KR100951525B1 - 과냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 과냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 냉각 장치로부터 전원만을 공급받아, 독립적으로 수납물과, 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 제어하여, 수납물을 상전이 온도 이하에서도 무동결 상태로 유지하는 과냉각 시스템에 관한 것이다.

본 발명인 과냉각 시스템은 수납물이 수용되는 수용공간과, 외부로부터 전력을 인가받는 무선 전력 수신부와, 수신된 전력을 이용하여 수납물 및 수용공간에 열을 공급하는 열원공급부와, 용기 내의 수납물의 온도, 및 용기 내의 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 조절하기 위해, 열원공급부를 제어하여, 수납물이 무동결 상태로 유지되도록 하는 제어부로 이루어진 과냉각 장치와, 과냉각 장치를 수용하는 수용부과, 수용부를 냉각시키는 냉각부와, 외부로 전력을 인가하는 무선 전력 송신부와, 외부상용전원을 인가받아 무선 전력 송신부를 통하여 전력을 공급하고 냉각부를 제어하는 제어부를 구비하는 냉각 장치로 이루어져서, 과냉각 장치의 분리 및 장착이 가능하며, 과냉각 장치에 의한 독립적인 과냉각 제어가 가능하다.

Description

과냉각 시스템{SUPERCOOLING SYSTEM}

본 발명은 과냉각 시스템에 관한 것으로서, 특히 냉각 장치로부터 전원만을 공급받아, 독립적으로 수납물과, 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 제어하여, 수납물을 상전이 온도 이하에서도 무동결 상태로 유지하는 과냉각 시스템에 관한 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 옮아가 기 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.

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, 대한민국 공개특허공보 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 금속선반(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 내 벽에 붙이면 인가되는 전압의 드롭이 방지된다. 그리고, 상기 금속선반(7)을 고내에서 노출시키지 않고 염화 비닐재 등으로 피복해도 고내 전체가 전장 분위기로 된다.

이러한 종래 기술의 경우, 냉각 수납되는 수납물에 전기장 또는 자기장을 인가하여, 수납물이 과냉각 상태에 진입하도록 하기 때문에, 수납물의 과냉각 상태에서의 보관을 위해, 전기장 또는 자기장을 생성하기 위한 복잡한 장치가 구비되어야 하며, 이러한 전기장 또는 자기장의 생성을 위한 높은 전력소비가 요구된다. 또한, 이러한, 전기장 또는 자기장을 생성하는 장치는 고전력으로 인하여, 전기장 또는 자기장의 생성시, 차단시에 사용자의 안전을 위한 장치(예를 들면, 전기장 또는 자기장 차폐구조, 차단 장치 등)가 추가적으로 구비되어야 한다.

또한, 종래 기술의 경우, 보냉고 전체가 과냉각만을 위한 장치에 해당되어, 일부의 수납물에 대한 과냉각 상태로의 보관이 어려운 문제가 있다.

본 발명은 수납물에 대한 과냉각 상태의 조성 및 유지를 안정적으로 수행할 수 있는 과냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일정한 냉각 공간만이 형성되면, 수납물에 대한 과냉각 보관을 독립적으로 수행할 수 있는 과냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 냉각 장치로부터 전원만을 공급받아, 냉각 장치에 대하여 독립적인 제어를 수행하는 과냉각 장치를 구비하여, 분리 이동이 가능한 과냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 과냉각 장치가 설치된 상황하에서만, 전원이 과냉각 장치로 공급되도록 하거나, 사용자의 명령에 의해서만 전원이 공급되도록 하는 과냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 수납물에 대한 냉각 시에, 수납물 및 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 조절하여 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 과냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 종래 기술보다 간단한 구성요소와, 낮은 전력소비를 통하여, 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 과냉각 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명인 과냉각 시스템은 수납물이 수용되는 수용공간과, 외부로부터 전력을 인가받는 무선 전력 수신부와, 수신된 전력을 이용하여 수납물 및 수용공간에 열을 공급하는 열원공급부와, 용기 내의 수납물의 온도, 및 용기 내의 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 조절하기 위해, 열원공급부를 제어하여, 수납물이 무동결 상태로 유지되도록 하는 제어부로 이루어진 과냉각 장치와, 과냉각 장치를 수용하는 수용부과, 수용부를 냉각시키는 냉각부와, 외부로 전력을 인가하는 무선 전력 송신부와, 외부상용전원을 인가받아 무선 전력 송신부를 통하여 전력을 공급하고 냉각부를 제어하는 제어부를 구비하는 냉각 장치로 이루어져서, 과냉각 장치의 분리 및 장착이 가능하며, 과냉각 장치에 의한 독립적인 과냉각 제어가 가능하다.

또한, 과냉각 장치의 제어부는 수납물의 온도가 수납물 상층부의 온도보다 낮도록 열원공급부를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 온도 제어부는 수납물 상층부의 온도가 수납물의 상전이 온도보다 높도록 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 수납물 또는 수납물 상층부 또는 수납물 또는 수납물 상층부에 대응하는 용기 중의 적어도 하나 이상의 온도를 감지하는 온도 감지부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 사용자로부터 수납물의 과냉각 온도를 입력받는 온도 입력부를 구비하고, 과냉각 장치의 제어부는 입력된 과냉각 온도에 대응하여 열원 공급부를 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 입력된 과냉각 온도 또는 기설정된 과냉각 온도를 표시 하는 표시부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 냉각 장치의 제어부는 냉각부를 제어하여, 수용공간 내의 온도를 가변하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 무선 전력 수신부에 연결되어 전력을 충전하여 저장하는 전력 저장부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 전력 저장부에 저장된 전력을 이용하여 사용자에게 경고 정보를 시각적 또는 청각적으로 전달하는 정보 전달부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치와 냉각 장치 간에 데이터 전송을 위한 무선 데이터 송수신 경로가 구비된 것이 바람직하다.

또한, 과냉각 장치는 전원 공급의 공급 및 차단을 위한 입력부를 구비하고, 과냉각 장치의 제어부는 입력된 전원 공급의 공급 및 차단 입력을 냉각 장치의 제어부로 무선 데이터 송수신 경로를 통하여 전송하고, 냉각 장치의 제어부는 무선 전력 송신부를 전송된 전원 공급의 공급 및 차단 입력에 따라 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 냉각 장치는 무선 전력 송신부에 의한 전력 전송을 온/오프시키는 차단부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 차단부는 수용부에 형성되며, 과냉각 장치의 수용부 내로의 투입 및 인출에 의해 온 및 오프 동작하는 것이 바람직하다.

또한, 냉각 장치는 과냉각 장치로 인가되는 전력을 조절하는 전력 조절부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 냉각 장치는 과냉각 장치의 부하 변동을 감지하는 감지부를 구비하고, 전력 조절부는 감지부의 감지 결과에 따라 전력을 조절하는 것이 바람직하다.

