 처리장치 및 이들에 사용되는 전극이 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 해동 및 선도유지장치의 실시의 형태를 나타낸 도면으로서, 보냉고(1)는 단열재(2), 외벽(5)에 의해 구성되고, 고내 온도조절기구(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 고내에 설치된 금속선반(7)은 2단 구조이고, 각 단에 야채류, 육류, 어개류의 해동 또는 선도 유지 및 숙성 대상물이 탑재된다. 금속선반(7)은 절연체(9)에 의해 고의 바닥면으로부터 절연되어 있다. 그리고, 고전압 발생장치(3)는 직류 및 교류전압을 0∼5000V까지 발생시킬 수 있어, 단열재(2)의 내측은 염화 비닐 등의 절연판(2a)으로 피복되어 있다. 상기 고전압 발생장치(3)의 전압을 출력하는 고압 케이블(4)은 외벽(5), 단열재(2)를 관통하여 금속선 반(7)에 접속되어 있다.

보냉고(1)의 앞면에 설치된 도어(6)를 열면, 도시하지 않은 안전스위치(13)(도 2 참조)가 오프되어, 고전압 발생장치(3)의 출력이 차단되도록 되어 있다.

도 2는 고전압 발생장치(3)의 회로 구성을 나타낸 회로도이다. 전압조정트랜스(15)의 1차측에는 AC 100V가 공급된다. 부호 (11)은 전원램프, 부호 (19)는 작동상태를 나타낸 램프이다. 전술한 도어(6)가 닫혀 있고 안전스위치(13)가 온상태에서는 릴레이(14)가 작동하고 있으며, 이 상태가 릴레이동작램프(12)에 의해 표시되고 있다, 릴레이의 동작에 의해 릴레이 접점(14a,14b,14c)이 닫히고, AC 100V 전원이 전압조정트랜스(15)의 1차측에 인가된다.

인가전압은 전압조정트랜스(15)의 2차측의 조정노브(15a)에 의해 조정되고, 조정된 전압치는 전압계에 표시된다. 조정노브(15a)는 전압조정트랜스(15)의 2차측 승압트랜스(17)의 1차측에 접속되고, 이 승압트랜스(17)에서는, 예를 들면 1 : 50의 비율로 승압되어, 예를 들면 60V의 전압이 가해지면 3000V로 승압된다.

승압트랜스(17)의 2차측 출력의 일단(O₁)은 고압 케이블(4)을 통해 보냉고로부터 절연되어 있는 금속선반(7)에 접속되고, 출력의 타단(O₂)는 어스된다. 또, 외벽(5)은 어스되므로, 보냉고(1)의 사용자가 보냉고의 외벽에 접촉해도 감전되는 것이 아니다. 또, 금속선반(7)은 도 1에서는 고내에서 노출되어 있으면,금속선반(7)은 고내에서 절연상태로 유지될 필요가 있으므로, 고내 벽으로부터 이간시킬 필요가 있다(공기가 절연작용을 함). 또, 금속선반(7)으로부터 대상물(8)이 돌출하여 고내 벽에 접하면 전류가 고벽을 통해 그라운드로 흐르므로, 상기 절연판(2a)을 내벽에 붙이면 인가되는 전압의 드롭이 방지된다. 그리고, 상기 금속선반(7)을 고내에서 노출시키지 않고 염화 비닐재 등으로 피복해도 고내 전체가 전장 분위기로 된다.

먼저, 종래 기술에 따른 보냉고(1)는 해당 식품에 과냉각이 이루어지도록 금속선반(7)에 인가되는 전압의 크기만을 조절하고 있고, 이러한 조절에 의해 -5℃에서도 과냉각이 야기되어, 식품의 동결을 방지하는 것에 대한 사항을 개시하고 있다. 즉, 종래 기술은 무동결 상태를 조성하기 위한 제어 방법이나, 이러한 무동결 상태를 유지함에 있어서, 안정적으로 무동결 상태로의 진입 및 유지를 위한 구성이나 방법을 기재하고 있지 않다.

