KR100882625B1 - 과냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지의 제어를 통하여 장기간 안정적으로 수납물의 과냉각 상태를 유지하는 과냉각 장치에 관한 것이다.
특히 본 발명은 접촉식 온도 감지부를 구비하여 과냉각하려는 물체의 온도를 정확하게 측정하여 과냉각 도달 및 해제 여부를 알 수 있고, 공급해야 하는 에너지의 양을 정확하게 알 수 있게 한다.

Description

과냉각 장치{SUPERCOOLING APPARATUS}
도 1은 기본적인 과냉각 상태를 유지시키는 과냉각 장치의 전극 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 과냉각 장치에서의 과냉각 현상 그래프이다.
도 3은 도 1에 따른 과냉각 장치의 실시예이다.
도 4는 과냉각 장치의 구성도이다.
도 5는 과냉각 장치에 수납된 물체의 온도를 감지하는 온도 감지부를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5에 따른 온도 감지부를 구비하는 과냉각 장치의 실시예이다.
본 발명은 과냉각 장치에 관한 것으로서, 특히 전기장의 영향을 받지 않는 온도계를 구비하여 과냉각 상태를 유지하는 수납물의 온도를 정확히 측정하여 효율 을 향상시키는 과냉각 장치에 대한 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 응고하지 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.
물과 같은 수납물을 단시간 동안 과냉각 상태로 보전할 수는 있으나, 수분이 함유된 식품에서 수분이 동결되는 경우 식품의 질 식품의 장기 보관 면에서 과냉각 상태를 장기간 유지할 필요성이 있다.
이에 따라, 본 발명은 장시간 안정적으로 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 보다 낮은 온도에서 수납물의 과냉각 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 고전압에 의한 전기장의 영향을 받지 않고 온도를 측정할 수 있는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 전기장의 형성 영역 내로 진입되어서 물체의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 과냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 과냉각 장치는 물체를 수납하는 수납공간과, 수납공간을 냉각시키고, 고전압에 의한 전기장을 수납공간에 공급하여 물체를 무동결 상태로 유지시키는 무동결 작동부와, 물체의 온도를 감지하는 감지부를 포함한다.
또한, 감지부는 물체에 접촉하는 것이 바람직하다.
또한, 감지부는 감지단자와, 감지단자를 피복하는 전기장 차폐부재로 구성된 것이 바람직하다.
또한, 감지부는 전기장 차폐부재 또는 절연부재를 고정하는 고정부재를 구비 하는 것이 바람직하다.
또한, 물체가 전기장 차폐부재 또는 절연부재와 직접 접촉되는 것을 방지하는 보호부재가 고정부재의 내부에 형성된 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명은 본 발명의 실시예 및 첨부도면에 기초하여 과냉각 장치를 예로 들어 상세하게 설명된다.
액체, 예를 들어 물을 서서히 냉각하면, 0℃ 이하의 온도가 되어도 일시적으로 응고하지 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.
이 때, 비록 온도가 상전이 온도보다 낮다고 하더라도 분자가 지속적으로 회전, 진동, 병진 중 적어도 하나 이상의 운동을 하게 할 수 있다면, 과냉각 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다. 즉, 액체의 에너지를 뺏는 과정인 냉각과 동시에 액체가 고체로 상전이가 일어나지 않도록 에너지를 공급해주면, 상전이가 일어나는 온도보다 낮은 온도에서도 장시간 안정적으로 액체 상태를 유지할 수 있게 된다. 여기서 에너지를 공급하는 과정은 에너지를 뺏는 과정과 같으면 서로 영향을 받게 되므로 부적절하다. 보통의 냉각 장치의 경우, 열에너지를 뺏는 방법을 사용하므로 에너지를 공급할 때 열에너지를 공급하는 것은 부적절하다.
도 1은 기본적인 과냉각 상태를 유지시키는 과냉각 장치의 전극 구조를 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 1에서, 수납공간(S1)이 형성된 케이스(1)는 수납공간(S1)에 대하여 서로 대향하는 두 전극(10a, 10b)을 내장하고 있다. 전극(10a, 10b)에 고압의 교류전압을 인가하는 전원공급부(2)가 구비된다. 전원공급부(2)는 전극(10a, 10b)에 고압의 교류전압을 인가하여, 전극(10a, 10b) 사이의 수납공간(S1)에 전기장이 형성하여 수납공간(S1)에 에너지를 공급한다.