또한, 부하 변동은 과냉각 장치가 냉각 장치로부터의 분리 상태를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 수용부는 냉각 장치의 도어에 형성되며, 수용부를 개폐하는 수용부 도어가 형성된 것이 바람직하다.

또한, 수용부는 과냉각 장치가 놓여질 위치를 표시하기 위한 위치 표시부를 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 위치 표시부는 과냉각 장치의 적어도 일부분이 삽입되는 수용홈을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 위치 표시부는 무선 전력 송신부를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명은 수납물에 대한 과냉각 상태의 조성 및 유지를 안정적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 일정한 냉각 공간만이 형성되면, 수납물에 대한 과냉각 보관을 독립적으로 수행하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 냉각 장치로부터 전원만을 공급받아, 냉각 장치에 대하여 독립적인 제어를 수행하는 과냉각 장치를 구비하여, 분리 이동이 가능하도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 과냉각 장치가 설치된 상황하에서만, 전원이 과냉각 장치로 공급되도록 하거나, 사용자의 명령에 의해서만 전원이 공급되도록 하여, 소비전력을 절감하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 과냉각 장치 내의 수납물의 부하 정도에 따라 필요한 전원을 인가하도록 하여, 과냉각 상태를 안정적으로 유지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수납물에 대한 냉각 시에, 수납물 및 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 조절하여 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 종래 기술보다 간단한 구성요소와, 낮은 전력소비를 통하여, 수납물의 과냉각 상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 과냉각 장치에 대한 위치 표시를 냉각 장치가 제공하여, 사용자가 용이하게 과냉각 장치를 냉각 공간 내에 위치시킬 수 있는 효과가 있다.

이하에서, 본 발명은 도면과 함께, 상세하게 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 과냉각 장치에 적용되는 과냉각 과정을 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 냉각 공간(S) 내에 액체(L)를 수용하는 용기(C)가 냉각된다.

냉각 공간(S)의 냉각 온도가 예를 들면, 상온에서부터 0도(물의 상전이 온도) 또는 액체(L)의 상전이 온도 이하로 냉각된다고 가정한다. 이러한 냉각이 진행될 때, 예를 들면, 물의 경우 -1 ~-5℃ 정도에서 얼음 결정이 최대로 생성되는 물의 최대 빙결정 생성대의 온도(약 -1~ -5℃) 이하에서 또는 액체(L)의 최대 빙결정 생성대 이하에서의 냉각 온도에서도 물 또는 액체(L)의 과냉각 상태를 유지시키려 한다.

이러한 냉각 중에 액체(L)로부터 증발이 이루어져서, 수증기가 용기(C) 내의 기체(또는 공간)(Lg) 내로 유입된다. 용기(C)가 뚜껑(Ck)에 의해 폐쇄된 경우, 증발된 수증기로 인하여, 기체(Cg)는 과포화 상태가 될 수 있다. 다만, 본 명세서에서 용기(C)는 뚜껑(Ck)을 선택적으로 포함할 수 있으며, 포함된 경우 냉각 공간의 냉기가 직접적으로 유입되거나, 액체(L)의 표면 또는 표면 상의 기체(Lg)의 온도가 냉기에 의해 냉각되는 것을 어느 정도 방지할 수도 있다.

냉각 온도가 액체(L)의 최대 빙결정 생성대의 온도에 도달하거나 통과하면서 기체(Lg) 내의 수증기 또는 용기의 내측벽의 물방울이 결빙될 수 있다. 또는, 액체(L)의 표면(Ls)과, 용기(C)의 내측벽(냉각 공간(S)의 냉각 온도에 거의 일치함)이 접하는 부분에서 응축이 일어나고 이러한 응축된 액체(L)가 얼음 결정인 빙결핵으로 형성될 수 있다.

예를 들면, 기체(Lg) 내의 빙결핵이 하강하여 액체(L)의 표면(Ls)을 통하여 액체(L)에 침투하게 되면, 액체(L)의 과냉각 상태가 해제되어, 액체(L)에 결빙 현상이 야기되어, 액체(L)의 과냉각이 해제된다.

또는, 빙결핵이 액체(L)의 표면(Ls)과 접하게 됨으로써, 액체(L)의 과냉각 상태가 해제되어, 액체(L)에 결빙 현상이 야기될 수 있다.

이에 따라, 본 발명인 과냉각 장치는 냉각 공간(S)에 수납된 용기(C) 및 액체(L)에 에너지(예를 들면, 열에너지)를 인가 또는 공급하여, 기체(Lg) 및 액체(L)의 온도를 제어하여, 액체(L)가 액체의 상전이 온도 이하에서도 무동결 상태 즉, 과냉각 상태를 유지하도록 한다. 여기서, 기체(Lg)는 액체(L)에 접하면서 액체(L)의 상층부에 위치하는 것으로, 본 명세서에서는 액체 상층부(또는 수납물 상층부)로 정의되며, 이러한 액체 상층부는 기체(Lg) 이외에도, 액체(L)에 부유할 수 있는 기름층 또는 플라스틱 또는 기타 수지를 포함하는 물체가 될 수 있다. 아울러, 본 실시예에서 편의상, 액체(L)로 기재되어 있으나, 액체(L)뿐만 아니라, 육류 및 어류, 야채, 과일 등과 같은 일반 수납물에도 적용될 수 있다.

이러한 온도 제어에 의한 과냉각 상태의 유지는 도 4 및 5에서 상세하게 설명된다.

도 4 및 5는 도 3에 따른 물의 과냉각 상태 그래프이다.

먼저, 도 4는 냉각 공간(S)을 일정 온도(예를 들면, -12℃ 정도)로 냉각 온도를 유지하거나, 냉각할 때, 수납된 액체(L)(본 실시예에서는 증류수 또는 물) 및 액체 상층부(Lg)의 온도는 냉각 온도에 대응하여, 점차 낮아지게 된다. 다만, 도 3에서 기재된 바와 같이, 액체(L) 및/또는 액체 상층부(Lg)에 에너지(예를 들면, 열에너지)를 인가하여 액체 상층부(Lg)의 온도가 액체(L)의 온도보다 높도록 유지할 경우, 액체(L)의 온도가 물의 최대빙결정생성대보다 낮은 약 -10℃에서도 과냉각 상태를 유지하여 무동결되고 있음을 알 수 있다.

만약, 액체(L)가 동결되는 경우에는, 액체(L)의 온도가 상전이 온도를 일정하게 유지하거나 상전이 온도 이하에서 급격하게 상전이 온도로 상승하게 된다.

