KR101153749B1 - 냉원용 이산화탄소 자동주입장치 및 자동주입방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉원용 이산화탄소 자동주입장치 및 자동주입방법에 관한 것이다. 냉원용 이산화탄소 자동주입장치는 냉원용 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소공급부; 냉동냉장장치에 상기 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소주입부; 사용자로부터 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류, 보관온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및 외부온도에 대한 데이터 중 적어도 하나를 입력받기 위한 사용자입력부; 및 상기 사용자입력부를 통해 입력된 데이터에 기초하여, 상기 이산화탄소주입부를 통해 상기 냉동냉장장치에 주입되는 상기 이산화탄소의 주입양, 주입시간, 및 주입속도 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함한다.

이에 따라, 냉동냉장공간의 용적, 냉동과 냉장 여부, 보관제품의 종류, 보관 온도, 보관시간, 또는 외부 온도에 따라 주입되는 이산화탄소의 주입양, 주입시간, 또는 주입속도 등을 자동으로 조절함으로써, 효율성을 높일 수 있다.

이산화탄소, 드라이아이스, 냉동냉장, 주입장치

Description

냉원용 이산화탄소 자동주입장치 및 자동주입방법{Automatic Injection Apparatus of CO2 for Refrigerant And Automatic Injection Method Thereof}

본 발명은 냉원용 이산화탄소 자동주입장치 및 자동주입방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 드라이아이스를 이용하여 냉장과 냉동을 수행하는 냉장냉동장치에 고체 혹은 액화 이산화탄소를 공급하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치 및 자동주입방법에 관한 것이다.

최근 뉴스 보도를 통해 콜드체인 관련 크고 작은 사고가 발생 되는 것을 심심치 않게 접하게 된다. 콜드체인은 우유, 유제품, 육류, 알, 어류, 채소, 과일과 같은 신선한 식품의 유통과정에서 상온보다 낮은 온도를 유지하여 품질이 나빠지는 것을 방지해서 유통시키는 것을 일컫는 용어로서, 콜드체인 관련 사고는 사람의 건강과 생명에 직결되기 때문에 매우 중요한 사안이 아닐 수 없다.

이러한 콜드체인 관련사고는 대부분 부실한 유통과정에서 냉동 및 냉장온도를 제대로 유지하지 못하는데 기인한다. 현재 냉동냉장제품의 수송은 대부분 냉동 냉장탑차에 의해 이루어지고 있는데, 냉동냉장탑차는 제품의 상/하차 시 도어 개폐에 따라 정온을 유지하기 어렵다. 또한, 제품을 싣기 전에 약 2시간 정도 미리 냉각을 시작해야 하고 운행 중에도 냉동기를 항시 가동해야하고, 냉동기 및 무거운 냉동냉장용 적재함으로 인해 많은 비용이 소요되며, 환경파괴의 주범이 된다는 단점이 있다. 최근 한 시사보도 프로그램에서는 일부 냉동냉장탑차에서 연료사용을 줄이기 위해 온도를 조작한 사례를 보도한 바 있다.

따라서, 안전사고 및 생명에 직결된 식음료품, 의약품, 예컨대, 백신, 인슐린, 혈액 등의 냉동냉장 배송이 더욱 중요한 문제로 떠오르고 있다.

최근에는 이러한 냉동냉장 탑차의 문제를 해결하기 위해, 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치가 제안되고 있다. 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치는 석유화학공정, 비료제조공정 등에서 이미 발생된 이산화탄소를 재활용한 것이므로 에너지 절감 및 친환경적이라는 장점을 갖는다.

구체적으로, 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치는 외부의 온도변화에도 일정 시간 이상 원하는 온도로 제품을 보관할 수 있도록 내부에 특수한 용기가 마련된다. 내부 용기에 냉동냉장제품을 넣은 후, 냉동냉장장치를 다른 상온보관제품과 함께 상온으로 운행하는 차량에 실어서 예컨대, 백화점, 할인마트, 편의점 등에 배송하게 된다.

다만, 이러한 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치를 효과적으로 활용하기 위해서는 냉동냉장장치에 냉원용 이산화탄소를 효과적으로 주입하는 시스템이 필요한데, 이러한 부분에 대한 연구와 제안은 전무한 실정이다.

