KR101688132B1 - 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법에 관한 것이다. 본 발명은 소정의 길이를 갖는 트레이에 물을 공급하여 얼음을 만들고 이 얼음을 모터로 작동되는 피스톤을 이용하여 기구적으로 이빙을 할 수 있도록 제빙장치를 구성함으로써, 상기 제빙장치의 크기를 줄일 수 있고 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있으며 이를 통해 상기 제빙장치를 구비하는 냉장고를 슬림화할 수 있다. 또, 상기 제빙장치의 설치높이를 낮춰 냉기의 공급경로를 단축할 수 있고 이를 통해 냉기가 제빙실로 공급되는 과정에서 손실되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화하고 정확하게 하여 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다.

트레이, 피스톤, 웜기어, 웜휠,

Description

제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법{ICE MAKER AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME AND ICE MAKING METHOD THEREOF}

본 발명은 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법에 관한 것으로, 특히 점유면적이 작고 공간활용도가 높은 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 냉장고는 일정한 수용공간을 갖추어 음식물 등을 저온상태로 유지하는 장치로서, 저온 범위를 구분하여 영상으로 유지하는 냉장실과 영하로 유지하는 냉동실로 구획된다. 최근에는 얼음에 대한 수요가 높아짐에 따라 얼음을 만들 수 있는 자동 제빙장치가 장착되는 냉장고가 증가하고 있다.

상기 자동 제빙장치(이하, 제빙장치로 약칭함)는 냉장고의 양태에 따라 냉동실에 설치될 수도 있고, 경우에 따라서는 냉장실에 설치될 수도 있다. 상기 제빙장치가 냉장실에 설치될 경우에는 냉동실의 찬 냉기를 제빙장치로 안내하여 제빙을 실시하고 있다.

그리고 상기 제빙장치는 그 제빙장치에 의해 만들어진 얼음을 이빙하는 방식에 따라 비틀림 방식과 이젝터 방식 그리고 회전 방식으로 구분할 수 있다. 상기 비틀림 방식은 제빙용기를 비틀어 얼음을 떨어뜨리는 방식이고, 상기 이젝터 방식은 제빙용기의 상측에 설치되는 이젝터가 제빙용기에서 얼음을 퍼올려 떨어뜨리는 방식이며, 상기 회전 방식은 제빙용기가 회전하여 얼음을 떨어뜨리는 방식이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제빙장치 및 이 제빙장치가 구비되는 냉장고는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래의 제빙장치는 통상 수평한 제빙용기에 물을 담아 제빙을 하는 것으로 제빙용기가 차지하는 면적이 넓고 제빙용기에서 얼음을 이빙시키는 이빙유닛의 부피도 커서 전체적으로 냉장고의 유효공간이 감소되는 문제점이 있었다. 또 이를 감안하여, 제빙용기의 크기를 줄이는 경우에는 한번에 제빙할 수 있는 얼음의 양이 그만큼 적어져 여름철과 같이 많은 양의 얼음을 필요로 하는 경우 얼음을 신속하게 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

둘째, 종래의 제빙장치는 통상 제빙된 얼음을 하측으로 떨어뜨려 저장하거나 공급하는 방식이어서 디스펜서가 구비되는 냉장고의 경우에는 제빙실은 디스펜서보다 항상 높게 배치되어야 한다. 하지만, 냉동실이 하측에, 제빙실을 갖는 냉장실이 상측에 배치되는 3-도어 버텀 프리저 타입(3-Door bottom freezer type)의 냉장고 등에서는 상기 제빙실이 높게 배치되면 냉동실과 제빙실 사이의 거리가 멀어지고 이로 인해 냉동실의 냉기를 제빙실로 이송시킬 때 많은 냉기손실이 발생되어 냉장고의 에너지 효율이 저감되는 문제점도 있었다.

셋째, 종래의 제빙장치는 제빙유닛과 이빙유닛 등이 서로 독립적인 메커니즘에 의해 작동됨에 따라 구성과 제어가 복잡하고 이로 인해 제빙장치에 대한 제조비 용이 상승하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 운전 방법이 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄여 냉장고를 슬림화할 수 있는 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 운전 방법을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 제빙장치의 설치높이를 낮춰 제빙실과 냉동실 사이의 거리를 줄이고 이를 통해 냉기가 냉동실에서 제빙실로 공급되는 과정에서 손실이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법을 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화하여 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있는 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 운전 방법을 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제빙공간을 갖는 트레이; 상기 트레이에 대해 미끄러지게 결합되어 승강하면서 얼음을 밀어내 이빙시키는 피스톤; 및 상기 피스톤에 결합되어 그 피스톤을 승강시키는 구동유닛;을 포함하는 제빙장치가 제공된다.