도 5는 냉각온도와, 용기의 각 부분의 온도 및 액체 상층부의 온도 간의 상관 관계를 나타내는 온도 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 공간(S)의 냉각 온도는 냉동 싸이클(즉, 냉각 수단)에 동작에 따라 다소 간의 변동폭을 지니면서 실질적으로 일정한 냉각 온도를 유지하게 된다. 용기(C)의 경우, 액체(L)에 접하게 되므로, 용기(C)의 온도는 액체(L)의 온도에 거의 일치하게 된다. 따라서, 용기(C)의 상부, 중부, 하부의 온도를 감지하더라도 실질적으로 동일한 온도값을 나타내게 된다. 도 5에서도, 용기(C)의 상부, 중부, 하부의 온도 즉, 액체(L)의 온도보다 액체 상층부(Lg)의 온도를 제어하게 되면, 액체(L)가 과냉각 상태를 상전이 온도 이하에서도 유지하게 됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명인 과냉각 장치는 액체(L) 및/또는 용기(C)에 에너지를 인가하여, 액체 상층부(Lg)의 온도가 액체(L)의 온도보다 높도록 함으로써, 더욱 바람직하게는, 액체 상층부(Lg)의 온도가 액체(L)의 상전이 온도 이상으로 함으로써, 용기(C) 내의 액체(L)가 상전이 온도 이하에서, 또는 액체(L)의 최대 빙결정 생성대 온도 이하에서도 과냉각 상태를 유지하게 된다.

액체(L)의 경우를 예시적으로 설명하였으나, 액체를 포함하는 수납물의 경우에도 수납물 내의 액체를 지속적으로 과냉각시킴으로써 수납물의 신선한 장기 보관 이 가능하게 되므로, 위의 과정을 적용하여 수납물이 상전이 온도 이하에서 과냉각 상태로 유지될 수 있다. 또한, 도 5에서와 같이, 냉각 온도가 변동되더라도, 온도 제어를 통하여, 액체(L)의 온도를 원하는 온도로 유지할 수도 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 에너지는 열 에너지, 전기 또는 자기 에너지, 초음파 에너지, 광 에너지 등의 적용될 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 과냉각 시스템의 개략 구성도이다.

과냉각 시스템은 내부에 냉각 공간을 구비하여, 냉각 공간에 대한 냉각을 수행하는 냉각 장치(60)와, 수납물을 수납하는 수납공간(또는 용기)을 구비하며, 냉각 장치(60)의 냉각 공간에 수납되어 냉각되되, 냉각 장치(60)로부터 전력을 공급받아 동작하여, 수납물 및 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 제어하여 수납물이 상전이 온도 이하에서도 무동결 상태를 유지하도록 하는 과냉각 장치(20)로 구성된다.

먼저, 냉각 장치(60)는 외부 상용전원으로부터 전원을 인가받아, 내부의 각 구성요소에 필요한 전원을 변압 및 정류 등을 수행하여 공급하는 전원부(32)와, 전원부(32)로부터 인가된 전원을 자기 유도 방식 등의 비접촉 방식으로 외부로 또는 과냉각 장치(20)로 인가하는 무선 전력 송신부(34)와, 과냉각 장치(20)와 통신을 수행하는 데이터 통신부(36)와, 냉각 공간 및 외부의 온도 등을 감지하는 감지부(38)와, 사용자로부터의 냉각 및 냉동 명령, 온도 설정 등을 입력받는 입력부(40)와, 냉각 공간 등에 대한 정보, 과냉각 장치(20)의 정보 등을 표시하는 표시부(42)와, 냉각 공간을 냉각하는 냉동 싸이클(44)와, 상술된 구성요소들을 제어하 여, 냉각 공간에 대한 냉각 및 과냉각 장치(20)에 대한 전력 공급 또는 제어를 수행하는 제어부(46)로 이루어진다. 여기서, 냉각 공간은 일반적인 냉장고와 같이, 냉장실 또는 냉동실 및 특냉실 등을 포함할 수 있다.

전원부(32)는 도 6에서 제어부(46)에만 전원을 공급하는 것으로 편의상 도시될 뿐이며, 무선 전력 송신부(34) 등 전원이 필요한 모든 구성요소에 필요한 전원을 공급하는 것으로 이해되어야 한다.

무선 전력 송신부(34)는 과냉각 장치(20)의 무선 전력 수신부(21)와 자기 유도와 같은 비접촉 방식으로 과냉각 장치(20)에 필요한 전원을 공급한다. 즉, 무선 전력 송신부(34)와, 무선 전력 수신부(21)는 일정한 유도 코일을 구비하여, 무선 전력 송신부(34)가 인가된 전원을 자기 유도하고, 이러한 자기 유도에 의해 무선 전력 수신부(21)의 유도 코일에 전원이 인가되는 방식으로, 널리 알려진 유도 코일에 의한 자기 유도 방식이 적용될 수 있다. 이러한 비접촉 방식은 자기 유도에 제한되지 않으면, 다른 다양한 방식도 적용될 수 있다.

다음으로, 데이터 통신부(36)는 과냉각 장치(20)의 데이터 통신부(23)와, 비접촉식 방식에 의해 데이터 통신을 수행한다. 예를 들면, 데이터 통신부(36)와, 데이터 통신부(23) 간의 데이터 통신은 적외선 통신, RF 통신, ZIGBEE 통신, BLUETOOTH 통신, 트랜스를 이용한 ASK(Amplitude Shift Keying) 방식 등이 적용될 수 있다.

감지부(38)는 냉각 공간 및 외부의 온도, 냉동 싸이클(44)에 구비된 증발기 또는 응축기 등의 온도를 감지하는 온도 센서 등을 나타낸다.

입력부(40)는 사용자로부터의 냉각 및 냉동 명령(예를 들면, 냉동, 냉장, 특냉 등), 온도 설정, 과냉각 장치(20)로의 전원 인가 명령(선택적 사항), 과냉각 장치(20)의 과냉각 제어 수행 명령(선택적 사항) 등을 입력받아, 제어부(46)에 인가한다. 이러한 입력부(40)는 터치 버튼, 터치 스크린, 정전 스위치 또는 일반적인 입력 버튼 등이 적용될 수 있다. 또한, 사용자는 입력부(40)를 통하여 수납물의 종류, 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도, 수납물의 상전이 온도, 수납물의 질량, 수납물의 부피 등의 수납물 정보를 입력할 수도 있다. 이러한 입력부(40)는 바코드 판독기 또는 RFID 판독기일 수도 있어, 이러한 판독에 의한 수납물 정보를 제어부(46)로 제공할 수도 있다.

표시부(42)는 냉각 공간 등에 대한 정보(예를 들면, 냉각 공간의 온도 등), 과냉각 장치(20)의 정보(예를 들면, 과냉각 제어의 수행 여부 등) 등을 표시하는 디스플레이 수단으로서, LED 또는 LCD 등을 이용한 장치일 수 있다.

냉동 싸이클(44)은 냉각 공간을 냉각하기 위한 장치로, 일반적으로 냉각 장치에 구비되는 수단으로서, 수납물을 냉각시키는 방법에 따라 간냉식과 직냉식으로 구분될 수 있으나, 냉동 싸이클(44)은 간냉식 또는 직냉식으로 냉각을 수행할 수 있다. 따라서, 냉동 싸이클(44)은 냉각을 위해, 압축기, 증발기, 응축기, 냉매관 등을 포함하며, 그 냉각 방식에 따라 냉각팬, 댐퍼, 냉기 유도 덕트 등을 선택적으로 구비하는 것으로 이해되어야 한다.