예컨대, 냉동냉장장치의 용적, 사용하는 환경, 보관하고자 하는 시간, 냉동인지 냉장인지 여부에 따라 냉동냉장장치가 필요로 하는 드라이아이스의 양이 달라짐에도불구하고, 종래에는 사람이 수동으로 일일이 드라이아이스를 주입하는 시스템이기 때문에 적절한 드라이아이스의 양 등을 가늠하기 어려운 실정이었다. 이에 따라 원하는 온도를 유지하지 못해 보관 제품이 상하는 경우도 비일비재하다.

또한, 냉원용 이산화탄소 주입장치가 대부분 대형으로 제작되어 한 장소에 고정설치되기 때문에 냉동냉장장치에 드라이아이스를 주입하는 것이 불편하다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉동냉장공간의 용적, 냉동과 냉장 여부, 보관제품의 종류, 보관 온도, 보관시간, 또는 외부 온도에 따라 주입되는 냉원용 이산화탄소의 주입양, 주입시간, 또는 주입속도 등을 자동으로 조절하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치를 제공하는 것이다. 또한 본 발명의 목적은 냉원요 이산화탄소 자동주입장치를 이동 가능하게 구성함으로써, 어디서나 간편하게 냉동냉장장치에 냉원용 이산화탄소를 주입할 수 있도록 하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 냉원용 이산화탄소 자동주입장치에 있어서, 냉 원용 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소공급부; 냉동냉장장치에 상기 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소주입부; 사용자로부터 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류, 보관온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및 외부온도에 대한 데이터 중 적어도 하나를 입력받기 위한 사용자입력부; 및 상기 사용자입력부를 통해 입력된 데이터에 기초하여, 상기 이산화탄소주입부를 통해 상기 냉동냉장장치에 주입되는 상기 이산화탄소의 주입양, 주입시간, 주입속도, 및 입자크기 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치에 의해 달성될 수 있다.

상기 이산화탄소주입부는 상기 이산화탄소를 분사하기 위한 주입노즐, 상기 이산화탄소의 공급을 단속하기 위한 분사단속밸브, 및 상기 분사단속밸브의 개폐를 제어하기 위한 주입건을 포함할 수 있다.

또한, 상기 이산화탄소공급부는 압축된 액화이산화탄소를 저장된 저장탱크, 상기 저장탱크에 저장된 상기 액화이산화탄소를 방출하는 방출구가 마련되며, 상기 이산화탄소주입구는 상기 방출구와 연결관을 통해 연결될 수 있다.

한편, 상기 이산화탄소공급부는 드라이아이스가 담긴 호퍼, 상기 호퍼에 담긴 드라이아이스를 분쇄하는 그라인더, 및 상기 분쇄된 드라이아이스를 방출하는 방출구가 마련되며, 상기 이산화탄소주입부는 상기 방출구와 연결관을 통해 연결될 수 있다.

또한, 상기 사용자입력부는 상기 이산화탄소공급부의 본체와 상기 이산화탄소주입부 중 적어도 하나에 설치될 수 있다.

아울러, 상기 냉원용 이산화탄소 자동주입장치는 이동 가능하게 마련될 수 있다.

한편, 상기 목적은 본 발명의 냉원용 이산화탄소 자동주입방법에 있어서, 사용자로부터 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류, 보관온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및 외부온도에 대한 데이터 중 적어도 하나를 입력받는 단계; 상기 사용자로부터 입력된 데이터에 기초하여, 상기 냉동냉장장치에 주입되는 상기 이산화탄소의 주입양, 주입시간, 주입속도, 및 입자크기 중 적어도 하나에 관한 데이터를 산출하는 단계; 및 상기 산출된 데이터에 따라 상기 냉동냉장장치에 상기 이산화탄소를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입방법에 의해서도 달성될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 냉동냉장공간의 용적, 냉동과 냉장 여부, 보관제품의 종류, 보관 온도, 보관시간, 또는 외부 온도에 따라 주입되는 이산화탄소의 주입양, 주입시간, 또는 주입속도 등을 자동으로 조절함으로써, 효율성을 높일 수 있다. 또한, 냉원용 이산화탄소 자동주입장치를 이동 가능하게 구성함으로써, 어디서나 간편하게 냉동냉장장치에 냉원용 이산화탄소를 주입할 수 있어 간편하다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치의 제어블록도이다. 본 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치는 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치(100)에 냉원용 이산화탄소를 주입하기 위한 것으로, 이산화탄소공급부(210), 이산화탄소주입부(220), 사용자입력부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.