여기서, 상기 트레이는 각각 제빙공간을 갖는 복수 개의 제빙튜브가 횡방향으로 배열되고, 상기 각 제빙공간에는 각각의 피스톤이 상기 제빙튜브의 길이방향 으로 미끄러지게 결합된다.

그리고 상기 복수 개의 제빙튜브는 각각의 제빙공간이 서로 분리되고, 상기 복수 개의 제빙튜브는 각각의 제빙공간이 서로 연통될 수 있도록 수로(water flow path)가 형성되며, 상기 복수 개의 제빙튜브들 중에서 적어도 어느 한 개에는 급수유닛이 연결될 수 있다.

그리고 상기 피스톤은, 상기 제빙튜브의 내주면에 미끄러지게 결합되는 헤드부와, 상기 헤드부의 저면에 결합되어 상기 구동유닛에 의한 구동력을 전달받는 로드부로 이루어지고, 상기 헤드부의 외주면에는 가스켓이 결합될 수 있다.

그리고 상기 구동유닛은, 제1 축방향을 중심으로 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어에 맞물려 결합되는 동시에 상기 피스톤에 맞물려 결합되어 상기 구동기어에 의해 상기 제1 축방향에 수직한 제2 축방향을 중심으로 회전하면서 상기 피스톤을 승강시키는 종동기어로 이루어질 수 있다.

여기서 상기 피스톤은, 상기 제빙튜브의 내주면에 미끄러지게 결합되는 헤드부와, 상기 헤드부의 저면에 결합되어 상기 구동유닛에 의한 구동력을 전달받는 로드부로 이루어지고, 상기 로드부에는 상기 종동기어와 맞물리도록 나사산이 형성되며, 상기 종동기어를 중심으로 상기 로드부의 축방향 하단에는 그 피스톤의 상승운동을 제한하는 스토퍼가 구비되는 제빙장치.

그리고 상기 피스톤에 의해 밀려나는 얼음을 절단하도록 커터가 더 구비되고, 상기 커터는 상기 구동유닛에 의해 동작될 수 있다.

그리고, 상기 트레이에 열을 가하기 위한 히터가 더 구비되고, 상기 히터는 그 히터의 온/오프를 제어하는 제어유닛에 전기적으로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 제어유닛은, 상기 트레이의 온도를 검출하거나 급수후 경과된 시간을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 온도 또는 시간을 기준값과 비교하여 제빙이 완료되었는지를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단에 따라 히터의 온/오프를 제어하는 지령부로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 커터는 수평방향으로 소정의 간격을 두고 배치되고 그 중 어느 한 쪽은 구동모터의 회전축에 결합되는 복수 개의 커터판과, 상기 양쪽 커터판 사이에 양단이 결합되고 나선형으로 형성되는 칼날로 이루어질 수 있다.

또, 냉장고 본체; 상기 냉장고 본체에 형성되는 냉장실; 상기 냉장고 본체에 형성되고 상기 냉장실과 구획되는 냉동실; 상기 냉장고 본체의 냉장실 영역에 설치되어 상기 냉동실의 냉기를 전달받아 얼음을 만드는 제빙실; 및 상기 제빙실의 내부에 설치되어 얼음을 만드는 제빙장치;를 포함하고, 상기 제빙장치는 피스톤의 승강운동을 이용하여 얼음을 이빙시킬 수 있는 냉장고가 제공될 수 있다.

또, 트레이에 물을 공급하는 급수단계; 상기 트레이에 담긴 물을 냉각하여 얼음을 얼리는 제빙단계; 및 상기 트레이의 얼음을 피스톤으로 밀어올려 상승시키는 동시에 그 얼음을 절단하여 소정의 위치로 이송시키는 이빙단계;로 진행되는 냉장고의 제빙방법이 제공된다.

본 발명에 의한 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법은, 상하로 긴 트레이에 물을 공급하여 제빙을 실시하고 상기 트레이의 얼음을 피 스톤을 이용하여 이빙하도록 구성함으로써, 상기 제빙장치의 크기를 줄여 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있고 이를 통해 상기 제빙장치를 구비하는 냉장고를 슬림화할 수 있다.