제어부(46)는 냉각 공간을 냉각하는 냉동 싸이클(44)과, 상술된 구성요소들을 제어하여, 냉각 공간에 대한 냉각을 기본적으로 수행한다.

제어부(46)는 냉각 공간에 대한 냉각을 냉동 싸이클(44)을 제어하여 수행하되, 일반적인 냉동의 경우는 예를 들면, -18~ -22℃의 냉각 온도로 유지되거나, 또는 과냉각의 경우에는 일반적인 냉각 온도와 동일하거나, 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하의 냉각 온도가 유지되도록 한다.

또한, 제어부(46)는 입력부(40)로부터 입력된 온도 제어 명령(예를 들면, 냉각 공간의 설정 온도 등)에 의해 냉동 싸이클(44)을 제어하는 동작을 수행한다. 또한, 제어부(46)는 과냉각 장치(20)에 설치된 입력부(27)로부터의 수납물의 냉각 온도를 데이터 통신부(36)를 통하여 인가받아, 그에 따른 냉각을 수행할 수도 있다. 이러한 냉각 공간에 대한 온도 제어는 감지부(38)로부터의 온도 감지와 함께 이루어져야 함은 일반적인 기술에 불과하여 그 설명이 생략된다.

또한, 제어부(46)는 입력부(40)로부터의 수납물 정보에 따라, 수납물의 과냉각 온도 등을 설정하여, 데이터 통신부(36)를 통하여 과냉각 장치(20)에 인가하여, 그에 따른 제어가 수행되도록 할 수도 있다.

또한, 제어부(46)는 입력부(40)로부터의 전원 인가 명령에 따라, 무선 전력 송신부(34)를 제어하여, 전원을 과냉각 장치(20)에 인가할 수도 있다. 물론, 전원 인가는 전원 인가 명령이 없어도, 무선 전력 수신부(21)가 무선 전력 송신부(34)에 근접하게 되어 자기 유도에 의한 전원 인가가 야기될 수 있게 되면, 자동적으로 전원이 인가되도록 할 수도 있다.

또한, 제어부(46)는 데이터 통신부(36)가 과냉각 장치(20)로부터 수신하는 수납물의 온도(예를 들면, 과냉각 상태인 수납물의 과냉각 온도 등), 과냉각 제어 의 수행 여부의 정보 등을 획득하여, 표시부(42)에 표시할 수도 있다.

과냉각 장치(20)는 냉각 장치(60)로부터 전원을 비접촉 방식으로 인가받는 무선 전력 수신부(21)와, 무선 전력 수신부(21)로부터 전원을 공급받아, 전원을 저장하는 전력 저장부(22)와, 냉각 장치(60)와 통신하는 데이터 통신부(23)와, 수납공간의 온도 등을 감지하는 감지부(24)와, 수납공간 내의 수납물 및/또는 수납물 상층부에 에너지인 열을 공급하는 열원 공급부(25)와, 수납물의 상태 등의 정보를 표시하는 표시부(26)와, 사용자로부터의 명령을 획득하는 입력부(27)와, 상술된 구성요소들을 제어하여, 수납공간 내에 수납된 수납물이 상전이 온도 이하에서도 무동결 상태를 유지하도록 하는 제어부(28)로 이루어진다.

무선 전력 수신부(21)는 상술된 냉각 장치(60)의 무선 전력 송신부(34)에 대응되는 것으로, 상술된 바와 같이, 자기 유도 방식 등에 의해 전원을 공급받는다.

전력 저장부(22)는 선택적으로 구비될 수 있는 구성요소로서, 무선 전력 수신부(21)가 냉각 장치(60)로부터 전원을 공급받는 중에, 무선 전력 수신부(21)로부터 전원을 공급받아 저장하고, 무선 전력 수신부(21)로부터 전원이 공급되지 않는 동안에, 제어부(28) 등에 저장된 전원을 공급하는 충전 장치를 포함한다.

데이터 통신부(23)는 냉각 장치(60)의 데이터 통신부(36)에 대응되는 것으로, 상술된 바와 같이, 비접촉 방식 등으로 통신을 수행한다.

감지부(24)는 수납공간의 상태, 수납공간에 수납된 수납물의 상태, 수납물 상층부의 온도 등을 감지하거나 저장하여, 제어부(28)에 알려준다. 감지부(24)는 예를 들면, 수납공간의 상태인 수납공간의 용적에 관한 정보를 저장하거나, 수납공 간 또는 수납물의 온도 또는 수납물 상층부를 감지하는 온도계이거나, 수납공간 내에 수납물 등이 수납되었는지나, 수납물의 과냉각이 해제되었음을 확인하거나 수납물 등의 종류, 부피, 질량의 확인을 하는 경도계, 중량계 또는 광센서(또는 레이저 센서) 또는 압력센서일 수 있다.

열원 공급부(25)는 냉각되는 수납 공간에 대하여, 수납물 및/또는 수납공간 및/또는 용기에 에너지를 인가하여, 수납물 상층부의 온도가 수납물의 온도보다 높도록 함으로써, 더욱 바람직하게는, 수납물 상층부의 온도가 수납물의 상전이 온도 이상이 되도록 함으로써, 용기 내의 수납물이 상전이 온도 이하에서, 또는 수납물의 최대 빙결정 생성대 온도 이하에서도 과냉각 상태를 유지하게 된다. 열원 공급부(25)는 이러한 에너지로 예를 들면, 열 에너지, 초음파 에너지 등을 사용할 수 있다.

표시부(26)는 수납물의 과냉각 온도를 표시하거나, 수납물에 대한 과냉각 동작 중임 등을 시각적 또는 청각적으로 표시할 수 있다. 또한, 표시부(26)는 과냉각 장치(20)가 냉각 장치(60)로부터 분리되어 전력을 인가받지 못하거나, 냉각 장치(60)의 정전 또는 고장으로 인하여 전력을 더 이상 냉각 장치(60)로부터 인가받지 못하고, 전력 저장부(22)를 통하여서만 전력을 인가받을 경우, 이에 대한 경고 정보(즉, 전력 문제에 대한 정보)를 시각적으로 또는 청각적으로 표시할 수도 있다.

입력부(27)는 수납물에 대한 과냉각 동작의 수행 명령, 과냉각 온도의 설정 등을 사용자로부터 입력받아, 제어부(28)로 인가한다. 또한, 입력부(27)는 냉각 장 치(60)로부터의 전원 공급을 위한 전원 공급 명령 또는 전원 공급 차단 명령을 사용자로부터 입력받아, 제어부(28)에 인가한다.

제어부(28)는 냉각 공간 내에 위치된 수납 공간에 수납된 수납물이 냉각됨에 따라, 열원 공급부(25)를 제어하여, 에너지가 수납물 및/또는 수납물 상층부에 공급되도록 하여, 상술된 바와 같이, 수납물이 상전이 온도 이하에서도 무동결 상태로 유지되도록 한다.