본 실시예에서는 냉원용 이산화탄소로서 액화이산화탄소를 주입하는 것을 일 예로 설명한다.

이산화탄소공급부(210)는 냉동냉장장치(100)에서 사용할 냉원용 이산화탄소를 이산화탄소주입부(220)로 제공하기 위한 것으로, 내부에는 솔레노이드 밸브, 안전밸브, PLC 구성품, 방출구, 및 호스 등 다양한 부품이 마련된다.

이산화탄소주입부(220)는 이산화탄소공급부(210)로부터 액화이산화탄소를 공급받아 냉동냉장장치(100)에 주입하기 위한 것으로, 액화이산화탄소가 분사되는 주입노즐(221), 액화이산화탄소의 공급을 단속하기 위한 분사단속밸브(미도시), 및 분사단속밸브의 개폐를 제어하기 위한 주입건(223)을 포함한다. 예컨대, 사용자가 주입노즐(221)을 냉동냉장장치(100)의 주입구에 넣은 후 주입건(223)을 당기면 분사단속밸브가 열리면서 액화이산화탄소가 주입노즐(221)을 통해 냉동냉장장치(100)의 주입구를 통해 주입되는 형태로 구성된다.

사용자입력부(230)는 사용자로부터 액화이산화탄소의 주입에 관한 데이터를 입력 및 선택받기 위한 것으로, 버튼, 키, 및/또는 키패드 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 액화이산화탄소의 주입에 관한 데이터는 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류에 대한 데이터, 보관 온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및/또는 외부 온도에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

제어부(240)는 사용자입력부(230)를 통해 입력된 데이터에 기초하여, 이산화탄소주입부(220)를 통해 주입되는 액화이산화탄소의 주입양, 주입시간, 주입속도 등을 제어하는 것으로, 입력된 데이터에 따라 액화이산화탄소 주입양 등을 산출하는 프로세서와, 산출된 데이터에 따라 이산화탄소공급부(210) 및/또는 이산화탄소주입부(220)를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구현될 수 있다.

사용자가 입력한 데이터에 따라 액화이산화탄소의 주입양 등을 산출하는 방법에 대해서는 후술한다.

이산화탄소는 액체, 고체 및 기체 상태를 가지며, 이산화탄소의 고체형태를 드라이아이스라 부른다. 본 실시예에서 이산화탄소주입부를 통해 냉동냉장장치에 액화이산화탄소를 주입하면, 액화이산화탄소는 고체와 기체상태가 되는데, 고체 이산화탄소는 드라이아이스 형태로 남아 냉원역할을 하고 기체 이산화탄소는 공기중으로 날아간다. 액화이산화탄소가 고체로 변환되는 효율은 주변온도 및 압력에 따라 달라지지만, 일반적으로 40% 내외가 된다.

액화이산화탄소의 주입양 등을 산출하기 위해서는 우선 필요한 전체 열량을 계산해야 하는데, 냉동 및 냉장에 필요한 전체 열량은 냉동 또는 냉장 제품을 목표 온도로 낮추는데 필요한 열량과, 냉동냉장공간의 온도 유지에 필요한 열량을 합하여 구하게 된다.

냉동 또는 냉장제품 관련 열량 산출

냉동 또는 냉장하고자 하는 제품을 원하는 보관시간 동안 원하는 보관온도로 유지하기 위해서 필요한 열량은 다음과 같이 산출할 수 있다.

Qp = m ×C × (t2 - t1)

Qp(kcal)는 보관제품관련 필요한 열량, m은 제품의 질량(kg), C는 제품의 비열(kcal/kg?℃), t2는 제품 온도(℃), t1는 목표 온도(보관온도, ℃)를 의미한다.

따라서, 제품 온도 유지에 필요한 액체 이산화탄소량은 다음과 같이 산출할 수 있다.

Mp = Qp ÷ E

여기서, Mp(kg)는 제품 온도 유지에 필요한 액화이산화탄소량, E는 냉각효율을 나타낸다.

냉각 효율은 액화이산화탄소의 고체화효율, 기화열, 냉각효율, 드라이아이스의 승화열, 냉각 효율 등을 고려해야 할 것이다. 이러한 점을 고려하여 필요한 액 체 이산화탄소량을 구하는 식은 다음과 같다.