또, 상기 제빙장치는 상측에서 이빙이 가능하게 되어 그 제빙장치의 설치높이를 낮출 수 있고 이를 통해 냉기의 공급경로를 단축하여 냉기가 제빙실로 공급되는 과정에서 손실되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 상기 제빙장치는 피스톤을 이용하여 기구적으로 이빙을 실시함으로써 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화할 수 있고 이를 통해 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제빙장치가 적용된 3-도어 버텀프리저 타입의 냉장고를 도시한 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 냉장고는, 냉장고본체(1)의 하측에 식품을 냉동보관하는 냉동실(2)이 형성되고, 상기 냉장고본체(1)의 상측에 식품을 냉장보관하는 냉장실(3)이 형성된다. 그리고 상기 냉동실(2)에는 그 냉동실(2)을 서랍방식으로 개폐하는 한 개의 냉동실도어(4)가 설치되고, 상기 냉장실(3)의 양측에는 그 냉장실(3)을 양쪽에서 여닫이방식으로 개폐하도록 복수 개의 냉장실도어(5)가 설치된다. 그리고 상기 냉장고본체(1)의 후면 하단에는 압축기와 응축기가 설치되는 기계실이 형성된다.

그리고 상기 응축기와 압축기에 연결되어 냉기를 냉동실(2) 또는 냉장실(3)에 공급하는 증발기(미도시)는 상기 냉장고본체(1)의 후면, 즉 냉동실의 후벽면에서 아우터케이스와 이너케이스의 사이에 설치되는 것이 일반적이다. 하지만, 상기 증발기는 냉동실의 측벽면이나 상측벽면의 내부에 삽입되어 설치되거나 또는 상기 냉동실(2)과 냉장실(3)을 구획하는 베리어의 내부에 삽입되어 설치될 수도 있다. 상기 증발기는 냉동실에 한 개만 설치되어 냉기가 냉동실(2)과 냉장실(3)에 분배 공급되도록 할 수도 있고, 냉동실용 증발기와 냉장실용 증발기를 각각 설치하여 냉기가 냉동실(2)과 냉장실(3)에 각각 독립적으로 공급되도록 할 수도 있다.

그리고 상기 냉장실 도어(5)의 상측 내벽면에는 얼음을 만들어 보관하기 위한 제빙실(51)이 형성되고, 상기 제빙실(51)의 내부에는 얼음을 만들기 위한 제빙장치(100)가 설치된다. 그리고 상기 제빙실(51)의 하측에는 상기 제빙장치(100)에서 만들어진 얼음을 냉장고의 외부에서 인출할 수 있도록 디스펜서(52)가 냉장고의 외부로 노출되도록 설치된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 냉장고는, 냉동실(2) 또는 냉장실(3)에서 부하가 감지되면 상기 압축기가 작동하여 상기 증발기에서 냉기를 발생하고, 이 냉기의 일부는 냉동실(2)과 냉장실(3)로 분배 공급되며, 상기 증발기에서 발생되는 냉기의 다른 일부는 상기 제빙실(51)로 공급된다. 상기 제빙실(51)로 공급되는 냉기는 그 제빙실(51)에 장착된 제빙장치(100)가 얼음을 만들도록 열교환된 후에 상기 냉동실(2)로 회수되거나 또는 냉장실(3)로 공급된다. 그리고 상기 제빙장치(100)에서 만들어진 얼음은 디스펜서(52)의 요구에 따라 외부로 인출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

도 2 및 도 3은 도 1에 따른 제빙장치에서 피스톤의 승강위치에 따른 동작상태를 보인 사시도이고, 도 4는 도 3의 "I-I"선 단면도이며, 도 5는 도 2 및 도 3에 따른 피스톤의 구성을 보인 사시도이고, 도 6은 도 4에 따른 제어유닛의 구성을 보인 개략도이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제빙장치(100)는, 급수원에 연결되어 물을 공급하는 급수유닛(110)과, 상기 급수유닛(110)에서 공급되는 물을 공급받아 제빙을 실시하는 트레이(120)와, 상기 트레이(120)에서 제빙되는 얼음을 밀어올려 이빙시키는 이빙유닛(130)과, 상기 트레이(120)에서 이빙되는 얼음(I)을 적정 크기로 절단하여 디스펜서로 이동시키는 이송유닛(140)을 포함한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 급수유닛(110)은 상기 급수원과 트레이(120) 사이를 연결하는 급수관(111)과, 상기 급수관(111)의 중간에 설치되어 급수량을 조절하는 급수밸브(112)와, 상기 급수밸브(112)의 상류측 또는 하류측에 설치되어 물을 펌핑하는 급수펌프(113)로 이루어진다. 여기서, 상기 급수펌프(113)는 균일한 수압을 공급하기 위해 필요하지만 반드시 필요한 것은 아니다. 상기 급수펌프(113)가 배제되는 경우에는 급수원과 트레이(120) 사이의 높이차를 이용하여 급수되도록 할 수 있다.