본 발명은 무동결 상태를 조성하기 위한 무동결 모드의 수행 시점을 제어하여, 수납물이 안정적으로 무동결 상태로 진입되도록 하는 과냉각 장치 및 과냉각 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전기장의 세기과 냉각 속도에 대한 제어를 수행하여, 안정적으로 무동결 상태가 유지되도록 하는 과냉각 장치 및 과냉각 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 제어부는 무동결 모드를 우선 수행하고, 냉각 속도의 감소를 수행하거나, 냉각 속도의 감소를 우선 수행하고, 무동결 모드를 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 무동결 작동부는 수납공간을 대향하여 형성된 전극부와, 전극부에 전압을 생성하여 인가하는 전압 발생부로 이루어진 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 수납공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 온도감지부를 구비하여, 상전이 온도 이전에 무동결 모드가 개시될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부는 무동결 모드의 수행 이전에, 냉각 수단의 냉기 강제 유동 수단을 오프시킴으로써, 수납물이 안정적으로 무동결 모드에 진입할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명인 과냉각 장치는 수납물을 수납하는 수납공간과, 수납공간을 냉각시키는 냉각 수단과, 수납공간 또는 수납물에 대하여 무동결 모드를 수행하는 무동결 작동부와, 설정시간 동안 냉각 수단을 제어하여 제1냉각속도로 냉각을 수행 하고, 무동결 작동부를 동작시켜 무동결 모드를 수행할 경우, 냉각 수단을 제어하여 제1냉각속도보다 낮은 제2냉각속도로 냉각하는 제어부를 구비하여, 냉각 속도의 조절을 통한 무동결 모드로의 진입이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 제어부는 무동결 모드의 수행 이전에, 냉각 수단의 냉기 강제 유동 수단을 오프시키는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명인 과냉각 제어 방법은 수납공간 또는 수납공간에 수납되는 수납물을 냉각시키는 단계와, 수납물의 상전이온도 이전에 무동결 모드를 수행하는 단계를 수행하되, 무동결 모드의 수행 단계에서 냉각 단계의 냉각 속도를 감소시키는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 제어 방법은 수납공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 제어 방법은 설정시간 동안 수납공간 또는 수납물을 냉각시키는 단계와, 수납공간 또는 수납물에 대하여 무동결 모드를 수행하는 단계를 수행하되, 무동결 모드의 수행 단계의 수행 중에, 냉각 단계의 냉각 속도를 감소시키는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명된다. 그러나 이하의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 과냉각 장치의 구성도이고, 도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 과냉각 장치의 실시예들이다.

과냉각 장치(100)는 수납공간(A, B)의 상태, 수납공간(A, B)에 수납된 수납물(미도시)의 상태 등을 감지하는 부하감지부(20)와, 수납공간(A, B)을 냉각하는 냉동 싸이클(30)과, 수납공간(A, B) 내에 전기장이 인가되도록 전압을 생성하는 전압 발생부(40)와, 생성된 전압을 인가받아 전기장을 생성하는 전극부(50)와, 도어(120)의 개방/폐쇄를 감지하는 도어 감지부(60)와, 사용자로부터 냉각의 정도, 무동결 모드의 수행 등을 입력받는 입력부(70)와, 과냉각 장치(100)의 동작 상태를 표시하는 표시부(80)와, 과냉각 장치(100)의 냉동 또는 냉장 제어를 수행하면서, 과냉각 현상을 이용한 무동결 모드를 수행하는 마이컴(90)으로 이루어진다. 다만, 상술된 소자들에 전원을 공급하는 전원부(미도시)가 당연히 구비되나, 이러한 전원 공급은 본 발명이 속하는 기술분야에 익숙한 사람에게는 명백하게 인지되는 기술이므로, 그 설명이 생략된다.