Mp = Qp ÷ E2(L1 ÷ E1)

여기서, E1은 드라이아이스의 냉각효율, L1은 드라이아이스의 승화열, E2는 액화이산화탄소의 고체화효율을 의미한다. 드라이아이스의 승화열은 약 137㎉/㎏ 이며, 액화이산화탄소의 기화열은 약 44㎉/㎏으로 알려져 있다.

보관 용기 관련 열량 산출

액화이산화탄소가 주입되는 냉동냉장장치(100)는 내부에 냉동냉장보관실이 설치되어 있을 수도 있고, 차량용 컨테이너를 비롯한 크고 작은 보관용 용기 내에 설치되어 해당 공간의 냉동 및 냉장 기능을 수행하게 될 수도 있을 것이다.

따라서, 이러한 냉동 또는 냉장 보관 용기의 내부를 원하는 시간 동안 원하는 온도로 유지하는데 필요한 열량을 산출해야 한다.

보관 용기에 필요한 열량은 용기의 용적, 용기의 벽의 두께, 용기의 열전도율에 따라 달라질 것이다.

Qc = k?A(To-Ti)W

여기서 A는 용기의 평균전열면적(㎡), k는 용기의 열전달계수(W/㎡?℃), To는 용기의 평균 외부온도(℃), Ti는 용기의 목표 내부온도(℃), W는 일량의 단위로 0.86 kcal/h 이다.

따라서, 용기의 온도 유지에 필요한 액체 이산화탄소량은 다음과 같이 산출할 수 있다.

Mc = Qc ÷ E

여기서, Mc는 용기의 온도 유지에 필요한 액화이산화탄소량, E는 냉각효율을 나타낸다.

또한, 냉각 효율은 액화이산화탄소의 고체화효율, 기화열, 냉각효율, 드라이아이스의 승화열, 냉각 효율 등을 고려해야 할 것이다. 이러한 점을 고려하여 필요한 액체 이산화탄소량을 구하는 식은 다음과 같다.

Mc = Qc ÷ E2(L1 ÷ E1)

위 식들을 종합하면, 제품 및 보관 용기의 온도를 맞추는데 필요한 액화이산화탄소의 총 소요량은 다음식에 따라 산출된다.

M = Mp + Mc

이와 같이, 냉동냉장공간의 용적, 외부환경, 보관조건 등이 입력되면, 자동 으로 액화이산화탄소의 주입 양 등을 결정하여 이에 따라 액화이산화탄소를 주입함으로써, 냉동냉장 보관이 제대로 이루어질 수 있도록 해준다.

도 2는 도 1에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치(200)의 일 예를 도시한 것이다. 도 2에서 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치(100)는 냉동 및 냉장을 요하는 제품이 보관되는 수납공간(110), 수납공간을 개폐하기 위한 도어(111), 및 액화이산화탄소가 주입되는 주입구(120)가 마련된다. 사용자는 냉동냉장장치(100)의 주입구(120)에 주입노즐(221)을 넣어서 드라이아이스를 주입하게 된다.

도 2를 참조하면, 이산화탄소공급부(210)와 이산화탄소주입부(220)는 연결관(250)을 통해 연결되며, 이산화탄소공급부(210)는 액화이산화탄소탱크(260)와 연결된다.

액화이산화탄소탱크(260)는 공급관(270)을 통해 이산화탄소공급부(210)에 연결되어 압축된 액화이산화탄소를 공급한다. 이산화탄소공급부(210)는 공급되는 액화이산화탄소를 고속으로 이산화탄소주입부(220)로 공급하게 된다.

이산화탄소공급부(210)는 외형을 구성하는 본체, 본체를 개폐하기 위한 덮개(211), 및 액화이산화탄소가 방출되는 방출구(220)가 마련된다. 내부에는 솔레노이드밸브, 안전밸브, PLC를 구성하는 부품, 액화이산화탄소 호스(미도시) 등이 설치된다.

사용자입력부(230)는 이산화탄소공급부(210)에 다수의 버튼(231)과 디스플레이 창(232)으로 마련된다. 사용자는 이산화탄소공급부(210)의 본체에 마련된 버튼(231)을 조작하여 냉동냉장장치(100) 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류, 보관 온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및/또는 외부 온도에 대한 데이터를 입력할 수 있다. 디스플레이 창(232)에는 데이터 입력을 안내하는 문구 및 입력된 데이터가 표시될 수 있다.