예를 들면, 제어부(28)는 입력부(27)로부터의 과냉각 동작의 수행 명령에 따라, 또는 기설정된 수행 명령에 따라, 열원 공급부(25)를 제어하여, 에너지를 공급하되, 감지부(24)로부터 감지된 온도 정보에 따라, 열원 공급부(25)의 온/오프 및 인가되는 에너지양을 조절하게 된다.

또한, 제어부(28)는 입력부(27)에 의해 설정된 과냉각 온도에 따라, 또는 기설정된 과냉각 온도에 따라, 열원 공급부(25)를 제어하여, 에너지를 공급하되, 감지부(24)로부터 감지된 온도 정보에 따라, 열원 공급부(25)의 온/오프 및 인가되는 에너지양을 조절하게 된다.

또한, 제어부(28)가 냉각 공간에 대한 온도를 조절함에 있어서, 냉각 장치(60)가 열전소자나 히터 등을 구비하여, 냉각 공간에 대한 온도를 보다 능동적으로 조절할 수도 있다.

또한, 제어부(28)는 입력부(27)로부터 전원 공급 명령 또는 전원 공급 차단 명령을 입력받아, 데이터 통신부(23)를 통하여 냉각 장치에 전송할 수 있다. 이에 따라, 냉각 장치(60)로부터의 전원의 공급 및 차단을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(28)는 냉각 장치(60)로부터 전력이 인가되지 못하고, 전력 저장부(22)의 전력이 사용되는 경우, 표시부(26)를 통하여 경고 정보를 시각적 또는 청각적으로 표시할 수도 있다.

이외의 상세한 제어 과정 등에 대해서는 하기에서 기재된다.

상술된 실시예에서, 무선 전력 송신부(34)와, 무선 전력 수신부(21)는 유선 전력 송신으로, 데이터 통신부(36) 및 데이터 통신부(23) 간의 통신도 유선 통신으로, 구성되는 것도 가능하다. 또한, 제어부(46)가 제어부(28)의 기능을 함께 수행할 수도 있는 것으로 이해되어야 한다. 다만, 도 7 내지 11에서는 도 6과 같은 구성에서 이루어지는 것으로 가정하여 설명된다.

상술된 제어부(28)와, 제어부(46)는 상술된 온도, 입력 명령 등의 다양한 데이터 등을 저장하는 저장부를 당연히 구비하는 것으로 이해되어야 한다.

도 7 내지 11은 과냉각 장치의 제1 내지 제5 실시예들의 개략 구성도이다. 이들 실시예에서, 수납물이 수용되는 용기(29)가 공통적으로 적용되며, 이 용기는 예를 들면, 플라스틱과 같은 재질이 사용될 수 있으며, 보다 높은 열 전도를 위해 용기의 내부에 금속 재질층 등을 구비하거나, 용기(29)에 미치는 외부 냉기에 의한 급격한 온도 변화를 방지하기 위해 단열층을 구비할 수도 있다.

도 7은 과냉각 장치(20)의 제1실시예로서, 열원 공급부(25)가 용기(29) 내의 수납물에 주로 에너지를 가하는 하단 열원 공급부(25a)와, 수납물 상층부에 주로 에너지를 가하는 상단 열원 공급부(25b)로 구성된다. 하단 열원 공급부(25a)와 상단 열원 공급부(25b)에 의해 공급된 에너지는 수납물 내의 복사, 대류, 전도 등에 의해 서로 영향을 미칠 수도 있다.

또한, 감지부(24)가 수납물 또는 수납물에 대응하는 용기(29) 하단(또는 상대적으로 하측 방향)의 온도를 감지하는 하단 감지부(24a)와, 수납물 상층부 또는 수납물 상층부에 대응하는 용기(29) 상단(또는 상대적으로 상층 방향)의 온도를 감지하는 상단 감지부(24b)로 이루어진다.

이러한 구성에서, 제어부(28)는 수납물에 대한 냉각이 수행됨에 따라, 하단 감지부(24a)로부터 감지된 온도에 따라 하단 열원 공급부(25a)의 온/오프 또는 에너지 공급량을 조절하며, 이에 독립적으로 상단 감지부(24a)로부터 감지된 온도에 따라 상단 열원 공급부(25b)의 온/오프 또는 에너지 공급량을 조절하게 된다. 즉, 제어부(28)는 수납물의 상태와, 수납물 상층부의 상태에 따라 에너지 공급을 각각 수행하여, 상술된 바와 같이, 냉각 온도가 수납물의 최대 빙결정 생성대의 온도 이하로 냉각되더라도 수납물 상층부의 온도가 수납물의 온도보다 높도록 제어하여, 수납물이 무동결 상태로 보존되도록 한다.

이러한 제어시에, 제어부(28)는 수납물에 대한 설정된 과냉각 온도 또는 사용자에 의해 설정된 과냉각 온도 또는 수납물의 보관을 위한 최적의 과냉각 온도 등을 저장하고 있으면, 하단 감지부(24a)와 하단 열원 공급부(25a)를 각각 독립적으로 제어하여, 이러한 온도가 유지되도록 할 수도 있다.

이러한 수납물과, 수납물 상층부의 독립적인 제어에 의해, 과냉각 상태의 에너지를 위한 최적의 에너지 공급 제어가 가능하여, 외부의 냉각 온도의 급격한 변동(예를 들면, 급격한 냉각 또는 제상 동작 시)에도 수납물의 과냉각 상태를 안정 적으로 유지할 수도 있다. 또한, 사용자가 수납물의 과냉각 온도를 설정하는 경우, 보다 신속하게 이러한 온도로의 제어를 수행할 수 있다.

도 8은 과냉각 장치(20)의 제2실시예로서, 열원 공급부(25)가 용기(29) 내의 수납물에 주로 에너지를 가하는 하단 열원 공급부(25a)와, 수납물 상층부에 주로 에너지를 가하는 상단 열원 공급부(25b)로 구성된다.

또한, 감지부(24)는 수납물 또는 수납물에 대응하는 용기(29) 하단(또는 상대적으로 하측 방향)의 온도를 감지하는 하단 감지부(24a)만으로 이루어진다.

이때, 제어부(28)는 상단 열원 공급부(25b)를 제어하되, 일정한(또는 다소의 변동폭을 지니더라도 비교적 일정한) 에너지가 수납물 상층부에 인가되도록 제어하고, 수납물에 대해서는 도 7에서 상술된 바와 같이, 하단 열원 공급부(25a) 및 감지부(24a)에 의한 제어를 수행할 수도 있다. 이러한 것은 제어부(28)가 수납물의 온도는 수납물의 최대 빙결정 생성대 또는 그 이하의 온도로 정밀하게 제어할 필요가 있으나, 수납물 상층부의 경우, 수납물의 온도보다 높도록, 예를 들면, 수납물의 상전이 온도보다 높도록만 하면 수납물의 과냉각 상태가 유지된다. 물론, 상단 열원 공급부(25b)에서 인가되는 에너지의 양에 대하여, 제어부(28)는 필요한 데이터를 저장하고, 그에 따라 상단 열원 공급부(25b)를 제어할 수도 있다. 따라서, 제어부(28)는 수납물 상층부에 대한 정밀한 온도 가변을 수행하기 않더라도 수납물을 상전이 온도 이하에서 과냉각 상태로 유지할 수 있다.