자세하게는, 부하 감지부(20)는 수납공간(A, B)의 상태, 수납공간(A, B)에 수납된 수납물의 상태를 감지하거나 저장하여, 마이컴(90)에 알려준다. 부하 감지부(20)는 예를 들면, 수납공간(A, B)의 상태인 수납공간(A, B)의 용적에 관한 정보를 저장하거나, 수납공간(A, B) 또는 수납물의 온도를 감지하는 온도계이거나, 수 납공간(A, B) 내에 수납물이 수납되었는지의 확인을 하는 경도계, 전류계 또는 전압계 또는 중량계 또는 광센서(또는 레이저 센서) 또는 압력센서일 수 있다. 특히, 부하 감지부(20)는 전류계 또는 전압계일 수 있으며, 수납공간(A, B)이 비어있을 경우와, 수납물이 있을 경우는 전기장이 흐르는 저항체의 전체 저항값이 변경되므로, 이러한 변경된 저항값에 따라 그 수납여부를 확인할 수 있다. 또한, 마이컴(90)은 부하 감지부(20)로부터의 이러한 저항값에 따라 수납물의 양과, 수납물의 수분함유율을 확인할 수 있으며, 이에 따라 확인된 수분함유율을 지닌 수납물의 종류도 식별할 수 있다.

다음으로, 냉동 싸이클(30)은 수납물을 냉각시키는 방법에 따라 간냉식과 직냉식으로 구분된다. 도 4a의 실시예는 간냉식 과냉각 장치이고, 도 4b의 실시예는 직냉식 과냉각 장치이며, 하기에서 상세하게 개시된다.

또한, 전압 발생부(40)는 소정의 크기와 주파수에 따른 교류전압을 생성한다. 이 전압 발생부(40)는 전압의 크기 및 이 전압의 주파수 중의 적어도 하나를 가변하여 이에 따른 교류전압을 생성할 수 있다. 특히, 이 전압 발생부(40)는 마이컴(90)으로부터의 설정값(전압의 크기, 전압의 주파수 등)에 따른 교류전압을 전극부(50)에 인가하여, 그에 따른 전기장이 수납공간(A, B)에 인가되도록 한다. 본 발명에서의 전압 발생부(40)는 주파수를 가변하여 설정함으로써, 전압의 크기를100V ~ 15kV의 범위 내에서 가변할 수 있다. 또한, 전압 발생부(40)는 전압의 주파수를 1~500kHz 영역의 고주파 영역에서 가변하여 설정한다.

전극부(50)는 전압 발생부(40)로부터의 교류전압을 전기장으로 변환하여 수 납공간(A, B)에 인가하는 수단으로, 보통 구리, 백금 등의 재료로 이루어진 판상 또는 도선으로 이루어진다.

이러한 전극부(50)에 의해 수납공간(A, B) 또는 수납물에 인가된 전기장은 고주파 교류전압에 의한 것이므로, 그 극성이 주파수에 따라 바뀌게 된다. 이러한 특성의 전기장에 의해 (-) 극성을 지닌 산소(O)와, (+) 극성을 지닌 수소(H)로 이루어진 물분자가 지속적으로 진동, 회전, 병진 등을 하게 되어, 물분자가 결정화되지 않고 상전이 온도 이하의 온도에서도 액상을 유지하게 된다.

도어 감지부(60)는 수납공간(A, B)을 개폐하는 도어(120)의 개방에 따라 전압 발생부(40)의 동작을 정지시키는 것으로, 마이컴(90)으로 개방을 알림으로써 마이컴(90)이 그 정지 동작을 수행할 수도 있고, 또는 전압 발생부(40)에 인가되는 전원을 단락시킴으로써 정지시킬 수도 있다.

입력부(70)는 일반적인 냉동 및 냉장 제어를 위한 온도 설정, 디스펜서의 서비스 형태(조각얼음, 물 등)의 선택 외에도, 사용자가 수납공간(A, B) 또는 수납물에 대하여 무동결 모드의 수행 선택을 입력할 수 있도록 된 수단이다. 또한, 사용자는 입력부(70)를 통하여 수납물의 종류 등의 수납물 정보를 입력할 수도 있다. 이러한 입력부(70)는 바코드 판독기 또는 RFID 판독기일 수도 있어, 이러한 판독에 의한 수납물의 정보를 마이컴(90)으로 제공할 수도 있다.