또한, 수납공간(S1)은 냉각 사이클(미도시)에 의해 냉각이 이루어지도록 하여, 수납공간(S1) 내의 열에너지를 뺏으면서 다른 종류의 에너지(즉, 전기장 에너지)를 공급하는 것이 가능하다. 이것으로 인해, 수납공간(S1) 내에 수납되는 물이나 수분을 포함하는 식품의 경우, 상전이 온도 이하에서도 응고 또는 동결되지 않은 채로 장시간 안정적인 냉각상태를 유지하는 것이 가능하다.
도 2는 도 1에 따른 과냉각 장치에 물을 보관한 후 이를 냉각시켰을 때의 온도 그래프이다.
보통의 경우, 물이 상전이 온도 이하로 냉각되면, 상전이가 일어나게 마련이다.
도 2와 같은 케이스(1) 내의 수납공간(S1)에 증류수가 0.1ℓ담겨지고, 수납공간(S1)을 대향하는 전극(10a, 10b)의 전극면은 수납공간(S1)의 면보다 넓게 형성된다. 이들 전극(10a, 10b) 간의 간격은 20㎜이다. 케이스(1)는 아크릴 재질로 이 루어지며, 이 케이스(1)는 냉기가 균일하게 공급되는 냉각공간(전극(10a, 10b)이외에 추가적인 전기장 발생 장치가 없는 공간인 냉장 장치) 내에 수납되어 냉각된다.
이때, 전원공급부(2)는 0.91kV(6.76mA), 20kHz의 교류전압을 전극(10a, 10b)에 인가한 경우이고, 냉각공간의 고내온도는 -7℃ 정도이다.
도 2에서 볼 수 있듯이, 전기장을 통해 에너지를 가함으로 인하여 장시간에 걸쳐 과냉각 상태(무동결 상태)를 안정적으로 유지할 수 있음을 확인할 수 있다.
도 3은 도 1에 따른 과냉각 장치의 실시예이다. 도 3에 도시된 과냉각 장치는 냉각 사이클이 구비된 장치로서, 간냉식 과냉각 장치이다.
과냉각 장치는 일면이 개방되고 수납공간(A)을 내부에 형성하고, 수납공간(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. 또한, 과냉각 장치는 간냉식뿐만 아니라, 직냉식에 의해서 냉각 사이클이 구현될 수도 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 형 성되어, 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. 전극부(50a, 50b)에 고전압을 인가하는 전원공급부(미도시)가 구비되어, 전극부(50a, 50b) 사이에 전기장이 형성되도록 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 과냉각 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. 간냉식 과냉각 장치가 예시되었지만, 직냉식 과냉각 장치로도 구현할 수 있다는 것은 명백하다.
과냉각 상태로의 도달 여부 및 해제 여부를 알고자 하거나, 물체가 적정 온도에서 과냉각 상태가 유지되는지를 알고자 할 때는 수납된 물체의 온도를 정확하게 측정하여 과냉각 장치가 인식할 수 있어야 한다. 물체의 과냉각 상태가 해제된 경우, 물체의 온도가 예를 들면, -5℃에서 급격하게 0℃로 상승하게 되는 현상이 발생되므로, 이러한 물체의 온도의 감지 또는 온도 변화의 감지는 중요하다.
이 때, 비접촉식 온도 감지부는 수납되는 물체의 온도 측정이 어렵고, 접촉식의 경우 감지하는 부분이 전기장 또는 자기장이 형성되는 공간에 위치하게 되어 전기장의 영향으로 정확한 온도를 측정하는 데 지장이 있다. 따라서, 전기장 또는 자기장의 영향을 받지 않으면서 전기장 또는 자기장이 형성되는 공간에 위치하여 온도를 감지하는 온도 감지부를 구비한다면, 물체의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
도 4는 과냉각 장치의 구성도이다. 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, 수납된 물체의 온도를 감지하는 온도 감지부(60)와, 사용자로부터 냉각의 정도, 과냉각 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 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(도 3에서 A)의 상태, 수납공간에 수납된 수납물의 상태를 감지하거나 저장하여, 마이컴(90)에 알려준다. 부하 감지부(20)는 예를 들면, 수납공간(도 3에서 A)의 상태인 수납공간의 용적에 관한 정보를 저장하거나, 수납공간 또는 수납물의 온도를 감지하는 온도계이거나, 수납공간 내에 수납물이 수납되었는지의 확인을 하는 경도계, 전류계 또는 전압계 또는 중량 계 또는 광센서(또는 레이저 센서) 또는 압력센서일 수 있다. 특히, 부하 감지부(20)는 전류계 또는 전압계일 수 있으며, 수납공간(도 3에서 A)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. 특히, 본 발명에서는 부하 감지부(20)에서 온도 감지부(도 5에서 60)를 통해 온도를 측정하여 이를 과냉각 상태 도달 및 유지, 해지 여부를 알아낼 수 있으며, 과냉각 유지를 위해 공급해야 하는 에너지의 양을 정확하게 알 수 있게 한다.