상기 급수관(111)은 후술할 트레이(120)의 제빙튜브(122)들에 각각 독립적으로 연결될 수도 있지만, 도면에서와 같이 한 개의 제빙튜브(122)에만, 특히 가운데 에 위치한 제빙튜브에 연결하고 그 제빙튜브에 다른 제빙튜브들을 서로 연통시켜 물이 전달되도록 하는 것이 제어측면에서나 제조비용측면에서 바람직할 수 있다.

그리고 상기 급수관(111)은 급수원에 직접 연결되어 물이 공급되도록 할 수도 있지만, 냉장실(3)에 구비되어 일정량의 물이 저장되는 물탱크(미도시)에 연결될 수도 있다. 이 경우 상기 물탱크가 급수원이 된다. 여기서, 상기 트레이(120)의 각 제빙튜브(122)들에 적정량의 물이 공급되도록 하기 위해서는 그 트레이(120)에 수위센서가 설치되거나 또는 상기 급수관에 물의 유동량을 감지하는 유량센서가 설치되거나 또는 상기 물탱크에 수위센서가 설치될 수 있다.

그리고 상기 급수밸브(112)와 급수펌프(113)는 별도로 구비되는 제어유닛(150)에 신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제어유닛(150)은 상기 수위센서나 유량센서에서 실시간으로 검출되는 값을 토대로 급수량을 조절하도록 할 수도 있고, 상기 급수밸브(112)와 급수펌프(113)의 동작시간을 데이터화하여 주기적으로 온/오프되도록 할 수도 있다.

상기 트레이(120)는 냉장고의 용량 또는 제빙 용량에 따라 한 개가 구비될 수도 있지만 경우에 따라서는 복수 개로 구비될 수도 있다. 그리고 상기 트레이가 복수 개인 경우에는 그 복수 개의 트레이(120)들은 일렬로 배열될 수도 있지만 주변 부품들과의 관계를 고려하여 복열로 배열될 수도 있다. 예를 들어, 상기 트레이(120)들이 차지하는 전후방향 폭을 최소화하기 위해서는 동일 평면상에 일렬로 배열하는 것이 바람직하고, 좌우방향 폭을 최소화하기 위해서는 복열로 배열하는 것이 바람직할 수 있다. 그 외에도 필요에 따라 트레이(120)들의 배열은 적절하게 조절될 수 있다.

도 2 및 도 3에서와 같이 상기 트레이(120)는 횡방향으로 길게 형성되는 하우징(121)과, 상기 하우징(121)의 하측에 횡방향으로 나란하게 배치되어 상기 하우징(121)에 상하방향으로 각각 연통되도록 길게 제빙공간(S)을 갖는 복수 개의 제빙튜브(121)들로 이루어진다.

여기서, 상기 하우징(121)과 제빙튜브(122)들은 일체로 형성될 수도 있고, 상기 하우징(121)에 각각의 제빙튜브(122)들이 용접 등으로 조립되어 결합될 수도 있다. 예를 들어, 상기 하우징(121)이 제빙튜브(122)와 일체로 형성되는 경우에는 상기 제빙튜브(122)는 상단과 하단이 모두 개구된 원통모양으로 형성되는 것이 후술할 피스톤(131)을 용이하게 조립할 수 있어 바람직할 수 있다. 하지만, 상기 하우징(121)과 제빙튜브(122)들이 조립되는 경우에는 상기 제빙튜브(122)들의 상단은 열린 개구단으로 형성하는 반면 하단은 막힌 폐쇄단으로 형성하고, 상기 폐쇄단의 중앙에 후술할 피스톤(131)의 로드부(133)가 미끄러지게 관통될 수 있도록 관통구멍(미도시)을 형성할 수 있다.

그리고 도 2 내지 도 4에서와 같이 상기 제빙튜브(122) 중에서 어느 한 개의 제빙튜브, 예를 들어 가장 가운데 위치한 제빙튜브(122)에 물을 공급할 수 있도록 급수관(111)이 연결되고, 상기 급수관(111)이 연결되는 제빙튜브(122)를 중심으로 양쪽 제빙튜브들과의 사이에는 물이 전달될 수 있도록 수로(water flow path)(123)가 형성될 수 있다. 상기 수로(123)는 구멍으로 형성될 수도 있으나, 제조상 개구단의 상단에 홈모양으로 형성될 수도 있다.

상기 이빙유닛(130)은 상기 제빙튜브(120)들의 얼음을 승강시키는 복수 개의 피스톤(131)들과, 상기 피스톤(131)들이 상하로 이동할 수 있도록 구동시키는 구동유닛(136)으로 이루어진다.