표시부(80)는 기본적으로 냉동 및 냉장 온도 표시, 디스펜서의 서비스 형태의 표시를 수행할 수 있으며, 현재 무동결 모드가 수행 중임을 표시할 수도 있다.

마이컴(90)은 기본적인 냉장 및 냉동 제어를 수행하며, 본 발명에 따른 무동 결 모드가 수행되도록 한다.

마이컴(90)은 기본적으로 설정된 주파수와 크기를 지닌 교류전압에 따라 전압 발생부(40)가 이러한 교류전압을 생성하여 전극부(50)에 인가하도록 할 수 있다. 이러한 경우는, 마이컴(90)이 부하감지부(20)로부터의 부하 정도(예를 들면, 저항값, 전류값 등)를 특정값으로 고정한 상태에서, 이 부하 정도에 대응하는 주파수와 크기를 지닌 교류전압을 생성하도록 하는 경우이다. 또한, 이 경우는 수납공간(A, B)에 수납되는 수납물의 종류가 미리 정해진 경우(예를 들면, 육류 수납공간, 채소 수납공간, 과일 수납공간, 포도주 수납공간 등)에도 유사하게 적용될 수 있다.

또한, 마이컴(90)은 수납공간(A, B) 또는 수납물의 상황을 입력부(70) 또는 부하감지부(20)로부터 획득하여, 이 획득된 정보 또는 부하 정도에 대응하는 주파수와 크기를 지닌 교류전압을 생성하도록 하여, 인공지능적인 무동결 모드의 수행을 담당할 수 있다.

또한, 마이컴(90)은 전압 발생부(40)와, 전극부(50)로 이루어진 무동결 작동부의 동작을 제어하여, 과냉각 장치(100)의 소비전력을 감소시키면서도 무동결 모드를 유지할 수 있는 절전 모드와 같은 효율적인 제어 방법도 수행하게 된다. 이러한 제어 방법은 하기에서 개시된다.

도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 과냉각 장치의 실시예들이다. 도 4a는 간냉식 과냉각 장치의 단면도이고, 도 4b는 직냉식 과냉각 장치의 단면도이다.

간냉식 과냉각 장치는 일면이 개방되고 수납공간(A)을 내부에 형성하고, 수 납공간(A)을 부분적으로 분할하는 선반(130)을 지닌 케이스(110), 케이스(110)의 개방된 일면을 개폐하는 도어(120)로 이루어진다. 간냉식 과냉각 장치의 냉동 싸이클(30)은 냉매를 압축하는 압축기(32)와, 수납공간(A) 또는 수납물을 냉각시키는 냉기(화살표로 표시)를 발생하는 증발기(33)와, 이렇게 발생된 냉기를 강제 유동시키는 팬(34)과, 수납공간(A)으로 냉기를 유입시키는 유입덕트(36)와, 수납공간(A)을 통과한 냉기를 증발기(33)로 유도하는 토출덕트(38)로 이루어진다. 이외에도, 냉동 싸이클(30)은 도시되지 않은 응축기, 건조기, 팽창장치 등을 구비할 수 있다.

수납공간(A)을 향하는 내면(112a, 112c)과 케이스(110)의 외면 사이에는 전극부(50a, 50b)가 형성되며, 각 전극부(50a, 50b)는 수납공간(A)을 대향하도록 형성되어, 전기장이 수납공간(A) 전체에 인가될 수 있도록 한다. 또한, 수납공간(A)은 전극부(50a, 50b)의 단부로부터 소정의 간격만큼 전극부(50a, 50b)의 내측으로 또는 중심방향으로 이격되어, 균일한 전기장이 수납공간(A) 또는 수납물에 인가될 수 있도록 한다.

