아이스크림 제조기 및 상기 제조기에 사용되는 열 교환 장치 {MACHINE FOR THE PRODUCTION OF ICE-CREAM AND HEAT EXCHANGE DEVICE USED IN SAID MACHINE}

본 발명은 가정 및/또는 전문 분야에서 사용되는 유형의 아이스크림 제조기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 상기 제조기에 사용하기에 적합하고 아이스크림을 제조하는 동안 열 교환 특성을 증가시키도록 설정된 열 교환 장치에 관한 것이다.

아이스크림을 제조하는 실질적으로 자동화된 기계는 가정용 및/또는 전문 분야에 알려져 있다.

이러한 기계는 일반적으로 아이스크림 제조를 위한 재료를 담는 용기를 포함하는데, 이는 통상적으로 축방향으로 고정되어 지지부에 삽입된다.

지지부는 보통 내부에 재료를 혼합하는 블레이드를 구동시키는 동력 구동 메커니즘과, 아이스크림을 형성하기에 적합한 온도로 재료를 유지시키는 수단으로서 냉각 회로의 적어도 일부를 포함한다.

아이스크림을 제조하기 위해 지지부 내부에 용기를 놓는 것이 알려져 있다.

물, 우유 등과 같은 액체뿐만 아니라 아이스크림을 만드는 데 필요한 재료 및/또는 준비물은 용기 내부에 수용된다.

일단 수용되면, 재료들은 냉각되기 시작하고 혼합 블레이드에 의해 혼합 및 균질화된다.

지지부는 또한 준비물의 타입 별로 요구되는 방법에 따라 아이스크림을 얻기 위해 필요한 혼합 시간을 설정 및/또는 미리 저장하는 타이밍 메카니즘을 포함할 수 있다.

준비물과 액체의 혼합 및 냉각된 벽에 의해 유도된 저온은 소비 준비가 될 때까지 아이스크림의 형성을 촉진한다.

냉각 회로는 보통 외부에서 아이스크림을 제조하기 위한 재료 용기의 벽을 감싸는 증발기 장치를 포함하고, 재료의 온도를 원하는 값으로 낮추는 수단으로서 열 전달을 결정한다 .

가정용 분야에 적용되는 경우, 그러한 증발기는 부품의 크기가 제한되므로 높은 냉각 용량을 개발해야 한다.

이와 관련하여 내부에 열교환 유체, 예를 들어 글리콜 또는 겔이 흐르는 코일형의 증발기가 공지되어 있다. 이러한 공지된 코일형 증발기는 내부에 제조될 아이스크림의 재료가 수용된 용기가 위치하는 실질적으로 원통형인 공동(空洞, cavity)을 형성한다.

공지된 증발기에서, 일반적으로 코일의 원형 형상으로 인해 코일과 지지 케이싱 사이에는 보통 불연속 접촉이 존재하고, 빈 공간이 형성됨에 따라 코일과 벽 사이의 하나의 접촉점과 인접한 접촉점 사이에서 상당한 열 분산을 생성할 수 있다.

아이스크림 제조기의 예는 예를 들어 US 3 952 538, GB 2 150 683에 기재되어있다.

미국 특허 US 3 952 538에는 내부에 절두 원뿔대형 용기가 수용 될 수 있는 절두 원뿔대형 열 전도성 벽을 갖는 공동(cavity)을 가진 아이스크림 제조기가 개시되어 있다. 냉각 장치는 실질적으로 전체적으로 연장하여 열전도벽과 협력한다.

문헌 GB 2 150 683은 원통형 용기를 수용하기 위한 원통형 공동을 갖는 아이스크림 제조기를 기술한다. 제조기는 용기와의 열교환 표면을 증가시키기 위해 압착 코일, 특히 편평한 코일로 용기를 둘러싸는 증발기를 포함한다. 또한, 열교환 특성을 최적화하기 위해, 그러한 증발기는 일반적으로 알루미늄 또는 유사한 재료로 제조되며, 이는 여러 개의 코일의 용접 및/또는 제조 단계에서 특히 문제를 일으킨다는 것을 주목해야 한다.