예컨대, 사용자가 드라이아이스를 주입하고자 하는 냉동냉장장치(100)의 내부용기의 크기로 70ℓ를 입력, 냉동과 냉장 중 냉장을 선택, 보관제품은 유제품, 보관온도를 5℃, 보관시간으로 12시간, 외부온도를 25도를 입력하고 완료를 선택하면, 제어부(240)는 전술한 수학식에 따라 필요한 액화이산화탄소의 주입양, 주입속도, 주입시간 등을 산출하고, 산출된 데이터에 따라 이산화탄소공급부(210), 이산화탄소주입부(220), 또는 액화이산화탄소탱크(260)에 제어신호를 출력한다.

예컨대, 내부용기의 용적이 클수록, 냉동일수록, 보관온도가 낮을수록, 보관시간이 길수록, 외부온도가 높을수록, 드라이아이스의 주입양, 주입시간, 주입속도 등이 커지도록 제어부(240)가 프로그래밍 될 것이다. 제어부(240)는 액화이산화탄소의 공급 및 중간 등의 동작을 제어하여 액화이산화탄소의 주입량 또는 주입시간 등을 조절할 수 있다.

사용자가 사용자입력부(230)를 통해 전술한 액화이산화탄소의 주입조건 등을 입력한 후, 이산화탄소주입부(220)의 주입건(223)을 냉동냉장장치(100)의 주입구(120)에 넣은 후 주입건(223)을 당겨서 분사단속밸브를 열면, 제어부(240)에 의해 산출된 액화이산화탄소의 주입양, 주입시간, 또는 주입속도 등에 맞춰서 액화이산화탄소가 주입노즐(221)을 통해 냉동냉장장치(100)에 주입된다.

한편, 산출된 데이터에 따라 액화이산화탄소의 주입이 완료되면, 제어 부(240)는 분사단속밸브가 자동으로 닫히도록 제어신호를 인가한다.

이와 같이, 본 발명은 냉동냉장장치(100)의 용적, 냉동냉장조건, 및 외부환경 등에 따라 자동으로 액화이산화탄소의 주입 양 등을 조절함으로써, 효과적으로 냉동냉장장치(100)의 기능을 유지할 수 있도록 해준다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치(200)는 이동 가능하도록 이동수단이 마련된다. 예컨대, LGC 및 이동용 대차를 이용하여 이동용으로 주입할 수 있다. 도 2를 참조하면 어디든지 쉽게 이동할 수 있도록 밑면에 바퀴가 마련된다. 또한, 이산화탄소공급부(210)의 본체의 크기가 작게 구성되는 경우에는 이동성을 더욱 쉽게 확보할 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여, 도 2의 구성에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치(200)를 이용한 액화이산화탄소의 자동주입방법을 설명하기로 한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드라이아이스 자동주입방법을 나타내는 흐름도이다.

사용자가 이산화탄소공급부(210)의 본체에 마련된 버튼을 조작하여 냉동냉장장치(100)의 용적, 냉동냉장 여부, 보관제품의 종류, 보관 온도, 보관시간 또는 외부 온도에 대한 데이터를 입력하면(S10), 제어부(240)는 입력된 데이터에 기초하여 액화이산화탄소의 주입양, 주입시간, 주입속도 등을 산출한다(S11).

사용자가 주입건(223)을 냉동냉장장치(100)의 주입구(120)에 넣고 당기면, 분사단속밸브가 열리면서 산출된 데이터에 따라 냉동냉장장치(100)에 액화이산화탄소가 주입된다(S12).

산출된 데이터에 따라 주입이 완료되는 시점이 되면(S13), 제어부(240)는 분 사단속밸브를 닫아 액화이산화탄소의 주입을 종료한다(S14).

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치 및 자동주입방법에 대해 도 1 및 4를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는 액화이산화탄소가 아닌 고체이산화탄소 즉, 드라이아이스를 공급하는 것을 일 예로 설명한다. 또한, 전술한 실시예와 중복되는 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치는 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치(100)에 드라이아이스를 주입하기 위한 것으로, 이산화탄소공급부(210), 이산화탄소주입부(220), 사용자입력부(230) 및 제어부(240)를 포함한다.

이산화탄소공급부(210)는 냉동냉장장치(100)에서 사용할 드라이아이스를 이산화탄소주입부(220)로 제공하기 위한 것으로, 내부에는 드라이아이스를 담는 호퍼, 에어 공급 호스, 및 방출구 등 다양한 부품이 마련된다.

