KR102144314B1

KR102144314B1 - 침지방식 초저온급속냉동장치

Info

Publication number: KR102144314B1
Application number: KR1020200049354A
Authority: KR
Inventors: 윤기영; 이환군
Original assignee: 주식회사 글로벌 킹수산
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-08-13

Abstract

본 발명은 냉매를 고온/고압으로 압축하고, 고온/고압으로 응축된 냉매를 냉각시키는 냉각유닛(1)과 배관으로 연결되어 생물을 급속으로 냉동시키는 장치에 관한 것으로, 적어도 복수의 생물을 급속으로 냉동시키는 소정양의 브라인용액을 저장하는 상자형의 본체(10); 상기 본체(10)의 내부 중앙을 가로지르게 장착되어 생물이 침지되는 냉동조(S1)와, 상기 브라인용액이 냉각되는 열교환조(S2)로 구획시키는 격벽(20); 상기 열교환조(S2)의 내외부에 배치되어 브라인용액의 혼합과 함께 흐름을 유발시켜 냉동조(S1)와의 순환을 유도하는 교반모듈(30); 상기 열교환조(S2)의 내부에 배치되고, 상기 냉각유닛(1)으로부터 냉매가 순환되어 브라인용액을 냉각시키는 증발모듈(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 영하 60℃에도 얼지 않고 인체에 무해한 천연물질로 조성된 브라인용액을 사용하는데 이어 이러한 브라인용액에 생물을 직접적으로 침지하는 방식으로 동결되게 구현함으로써, 기존에 비해 냉동시간을 현저하게 단축하면서도 우수한 품질을 기대할 수 있음은 물론 전반적으로 콤팩트한 크기로 구현하여 구축에 필요한 공간의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Description

침지방식 초저온급속냉동장치{Immersion type cryogenic rapid freezing device}

본 발명은 생물을 급속으로 냉동시키는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영하 60℃에도 얼지 않고 인체에 무해한 천연물질로 조성된 브라인용액을 사용하는데 이어 이러한 브라인용액에 생물을 직접적으로 침지하는 방식으로 동결되게 구현함으로써, 기존에 비해 냉동시간을 현저하게 단축하면서도 우수한 품질을 기대할 수 있음은 물론 전반적으로 콤팩트한 크기로 구현하여 구축에 필요한 공간의 낭비를 최소화할 수 있는 침지방식 초저온급속냉동장치에 관한 것이다.

일반적으로 식품의 저장방법으로 냉동저장방법이 이용되어 왔는데, 이러한 냉동방법으로는 냉매를 이용하여 냉동실의 온도를 강하시킨 상태에서 내용물을 냉동실에 넣어 일정기간 냉동시키는 공랭식 냉동방법과 냉각된 냉매용액에 침지시켜 냉동시키는 침지방식 냉동방법이 알려져 있다.

여기서 냉동제품의 선도유지는 얼마나 낮은 온도로 급속히 냉동을 하느냐가 중요하다. 그런데 공랭식 냉동방법의 경우에는 냉동고 내에서 서서히 냉동됨에 따라 빙점에 이르기까지 식품내의 수분이 조직을 팽창시키는 결과가 초래되어 해동 시에 식감을 떨어뜨리게 되는 요인이 된다.

침지방식 냉동방법, 즉 침지방식 동결법(immersion freezing)이란, 냉각된 용액에 생물을 담가 급속으로 동결하는 방법이다. 여기서 용액은 상태 변화를 일으키지 않으면서 다른 물질을 냉각하는 액상의 냉각매체로써, 브라인 또는 2차 냉매라고 일컫는다.

즉, 생물을 브라인용액에 직접 담가 급속 동결시키는 것이므로, 여기에 사용되는 브라인용액은 낮은 온도에서도 얼지 않아야 하며 식용 가능한 것이어야 한다. 초기에 브라인용액은 포화식염수를 영하 16℃ 정도로 냉각하고, 수산물 등을 담가 동결시키는 방법이 고안되었다.

그러나 식염이 수산물에 침투할 수 있고, 식염수가 오염되면 발포하는 등의 결점이 있어 널리 이용되지 못하였다. 이에 따라 방수성이 있는 플라스틱 필름으로 밀착포장을 하여 브라인용액에 담가 급속 동결시키는 방법이 사용되어 왔다.