공지된 코일형 증발기의 또 다른 단점은 원통형 공동의 직경과 맞물리는 직경을 갖는 용기만이 내부에 도입될 수 있다는 것이다. 이는 예를 들어, 이용 가능한 용기의 용량과 상이한 양의 아이스크림을 제조할 필요가 있을 때 특히 불리하다.

이러한 문제로 인해, 특히 가정용 아이스크림 제조기에 있어 증발기와 용기 사이의 열교환 효율을 최대한 최적화할 필요가 있다.

본 발명의 한 가지 목적은 증발기와 용기 사이의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 아이스크림 제조기를 얻는 것이다.

또 다른 목적은 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 아이스크림 제조기용 증발기 장치를 얻는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상이한 용량 및 크기의 용기를 사용할 수 있어 사용자 및/또는 소비자의 필요 및 요구에 따라 다양한 양의 아이스크림을 제조할 수 있는 아이스크림 제조기를 얻는 것이다.

본 출원인은 종래 기술의 결점을 극복하고 이들 및 다른 목적 및 이점을 얻기 위해 본 발명을 고안, 시험 및 구현 하였다.

본 발명의 한 가지 목적은 증발기와 용기 사이의 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 아이스크림 제조기를 얻는 것이다.

또 다른 목적은 열교환 효율을 향상시킬 수 있는 아이스크림 제조기용 증발기 장치를 얻는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상이한 용량 및 크기의 용기를 사용할 수 있어 사용자 및/또는 소비자의 필요 및 요구에 따라 다양한 양의 아이스크림을 제조할 수 있는 아이스크림 제조기를 얻는 것이다.

본 발명은 독립항에서 설명되고 특징지워지는 반면, 종속항은 본 발명의 다른 특징 또는 본 발명의 주요 사상에 대한 변형예를 기술한다.

상기 목적에 따라, 아이스크림 제조기는 실질적으로 종래의 방식으로, 내부에 재료 용기가 제거가능하게 삽입될 수 있는 지지부와, 적어도 하나의 증발기 부재를 포함하는 냉각 회로가 제공된다.

상기 용기는 아이스크림을 만드는 재료를 수용하는 격실과 측벽을 포함한다.

증발기 부재는 용기 내부에 삽입된 재료의 냉각을 결정하는 열 교환을 달성하기 위해, 사용 중에 서로에 대해 단단히 감겨지고, 직접적으로 또는 지지 케이싱에 의해 용기의 외부면과 접촉하는 복수의 코일을 구비한다.

본 발명의 한 특징에 따라, 코일이 실질적으로 원형 단면을 가질 때 발생하는 점대점 접촉과 대비하여 실질적으로 편평한 접촉면을 형성하도록, 용기의 외부면을 향한 코일의 적어도 주변면(peripheral surface)이 압착되어 D자형 단면을 형성한다.

인접한 코일의 근접성과 함께 D자 형상은 용기의 정합 외부면에 대하여 코일 표면의 실질적인 선형 지지 연속성을 유발하여 효과적이고 균일한 열교환을 촉진한다.

또한, 압착된 단면의 경우, 인접한 코일의 접촉면이 서로 더 가까워지고, 열교환이 사실상 없는 인접한 코일 사이의 빈 공간이 감소된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서, 지지 또는 냉각 케이싱의 외부면과 하나 이상의 코일 사이에 형성된 빈 공간 내에 높은 열 전도성을 가질 수 있는 충전 물질이 삽입될 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 증발기 부재의 코일은 구리로 만들어지며, 2 이상의 인접한 코일을 서로 및/또는 냉매를 공급하는 파이프에 용접할 수 있도록, 적어도 그 단부에서 구리로 만들어진 외부 피복으로부터 돌출한, 용접 가능한 재료로 만들어진 내부 코어를 갖는다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 복수의 코일은 대응하는 지지 케이싱과 함께, 원뿔형 단면을 갖는 용기용 하우징 안착부를 형성하고, 상기 용기는 정합 원뿔형 형상을 갖는다.