도 9는 과냉각 장치(20)의 제3실시예로서, 열원 공급부(25)가 용기(29)의 수납물과 수납물 상층부에 에너지를 가하는 중단 열원 공급부(25c)로 구성되고, 감지 부(24)가 수납물 또는 수납물에 대응하는 용기(29) 하단(또는 상대적으로 하측 방향)의 온도를 감지하는 하단 감지부(24a)로 이루어진다.

이러한 구성에서, 제어부(28)는 수납물 등에 대한 냉각이 진행됨에 따라, 하단 감지부(24a)로부터의 온도에 따라 중단 열원 공급부(25c)를 제어한다. 다만, 중단 열원 공급부(25c)에 의해 수납물에 인가되는 에너지가 수납물 상층부에 인가되는 에너지보다 많도록 하여야, 수납물 상층부의 온도가 수납물의 온도보다 높게 된다. 이러한 것을 위해, 예를 들면, 중단 열원 공급부(25c)가 발열 코일일 경우,수납물 상층부에 대응하는 용기(29) 부분에 감기는 발열 코일의 회전수가 수납물에 대응하는 용기(29) 부분에 감기는 발열 코일의 회전수보다 적도록 함으로써 가능하게 되며, 예를 들면 1:5의 비율이 가능하다. 또한, 중단 열원 공급부(25c)는 수납물과 수납물 상층부가 만나는 부분 뿐만 아니라, 도 7 및 도 8에서와 같이, 상단 및 하단에 각각 위치되나, 서로 연결된 발열 코일로 이루어질 수도 있으며, 이러한 경우에도 중단 열원 공급부(25c)의 제어와 같이, 제어부(28)는 실질적으로 하나의 열원 공급부를 제어하는 것에 해당된다.

도 10은 과냉각 장치(20)의 제4실시예로서, 열원 공급부(25)가 수납물 상층부에 주로 에너지를 직접적으로 가하는 상단 열원 공급부(25b)로 구성되고, 감지부(24)가 수납물 상층부 또는 수납물 상층부에 대응하는 용기(29) 상단(또는 상대적으로 상층 방향)의 온도를 감지하는 상단 감지부(24b)로 이루어진다.

여기서, 상단 열원 공급부(25b)에 의해 공급된 에너지는 수납물 상층부뿐만 아니라, 수납물에도 복사, 대류, 전도 등에 의해 공급된다.

특히, 이러한 구조에서, 제어부(28)는 상단 열원 공급부(25b)를 제어하여 에너지를 인가할 때, 어느 정도의 에너지가 수납물에 공급되는지에 대한 실험 데이터 (예를 들면, 수납물 상층부의 온도가 80℃이면, 수납물의 온도는 -8℃ 정도) 또는 연산 알고리즘(예를 들면, 현재의 냉각 온도 또는 수납물 상층부의 온도, 상단 열원 공급부(25b)의 발열량으로부터 수납물에 인가되는 에너지(또는 에너지양 또는 열량)의 추정 또는 연산 알고리즘)를 저장하고 있는 것이 바람직하다.

즉, 제어부(28)는 상단 감지부(24b)에 의한 온도에 따라 상단 열원 공급부(25b)를 제어하되, 이러한 실험 데이터 또는 연산 알고리즘에 의해 상단 열원 공급부(25b)에 의해 공급되는 에너지량(또는 열량)을 조절하여, 수납물의 과냉각 상태를 유지시킨다.

도 11은 과냉각 장치(20)의 제5실시예로서, 열원 공급부(25)가 용기(29) 내의 수납물에 주로 에너지를 가하는 하단 열원 공급부(25a)와, 수납물 상층부에 주로 에너지를 가하는 상단 열원 공급부(25b)로 구성된다. 하단 열원 공급부(25a)와 상단 열원 공급부(25b)에 의해 공급된 에너지는 수납물 내의 복사, 대류, 전도 등에 의해 서로 영향을 미칠 수도 있다.

또한, 감지부(24)가 용기(29)가 수납되는 냉각 공간(S)의 온도를 감지하는 감지부(38a)를 구비하는 경우이다. 여기서, 감지부(38a)는 냉각 장치(60)에 구비되는 감지부(38)로서, 냉각 장치(60)로부터 감지부(38)에 의해 감지된 온도를 제어부(28)가 수신한 것일 수도 있고, 냉각 장치(60)의 설정온도일 수도 있다.

제어부(28)는 감지부(38a)에 의해 감지된 감지 온도에 따라, 수납물과 수납 물 상층부에 인가되어야 할 에너지량을 결정하여, 공급한다. 이러한 것은 제어부(28)가 용기(29)에 대한 냉각 온도 또는 감지 온도를 인지할 경우, 어느 정도의 에너지량을 인가하여야 수납물의 과냉각 상태가 유지되는지에 대한 실험데이터 또는 연산 알고리즘을 구비하는 것으로 용이하게 수행될 수 있다. 여기서, 열원 공급부(25)는 2개가 아닌, 상부 열원 공급부(25b)만을 구비하여, 도 10과 유사한 제어를 수행할 수도 있다.

상술된 도 7 내지 11에 따른 제1 내지 제5실시예에서, 냉각 장치(60)는 냉동 싸이클(44)을 구비하고 있으므로, 소정의 제상 장치(예를 들면, 제상 센서, 제상 히터 등)를 구비할 것이며, 이러한 제상 장치에 의해 제상이 수행될 경우, 제어부(28)는 열원 공급부(25)에 의한 에너지 공급을 차단함으로써, 수납물 및 수납물 상층부의 과도한 온도 상승을 방지하여, 수납물의 과냉각 상태가 안정적으로 유지되도록 할 수도 있다.

또한, 상술된 도 7 내지 11에서, 과냉각 장치(20)는 입력부(27)를 통하여, 사용자가 수납물의 과냉각 온도를 입력할 경우, 열원 공급부(25)를 제어하여, 수납물의 현재 온도를 제어하여, 입력된 과냉각 온도에서의 수납물의 보관이 가능하도록 한다.

도 12 및 13은 과냉각 시스템의 실시예이다.

도 12 및 13에 도시된 바와 같이, 과냉각 시스템은 냉각 장치(60)가 side by side 냉장고(100)의 형태로 구성되며, 과냉각 장치(20)가 분리가능한 용기(29)에 일체형으로 구비된 형태이다.

도시된 바와 같이, 냉장고(100)의 도어(200)의 일측에 냉각 공간(예를 들면, 홈바의 형태)를 개폐하기 위한 손잡이(140a)가 부착된 도어(140)가 구비되어 있다.