하지만 생물을 포장 후에 브라인용액에 침지시키는 경우에는 브라인용액이 직접적으로 접촉되지 않아 급속냉동이 균일하게 이루어지지 않게 되는 문제가 있다.

따라서 인체에 무해한 천연물질로 구성하여 직접 침지동결이 가능토록하고, 급속냉동을 통하여 내용물의 식감, 맛, 선도 유지가 가능한 브라인용액의 개발이 필요한 실정이다.

한편, 브라인용액을 이용한 침지방식 냉동장치로는 아래에 기재한 선행문헌과 같은 장치가 대표적으로 사용되고 있다.

기존의 냉동장치는 대다수가 생물이 침지되는 단일의 욕조만으로 이루어져 있어 부피가 크거나 대량의 생물을 한꺼번에 침지하게 되면, 브라인용액의 온도가 급격하게 상승됨에 따라 냉동수량이 제한되는 문제가 있다.

여기서 브라인용액의 흐름이 유발되도록 펌프나 교반기를 이용한 열매체순환수단을 갖추고 있다. 그런데, 펌프순환방식은 브라인용액의 열손실이 높으면서도 배관의 이음부위의 누수 등 작동상의 문제가 있다. 그리고 교반방식은 침지동결 되는 생물과 부딪혀 손상이나 파손을 초래하는 문제가 있다.