코일에 의해 형성된 공동의 원뿔형 구성과 코일이 적용되는 외부면상의 지지 케이싱, 예를 들어 용접된 것으로 인해, 제조되는 아이스크림의 양과 관련하여 특정 요구 사항을 만족시키기 위해 크기가 상이한 용기를 내부에 삽입 할 수 있다.

코일에 의해 형성된 공동의 정합 원뿔형 형태와 재료 용기는 용기의 크기와 상관 없이 밀접한 접촉을 허용하여, 용기의 외부면과 증발기 부재의 코일 사이에서 더 나은 열교환 및 더 효과적인 재료의 냉각을 촉진한다.

본 발명에 따른 아이스크림 제조기에서, 증발기 부재의 하나 이상의 코일은 지지 케이싱의 외부면과 직접 또는 간접적인 복수의 접촉 부분를 형성하고, 상기 외부면에 대하여 압착될 수 있다.

본 발명에 따른 아이스크림 제조기에서, 증발기 부재의 하나 이상의 코일은 지지 케이싱의 외부면과 직접 또는 간접적인 복수의 접촉 부분를 형성하고, 용기 방향으로 압착된 면이 형성되어 열 교환 효율을 더 높일 수 있다.

본 발명의 일 또는 다른 특징은 첨부 도면을 참조하여 비제한적 실시 예로서 주어진 일 형태의 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 명백해질 것이며, 첨부 도면 중:
- 도 1은 본 발명에 따른 아이스크림 제조기의 정면 단면도이다.
- 도 2는 도 4의 증발기와 그 안에 삽입된 본 발명에 따른 용기의 단면도이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 도 2의 증발기의 확대된 상세도이다.
- 도 4는 본 발명에 따른 도 1의 제조기의 증발기 부재의 코일의 측면도이다.
이해를 돕고 동일한 공통 요소를 식별하기 위해 도면에서 가능한 경우 동일한 도면 부호가 사용되었다. 일 형태의 실시예의 요소 및 특성은 더 이상의 설명없이 다른 형태의 실시예에 알맞게 포함될 수 있음을 이해해야 한다.

이제 하나 이상의 실시예가 도시된 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 형태의 실시예를 구체적으로 설명할 것이다.

각각의 예는 본 발명을 설명하기 위한 방법으로서 제공되며, 본 발명의 제한으로서 이해되어서는 안된다. 예를 들어, 한 형태의 실시예의 일부로서 도시되거나 기술된 특성은 다른 형태의 실시예와 관련하여 채택 될 수있다. 본 발명은 이러한 모든 실시예 및 변형례를 포함하는 것으로 이해된다.

본 발명에 따르면, 도 1에 부분적으로 도시된 아이스크림 제조기(10)는 제조하는 동안 아이스크림을 수용하기 위한 내부가 비어 있는 지지부(12)를 포함할 수 있다.

지지부(12)는 예를 들어 상자형, 원통형, 또는 원뿔형일 수 있으며, 단열 물질로 만들어 질 수 있다.

지지부(12)는 실질적으로 그 측방향 벌크를 구획할 수 있는 외부벽(14)과, 그것을 지지하기 위해 제조기(10) 하단에 위치된 바닥벽(15)을 구비한다.

일부 실시예의 형태에 따르면, 지지부(12)는 내부에 삽입되는 절연 케이싱(18)을 구비 할 수 있다.

절연 케이싱 (18)은 원통형 또는 원뿔형 형상을 가질 수 있고, 내부가 공동으로 되어 있다.

제조기(10)는 지지부(12) 내부의 아이스크림을 냉각시키기 위한 냉각 회로(20)를 구비한다.

냉각 회로(20)는 예를 들어 공지된 방식으로 그 안에서 일어나는 상 전이로부터 유도되는 열교환을 이용하는 열 펌프일 수 있다.