또한, 케이스(110)의 내면(112b)에는 상술된 유입덕트(36)와, 토출덕트(38)가 형성된다. 아울러, 케이스(110)의 내면(112a, 112b, 112c)의 표면은 소수성 재질이 이루어지도록 하여, 수분 등의 물의 표면장력이 감소되어 무동결 모드의 수행 중에 동결되지 않도록 한다. 물론, 케이스(110)의 외면 및 내면(112a, 112b, 112c)은 절연 재질로 이루어지도록 하여, 전극부(50a, 50b)로부터 사용자가 감전되지 않도록 함과 동시에 수납물이 내면(112a, 112b, 112c)을 통하여 전극부(50a, 50b)에 전기적으로 직접 접촉되는 것을 방지한다.

다음으로, 도 4b의 직냉식 과냉각 장치의 케이스(110)와 도어(120) 및 선반(130)는 도 4a의 간냉식 과냉각 장치와 동일하고, 케이스(110)의 내면(114a, 114b, 114c)은 케이스(112a, 112b, 112c)와 비교하여, 유입덕트(36) 및 토출덕트(38)을 제외하면 동일하다.

도 4b의 직냉식 과냉각 장치의 냉동 싸이클(30)은 냉매를 압축하는 압축기(32)와, 수납공간(B) 주변의 케이스 내면(114a, 114b, 114c)에 인접하여 케이스(110) 내에 설치되어 냉매를 증발시키는 증발기(39)로 이루어진다. 다만, 직냉식 냉동 싸이클(30)은 응축기(미도시)와 팽창밸브(미도시) 등을 포함하여 구성된다.

특히, 전극부(50c, 50d)는 이 증발기(39)와 케이스(110) 사이에 삽입 설치되어, 증발기(39)에 의한 냉기가 차단되는 것을 방지한다.

도 5a는 도 5b에 대한 실험 구조 및 조건에 대한 도면이다. 도시된 바와 같이, 케이스(111) 내에 수납공간(S1)이 형성되고, 이 수납공간(S1)에 증류수가 0.1ℓ담겨지고, 전극(50e, 50f)은 수납공간(S1)을 향하여 대칭적으로 위치되도록 케이스(111)의 측벽에 삽입 장착된다. 또한, 수납공간(S1)을 대향하는 전극(50e, 50f)의 전극면은 수납공간(S1)의 면보다 넓게 형성된다. 이들 전극(50e, 50f) 간의 간격은 20㎜이다. 케이스(111)는 아크릴 재질로 이루어지며, 이 케이스(111)는 냉기가 균일하게 공급되는 수납공간(전극(50e, 50f)이외에 추가적인 전기장 발생 장치가 없는 공간인 냉장 장치) 내에 수납되어 냉각된다.

이때, 마이컴(90)은 전압 발생부(40)로 하여금 0.91kV(6.76mA), 20kHz의 교 류전압을 전극부(50)에 인가한 경우이고, 수납공간의 온도는 -7℃ 정도이다. 도 5b의 과냉각 현상 그래프로부터 본 발명에 따른 과냉각 장치(100)는 상전이 온도 이하인 -6.5℃ 정도에서도 과냉각 현상을 지니고 있어서, 물의 무동결 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다.

액체, 예를 들어 물을 서서히 냉각하면, 상전이 온도인 0℃ 이하의 온도가 되어도 일시적으로 상변환되지 않는다. 그러나, 물체가 과냉각 상태로 되면 일종의 준안정 상태가 되어, 사소한 자극에 의해서도 그 불안정한 평형상태가 깨져서 보다 안정된 상태로 전이되기 쉽다. 즉, 과냉각된 액체에 물질의 작은 조각을 투입하거나, 액체를 갑자기 흔들면 즉시 응고하기 시작하여 액체의 온도가 상전이 온도까지 올라가고, 그 온도에서 안정된 평형상태(고체상태)를 유지하게 된다. 이에, 하기에서는 불안정한 과냉각 상태를 유지하도록 하는 무동결 모드의 수행에 대한 사항이 기재된다.