이밖에도 복수의 생물이 담긴 상자나 자루를 운반하여 브라인용액에 침지하는 과정을 수작업에 의존하고 있어 운반과 침지과정에서 소요되는 공수를 낭비하게 됨은 물론 브라인용액과의 접촉으로 각종 안전사고가 유발되는 문제가 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0042513호 (발명의 명칭: 브라인용액을 이용한 급속냉동기)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하고자 제안된 것으로, 영하 60℃에도 얼지 않고 인체에 무해한 천연물질로 조성된 브라인용액을 사용하는데 이어 이러한 브라인용액에 생물을 직접적으로 침지하는 방식으로 동결되게 구현함으로써, 기존에 비해 냉동시간을 현저하게 단축하면서도 우수한 품질을 기대할 수 있음은 물론 전반적으로 콤팩트한 크기로 구현하여 구축에 필요한 공간의 낭비를 최소화할 수 있는 침지방식 초저온급속냉동장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 생물이 침지되는 공간과 브라인용액이 열교환되는 공간으로 구획 편성함으로써, 부피가 크거나 대량의 생물을 한꺼번에 침지하더라도 급격한 온도상승을 방지할 수가 있어 냉동수량을 대폭 증가시킬 수 있는 침지방식 초저온급속냉동장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 브라인용액을 저어주는 교반모듈을 갖춤으로써, 브라인용액을 혼합 조성하는 별도의 장치와 함께 조성된 브라인용액을 송수하는 과정을 생략할 수 있음은 물론 브라인용액의 와류생성으로 공간간의 원활한 흐름이 유발되어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 침지방식 초저온급속냉동장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 복수의 생물이 담긴 상자나 자루를 자동으로 운반하여 냉동조에 침지시키는 이송유닛을 갖춤으로써, 운반과 침지과정에서 소요되는 공수를 절감할 수 있음은 물론 브라인용액과의 접촉으로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있는 침지방식 초저온급속냉동장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명은 냉매를 고온/고압으로 압축하고, 고온/고압으로 응축된 냉매를 냉각시키는 냉각유닛과 배관으로 연결되어 생물을 급속으로 냉동시키는 장치에 관한 것으로, 적어도 복수의 생물을 급속으로 냉동시키는 소정양의 브라인용액을 저장하는 상자형의 본체; 상기 본체의 내부 중앙을 가로지르게 장착되어 생물이 침지되는 냉동조와, 상기 브라인용액이 냉각되는 열교환조로 구획시키는 격벽; 상기 열교환조의 내외부에 배치되어 브라인용액의 혼합과 함께 흐름을 유발시켜 냉동조와의 순환을 유도하는 교반모듈; 상기 열교환조의 내부에 배치되고, 상기 냉각유닛으로부터 냉매가 순환되어 브라인용액을 냉각시키는 증발모듈;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 브라인용액은 알콜주정 42중량%에 정제수 42중량%와 소금 16중량%로 조성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 본체는, 적어도 480리터 이상의 브라인용액을 저장 가능한 크기를 가진 골격프레임; 상기 골격프레임의 하단에 고정 장착되어 바닥으로부터 이격되게 지지하는 복수의 다리; 상기 골격프레임의 하단에 고정 장착되어 원하는 장소로 이동되게 구름 운동하는 복수의 캐스터; 상기 골격프레임의 측면과 저면에 고정 장착되어 상부개방형 냉동조와 열교환조를 마련하는 단열벽체; 상기 골격프레임의 상단에 탈/장착되어 냉동조와 열교환조를 밀폐하는 복수의 단열덮개; 상기 단열벽체의 일측 하단에 장착되어 냉동조와 열교환조에 저장된 브라인용액을 외부로 배출시키는 배수밸브;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 격벽은, 상기 냉동조와 열교환조로 브라인용액이 순환되게 일측 부위에 소정면적으로 개구되는 순환통로; 상기 순환통로에 장착되어 냉동조에 침지된 생물이 열교환조로의 유입을 차단하는 망형의 여과패널;이 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 교반모듈은, 상기 열교환조에 배치되는 단열덮개의 저부로 회전 가능하게 장착되는 교반샤프트; 상기 열교환조에 배치되는 단열덮개의 상부에 장착되어 교반샤프트로 회전력을 부가하는 교반모터; 상기 교반샤프트의 외면에 고정 장착되어 브라인용액을 저어주는 하나 이상의 교반젓개;로 구성되되, 상기 교반젓개는 날개형 또는 나선형 또는 복합형으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 날개형 교반젓개는, 상기 샤프트의 외면에 삽입 고정되는 원반형 젓개몸체; 상기 젓개몸체의 외면에 비틀리게 방사로 돌출되는 둘 이상의 프로펠러;로 형성되어 회전에 따라 브라인용액을 수직방향으로 와류시키고, 상기 나선형 교반젓개는, 상기 샤프트의 외면 상/하단에 소정간격을 두고 삽입 고정되는 한 쌍의 막대형 젓개몸체; 상기 젓개몸체의 양단 내/외측에 샤프트를 중심으로 서로 엇갈리는 방향으로 1회 이상 감겨지는 복수의 블레이드;로 형성되어 회전에 따라 브라인용액을 수평방향으로 와류시키며, 상기 복합형 교반젓개는, 상기 샤프트의 외면 상/하단에 소정간격을 두고 삽입 고정되는 한 쌍의 원반형 젓개몸체; 상기 젓개몸체의 외면에 비틀리게 방사로 돌출되는 둘 이상의 프로펠러; 상기 프로펠러의 양단 내/외측에 샤프트를 중심으로 서로 엇갈리는 방향으로 1회 이상 감겨지는 복수의 블레이드;로 형성되어 회전에 따라 브라인용액을 수직과 수평방향으로 동시에 와류시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 증발모듈은, 상기 열교환조에 배치되는 단열덮개의 저부에 고정 장착되는 한 쌍의 고정플레이트; 상기 고정플레이트에 지그재그 경로로 가로지르며 연속 개재되고, 양단이 단열덮개의 상부로 돌출되어 냉매가 순환되는 구리파이프;로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 증발모듈은, 상기 구리파이프의 외면에 소정간격을 두고 복수개로 연속 배열되어 브라인용액과의 열 교환을 가속하는 냉각플레이트;가 더 구성되되, 상기 냉각플레이트는, 상기 브라인용액과의 접촉면이 넓어지게 지그재그 단면형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 초저온급속냉동장치는, 상기 본체의 상단에 배치되고, 생물이 담긴 상자나 자루를 자동으로 운반하여 냉동조에 침지시키는 이송유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 이송유닛은, 상기 본체를 감싸는 높이로 세워지는 복수의 기둥; 상기 기둥의 상단에 수평하게 장착되는 한 쌍의 레일; 상기 레일의 상단에 배치되는 틀형의 대차프레임; 상기 대차프레임의 양단에 회전 가능하게 장착되고, 상기 레일과 맞물려 회전에 따라 대차프레임이 이동되게 지지하는 복수의 주행롤러; 상기 대차프레임의 상단 중앙에 장착되고, 상기 롤러와 연결되어 회전력을 부가하는 주행모터; 상기 대차프레임의 하단에 장착되는 틀형의 운반프레임; 상기 운반프레임의 하단에 배치되는 틀형의 승강프레임; 상기 운반프레임의 상단에 수직하게 장착되고, 상기 승강프레임과 연결되어 승하강력을 부가하는 복수의 승강실린더; 상기 승강프레임의 하단 중앙에 장착되고, 신호에 따라 벌리고 오므라져 생물이 담긴 상자나 자루를 파지하는 그리퍼;로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 영하 60℃에도 얼지 않고 인체에 무해한 천연물질로 조성된 브라인용액을 사용하는데 이어 이러한 브라인용액에 생물을 직접적으로 침지하는 방식으로 동결되게 구현함으로써, 기존에 비해 냉동시간을 현저하게 단축하면서도 우수한 품질을 기대할 수 있음은 물론 전반적으로 콤팩트한 크기로 구현하여 구축에 필요한 공간의 낭비를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 생물이 침지되는 공간과 브라인용액이 열교환되는 공간으로 구획 편성함으로써, 부피가 크거나 대량의 생물을 한꺼번에 침지하더라도 급격한 온도상승을 방지할 수가 있어 냉동수량을 대폭 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 브라인용액을 저어주는 교반모듈을 갖춤으로써, 브라인용액을 혼합 조성하는 별도의 장치와 함께 조성된 브라인용액을 송수하는 과정을 생략할 수 있음은 물론 브라인용액의 와류생성으로 공간간의 원활한 흐름이 유발되어 열교환 효율을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 복수의 생물이 담긴 상자나 자루를 자동으로 운반하여 냉동조에 침지시키는 이송유닛을 갖춤으로써, 운반과 침지과정에서 소요되는 공수를 절감할 수 있음은 물론 브라인용액과의 접촉으로 인한 각종 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치를 전체적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치를 확대하여 나타내는 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 장치의 교반모듈을 나타내는 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 장치의 증발모듈을 나타내는 사시도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 장치의 이송유닛을 나타내는 사시도이다.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