다음으로, 냉동 싸이클(30)은 수납물을 냉각시키는 방법에 따라 간냉식과 직냉식으로 구분된다. 도 6의 실시예는 간냉식 냉장고이고, 도 7의 실시예는 직냉식 냉장고이며, 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 수납공간에 인가되도록 한다.
전극부(50)는 전압 발생부(40)로부터의 교류전압을 전기장으로 변환하여 수납공간에 인가하는 수단으로, 보통 구리, 백금 등의 재료로 이루어진 판상 또는 도 선으로 이루어진다.
이러한 전극부(50)에 의해 수납공간(A) 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. 경우에 따라, 전기장을 인가하는 전극부 대신, 자기장을 인가하는 도선부가 구비될 수도 있다. 자기장에 의해서도 물분자가 지속적으로 진동, 회전, 병진 등을 하게 되어, 물분자가 결정화되지 않고 상전이 온도 이하의 온도에서도 액상을 유지하게 된다.
입력부(70)는 일반적인 냉동 및 냉장 제어를 위한 온도 설정, 디스펜서의 서비스 형태(조각얼음, 물 등)의 선택 외에도, 사용자가 수납공간(A) 또는 수납물에 대하여 과냉각 모드의 수행 선택을 입력할 수 있도록 된 수단이다. 또한, 사용자는 입력부(70)를 통하여 수납물의 종류, 양 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. 또한, 입력부(70)는 사용자가 수납공간(A) 또는 수납물의 과냉각 정도인 과냉각 온도(과냉각 상태를 유지할 때의 온도)를 입력하거나 선택할 수 있도록 한다.
표시부(80)는 기본적으로 냉동 및 냉장 온도 표시, 디스펜서의 서비스 형태의 표시를 수행할 수 있으며, 현재 과냉각 모드가 수행 중임을 표시할 수도 있다.
마이컴(90)은 기본적인 냉장 및 냉동 제어를 수행하며, 본 발명에 따른 과냉 각 모드가 수행되도록 한다. 마이컴(90)은 수납공간(A) 또는 수납물을 과냉각 상태로 유지하는 경우, 수납공간(A) 또는 수납물에 인가되어야 하는 에너지량과, 빼앗는 에너지량 및 냉각 온도 간의 관계 정보를 저장하고 있다. 이에, 마이컴(90)은 과냉각 온도에 따른 에너지량의 설정 및 인가 또는 에너지량의 산정 및 이에 따른 과냉각 온도의 산정 등의 제어를 수행할 수 있게 된다. 여기서의 에너지는 다양한 에너지원이 사용될 수 있으나, 본 발명에서는 전기장 에너지를 사용한다. 또한, 마이컴(90)은 과냉각 모드를 수행하되, 이러한 과냉각 모드가 수행되는 과냉각 온도를 설정하거나 가변할 수 있다.
도 5는 과냉각 장치에 수납된 물체의 온도를 감지하는 온도 감지부(60)를 개념적으로 나타낸 도면이다. 온도 감지부(60)는 상술된 부하 감지부(20)의 일 실시예이다.
온도 감지부(60)는 감지단자(63), 절연부재(64), 전기장 차폐부재(65), 고정부재(66), 보호부재(67)를 구비하고 있다.
감지단자(63)는 물체가 놓여진 공간(즉, 전기장 공간)으로 진입하여, 물체에 최대한 근접하여 접촉하여야 물체의 온도를 정확하게 측정할 수 있다. 다만, 감지단자(63)는 전기장 공간에 노출될 경우, 전기장의 영향을 받기 때문에, 이러한 전기장은 일종의 노이즈로 작용하여, 온도 감지부(60)가 감지하는 온도, 또는 온도에 대응하는 값(예를 들면, 전류값, 전압값)에 상당한 오차가 발생되므로, 감지단자(63)는 간접적으로 물체에 접촉되도록 된다. 감지단자(63)의 일부분의 도선(63a)이 절연부재(64), 전기장 차폐부재(65), 보호부재(67)를 통하여 물체에 간접적으로 접촉하게 되도록, 피복이 제거되어야 한다. 이 도선(63a)은 예를 들면, 구리 도선, 금 도선 등이 사용될 수 있다. 온도 감지부(60)는 감지단자(63)를 통하여, 온도에 반응하여 온도값 또는 전류 및 전압값을 생성하여 마이컴(90)으로 인가하는 온도소자가 구비되면, 이러한 온도소자의 구비는 본 발명이 속하는 기술분야에서 당연히 인식되는 정도에 불과하다. 감지단자(63)를 통하여 감지된 온도, 또는 온도에 대응되는 값은 별도의 처리를 통하거나 마이컴(90)으로 전달된다.