냉각 회로(20)는 실질적으로 공지된 타입이고, 그 구성 및 구조는 이후에 상세하게 설명될 특징을 제외하고는 본 발명과 관련이 없다.

냉각 회로(20)는 응축기(미도시), 압축기(미도시), 전자 팽창 밸브(미도시) 및 증발기(22)를 포함할 수 있다.

도 3 및 4에 도시된 바와 같이, 증발기(22)는 지지 또는 냉각 케이싱(24)을 형성하는 하나 이상의 코일(29)로 구성될 수 있다.

지지 케이싱(24)은 절연 케이싱(18)보다 작을 수 있고, 실질적으로 절연 케이싱 내부에 배치되며 절연 케이싱 상에 놓여진다.

본 발명에 따르면, 증발기 부재(22)의 코일(29)이 용접되는 외부면 상의 지지 케이싱(24)은 하기에서 보다 상세히 기술되는 이유로 원뿔형이다.

지지 케이싱(24)은 내부가 중공이며, 내부면(26) 및 외부면(27)을 형성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 증발기 부재(22)의 코일(29)은 실질적으로 지지 케이싱(24)의 전체적인 외부면(27)을 따라 서로에 대해 근접하게 이웃하여 연장된다.

특히, 코일(29)은 그 하부에서 지지 케이싱(24) 전체를 둘러싼다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일(29) 및 지지 케이싱(24)은 구리로 제조된다.

이 재료의 사용은 바람직하게도 지지 케이싱(24)의 외부면(27) 상에 코일(29)을 부착하는 작업을 용이하게 한다.

코일(29)은 몇 개의 접촉부(30)에 의해 지지 케이싱(24)의 외부면(27)에 접착되어 배치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 코일(29)은 냉각 회로(20)의 기능에 따라 동결 및/ 또는 해동될 수 있는 적절한 냉매 또는 겔이 내부에 흐를 수 있는 내부 공간(interspace, 31)을 코일(29)의 전개를 따라 길이방향으로 구비할 수 있다.

증발기(22)의 내부에, 아이스크림 재료를 수용하고, 혼합, 냉각시키는 수용 안착부(containing seating, 36)를 갖는 용기(35)가 제거 가능하게 삽입될 수 있다.

본 발명에 따르면, 사용 중에 증발기(22)의 내부면(26)위에 놓여 배치될 용기(35)는 실질적으로 적어도 코일(29)의 원뿔형 단면 및/또는 지지 케이싱(24)에 의해 형성된 하우징 안착부의 원뿔형의 부분과 결합하도록 바람직하게는 원뿔형을 갖는다.

지지 케이싱(24)과 코일(29)에 의해 형성된 하우징 안착부의 원뿔형 형상으로 인해, 용기(35)는 특정 크기로 강요되지 않고 다양한 크기로 변형될 수 있고, 증발기(22)에 의해 형성된 하우징 안착부에 안정적으로 수용될 수 있다.

특히, 본 발명은 유리하게 사용자 및/또는 소비자의 요구 및 필요에 따라 다양한 양의 아이스크림을 제조하기 위해 상이한 용량을 갖는 용기(35)를 사용할 수 있게 한다.

증발기(22), 특히 그 내부면(26)은 코일(29)의 내부 공간(interspace, 31) 내에 수용된 냉매의 냉각 후 용기를 냉각시키기 위해 용기(35)의 외부벽에 접촉하여 배치된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 코일(29)은 적어도 지지 케이싱 (24)의 외부면(27)을 향한 면, 즉 용기(35)를 향한 면이 압착된 단면 형상, 예를 들어 D 자형을 갖는다.

이러한 단면 형상은 지지 케이싱(24)의 외부면(27)상의 코일(29)의 접촉부(30)의 전체 표면을 증가시키고, 결과적으로 지지 케이싱(24)의 외부면과의 불연속 접촉을 통해 생성되는 빈 공간을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 증발기(22)에 의해 전달된 열의 열분산이 감소되고, 열교환 효율이 유리하게 증가된다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 바람직하게 높은 열전도성을 갖고, 코일(29)과 지지 케이싱(24)의 외부면(27) 사이에 빈 공간 내부에 삽입되는 충전 물질(M)이 제공될 수 있다.