한편, 이산화탄소공급부(210)는 드라이아이스 덩어리를 펠릿으로 분쇄하는 그라인더를 더 구비할 수 있다. 이에 따라, 펠릿이 아닌 국수 발 형태의 드라이아이스를 사용할 수도 있어 편리하다.

이산화탄소주입부(220)는 이산화탄소공급부(210)로부터 드라이아이스를 공급받아 냉동냉장장치(100)에 주입하기 위한 것으로, 드라이아이스가 분사되는 주입노즐(221), 드라이아이스의 공급을 단속하기 위한 분사단속밸브(미도시), 및 분사단속밸브의 개폐를 제어하기 위한 주입건(223)을 포함한다. 예컨대, 사용자가 주입노즐(221)을 냉동냉장장치(100)의 주입구에 넣은 후 주입건(223)을 당기면 분사단속 밸브가 열리면서 드라이아이스가 주입노즐(221)을 통해 냉동냉장장치(100)의 주입구를 통해 주입되는 형태로 구성된다.

사용자입력부(230)는 사용자로부터 드라이아이스 주입에 관한 데이터를 입력 및 선택받기 위한 것으로, 버튼, 키, 및/또는 키패드 등으로 구현될 수 있다. 여기서, 드라이아이스 주입에 관한 데이터는 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류에 대한 데이터, 보관 온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및/또는 외부 온도에 대한 데이터를 포함할 수 있다.

제어부(240)는 사용자입력부(230)를 통해 입력된 데이터에 기초하여, 이산화탄소주입부(220)를 통해 주입되는 드라이아이스의 주입양, 주입시간, 주입속도, 입자의 크기 등을 제어하는 것으로, 입력된 데이터에 따라 액화이산화탄소 주입양 등을 산출하는 프로세서와, 산출된 데이터에 따라 이산화탄소공급부(210) 및/또는 이산화탄소주입부(220)를 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구현될 수 있다.

사용자가 입력한 데이터에 따라 드라이아이스의 주입양 등을 산출하는 방법에 대해서는 후술한다.

냉동 또는 냉장제품 관련 열량 산출

냉동 또는 냉장하고자 하는 제품을 원하는 보관시간 동안 원하는 보관온도로 유지하기 위해서 필요한 열량 및 제품 온도 유지에 필요한 드라이아이스는 전술한 수학식 1 및 2에 따라 산출할 수 있다.

다만, 전술한 제1 실시예에서는 액화이산화탄소의 양을 산출하는데 비해, 본 실시예에서는 드라이아이스의 양을 산출하는 것이므로, 구체적인 식은 다음과 같다.

Mp = Qp ÷ (L1 ÷ E1)

여기서, E1은 드라이아이스의 냉각효율, L1은 드라이아이스의 승화열을 의미하며, 드라이아이스의 승화열은 약 137㎉/㎏ 로 알려져 있다.

보관 용기 관련 열량 산출

드라이아이스가 주입되는 냉동냉장장치(100)가 냉동 또는 냉장해야 하는 보관용기를 원하는 시간 동안 원하는 온도로 유지하는데 필요한 열량은 전술한 실시예의 수학식 4 및 5에 기초하여 산출할 수 있다.

다만, 액화이산화탄소가 아닌, 드라이아이스를 직접 공급한다는 점에서, 공급되는 드라이아이스의 양은 다음과 같이 산출된다.

Mc = Qc ÷ (L1 ÷ E1)

위 식들을 종합하면, 제품 및 보관 용기의 온도를 맞추는데 필요한 드라이아이스의 총 소요량은 다음식에 따라 산출된다.

M = Mp + Mc

이와 같이, 냉동냉장이 필요한 공간의 용적, 외부환경, 보관조건 등이 입력되면, 자동으로 드라이아이스의 주입 양 등을 결정하여 이에 따라 드라이아이스를 주입함으로써, 냉동냉장 보관이 제대로 이루어지고, 낭비를 줄일 수 있다.

도 4는 도 1에 따른 냉원용 이산화탄소 자동공급장치의 일 예를 도시한 것이다. 도 2에서 드라이아이스를 이용한 냉동냉장장치(100)는 냉동 및 냉장을 요하는 제품이 보관되는 수납공간(110), 수납공간을 개폐하기 위한 도어(111), 및 드라이아이스가 주입되는 주입구(120)가 마련된다. 사용자는 냉동냉장장치(100)의 주입구(120)에 드라이아이스 주입노즐(221)을 넣어서 드라이아이스를 주입하게 된다.