본 발명은 도 1처럼 냉매를 고온/고압으로 압축하고, 고온/고압으로 응축된 냉매를 냉각시키는 냉각유닛(1)과 배관으로 연결되어 생물을 급속으로 냉동시키는 장치에 관한 것으로, 본체(10)와 격벽(20) 및 교반모듈(30) 그리고 증발모듈(40)을 주요 구성으로 하는 침지방식 초저온급속냉동장치이다.

먼저, 본 발명에 따른 본체(10)는 도 1처럼 적어도 복수의 생물을 급속으로 냉동시키는 소정양의 브라인용액을 저장하는 상자형태의 욕조이다.

이러한 본체(10)는 도 2와 같이 골격프레임(11), 복수의 다리(12)와 캐스터(13), 단열벽체(14), 배수밸브(16)로 구성된다.

골격프레임(11)은 금속의 막대가 직육면체로 결합된 것으로, 내부공간이 적어도 480리터 이상의 브라인용액을 저장 가능한 크기를 가진다.

다리(12)는 골격프레임(11)의 하단 모서리부위마다 고정 장착되어 바닥으로부터 이격되게 지지한다.

이러한 다리(12)는 골격프레임(11)에 나사로 체결되어 회전에 따라 높낮이가 가변된다.

캐스터(13)는 골격프레임(11)의 하단 모서리부위마다 고정 장착되어 원하는 장소로 이동되게 구름 운동한다.

단열벽체(14)는 내부에 단열재가 개재된 금속판재로, 골격프레임(11)의 측면과 저면에 고정 장착되어 상부개방형 냉동조(S1)와 열교환조(S2)를 마련한다.

단열덮개(15)는 단열벽체(14)와 같이 내부에 단열재가 개재된 금속판재로, 골격프레임(11)의 상단에 탈/장착되어 냉동조(S1)와 열교환조(S2)를 밀폐한다.

이러한 단열덮개(15)는 상단에 손잡이가 형성되고, 별도의 도면으로 도시하지 않았지만 골격프레임(11)에 경첩으로 절첩 가능하게 장착될 수 있다.

배수밸브(16)는 단열벽체(14)의 일측 하단에 장착되어 냉동조(S1)와 열교환조(S2)에 저장된 브라인용액을 외부로 배출되게 한다.