도 2 및 도 3 및 도 5에서와 같이, 상기 피스톤(131)은 제빙튜브(122)의 내주면에 미끄러지게 결합되어 제빙공간(S)을 형성하는 동시에 얼음을 밀어올리는 헤드부(132)와, 상기 헤드부(132)의 저면에 일체로 형성되거나 조립되어 상기 구동유닛(136)에 의한 구동력을 전달받는 로드부(133)로 이루어진다.

상기 헤드부(132)는 상기 제빙튜브(122)의 내경과 대략 동일한 정도의 크기를 갖는 원형판 형상으로 형성되고, 상기 헤드부(132)의 외주면에는 상기 제빙공간에 채워지는 물이 누설되지 않도록 환형의 가스켓(134)이 결합될 수 있다.

상기 로드부(133)는 수직방향으로 소정의 길이를 갖도록 형성되고, 그 외주면에는 후술할 종동기어(138)의 내륜과 맞물려 그 종동기어(138)가 회전할 때 승강되도록 스크류 형상으로 나사산(133a)이 형성된다. 그리고 상기 로드부(133)의 하단에는 상기 피스톤(131)이 상승하는 높이를 제한하도록 스토퍼부(135)가 형성될 수도 있다. 상기 스토퍼부(135)는 슬리브모양으로 형성되어 상기 로드부(133)에 조립하여 결합될 수 있다.

상기 구동유닛(136)은 횡방향으로 설치되어 그 횡방향, 즉 제1 축방향을 중심으로 회전하는 구동기어(137)와, 상기 구동기어(137)에 맞물려 결합되고 상기 피스톤(131)에 맞물려 결합되며 상기 구동기어(137)에 의해 상기 종방향, 즉 제1 축방향에 수직한 제2 축방향을 중심으로 회전하면서 상기 피스톤(131)을 승강시키는 종동기어(138)로 이루어진다.

상기 구동기어(137)는 소정의 길이, 대략 트레이(120)의 횡길이보다 긴 길이를 갖는 봉형상의 웜기어(worm gear)로 이루어지고, 상기 종동기어(138)는 그 외주면에 상기 구동기어(137)와 맞물리도록 외측기어(137a)가 형성되는 반면 그 내주면에는 상기 피스톤(131)의 나사산(133a)과 맞물리도록 내측기어(138b)가 형성되는 환형의 웜휠(worm wheel)로 이루어진다.

그리고 상기 구동기어(137)와 종동기어(138)는 도면으로 도시하지는 않았으나 한 개 또는 복수 개의 중간기어를 이용하여 후술할 커터회전용 구동모터(이하,구동모터)의 회전축에 맞물려 결합되도록 할 수도 있으나, 상기 구동모터에 연동되도록 벨트와 같은 전동부재에 의해 결합될 수 있다.

그리고 상기 종동기어(138)는 웜휠베이스(139)에 회전 가능하게 결합하고, 그 웜휠베이스(139)를 제빙실(51)의 내벽면에 고정 설치하여 각각의 종동기어(138)를 고정 결합할 수 있다.

한편, 상기 제빙튜브(122)의 얼음은 피스톤(131)의 상승운동, 즉 후술할 구동모터(143)에 의해 발생되는 피스톤(131)의 미는 힘에 의해서만 상기 제빙튜브(122)로부터 이격될 수도 있지만, 경우에 따라서는 상기 트레이(120)의 외주면에 히터(미도시)를 설치하여 피스톤(131)으로 얼음을 밀어 올리기 전에 일정 온도를 가함으로써 상기 제빙튜브(122)와 얼음 사이의 경계면을 이격시킬 수도 있다.

상기와 같이 히터를 이용하여 얼음과 제빙튜브를 이격시키는 경우, 상기 히터는 상기 트레이(120)의 외주면에 접촉되도록 감기는 열선히터로 이루어질 수 있 다. 이 경우, 상기 히터는 트레이(120)의 형상에 따라 단일 회로를 이루도록 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 복수 회로를 이루도록 형성될 수도 있다.

그리고 상기 히터는 급수유닛(110)과 연동되도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 급수유닛(110)의 수위센서나 유량센서에서 감지되는 값의 변화에 따라 상기 트레이(120)에 물이 제빙을 위해 공급되는 과정인지, 또는 제빙을 실시하고 있는 과정인지, 또는 제빙이 완료된 후 이빙이 진행되는 과정인지를 판단하고, 만약 물이 제빙을 위해 공급되는 과정으로 판단되거나 물의 공급이 완료되어 제빙을 실시하는 과정으로 판단되면 히터의 작동을 중지하는 반면, 제빙이 완료되어 이빙이 진행되는 과정이라고 판단되면 상기 히터의 작동을 개시하도록 제어될 수 있다.