도 2를 참조하면, 이산화탄소공급부(210)와 이산화탄소주입부(220)는 연결관(250)을 통해 연결되며, 이산화탄소공급부(210)는 공기압축기(280)와 연결된다.

공기압축기(280)는 압축공기 공급관(270)을 통해 이산화탄소공급부(210)에 연결되어 압축된 공기를 공급한다. 이산화탄소공급부(210)는 공급되는 압축 공기를 이용하여 드라이아이스 펠릿을 고속으로 이산화탄소주입부(220)로 공급하게 된다.

이산화탄소공급부(210)는 외형을 구성하는 본체, 본체를 개폐하기 위한 덮개(211), 및 드라이아이스가 방출되는 방출구(220)가 마련된다. 내부에는 호퍼(미도시), 그라인더(미도시), 에어호스(미도시) 등이 설치된다.

사용자입력부(230)는 이산화탄소공급부(210)에 다수의 버튼(231)과 디스플레 이 창(232)으로 마련된다. 사용자는 이산화탄소공급부(210)의 본체에 마련된 버튼(231)을 조작하여 냉동냉장장치(100)의 용적에 대한 데이터, 냉동과 냉장 여부에 대한 데이터, 보관제품의 종류, 보관 온도에 대한 데이터, 보관시간에 대한 데이터, 및/또는 외부 온도에 대한 데이터를 입력할 수 있다. 디스플레이 창(232)에는 데이터 입력을 안내하는 문구 및 입력된 데이터가 표시될 수 있다.

예컨대, 사용자가 드라이아이스를 주입하고자 하는 냉동냉장장치(100)의 내부용기의 크기로 70ℓ를 입력, 냉동과 냉장 중 냉장을 선택, 보관온도를 5℃, 보관시간으로 12시간, 외부온도를 25도를 입력하고 완료를 선택하면, 제어부(240)는 전술한 수학식에 따라 드라이아이스의 주입양, 주입속도, 주입시간, 또는 입자 크기 등을 산출하고, 산출된 데이터에 따라 이산화탄소공급부(210), 이산화탄소주입부(220), 또는 공기 압축기(260)에 제어신호를 출력한다.

예컨대, 보관용기의 용적이 클수록, 냉동일수록, 보관온도가 낮을수록, 보관시간이 길수록, 외부온도가 높을수록, 드라이아이스의 주입양, 주입시간, 주입속도 등이 커지도록 제어부(240)가 프로그래밍 될 것이다. 제어부(240)는 압축공기의 공급 및 그라인더의 동작을 제어하여 드라이아이스의 주입양 또는 주입시간 등을 조절할 수 있다. 또한, 압축 공기의 압축 정도를 조절하여 주입속도를 제어하거나 그라인더를 제어하여 팰릿의 크기(입자의 크기)를 조정할 수 있다.

사용자가 사용자입력부(230)를 통해 전술한 드라이아이스의 주입조건 등을 입력한 후, 이산화탄소주입부(220)의 주입건(223)을 냉동냉장장치(100)의 주입구(120)에 넣은 후 주입건(223)을 당겨서 분사단속밸브를 열면, 제어부(240)에 의 해 산출된 드라이아이스의 주입양, 주입시간, 또는 주입속도 등에 맞춰서 드라이아이스가 주입노즐(221)을 통해 냉동냉장장치(100)에 주입된다.

한편, 산출된 데이터에 따라 드라이아이스 주입이 완료되면, 제어부(240)는 분사단속밸브가 닫히도록 제어신호를 인가한다.

이와 같이, 본 발명은 보관용기의 크기, 냉동냉장조건, 및 외부환경 등에 따라 자동으로 드라이아이스의 주입 양 등을 조절함으로써, 효과적으로 냉동냉장장치(100)의 기능을 유지할 수 있도록 해준다.

전술한 실시예에서는 이산화탄소주입부(220)의 일 예로 주입건(223)이 마련되는 것으로 설명하였으나, 주입건(223)의 형태가 아닌 다른 형태로 이산화탄소주입부(220)가 마련될 수 있음은 물론이다.