이때, 브라인용액은 알콜주정 42중량%에 정제수 42중량%와 소금 16중량%로 조성된다.

바람직하게는 냉동조(S1)와 열교환조(S2)로 알콜주정 200kg을 넣고, 정제수 200kg과 소금 75kg이 첨가된다.

브라인용액이 배합 조성이 완료되면, 교반모듈(30)에 의해 고르게 혼합됨과 함께 증발모듈(40)에 의해 설정온도로 냉각된다.

즉, 약 3시간 동안 교반과 함께 냉각과정을 거치면, 브라운용액은 최대 영하 40℃에 도달되고, 이 상태에서 브라운용액에 생물을 침지시키면 급속으로 냉동된다.

그리고 본 발명에 따른 격벽(20)은 도 1처럼 본체(10)의 내부 중앙을 가로지르게 장착되는 금속벽체이다.

이러한 격벽(20)은 생물이 침지되는 냉동조(S1)와, 브라인용액이 냉각되는 열교환조(S2)를 구획시키는 역할을 한다.

여기서 격벽(20)의 일측 부위에는 도 2와 같이 소정면적으로 개구되는 순환통로(21)가 형성되어 브라인용액이 냉동조(S1)와 열교환조(S2)로 순환된다.

그리고 순환통로(21)에는 냉동조(S1)로 침지된 생물이나 기타 이물질이 열교환조(S2)로의 유입이 차단되도록 망형의 여과패널(22)이 장착된다.

이어서 본 발명에 따른 교반모듈(30)은 도 1처럼 열교환조(S2)에 내외부에 배치되는 젓개이다.

이러한 교반모듈(30)은 냉동조(S1)와 열교환조(S2)에 순차 투입된 알콜주정과 정제수 및 소금을 교반시켜 균일하게 포화된 브라운용액으로 조성해준다.

그리고 브라운용액의 흐름을 유발시켜 냉동조(S1)와 열교환조(S2)로 반복 순환시키는 역할도 한다.

즉, 교반모듈(30)은 도 2와 같이 교반샤프트(31)와 교반모터(32) 및 교반젓개(33)로 구성된다.

교반샤프트(31)는 열교환조(S2)에 배치되는 단열덮개(15)의 저부로 회전 가능하게 장착되는 축이다.

교반모터(32)는 열교환조(S2)에 배치되는 단열덮개(15)의 상부에 장착되어 신호에 따라 교반샤프트(31)로 회전력을 부가한다.

교반젓개(33)는 교반샤프트(31)의 외면에 하나 이상 고정 장착되어 브라인용액을 저어주는 역할을 한다.

이러한 교반젓개(33)는 생물에 따른 냉동조건에 따라 날개형, 나선형, 복합형 중 어느 하나로 형성될 수 있다.

즉, 날개형 교반젓개(33)는 도 3에 도시된 바와 같이 샤프트(31)의 외면에 삽입 고정되는 원반형 젓개몸체(33a)와, 젓개몸체(33a)의 외면에 비틀리게 방사로 돌출되는 둘 이상의 프로펠러(33b)로 형성된다.

이러한 날개형 교반젓개(33)는 회전에 따라 브라인용액을 샤프트(31)와 동심하는 수직방향으로 와류를 생성한다.

그리고 나선형 교반젓개(33)는 도 4에 도시된 바와 같이 샤프트(31)의 외면 상/하단에 소정간격을 두고 삽입 고정되는 한 쌍의 막대형 젓개몸체(33c)와, 젓개몸체(33c)의 양단 내/외측에 샤프트(31)를 중심으로 서로 엇갈리는 방향으로 1회 이상 감겨지는 복수의 블레이드(33d)로 형성된다.

이러한 나선형 교반젓개(33)는 회전에 따라 브라인용액을 샤프트(31)와 수직하는 수평방향으로 와류를 생성한다.

마지막으로 복합형 교반젓개(33)는 날개형와 나선형이 합체된 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이 샤프트(31)의 외면 상/하단에 소정간격을 두고 삽입 고정되는 한 쌍의 원반형 젓개몸체(33a)와, 젓개몸체(33a)의 외면에 비틀리게 방사로 돌출되는 둘 이상의 프로펠러(33b) 및 프로펠러(33b)의 양단 내/외측에 샤프트(31)를 중심으로 서로 엇갈리는 방향으로 1회 이상 감겨지는 복수의 블레이드(33d)로 형성된다.