절연부재(64)는 감지단자(63)와 전기장 차폐부재(65)의 사이에 또는 전기장 차폐부재(65)의 전방에 구성되어 상술된 전극부(50)로부터의 전류 및 전압 또는 케이스(110)를 통한 전류 및 전압의 인가를 방지하도록 한다. 즉, 도선(63a)에 직접 전극부(50) 또는 케이스(110)로부터의 고전압 또는 고전류가 인가될 경우, 감지단자(63)(예를 들면, 온도소자)의 파손 또는 마이컴(90)의 파손을 야기할 수 있다. 도 5에서는 감지단자(63)와 전기장 차폐부재(65)의 사이에 절연부재(64)가 구성되었으나, 전기장 차폐부재(65)의 전방에 구성될 수도 있다. 절연부재(64)는 전류 및 전압의 흐름을 막을 수 있는 물질이 포함되어야 하며, 바람직하게는 테플론을 포함하여 구성될 수 있다.
전기장 차폐부재(65)는 과냉각을 유지시키기 위해 형성되는 전기장 또는 자기장을 차폐하는 역할을 하고, 따라서 감지단자(63)(특히, 단자(63a))가 전기장 또는 자기장이 형성되는 공간에 진입하여 장착되어도 전기장 또는 자기장으로 인한 영향을 줄일 수 있다. 전기장 차폐부재(65)는 전기장 또는 자기장을 차단할 수 있는 것이어야 하며, 예를 들어 electric tape 등이 있다.
고정부재(66)는 절연부재(64) 및 전기장 차폐부재(65)를 감지단자(63)에 고정시키는 수단이다. 고정부재(66)는 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)가 감지단자(63)를 감싸서 고정되도록 하여, 전류 및 전압의 인가 및, 전기장 등을 안정적으로 차단할 수 있도록 고정시켜야 하며, 바람직하게는 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)의 외부에 구비된다. 고정부재(66)는 예를 들면, 수축 튜브 등이 적용될 수 있고, 감지단자(63)를 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)로 감싼 후, 바깥에 수축 튜브를 두른 후 열을 가하면 수축이 되면서 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)가 감지단자(63)를 감싼 상태에서 고정이 되도록 할 수 있다. 고정부재(66)인 수축 튜브는 보통 원통형 구성이고, 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)가 감지단자(63)를 감싼 상태에서 고정이 되도록 할 수 있는 어떠한 부재도 고정부재(66)가 될 수 있다. 특히, 감지단자(63)의 도선(63a)이 절연부재(64)와, 전기장 차폐부재(65)에 접촉될 수 있도록 고정부재(66) 내로 감지단자(63)와, 절연부재(64) 및 전기장 차폐부재(65)가 삽입 고정되도록 하여, 물체의 온도가 도선(63a)으로 최대한 신속하고 정확하게 전달되도록 한다.
보호부재(67)는 수납되는 물체 또는 수납 용기와 고정부재(66) 등이 충돌하거나 접촉하여, 절연부재(64)와, 전기장 차폐부재(65)가 손상되는 것을 방지함과 동시에, 물체의 열 전달이 좋아지도록 하는 수단이다. 물론, 감지단자(63)와, 절연부재(64)와, 전기장 차폐부재(65)가 고정부재(66) 내로 일정 간격 삽입되므로, 외부로부터의 충격으로부터 보호와, 도선(63a)과, 절연부재(64)와, 전기장 차폐부재(65)의 접촉 강화가 되는 점이 있으나, 고정부재(66)의 양측이 개방된 형태이므 로, 전방으로부터의 보호가 필요하다. 또한, 고정부재(66)의 내부로 감지단자(63) 등이 삽입된 상태에서, 도선(63a)과 물체 간의 간격을 최대한 가깝게 하더라도, 고정부(66) 전방에 빈 공간이 있을 경우, 열 전달 효율이 좋지 않다. 따라서, 보호부재(67)가 고정부재(66) 내부의 감지단자(63)와, 절연부재(64) 및 전기장 차폐부재(65) 전방에 형성되어, 열 전달 효율이 좋게 하여, 감지단자(63)를 통한 온도 감지가 정확하게 이루어지도록 한다. 이 보호부재는 예를 들면, 열 전도 페이스트 등이 사용될 수 있다. 또한, 열 전달 효율이 좋아지도록, 절연부재(64)와, 전기장 차폐부재(65)도 열 전도성이 좋은 재질이 사용되는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 7은 도 5에 따른 온도 감지부를 구비하는 과냉각 장치의 실시예이다. 도 6은 직냉식 과냉각 장치로, 원통형 전극(13c)와 이를 둘러싸는 전극(13d)이 있고, 냉매를 압축하는 압축기(32)와 냉매를 증발시키는 증발기(39)를 구비하는 냉각 사이클을 포함한다. 결국 과냉각 장치는 냉각 사이클을 구비하여 물체를 냉각시킬 수 있으며, 원통형 전극(13c)와 이를 둘러싸는 전극(13d)에 전원 공급장치(미도시)를 이용, 전원을 공급하여 원통형 전극(13c) 주변에 집중적으로 에너지를 공급할 수 있다.