도 6은 본 발명에 따른 과냉각 제어 방법의 제1실시예이다. 도 6에 따른 과냉각 제어 방법은 무동결 모드의 개시 시점을 수납공간(A, B) 또는 수납물의 온도에 따라 설정한 경우이다.

자세하게는, 단계(S61)에서, 마이컴(90)은 냉동싸이클(30)을 제어하여, 수납공간(A, B) 내에 냉각이 이루어지도록 한다. 이때, 마이컴(90)은 아직 무동결 모드의 수행을 하기 이전이므로, 간냉식 냉장고의 냉동싸이클(30)에 구비된 팬(34)과 같은 냉기의 강제 유동 수단을 오프시킴으로써, 서서히 수납공간(A, B) 및 수납물이 냉각되도록 한다.

단계(S62)에서, 마이컴(90)은 부하감지부(20)인 온도센서를 통하여 수납공간(A, B) 또는 수납물의 온도(T)를 감지한다.

단계(S63)에서, 마이컴(90)은 감지온도(T)와 수납물의 상전이 온도(T0)를 비교하여, 감지온도(T)와 상전이 온도(T0) 간의 차이가 소정의 설정온도(a)만큼이면 단계(S64)로 진행하고, 그렇지 않으면 단계(S62)로 진행한다. 이 단계(S63)에서, 감지온도(T)가 상전이 온도(T0)에 도달하기 이전에는 수납물의 상전이가 야기되지 않기 때문에, 이 상태까지는 마이컴(90)이 무동결 모드를 수행하지 않아도 된다. 다만, 냉동 싸이클(30)의 냉각에 의해, 수납공간(A, B) 또는 수납물의 온도가 급격히 하강할 수 있으므로, 설정온도(a) 이내의 차이가 있을 경우 까지만 무동결 모드를 수행하지 않게 되어, 안정적인 온도의 하강과, 소비전력을 절감하게 된다. 여기서, 물의 경우 4℃에서의 부피가 가장 적게 되므로, 물 분자 내부의 운동에 변동이 생길 수 있으므로, 여기서의 설정온도(a)는 0~4℃인 것이 바람직하다.

단계(S64)에서, 마이컴(90)은 전압 발생부(40)와 전극부(50)로 이루어진 무동결 작동부를 제어하여 전기장을 수납물에 공급하는 무동결 모드의 수행을 개시한다. 이때, 마이컴(90)은 냉동 싸이클(30)의 팬(34)과 같은 냉기 강제 유동 수단을 작동시킴으로써, 냉기가 수납공간(A) 및 수납물에 균일하게 작용하여 냉각이 이루어지도록 한다.

단계(S65)에서, 마이컴(90)은 무동결 작동부에 의한 무동결 모드를 수행하면서, 냉동 싸이클(30)에 의한 냉각 속도를 감소시킨다. 무동결 모드를 수행하는 중에, 수납공간(A, B) 또는 수납물 외부의 온도가 급격하게 변경되면, 무동결 상태가 깨지고 동결 상태로 전이될 수 있으므로, 압축기(32) 등의 냉력을 조절하여 냉각 속도를 감소시킴으로써, 이러한 급격한 온도 변화를 방지하여, 안정적으로 무동결 모드가 수행되도록 한다. 단계(S65)에서의 냉각 속도는 단계(S61)에서의 냉각속도보다 느리게 하여, 서서히 냉각이 이루어지도록 한다.

단계(S66)에서, 마이컴(90)은 수납공간(A, B) 또는 수납물의 무동결 상태가 안정화되었는지를 판단한다. 이러한 안정화 판단은 마이컴(90)이 부하 정도에 따른 무동결 상태의 안정화 시간에 대한 정보를 저장하고, 이러한 정보에 따라 판단할 수도 있고, 수납공간(A, B) 또는 수납물이 무동결 상태로 안정화되는데 소요되는 평균 시간을 기준으로 하여 판단할 수도 있다. 무동결 상태가 안정화된 경우에 한하여, 단계(S67)로 진행한다.