이러한 복합형 교반젓개(33)는 회전에 따라 브라인용액을 샤프트(31)와 동심하는 수직방향과 함께 샤프트(31)와 수직하는 수평방향으로 와류를 복합 생성한다.

마지막으로 본 발명에 따른 증발모듈(40)은 도 1 및 도 2처럼 열교환조(S2)의 내부에 배치되고, 냉각유닛(1)으로부터 냉매가 순환되어 외면에 접촉되는 브라인용액을 냉각시키는 열교환기이다.

이러한 증발모듈(40)은 도 3과 같이 한 쌍의 고정플레이트(41)와 구리파이프(42)로 구성된다.

고정플레이트(41)는 열교환조(S2)에 배치되는 단열덮개(15)의 저부에 고정 장착되는 금속판이다.

이러한 고정플레이트(41)는 ㄱ형 단면형상으로 절곡 형성되고, 일부위에는 단열덮개(15)와의 연결을 위한 복수의 구멍이 형성된다.

구리파이프(42)는 고정플레이트(41)에 지그재그 경로로 가로지르며 연속 개재되고, 양단은 단열덮개(15)의 상부로 노출되게 돌출된다.

단열덮개(15)의 상부로 노출된 구리파이프(42)의 양단은 냉각유닛(1)과 배관으로 연결되어 냉매가 순환된다.

이때, 증발모듈(40)은 도 7처럼 구리파이프(42)의 외면에 소정간격을 두고 복수개로 연속 배열되는 냉각플레이트(43)를 더 구성할 수 있다.

이러한 냉각플레이트(43)는 브라인용액과의 접촉면을 증대시켜 열 교환을 가속해준다.

여기서 냉각플레이트(43)는 브라인용액과의 접촉면이 보다 증대되도록 지그재그 단면형상으로 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른 초저온급속냉동장치는 도 8처럼 생물이 담긴 상자나 자루를 자동으로 운반하여 냉동조(S1)에 침지시키는 이송유닛(50)을 더 포함할 수 있다.

이러한 이송유닛(50)은 도 9와 같이 복수의 기둥(51), 한 쌍의 레일(52), 대차프레임(53), 복수의 주행롤러(54), 주행모터(55), 운반프레임(56), 승강프레임(57), 승강실린더(58), 그리퍼(59)로 구성된다.

기둥(51)은 원형 또는 각형으로 형성된 파이프로, 본체(10)를 감싸는 높이로 세워지게 구축된다.

레일(52)은 I형 또는 H형 단면의 형강으로, 기둥(51)의 상단에 수평하게 장착된다.

대차프레임(53)은 금속막대가 사각의 틀형으로 결합된 것으로, 레일(52)의 상단에 배치된다.

주행롤러(54)는 대차프레임(54)의 전후양단에 회전 가능하게 장착되는 바퀴이다.

이러한 주행롤러(54)는 레일(52)과 맞물려 회전에 따라 대차프레임(53)이 이동되게 지지한다.

주행모터(55)는 대차프레임(53)의 상단 중앙에 장착되고, 롤러(54)와 체인으로 연결되어 신호에 따라 전후 회전력을 부가한다.

운반프레임(56)은 금속막대가 사각의 틀형으로 결합된 것으로, 대차프레임(53)의 하단에 고정 장착된다.

승강프레임(57)은 금속막대가 사각의 틀형으로 결합된 것으로, 운반프레임(56)의 하단에 배치된다.

승강실린더(58)는 운반프레임(56)의 상단에 수직하게 장착되고, 승강프레임(57)과 연결되어 승하강력을 부가한다.

그리퍼(59)는 승강프레임(57)의 하단 중앙에 장착되고, 신호에 따라 벌리고 오므라져 생물이 담긴 상자나 자루를 파지한다.

여기서 그리퍼(59)는 원반형 몸통의 외측에 힌지 결합되는 집게가 4개 이상 방사형으로 배열되고, 몸통의 저부 내측에는 집게의 일단과 링크로 체결되는 유동블록이 개재된다.

그리고 몸통의 중앙에는 유동블록과 결합되는 스크루가 회전 가능하게 개재되고, 몸통의 상단에는 스크루와 연결되어 회전력을 부가하는 모터가 장착된다.