도 13은 도 12의 부분 사시도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 도어(140) 내측의 냉각 공간(142)이 형성되며, 냉각 공간(142) 내부에 과냉각 장치(20)가 수납될 수 있다.

이 도어(140)는 한 쌍의 경첩(141a, 141b)에 의해서 냉각 공간(142)의 하단면에 회동가능하게 지지되어 있으며, 냉각 공간(142)의 양측면(142a, 142b)에는 가이드홈(143a), (143b)(도시되지 않음)이 형성되어 있고, 일단은 이 가이드홈(143a, 143b)에 상하 이동 가능하게 연결되고, 타단은 도어(140)의 양측면에 회동가능하게 연결되는 한 쌍의 링크(144a, 144b)가 구비된다. 따라서, 도어(140)의 개폐시, 이 가이드홈(143a, 143b)에 연결된 링크(144a, 144b)의 단부는 가이드홈(143a, 143b)을 따라 상하로 이동하면서 개폐되는 도어(140)를 지지하게 된다.

냉각 공간(142)의 저면(120)에는 용기(29)가 수용될 수 있는 수용홈(122)이 형성된다. 예를 들면, 무선 전력 전송에 의한 전원 인가 방식이 적용되는 경우, 이 수용홈(122) 주위(예를 들면, 수용홈(122)의 저면 또는 측면)에 무선 전력 송신부(34)가 구비되고, 용기(29)의 저면측에 무선 전력 수신부(21)가 형성된다.

상술된 수용홈(122)은 과냉각 장치(20)가 냉각 공간(142) 내에서 장착되어야할 위치를 나타내는 위치 표시부의 일 실시예이다. 즉, 위치 표시부는 과냉각 장치(20)가 놓여지는 위치를 나타내는 것으로, 수용홈(122) 이외에도, 요철의 형태로 구성될 수도 있고, 평면 상에 인쇄된 인쇄물 형태로 구성될 수도 있다.

과냉각 장치(20)는 용기(29)에 일체로 구성되며, 용기(29) 내부에는 수납물을 수납하는 수납공간(도시되지 않음)이 형성되어 있다. 과냉각 장치(20)는 용기(29)의 외면에 입력부(27)와, 표시부(26)를 구비할 수 있다. 용기(29)는 수납공간이 형성된 본체부(29a)와, 수납공간을 개폐하는 덮개부(29b)로 이루어진다. 감지부(24)와, 열원 공급부(25), 무선 전력 수신부(21)와, 데이터 통신부(23) 및 제어부(28)는 용기(29)의 내측에 일체로 내장될 수 있다.

상술된 도 12 및 13 이외에도 다양한 냉각 장치 등에 적용될 수 있다.

도 14a 및 14b는 과냉각 시스템의 냉각 장치의 다른 실시예이다.

도 14a는 냉각 장치(60a)에 관한 것으로서, 전원부(32), 무선 전력 송신부(34), 데이터 통신부(36), 감지부(38), 입력부(40), 표시부(42), 냉동 싸이클(44) 및 제어부(46)의 구성 및 작용은 도 6의 냉각 장치(60)와 거의 동일하거나 유사하다. 다만, 냉각 장치(60a)는 무선 전력 송신부(34)의 전력 전송에 대한 온/오프를 제어할 수 있는 스위치(35)를 추가적으로 구비한다.

이 스위치(35)는 제어부(46)에 의해 전기적으로 동작하여, 온 상태에서는 무선 전력 송신부(34)에 의한 전력 전송이 수행되고, 오프 상태에서는 무선 전력 송신부(34)에 의한 전력 전송이 차단되도록 할 수도 있다.

또한, 이 스위치(35)는 외력에 의해 동작하는 텍트 스위치 등이 적용될 수 있다. 도 14b에서와 같이, 수용홈(122)의 저면에 홈(122a)이 형성되고, 홈(122a)에 텍트 스위치(35a)가 장착된다. 과냉각 장치(20)가 수용홈(122)에 장착되면, 텍트 스위치(35a)가 온 상태가 되어, 무선 전력 송신부(34)와, 무선 전력 수신부(21) 간 의 자기 유도에 의한 전력 전송이 이루어지게 된다. 또한, 과냉각 장치(20)가 수용홈(122) 외부로 분리된 경우, 텍트 스위치(35a)가 오프 상태가 되어, 전력 전송이 차단된다.

또한, 제어부(46)는 이러한 스위치(35)의 온/오프 상태에 따라 현재 과냉각 장치(20)가 동작 중인지 아닌지를 확인하여 표시부(42)에 표시할 수도 있다.

도 15는 과냉각 시스템의 냉각 장치의 또 다른 실시예이다. 도 15의 냉각 장치(60b)는 전력 조절부(47) 이외의 다른 구성요소들은 도 6의 냉각 장치(60)와 거의 동일하거나 유사한 기능을 수행한다. 다만, 제어부(46)는 전력 조절부(47)에 대한 제어를 추가적으로 수행하게 된다.

과냉각 장치(20)의 부하의 증가(예를 들면, 수납물 양의 증가, 냉각 온도가 상대적으로 많이 낮은 경우 등) 시에 보다 많은 전류가 무선 전력 수신부(21)를 통하여 인가되어야 할 경우, 과냉각 장치(20)의 제어부(28)가 부하의 증가를 감지하여 데이터 통신부(36)를 통하여 냉각 장치(60b)의 제어부(46)로 부하의 증가를 알릴 수도 있다. 이에, 제어부(46)는 전력 조절부(47)로 하여금 무선 전력 송신부(34)에 의해 과냉각 장치(20)로 인가되는 전력을 증가시킬 수도 있다. 이 전력 조절부(47)는 과냉각 장치(20) 내의 부하 증가로 인하여 이전의 부하 상태에서 보다 큰 전류가 요구되므로, 무선 전력 송신부(34)가 보다 큰 전류 크기를 지닌 전원을 무선 전력 수신부(21)로 인가할 수 있도록 한다. 이러한 전력 조절부(47)는 제어부(46)에 통합되어 구성될 수도 있고, 무선 전력 송신부(34)에 통합적으로 구성되어, 제어부(46)에 의해 제어될 수도 있다.

예를 들면, 무선 전력 송신부(34)로부터 전송되는 전력의 가변은 제어부(46)가 무선 전력 송신부(34)로부터 전송되는 전력의 주파수를 가변하거나, 전력의 듀티비를 가변함으로써, 수행될 수 있다.

이러한, 전류 크기의 조절에 의해, 과냉각 장치(20)가 과냉각시키는 수납물의 증가, 냉각 온도의 변화로 인한 부하의 증가에 대하여, 전류를 증가시킴으로써 능동적으로 필요한 전류를 과냉각 장치(20)에 인가할 수 있다. 물론, 부하의 감소에 대하여, 전류를 감소시킴으로써 능동적으로 필요한 전류를 과냉각 장치(20)에 인가함으로써, 수납물에 대한 과냉각 상태 보관에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 특히, 부하의 감소의 경우, 예를 들면, 과냉각 장치(20)가 냉각 장치(60b)로부터 분리되어, 과냉각 상태로 보관할 수납물이 없는 경우를 포함하여, 이러한 경우 전력의 전송이 차단되도록 할 수도 있다.