물질(M)을 제공함으로써, 빈 공간을 실질적으로 제로로 만들고 외부면(27)과 코일(29) 사이에 실질적으로 연속적인 접촉을 생성하여, 증발기(22)와 용기(35) 사이의 열교환 효율을 상당히 증가시킬 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 내부면(26)은 매끄러울 수 있다. 매끄러운 표면이란 물질의 중단 없이 선형으로 전개되는 표면을 의미한다.

이러한 특성은 전술한 바와 같이 증발기(22)와 용기(35) 사이의 열교환 효율을 더욱 증가시키는 이점이 있다.

절연 케이싱(18)과 외부벽(14) 및 바닥벽(15) 사이, 및 증발기(22)와 외부벽(14) 사이에는 용기(35)를 외부와 열적으로 절연시킬 수 있는 빈 공간이 생성된다.

도2에 도시된 바와 같이, 적어도 코일(29)의 단부에는 연이은 코일들(29) 사이의 및/또는 코일과 냉매 공급 파이프 사이의 용접 작업을 용이하게 하기 위해 용접하기 쉬운 물질로 만들어진 내부 단자 코어(52)가 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면, 제조기(10)는 외부로부터 수용 안착부(36)를 밀봉할 수 있도록 지지부(12) 상에 놓여 배치되는 제거 가능한 덮개(40)를 구비할 수 있다.

본 발명에 따르면, 제조기(10)는 아이스크림의 제조 중, 특히 냉각 중에 용기(35) 내부에 수용된 재료를 혼합하기 위한 혼합 유닛(45)을 구비할 수 있다.

혼합 유닛(45)에는 길이방향 축(X) 주위로 회전하는 샤프트(46)를 구비할 수 있으며, 샤프트는 여기에 기술된 제조기(10)의 중심과 용기(35) 내에 축방향으로 제공된 공동을 통과할 수 있다.

혼합 블레이드(48)는 샤프트(46) 상에 장착될 수 있고, 전술한 바와 같이 재료들의 혼합을 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 샤프트(46)는 지지부(12) 전체를 지지하고 실질적으로 회동(hinge)할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제조기(10)는 증발기를 위한 제상(除霜) 시스템을 구비할 수 있다.

제상 시스템은 예를 들어 증발기(22) 내부의 얼음의 존재를 검출하기 위한 전자기 센서를 제공할 수 있다.

이러한 실시예에서, 일단 얼음이 검출되면, 서리 제거(제상) 시스템은 증발기(22)를 제상하기 위해 전기 저항을 지시할 수 있다.

다른 형태의 실시예에서, 서리 제거(제상) 시스템은 증발기(22)의 코일(29) 내부에서 전기화학적 처리를 제공한다.

다른 형태의 실시예에서, 증발기(22)는 열펌프의 역원리를 이용하여, 즉 냉각 회로(20)의 기능을 반전시킴으로써 제상될 수 있다.

본 발명의 영역 및 범위를 벗어나지 않고, 전술한 바와 같이 부품의 변형 및/또는 추가가 제조기에 행해질 수 있음은 자명하다.

본 발명은 몇몇 특정예를 참조하여 기술되었지만, 당업자는 청구범위에 기재된 바와 같은 특성을 갖는 많은 다른 등가 형태의 기계를 자명하게 실시할 수 있으며, 이에 따라 여기에서 정의된 보호 범위 안에 포함된다.

10 : 아이스크림 제조기 12 : 지지부
14 : 외부벽 15 : 바닥벽
18 : 절연 케이싱 20 : 냉각 회로
22 : 증발기 24 : 지지 케이싱
26 : 내부면 27 : 외부면
29 : 코일 30 : 접촉부
35 : 용기