예컨대 컨베이어에 의해 생물이 담긴 상자가 본체(10)의 좌측에 이송되면, 그리퍼(59)가 하강하여 상자나 자루를 파지한다.

그리고 승강실린더(58)가 그리퍼(59)를 상승시킨 다음 주행모터(55)가 그리퍼(59)를 우측으로 이동시킨다.

이어서 승강실린더(58)가 그리퍼(59)를 냉동조(S1)로 하강시켜 상자에 담긴 생물을 급속으로 냉동시킨다.

소정시간 침지상태를 유지하여 냉동이 완료되면, 역으로 작동하여 본래의 위치인 컨베이어로 운반한다.

이와 같은 과정을 자동으로 반복해줌으로써, 공수의 절감과 함께 작업의 안정성을 확보할 수 있음은 물론 전반적인 생산(냉동)효율을 향상할 수가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.

1: 냉각유닛
S1: 냉동조
S2: 열교환조
10: 본체
11: 골격프레임
12: 다리
13: 캐스터
14: 단열벽체
15: 단열덮개
16: 배수밸브
20: 격벽
21: 순환통로
22: 여과패널
30: 교반모듈
31: 교반샤프트
32: 교반모터
33: 교반젓개
33a: 원반형 젓개몸체
33b: 프로펠러
33c: 막대형 젓개몸체
33d: 블레이드
40: 증발모듈
41: 고정플레이트
42: 구리파이프
43: 냉각플레이트
50: 이송유닛
51: 기둥
52: 레일
53: 대차프레임
54: 주행롤러
55: 주행모터
56: 운반프레임
57: 승강프레임
58: 승강실린더
59: 그리퍼