도 16a 및 16b는 과냉각 장치와 냉각 장치의 결합 상태도이다.

도 16a 및 16b는 냉각 공간(142)의 저면(120)에 수용홈(120a)이 형성되고, 과냉각 장치(20)의 본체(29a)의 저면에 삽입돌기(29c)가 형성되며, 이 삽입돌기(29c)가 수용홈(120a)에 삽입 장착되어, 과냉각 장치(20)가 냉각 장치(60)에 형성된 위치 표시부인 수용홈(120a)에 위치되도록 하는 것이다.

도 16a는 삽입돌기(29c)가 수용홈(120a)에 삽입되는 과정(또는 투입되는 과정)으로, 과냉각 장치(20)가 냉각 공간(142)에 안착되는 과정이다. 과냉각 장치(20)의 무선 전력 수신부(21)는 코어(21a)와, 코어(21a)에 권선된 코일(21b)을 포함하고, 냉각 장치(60)의 무선 전력 송신부(34)도 코어(34a)와, 코어(34a)에 권 선된 코일(34b)을 포함하는, EE 형태의 체결 구조를 지니고 있다. 이러한 EE 형태 이외에도 EI 형태 등도 가능하다. 이러한 안착 과정을 통하여, 과냉각 장치(20)는 냉각 장치(60)로부터 전력을 공급받을 수 있는 물리적인 위치에 놓인다.

도 16b는 삽입돌기(29c)가 수용홈(120a)으로부터 분리되는 과정(또는 이탈되는 과정)으로, 과냉각 장치(20)가 냉각 공간(142)으로부터 분리되거나, 이탈되는 과정으로, 이러한 분리에 의해, 과냉각 장치(20)는 냉각 장치(60)로부터 더 이상 전력을 공급받지 않게 된다.

이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

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

도 2는 고전압 발생장치(3)의 회로 구성을 나타낸 회로도이다.

도 3은 본 발명에 따른 과냉각 장치에 적용되는 과냉각 과정을 나타내는 도면이다.

도 4 및 5는 도 3에 따른 물의 과냉각 상태 그래프이다.

도 6은 본 발명에 따른 과냉각 시스템의 개략 구성도이다.

도 7 내지 11은 과냉각 장치의 제1 내지 제5 실시예들의 개략 구성도이다.

도 12 및 13은 과냉각 시스템의 실시예이다.

도 14a 및 14b는 과냉각 시스템의 냉각 장치의 다른 실시예이다.

도 15는 과냉각 시스템의 냉각 장치의 또 다른 실시예이다.

도 16a 및 16b는 과냉각 장치와 냉각 장치의 결합 상태도이다.

Claims (20)

1. 수납물이 수용되는 수용공간과, 외부로부터 전력을 인가받는 무선 전력 수신부와, 수신된 전력을 이용하여 수납물 및 수용공간에 열을 공급하는 열원공급부와, 용기 내의 수납물의 온도, 및 용기 내의 수납물에 접하는 수납물 상층부의 온도를 조절하기 위해, 열원공급부를 제어하여, 수납물이 무동결 상태로 유지되도록 하는 제어부로 이루어진 과냉각 장치와;

   과냉각 장치를 수용하는 수용부과, 수용부를 냉각시키는 냉각부와, 외부로 전력을 인가하는 무선 전력 송신부와, 외부상용전원을 인가받아 무선 전력 송신부를 통하여 전력을 공급하고 냉각부를 제어하는 제어부를 구비하는 냉각 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   과냉각 장치의 제어부는 수납물의 온도가 수납물 상층부의 온도보다 낮도록 열원공급부를 제어하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   온도 제어부는 수납물 상층부의 온도가 수납물의 상전이 온도보다 높도록 제어하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   과냉각 장치는 수납물 또는 수납물 상층부 또는 수납물 또는 수납물 상층부에 대응하는 용기 중의 적어도 하나 이상의 온도를 감지하는 온도 감지부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   과냉각 장치는 사용자로부터 수납물의 과냉각 온도를 입력받는 온도 입력부를 구비하고, 과냉각 장치의 제어부는 입력된 과냉각 온도에 대응하여 열원 공급부를 조절하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   과냉각 장치는 입력된 과냉각 온도 또는 기설정된 과냉각 온도를 표시하는 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   냉각 장치의 제어부는 냉각부를 제어하여, 수용공간 내의 온도를 가변하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   과냉각 장치는 무선 전력 수신부에 연결되어 전력을 충전하여 저장하는 전력 저장 부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   과냉각 장치는 전력 저장부에 저장된 전력을 이용하여 사용자에게 경고 정보를 시각적 또는 청각적으로 전달하는 정보 전달부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
10. 제1항 또는 제4항에 있어서,

    과냉각 장치와 냉각 장치 간에 데이터 전송을 위한 무선 데이터 송수신 경로가 구비된 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    과냉각 장치는 전원 공급의 공급 및 차단을 위한 입력부를 구비하고, 과냉각 장치의 제어부는 입력된 전원 공급의 공급 및 차단 입력을 냉각 장치의 제어부로 무선 데이터 송수신 경로를 통하여 전송하고, 냉각 장치의 제어부는 무선 전력 송신부를 전송된 전원 공급의 공급 및 차단 입력에 따라 제어하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
12. 제1항에 있어서,

    냉각 장치는 무선 전력 송신부에 의한 전력 전송을 온/오프시키는 차단부를 구비하 는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
13. 제12항에 있어서,

    차단부는 수용부에 형성되며, 과냉각 장치의 수용부 내로의 투입 및 인출에 의해 온 및 오프 동작하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
14. 제1항에 있어서,

    냉각 장치는 과냉각 장치로 인가되는 전력을 조절하는 전력 조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
15. 제14항에 있어서,

    냉각 장치는 과냉각 장치의 부하 변동을 감지하는 감지부를 구비하고, 전력 조절부는 감지부의 감지 결과에 따라 전력을 조절하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
16. 제15항에 있어서,

    부하 변동은 과냉각 장치가 냉각 장치로부터의 분리 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
17. 제1항에 있어서,

    수용부는 냉각 장치의 도어에 형성되며, 수용부를 개폐하는 수용부 도어가 형성된 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
18. 제1항 또는 제17항에 있어서,

    수용부는 과냉각 장치가 놓여질 위치를 표시하기 위한 위치 표시부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
19. 제18항에 있어서,

    위치 표시부는 과냉각 장치의 적어도 일부분이 삽입되는 수용홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.
20. 제18항에 있어서,

    위치 표시부는 무선 전력 송신부를 구비하는 것을 특징으로 하는 과냉각 시스템.

Images