냉기의 알려지지 않은 영웅: 제빙기가 작동하는 방식

여름 저녁의 시원한 칵테일부터 피크닉을 위해 포장된 쿨러까지, 얼음 우리가 종종 당연하게 여기는 현대의 필수품입니다. 냉동고와 자동 제빙기가 널리 사용되기 전에는 얼음을 안정적으로 공급하는 것은 얼음집과 막대한 물류 노력이 필요한 힘든 과정이었습니다. 오늘은 겸손한 얼음 maker 독립형 가전제품이든 냉장고 내부 기능이든 상관없이 효율적이고 매혹적인 과학으로 이 작은 기적을 수행합니다.

냉동의 과학: 물에서 얼음까지

본질적으로 제빙기는 단순히 물의 물리적 특성을 이용하는 기계입니다. 온도가 해당 온도 이하로 떨어지면 고체, 즉 얼음으로 변합니다. 어는점 .

위상 변화

물은 $H_2O$ 분자로 이루어져 있습니다. 액체 상태에서 이 분자들은 끊임없이 움직이며 서로 미끄러지듯 움직입니다. 액체 물을 고체 얼음으로 바꾸려면 충분한 양의 물을 제거해야 합니다. 열 에너지 (열) 이러한 분자의 속도를 늦추는 것입니다. 일단 충분히 느려지면 분자 사이의 인력으로 인해 분자가 단단하고 반복되는 패턴으로 고정됩니다. 결정 격자 . 이 변환은 다음과 같이 알려져 있습니다. 위상 변화 .

냉동 사이클

열 제거 과정은 냉동 시스템 , 이는 냉장고나 에어컨 전체를 냉각시키는 것과 원리적으로 동일합니다. 이 사이클에는 네 가지 주요 구성 요소와 냉매 .

• 압축기: 이것이 시스템의 핵심입니다. 이는 기체 냉매에 압력을 가하여 온도를 극적으로 높입니다.
• 콘덴서 코일: 뜨거운 고압 냉매는 일반적으로 기기 뒷면이나 바닥에 있는 코일을 통해 흐릅니다. 주변 공기(주방)로 열을 방출합니다. 냉각되면서 냉매는 다시 액체로 변합니다.
• 팽창 밸브(또는 모세관): 액체 냉매는 좁은 밸브를 통과하여 압력이 급격히 감소합니다. 이러한 급격한 압력 강하는 냉매가 즉시 훨씬 더 차가워지는 원인이 됩니다.
• 증발기 코일: 이것이 제빙기에 마법이 일어나는 곳입니다. 초저온 액체 냉매는 일반적으로 제빙 트레이와 직접 접촉하는 코일을 통해 흐릅니다. 이 차가운 표면은 빠르게 열을 끌어당깁니다. 밖으로 물 때문에 물이 얼게 됩니다. 열을 흡수한 냉매는 다시 가스로 바뀌고 압축기로 다시 흘러 사이클을 다시 시작합니다.

자동 제빙기의 해부학

대부분의 현대식 냉장고에서 자동 제빙기는 단순하고 정해진 주기로 작동하며 일반적으로 1~2시간마다 한 묶음의 얼음을 생성합니다.

물 공급

첫째, 제빙기에는 물이 필요합니다. 에이 솔레노이드 밸브 집의 메인 라인(보통 여과됨)에서 작은 플라스틱 또는 금속 용기로 물의 흐름을 제어합니다. 얼음 mold 또는 트레이. 이 밸브는 일반적으로 타이머나 센서에 의해 트리거됩니다.

동결 및 감지

금형이 채워지면, 증발기 코일 곰팡이 주변이 물을 식히기 시작합니다. 이 단계의 타이밍이 중요합니다. 물이 완전히 얼면 두 가지 일반적인 방법 중 하나가 얼음이 준비되었음을 알립니다.

• 온도 조절기/타이머: 기본 시스템은 간단한 타이머를 사용합니다. 미리 정해진 시간(예: 60분)이 지나면 기계는 얼음이 고체라고 가정합니다.
• 광학 센서(적외선 빔): 보다 정교한 시스템은 얼음 저장통을 가로질러 비추는 적외선 빔을 사용합니다. 얼음 더미에 의해 빔이 막히면 기계는 생산을 중단합니다. 레벨이 떨어지면 빔이 차단 해제되고 생산이 재개됩니다. 이것은 흔히 다음과 같이 불린다. 전체 센서 .

얼음 수확

얼음이 완전히 형성되면 틀에서 꺼내야 합니다. 이 과정을 수확 .

• 발열체: 작은 발열체 금형 근처가 잠시 활성화됩니다(약 10~15초 동안). 이렇게 하면 주형의 표면이 약간 따뜻해집니다. 작은 얼음 층을 녹여 큐브를 방출할 만큼만 충분하지만 큐브 자체를 녹일 만큼은 아닙니다.
• 이젝터 암: 전동식 이젝터 암 또는 갈퀴로 틀을 가로질러 쓸어 풀어진 큐브를 밖으로 밀어내고 아래의 저장통에 넣습니다. 시끄러운 땡그랑 소리 큐브가 쓰레기통에 떨어지는 소리가 들립니다.

차단 메커니즘

편의상 자동 제빙기는 얼음통이 가득 차면 얼음 만들기를 중단해야 합니다. 이는 다음을 통해 달성됩니다. 와이어 차단 암 (또는 보석금 와이어). 이 팔은 얼음 더미 위에 놓여 있습니다. 얼음통이 가득 차면 큐브가 팔을 위로 밀어 올려 '위' 위치를 유지합니다. 이러한 물리적 움직임은 스위치를 작동시켜 제빙기에 사이클을 중단하라고 지시합니다. 얼음을 사용하고 파일이 떨어지면 암이 다시 아래로 떨어지고 기계가 다시 얼음 만들기를 시작합니다.

냉동, 가열 및 배출의 지속적이고 조용한 주기는 완벽하게 냉동된 물을 온디맨드 방식으로 지속적으로 공급하는 영리한 엔지니어링의 증거입니다.

냉장고 너머: 특수 제빙기

냉장고 제빙기가 가장 일반적이지만 전문 장치는 다양한 기술을 사용하여 상업용 및 가정용 특정 유형의 얼음을 만듭니다.

플레이크와 너겟 아이스

• 플레이크 아이스: 주로 식료품점의 해산물 진열에 사용되는 플레이크 아이스는 냉각된 수직 드럼에서 얼음 층을 긁어내어 생성됩니다.
• 너겟 얼음(또는 씹을 수 있는 얼음): 레스토랑과 병원에서 인기 있는 이 부드러운 다공성 얼음은 플레이크 얼음을 작고 공기가 잘 통하는 알갱이로 압축하여 만들어집니다.

투명 제빙기

냉장고 얼음에 대한 일반적인 불만 사항은 갇힌 기포와 미네랄이 큐브 중앙에 얼어붙어 발생하는 탁한 외관입니다. 투명 제빙기 (바텐더나 고급 음료에 자주 사용됨) 호수가 자연적으로 얼는 과정을 모방하여 이 문제를 해결합니다. 즉, 물을 얼립니다. 천천히 그리고 방향적으로 .

아래층이나 윗층의 물을 먼저 얼리고 물을 계속 휘저어주면 기포와 불순물이 밀려나와 마지막 물에 농축되어 얼게 되는데, 보통 버려지는 물이다. 그 결과, 천천히 녹고 음료가 빨리 희석되지 않는 맑고 밀도가 높은 얼음이 탄생했습니다.