단계(S67)에서, 마이컴(90)은 전압 발생부(40)를 제어하여, 전극부(50)에 인가되는 전압의 주파수를 감소시킴으로써, 소비전력을 감소시킬 수 있다. 이것은 무동결 상태가 안정화되면, 내부의 물분자의 운동이 일정하게 이루어지고 있으므로, 전압의 주파수를 감소시키더라도 그 운동에 거의 영향을 미치지 않게 되어, 무동결 상태가 지속적으로 안정 상태를 유지한다.

도 7은 도 6에 따른 과냉각 제어 방법의 제어 그래프이다. 도 7의 그래프는 수납공간(A, B) 또는 수납물의 온도 곡선을 표시하여, 감지온도(T)가 T0+a보다 큰 구간에서는 전기장이 off되고, 감지온도(T)가 T0+a와 같거나 작게 되는 구간에서 비로서 전기장이 on이 됨을 도시한다.

도 8은 본 발명에 따른 과냉각 제어 방법의 제2실시예이다. 도 8에 따른 과 냉각 제어 방법(절전 모드)은 무동결 모드의 개시 시점을 설정시간(t1)에 따라 제어하는 경우이다.

자세하게는 단계(S81)는 도 6의 단계(S61)과 동일하다.

단계(S82)에서, 마이컴(90)은 내장된 시간 타이머에 의해 냉동 싸이클(30)에 의한 냉각시간을 산정하고, 이 냉각시간이 설정시간(t1)을 경과하였는지를 판단한다. 만약 냉각시간이 설정시간(t1)에 도달하지 못한 경우, 대기하며, 그렇지 않으면 단계(S83)로 진행한다.

단계(S83) 내지 (S85)는 도 6의 단계(S64) 내지 (S66)과 동일하다.

단계(S86)에서, 마이컴(90)은 수납공간(A, B) 또는 수납물이 무동결 상태로 안정화되었을 때, 수납공간(A, B) 또는 수납물에 인가되는 전기장을 불연속적으로 온시킴으로써 무동결 모드를 불연속적으로 수행할 수 있다. 이러한 불연속적인 수행에 중에, 즉 전압 발생부(40)로부터의 전압이 전극부(50)에 인가되지 않더라도, 전극부(50)가 일종의 캐패시터의 작용을 소정의 시간 동안 유지하게 되어, 물의 운동을 그 시간 동안 유지할 수 있게 된다. 이러한 불연속적인 무동결 모드의 수행에 의해 소비전력을 감소시킬 수 있다.

도 9는 도 8에 따른 과냉각 제어 방법의 제어 그래프이다. 도 9의 그래프는 수납공간(A, B) 또는 수납물의 온도 곡선과, 전기장의 on/off 구간을 도시한다. 도 9의 그래프에서, 냉각시간이 설정시간(t1)에 도달하기 이전에는, 전기장이 off 구간을 수행하고, 냉각시간이 설정시간(t1)을 도과하는 경우, 전기장이 on 구간을 수행하게 됨을 도시한다.

도 10은 본 발명에 따른 과냉각 제어 방법의 제3실시예에 따른 제어 그래프이다. 도시된 바와 같이, 마이컴(90)은 도 6의 단계(S63 내지 S64) 또는 도 8의 단계(S82 내지 S83)에 도달하기 이전에는, 즉 수납공간(A, B) 또는 수납물이 동결되지 않는 구간에서는, 전압발생부(40)가 영역(I)에 해당하는 크기와 주파수를 지닌 전압을 전극부(50)에 인가하도록 한다. 이 영역(I)은 저주파수 저전압의 특성을 지닌 구간으로, 상전이(동결)이 이루어지지 않는 구간에서는 약한 전기장을 수납공간(A, B) 또는 수납물에 인가하도록 한다.