여기서, 상기 히터가 작동되는 시점은 실시간 또는 주기적으로 트레이(120)의 온도를 감지하여 결정할 수도 있고, 상기 급수유닛(110)의 수위센서나 또는 유량센서의 값이 변화된 후 얼마간의 시간이 흘렀는지를 데이터화하여 그 데이터 값에 따라 강제로 작동되도록 할 수 있다. 즉, 제빙작업의 완료 여부는 상기 트레이(120)의 온도감지를 통하거나 제빙 시간을 통해 확인 가능하다. 예를 들어, 상기 트레이(120)에 장착된 온도센서(미도시)에서 측정된 온도가 소정 온도 이하, 예를 들면 대략 -9℃ 정도 이하가 되면 제빙이 완료되었다고 판단하거나, 또는 급수후 소정 시간이 경과 하면 제빙이 완료되었다고 판단함으로써 제빙 완료 여부를 판단할 수 있게 된다.

그리고, 상기 히터는 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기와 같은 열선히터 외에 전도성 폴리머(conductive polymer), 판 히터(plate heater with positive thermal coefficient), 알루미늄 박막 필름(AL thin film) 및 그외 열 전달 가능한 물질 등으로 구현될 수 있다.

그리고, 상기 히터는 상기 트레이(120)의 외주면에 부착되는 것 외에 도면으로 도시하지는 않았지만 상기 트레이(120)의 내부에 매립되거나, 상기 트레이(120)의 내주면에 구비될 수도 있다. 나아가, 상기 히터는 별도의 히터를 사용하지 않고 상기 트레이(120)의 적어도 일부가 전기가 인가되었을 때 발열되면서 히터 역할을 하도록 상기 트레이를 발열 가능한 저항체로 형성하여 구현할 수도 있다.

그리고, 상기 히터는 상기 트레이(120)에 접촉시키지 않고 그 트레이(120)로부터 일정간격만큼 떨어지게 설치하여 열원으로 구성할 수도 있다. 다른 열원의 예로는, 상기 얼음과 상기 트레이(120) 중에서 적어도 어느 하나에 빛을 조사하는 광원이나, 상기 얼음과 상기 트레이(120) 중 적어도 어느 하나에 마이크로파를 조사하는 마그네트론 등이 있다. 상기와 같이 히터, 광원, 또는 마그네트론과 같은 열원은 상기 얼음과 상기 트레이(120) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 경계에 직접 열 에너지를 가하여 상기 얼음과 상기 트레이(120)의 경계면 일부를 녹여준다. 이에 따라, 상기 피스톤(131)이 작동되었을 때 상기 얼음은 비록 트레이(120)와의 경계면이 모두 해빙되지 않은 상태에서도 피스톤(131)에 의해 상기 트레이(120)로부터 분리되도록 하는 것이다.

상기 이송유닛(140)은 상기 하우징(121)의 내부공간에 회전 가능하게 설치되어 얼음(I)을 절단하는 커터(141)와, 상기 커터(141)에 의해 절단된 얼음을 디스펜서로 안내하는 활송튜브(142)와, 상기 커터(141)를 회전시키는 구동모터(142)로 이 루어진다.

도 2 내지 도 4에서와 같이, 상기 커터(141)는 소정의 간격만큼 이격되어 회전 가능하게 배치되는 복수 개의 커터판(145)과, 상기 양쪽 커터판(145)의 대응면에 양단이 결합되어 나선형으로 형성되는 적어도 한 개의 칼날(146)로 이루어진다.

상기 복수 개의 커터판(145) 중에서 어느 한 쪽, 즉 상기 구동모터(143)에 인접된 커터판(145)은 상기 구동모터(143)의 회전축에 결합되고, 반대쪽 커터판(145)은 상기 활송튜브(142)에 회전 가능하게 결합된다.

그리고 상기 칼날(146)은 상기 제빙튜브(122)에서 제빙되어 밀려올라가는 얼음(I)이 장방형 모양의 통얼음이므로 이 얼음(I)을 원활하게 절삭하기 위해서는 대략 180°정도로 감긴 형상으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 양쪽 커터판(145) 사이에는 별도의 봉을 구비하지 않고 칼날(146)로만 연결됨에 따라 상기 트레이(120)에서 승강되는 얼음이 커터(141)에 걸리지 않고 원활하게 승강될 수 있다.