비록 본 발명의 몇몇 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 발명의 범위는 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치의 제어블록도이다.

도 2는 도 1에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입장치(200)의 일 예를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 냉원용 이산화탄소 자동주입방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (7)

1. 냉원용 이산화탄소 자동주입장치에 있어서,

   냉원용 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소공급부;

   냉동냉장장치에 상기 이산화탄소를 주입하기 위한 이산화탄소주입부;

   사용자로부터 상기 냉동냉장장치의 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동 또는 냉장 온도에 대한 데이터, 보관제품에 관한 정보, 및 보관시간에 대한 데이터를 입력받기 위한 사용자입력부; 및

   상기 사용자입력부를 통해 입력된 상기 보관제품에 관한 정보, 상기 냉동 또는 냉장 온도에 관한 데이터, 및 상기 보관시간에 대한 데이터에 기초하여 상기 보관제품을 상기 보관시간 동안 상기 냉동 또는 냉장 온도로 유지하는데 필요한 보관제품관련열량을 산출하고, 상기 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 상기 냉동 또는 냉장 온도에 관한 데이터, 및 상기 보관시간에 대한 데이터에 기초하여 상기 냉동냉장공간을 상기 냉동 또는 냉장 온도로 유지하는데 필요한 보관공간관련열량을 산출하며, 상기 보관제품관련열량과 상기 보관공간관련열량을 합산하고 상기 이산화탄소의 냉각효율을 고려하여 상기 냉동냉장공간에서 상기 보관제품을 상기 보관시간 동안 상기 냉동 또는 냉장 온도로 유지하는데 필요한 상기 이산화탄소의 양을 산출하고, 상기 산출된 양에 따라 상기 이산화탄소공급부 및 상기 이산화탄소주입부의 이산화탄소 주입양, 주입시간 및 주입속도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 이산화탄소주입부는 상기 이산화탄소를 분사하기 위한 주입노즐, 상기 이산화탄소의 공급을 단속하기 위한 분사단속밸브, 및 상기 분사단속밸브의 개폐를 제어하기 위한 주입건을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 이산화탄소공급부는 압축된 액화이산화탄소를 저장된 저장탱크, 상기 저장탱크에 저장된 상기 액화이산화탄소를 방출하는 방출구가 마련되며,

   상기 이산화탄소주입부는 상기 방출구와 연결관을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 이산화탄소공급부는 드라이아이스가 담긴 호퍼, 상기 호퍼에 담긴 드라이아이스를 분쇄하는 그라인더, 및 상기 분쇄된 드라이아이스를 방출하는 방출구가 마련되며,

   상기 이산화탄소주입부는 상기 방출구와 연결관을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 사용자입력부는 상기 이산화탄소공급부의 본체와 상기 이산화탄소주입부 중 적어도 하나에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 냉원용 이산화탄소 자동주입장치는 이동 가능하게 마련되는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입장치.
7. 냉원용 이산화탄소 자동주입방법에 있어서,

   사용자로부터 냉동냉장장치의 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 냉동 또는 냉장 온도에 대한 데이터, 보관제품에 관한 정보, 및 보관시간에 대한 데이터를 입력받는 단계;

   상기 사용자로부터 입력된 상기 보관제품에 관한 정보, 상기 냉동 또는 냉장 온도에 관한 데이터, 및 상기 보관시간에 대한 데이터에 기초하여 상기 보관제품을 상기 보관시간 동안 상기 냉동 또는 냉장 온도로 유지하는데 필요한 보관제품관련열량을 산출하고, 상기 냉동냉장공간의 용적에 대한 데이터, 상기 냉동 또는 냉장 온도에 관한 데이터, 및 상기 보관시간에 대한 데이터에 기초하여 상기 냉동냉장공간을 상기 냉동 또는 냉장 온도로 유지하는데 필요한 보관공간관련열량을 산출하는 단계;

   상기 보관제품관련열량과 상기 보관공간관련열량을 합산하고 상기 이산화탄소의 냉각효율을 고려하여 상기 냉동냉장공간에서 상기 보관제품을 상기 보관시간 동안 상기 냉동 또는 냉장 온도로 유지하는데 필요한 상기 이산화탄소의 양을 산출하는 단계; 및

   상기 산출된 이산화탄소의 양에 따라, 상기 냉동냉장장치에 상기 이산화탄소를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉원용 이산화탄소 자동주입방법.

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