도 6에서 도시된 과냉각 장치는 온도 감지부(60)를 구비하고 있다. 온도 감지부(60)는 한 쌍의 전극(13c)와, (13d) 사이의 전기장이 형성되는 공간에 진입 형성되고, 물체와의 접촉을 위해 내부로 돌출되어야 한다. 온도 감지부(60)에 수납된 물체가 닿는 경우, 보호부재(67)를 거쳐 감지단자(63)에 열이 전달되고, 이를 통해 물체의 온도를 측정할 수 있다. 원통형 전극(13c)와 이를 둘러싸는 전극(13d)으로 인해 수납공간에 전기장이 형성되고, 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)로 인해 전극(13d)로부터의 전류 또는 전압과, 전기장으로 인한 영향을 받지 않는다는 것은 위에서 설명되었다.
도 7은 직냉식 과냉각 장치로, 액체를 과냉각시키는 수용부(1)가 있고, 냉매를 압축하는 압축기(8)와 냉매를 증발시키는 증발기(9)를 구비하는 냉각 사이클이 있다. 또한, 수용부(1)에 담긴 액체의 온도를 측정하는 온도 감지부(60)가 있으며, 각각 용기의 위와 아래쪽에 서로 대향하며 교류전원(미도시)에 연결되어 전기장을 형성하는 전극부(7a, 7b)를 구비하였다. 또한 액체의 증발을 방지하기 위한 커버(5), 액체를 공급하기 위한 급수 펌프(3)와 급수 밸브(2)를 구비하였다. 이러한 구성을 통해, 수용부(1)에 담긴 액체를 과냉각 상태로 장기간 안정적으로 유지할 수 있으며, 사용자가 원하는 때 배출되어 공급할 수 있다.
도 7에서 도시된 과냉각 장치 역시, 온도 감지부(60)에 수납된 물체가 닿는 경우, 보호부재(67)를 거쳐 감지단자(63)에 열이 전달되고, 이를 통해 물체의 온도를 측정할 수 있다. 평면형 전극(7a, 7b)으로 인해 수납공간에 전기장이 형성되고, 절연부재(64)와 전기장 차폐부재(65)로 인해 전류 및 전압의 인가와, 형성되는 전기장으로 인한 영향을 받지 않는다는 것은 위에서 설명되었다.
이러한 구성의 본 발명은 장시간 안정적으로 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보다 낮은 온도에서 수납물의 과냉각 상태를 안정적으로 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 고전압에 의한 전기장의 영향을 받지 않고 온도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 전기장의 형성 영역 내로 진입되어서 물체의 온도를 정확하게 감지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명은 본 발명의 실시예들 및 첨부도면에 기초하여 상세하게 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술되는 청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한되어야 한다. .

Claims (8)

  1. 물체를 수납하는 수납공간과;
    수납공간을 냉각시키고, 고전압에 의한 전기장을 수납공간에 공급하여 물체를 무동결 상태로 유지시키는 무동결 작동부와;
    물체의 온도를 감지하는 감지부를 포함하되,
    감지부는 감지단자와, 감지단자를 감싸는 전기장 차폐부재와, 감지단자와 전기장 차폐부재의 사이에 또는 전기장 차폐부재의 전방에 구비된 절연부재와, 전기장 차폐부재 또는 절연부재를 감지단자에 고정하는 고정부재와, 고정부재의 내부에 물체가 전기장 차폐부재 또는 절연부재와 직접 접촉되는 것을 방지하는 보호부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 감지부는 전기장이 공급되는 수납공간으로 적어도 일부분이 연장된 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 전기장 차폐부재 또는 절연부재는 고정부재의 내부에 삽입된 것을 특징으로 하는 과냉각 장치.
  8. 삭제
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