Claims

냉매를 고온/고압으로 압축하고, 고온/고압으로 응축된 냉매를 냉각시키는 냉각유닛(1)과 배관으로 연결되어 생물을 급속으로 냉동시키는 장치에 있어서,
적어도 복수의 생물을 급속으로 냉동시키는 소정양의 브라인용액을 저장하는 상자형의 본체(10);
상기 본체(10)의 내부 중앙을 가로지르게 장착되어 생물이 침지되는 냉동조(S1)와, 상기 브라인용액이 냉각되는 열교환조(S2)로 구획시키는 격벽(20);
상기 열교환조(S2)의 내외부에 배치되어 브라인용액의 혼합과 함께 흐름을 유발시켜 냉동조(S1)와의 순환을 유도하는 교반모듈(30);
상기 열교환조(S2)의 내부에 배치되고, 상기 냉각유닛(1)으로부터 냉매가 순환되어 브라인용액을 냉각시키는 증발모듈(40);
상기 본체(10)의 상단에 배치되고, 생물이 담긴 상자나 자루를 자동으로 운반하여 냉동조(S1)에 침지시키는 이송유닛(50);을 포함하되,
상기 브라인용액은 알콜주정 42중량%에 정제수 42중량%와 소금 16중량%로 조성되며,
상기 본체(10)는,
적어도 480리터 이상의 브라인용액을 저장 가능한 크기를 가진 골격프레임(11);
상기 골격프레임(11)의 하단에 고정 장착되어 바닥으로부터 이격되게 지지하는 복수의 다리(12);
상기 골격프레임(11)의 하단에 고정 장착되어 원하는 장소로 이동되게 구름 운동하는 복수의 캐스터(13);
상기 골격프레임(11)의 측면과 저면에 고정 장착되어 상부개방형 냉동조(S1)와 열교환조(S2)를 마련하는 단열벽체(14);
상기 골격프레임(11)의 상단에 탈/장착되어 냉동조(S1)와 열교환조(S2)를 밀폐하는 복수의 단열덮개(15);
상기 단열벽체(14)의 일측 하단에 장착되어 냉동조(S1)와 열교환조(S2)에 저장된 브라인용액을 외부로 배출시키는 배수밸브(16);로 구성되고,
상기 이송유닛(50)은,
상기 본체(10)를 감싸는 높이로 세워지는 복수의 기둥(51);
상기 기둥(51)의 상단에 수평하게 장착되는 한 쌍의 레일(52);
상기 레일(52)의 상단에 배치되는 틀형의 대차프레임(53);
상기 대차프레임(53)의 양단에 회전 가능하게 장착되고, 상기 레일(52)과 맞물려 회전에 따라 대차프레임(53)이 이동되게 지지하는 복수의 주행롤러(54);
상기 대차프레임(53)의 상단 중앙에 장착되고, 상기 롤러(54)와 연결되어 회전력을 부가하는 주행모터(55);
상기 대차프레임(53)의 하단에 장착되는 틀형의 운반프레임(56);
상기 운반프레임(56)의 하단에 배치되는 틀형의 승강프레임(57);
상기 운반프레임(56)의 상단에 수직하게 장착되고, 상기 승강프레임(57)과 연결되어 승하강력을 부가하는 복수의 승강실린더(58);
상기 승강프레임(57)의 하단 중앙에 장착되고, 신호에 따라 벌리고 오므라져 생물이 담긴 상자나 자루를 파지하는 그리퍼(59);
로 구성된 것을 특징으로 하는 침지방식 초저온급속냉동장치.
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청구항 1에 있어서,
상기 격벽(20)은,
상기 냉동조(S1)와 열교환조(S2)로 브라인용액이 순환되게 일측 부위에 소정면적으로 개구되는 순환통로(21);
상기 순환통로(21)에 장착되어 냉동조(S1)에 침지된 생물이 열교환조(S2)로의 유입을 차단하는 망형의 여과패널(22);
이 구성된 것을 특징으로 하는 침지방식 초저온 급속 냉동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 교반모듈(30)은,
상기 열교환조(S2)에 배치되는 단열덮개(15)의 저부로 회전 가능하게 장착되는 교반샤프트(31);
상기 열교환조(S2)에 배치되는 단열덮개(15)의 상부에 장착되어 교반샤프트(31)로 회전력을 부가하는 교반모터(32);
상기 교반샤프트(31)의 외면에 고정 장착되어 브라인용액을 저어주는 하나 이상의 교반젓개(33);로 구성되되,
상기 교반젓개(33)는 날개형 또는 나선형 또는 복합형으로 형성된 것을 특징으로 하는 침지방식 초저온 급속 냉동장치.
청구항 5에 있어서,
상기 날개형 교반젓개(33)는,
상기 샤프트(31)의 외면에 삽입 고정되는 원반형 젓개몸체(33a);
상기 젓개몸체(33a)의 외면에 비틀리게 방사로 돌출되는 둘 이상의 프로펠러(33b);
로 형성되어 회전에 따라 브라인용액을 수직방향으로 와류시키고,
상기 나선형 교반젓개(33)는,
상기 샤프트(31)의 외면 상/하단에 소정간격을 두고 삽입 고정되는 한 쌍의 막대형 젓개몸체(33c);
상기 젓개몸체(33c)의 양단 내/외측에 샤프트(31)를 중심으로 서로 엇갈리는 방향으로 1회 이상 감겨지는 복수의 블레이드(33d);
로 형성되어 회전에 따라 브라인용액을 수평방향으로 와류시키며,
상기 복합형 교반젓개(33)는,
상기 샤프트(31)의 외면 상/하단에 소정간격을 두고 삽입 고정되는 한 쌍의 원반형 젓개몸체(33a);
상기 젓개몸체(33a)의 외면에 비틀리게 방사로 돌출되는 둘 이상의 프로펠러(33b);
상기 프로펠러(33b)의 양단 내/외측에 샤프트(31)를 중심으로 서로 엇갈리는 방향으로 1회 이상 감겨지는 복수의 블레이드(33d);
로 형성되어 회전에 따라 브라인용액을 수직과 수평방향으로 동시에 와류시키는 것을 특징으로 하는 침지방식 초저온 급속 냉동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 증발모듈(40)은,
상기 열교환조(S2)에 배치되는 단열덮개(15)의 저부에 고정 장착되는 한 쌍의 고정플레이트(41);
상기 고정플레이트(41)에 지그재그 경로로 가로지르며 연속 개재되고, 양단이 단열덮개(15)의 상부로 돌출되어 냉매가 순환되는 구리파이프(42);
상기 구리파이프(42)의 외면에 소정간격을 두고 복수개로 연속 배열되어 브라인용액과의 열 교환을 가속하는 냉각플레이트(43);가 구성되되,
상기 냉각플레이트(43)는,
상기 브라인용액과의 접촉면이 넓어지게 지그재그 단면형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 침지방식 초저온 급속 냉동장치.