또한, 마이컴(90)은 도 6의 단계(S63 내지 S64) 또는 도 8의 단계(S82 내지 S83)에 도달한 경우, 즉 수납공간(A, B) 또는 수납물이 동결될 수 있는 구간에서는, 전압발생부(40)가 영역(II)에 해당하는 크기와 주파수를 지닌 전압을 전극부(50)에 인가하도록 한다. 이 영역(II)은 고주파수 고전압의 특성을 지닌 구간으로, 상전이가 이루어질 수 있는 구간이므로 강한 전기장을 수납공간(A, B) 또는 수납물에 인가하도록 한다.

또한, 마이컴(90)은 도 6의 단계(S66) 및 도 8의 (S85)에서 무동결 상태가 안정화된 경우, 영역(I)에 해당하는 전압에 따른 전기장이 인가되도록 한다.

이렇게 마이컴(90)이 무동결 상태의 진행 정도에 따라 전기장을 생성하는 전압의 크기 및 주파수를 변경하여, 무동결 모드 수행 시의 소비전력을 감소시키면서도, 안정되게 무동결 모드를 수행할 수 있다.

이러한 구성의 본 발명은 무동결 상태를 조성하기 위한 무동결 모드의 수행 시점을 제어하여, 수납물이 안정적으로 무동결 상태로 진입되도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전기장의 세기과 냉각 속도에 대한 제어를 수행하여, 안정적으로 무동결 상태가 유지되도록 하는 효과가 있다.

Claims

수납물을 수납하는 수납공간과;

수납공간을 냉각시키는 냉각 수단과;

수납공간 또는 수납물에 전기장을 공급하여 무동결 모드를 수행하는 무동결 작동부와;

수납물의 상전이 온도 이전에, 무동결 작동부를 제어하여 무동결 모드를 수행하고, 냉각 수단에 의한 냉각 속도를 감소시켜 수납물을 상전이 온도 이하에서 무동결 상태로 유지시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

제어부는 무동결 모드를 우선 수행하고, 냉각 속도의 감소를 수행하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

제어부는 냉각 속도의 감소를 우선 수행하고, 무동결 모드를 수행하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

무동결 작동부는 수납공간을 대향하여 형성된 전극부와, 전극부에 전압을 생성하여 인가하는 전압 발생부로 이루어진 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

과냉각 장치는 수납공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 온도감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제1항에 있어서,

제어부는 무동결 모드의 수행 이전에, 냉각 수단의 냉기 강제 유동 수단을 오프시키는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
수납물을 수납하는 수납공간과;

수납공간을 냉각시키는 냉각 수단과;

수납공간 또는 수납물에 대하여 무동결 모드를 수행하는 무동결 작동부와;

설정시간 동안 냉각 수단을 제어하여 제1냉각속도로 냉각을 수행하고, 무동 결 작동부를 동작시켜 무동결 모드를 수행할 경우, 냉각 수단을 제어하여 제1냉각속도보다 낮은 제2냉각속도로 냉각하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제7항에 있어서,

무동결 작동부는 수납공간을 대향하여 형성된 전극부와, 전극부에 전압을 생성하여 인가하는 전압 발생부로 이루어진 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
제7항에 있어서,

제어부는 무동결 모드의 수행 이전에, 냉각 수단의 냉기 강제 유동 수단을 오프시키는 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
수납공간 또는 수납공간에 수납되는 수납물을 냉각시키는 단계와;

수납물의 상전이온도 이전에 무동결 모드를 수행하는 단계를 수행하되, 무동결 모드의 수행 단계에서 냉각 단계의 냉각 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 과냉각 제어 방법.
제10항에 있어서,

과냉각 제어 방법은 수납공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 제어 방법.
설정시간 동안 수납공간 또는 수납물을 냉각시키는 단계와;

수납공간 또는 수납물에 대하여 무동결 모드를 수행하는 단계를 수행하되, 무동결 모드의 수행 단계의 수행 중에, 냉각 단계의 냉각 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 과냉각 제어 방법.