여기서, 상기 커터(141)는 이빙되는 얼음을 적정 크기로 절단할 수 있으면 어떤 형태라도 가능하다. 예를 들어, 상기 커터(141)의 칼날(146)이 스크류 형상으로 형성되는 경우에는 그 칼날(146)이 얼음(I)을 연속으로 밀어 이동시킬 수 있으므로 상기 트레이(120)의 배열형상이나 얼음의 취출방향을 훨씬 자유롭게 구성할 수 있다. 뿐만 아니라, 상기 칼날(146)의 스크류 방향에 따라서는 상기 활송튜브(143)의 개수와 취출구(147)의 위치도 가변될 수 있다. 즉, 도 4에서와 같이 상기 칼날(146)의 스크류가 한 방향인 경우에는 그 칼날(146)의 한 쪽 끝단에 취출 구(147)가 형성되어야 하지만, 상기 칼날(146)의 스크류가 양방향인 경우에는 그 칼날(146)의 양쪽 끝단 또는 중간에 취출구(147)가 형성될 수 있다.

상기 활송튜브(142)는 상기 하우징(121)과 거의 동일한 직경을 갖는 원통모양이나 사각형 모양 등으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 활송튜브(142)는 그 끝단이 디스펜서에 직접 연결될 수도 있고 경우에 따라서는 얼음저장통에 연결될 수도 있다.

상기 구동모터(143)는 그 구동모터(143)에 전기적으로 연결되는 한 개의 제어유닛(150), 즉 마이콤에 의해 함께 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 6에서와 같이 상기 제어유닛(150)은 상기 트레이(120)의 온도를 검출하거나 급수후 경과된 시간을 검출하는 검출부(151)와, 상기 검출부(151)에서 검출된 온도 또는 시간을 기준값과 비교하여 제빙이 완료되었는지를 판단하는 판단부(152)와, 상기 판단부(152)의 판단에 따라 구동모터(138)의 작동여부를 제어하는 지령부(153)로 이루어진다. 물론, 히터가 장착되는 경우에는 상기 제어유닛에서 히터의 작동도 제어할 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 의한 제빙장치를 이용한 제빙방법은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같다.

이에 도시된 바와 같이, 제빙이 요구되면, 상기 제빙장치(100)가 켜지고 제빙작업이 시작된다.(S1) 제빙작업이 시작되면, 상기 급수유닛(110)은 상기 트레이(120)의 제빙튜브(122)에 물을 공급한다.(S2) 이때, 상기 트레이(120)에 설치되는 수위센서 또는 급수관에 설치되는 유량센서 또는 물탱크에 설치되는 수위센서 등을 이용하여 급수량을 실시간으로 검출하고, 그 검출된 급수량을 마이콤에 전달하면 이 급수량을 전달받은 마이콤에서는 설정된 급수량과 비교한다.(S3) 이 비교에 의해 상기 트레이(120)의 제빙튜브(122)에 적정량의 물이 공급되었는지를 판단하고, 적정량의 물이 트레이(120)의 제빙튜브(122)에 공급되었다고 판단되면 상기 급수유닛(110)의 급수밸브를 차단하여 더 이상의 물이 공급되지 않도록 한다.

다음, 상기 트레이(120)의 제빙튜브(122)에 물의 공급이 완료되면, 상기 트레이(120) 내의 물은 제빙실(51)로 공급되는 찬 냉기에 소정 시간 이상 노출되어 얼게 된다.(S5) 상기 트레이(120)의 물이 제빙되는 동안 상기 온도센서(미도시)는 트레이(120)의 온도를 주기적으로 검출하거나 또는 실시간으로 검출하여 마이콤에 전달하고, 이 측정온도를 전달받은 마이콤에서는 설정온도와 비교한다.(S6) 이 비교에 의해 상기 트레이(110)에 담긴 물의 표면이 결빙되었는지를 판단하여 결빙되었다고 판단되면 일련의 동작을 정지하고 이빙단계로 전환한다.(S7~S8)

다음, 이빙이 요구되면, 상기 제어유닛(150)에 의해 상기 구동모터(143)가 작동하여 구동기어인 웜기어(137)를 회전시키고, 이 웜기어(137)가 종동기어인 상기 웜휠(138)을 회전시켜 그 웜휠(138)이 나사 결합된 피스톤(131)을 상측으로 이동시키게 된다.(S9) 그러면, 상기 피스톤(131)의 헤드부(132)가 얼음을 밀어올려 얼음(I)이 커터가 있는 방향으로 승강되면서 이빙작업이 진행된다.(S10)

여기서, 상기 히터가 있는 경우에는 그 히터가 상기 구동모터(143)와 함께 제어유닛(150)에 의해 작동되고, 상기 히터가 작동되면 상기 트레이(120)에 열이 가해지면서 그 트레이의 내주면과 접촉되는 얼음의 외표면이 녹기 시작하여 상기 트레이에서 쉽게 분리된다.

다음, 상기 구동모터(143)에 의해 웜기어(137)가 회전을 하는 동시에 상기 커터(141)도 회전되기 시작한다.(S11) 그러면 상기 트레이(120)의 얼음이 그 트레이(120)에서 밀려올라 오면서 상기 커터(141)에 의해 일정 크기로 절단되고, 이 절단된 얼음조각(Ic)은 상기 커터(141)의 칼날(146)에 의해 환송튜브(142)로 전달되어 디스펜서를 향해 배출되거나 얼음저장통이 있는 경우 그 얼음저장통으로 배출된다.(S12)

여기서, 상기 트레이(120)에서 얼음이 이빙되는 과정, 또는 이빙을 준비하는 과정에서는 상기 제빙실(51)로 공급되는 냉기의 공급을 중단하는 것이 이빙작업을 용이하게 할 수 있고 히터가 설치되는 경우 그 히터에 투입되는 전력을 줄일 수 있어 바람직하다.

다음, 배출이 완료되면, 상기 커터(141)의 작동이 정지되고 상기 구동모터(143)는 반대방향으로 회전하여 상기 피스톤(131)들을 원위치로 복귀시킨다.(S13) 그리고 상기 급수밸브(112)가 열리면서 수위센서와 유량센서 등에 의해 다시 적정량의 물이 트레이(120)의 제빙튜브(122)로 공급되는 일련의 과정을 반복하게 된다. 이때, 히터가 있는 경우에는 히터의 동작도 정지된다.

이렇게 하여, 제빙유닛과 이빙유닛이 일체로 형성됨에 따라 전체 제빙장치의 크기를 줄일 수 있고 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄임으로써 상기 제빙장치를 구비하는 냉장고를 슬림화할 수 있다. 즉, 종래에는 트레이의 폭이 넓고 그 제빙용기에서 얼음을 이빙하는 이빙유닛의 폭이 넓어 전체적으로 제빙장치의 폭이 넓 어지게 되므로 이를 장착하는 냉장고를 슬림하게 하는데 한계가 있었으나, 본 발명에서와 같이 상기 제빙장치가 직경이 작은 트레이로 이루어짐에 따라 전체적으로 제빙장치가 차지하는 면적이 작아질 수 있다.

또, 상기 제빙장치의 설치높이를 낮춰 냉기의 공급경로를 단축할 수 있고 이를 통해 냉기가 제빙실로 공급되는 과정에서 손실되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 종래에는 상기 제빙용기에서 제빙된 얼음을 저장하기 위한 얼음저장통이 필요하였으나, 본 발명에서는 상하방향으로 긴 트레이가 적용됨에 따라 그 트레이에서 일정량의 얼음을 보관할 수 있어 별도의 얼음저장통을 배제할 수 있고 이를 통해 전체적으로 제빙장치의 높이가 낮아져 상기 냉동실과 제빙실 사이의 거리를 좁힐 수 있고 이를 통해 냉기의 공급 경로가 단축되어 냉기 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제빙장치를 구동하기 위한 입력손실을 줄일 수 있다.

또, 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화하여 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 종래에는 제빙된 얼음을 이빙하기 위하여 비틀림방식이나 히팅방식 또는 회전방식 등이 적용되었으나 이러한 방식에 비해 본 발명은 커터를 회전시키는 구동모터의 회전력을 피스톤에 이용하여 기구적으로 얼음을 이빙할 수 있도록 구성됨에 따라 그만큼 제빙장치의 구성과 동작제어가 간소하고 정확하게 되어 전체적으로 제빙장치에 대한 제조빙용을 절감하고 오작동에 대한 제빙불량을 미연에 방지하여 제빙장치에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 제빙장치에서 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같 다.

즉, 전술한 실시예에서는 한 개의 구동모터를 이용하여 피스톤의 승강운동과 커터의 회전운동을 제어하였으나, 본 실시예는 상기 피스톤의 승강운동을 제어하는 구동모터와 상기 커터의 회전운동을 제어하는 구동모터를 각각 독립적으로 구비하는 것이다. 예를 들어, 도 9에서와 같이 상기 트레이(120)의 일측 하단에 피스톤 승강용 구동모터(161)를 별도로 구비하고, 그 피스톤 승강용 구동모터(161)에의 회전축에 별도의 구동기어(162)를 설치하며, 그 구동기어(162)에 상기 피스톤(131)과 결합되는 종동기어(163)가 서로 연속하여 맞물리도록 결합할 수도 있다. 그리고 상기 피스톤(131)이 복수 개가 구비되는 경우에는 그 복수 개의 피스톤(131)이 한 개의 제1 프레임(164)에 의해 결합되고, 그 제1 프레임(164)에 상기 종동기어(163)와 나사 결합될 수 있도록 제2 프레임(165)이 결합될 수 있다.

이 경우에도 기본적인 구성과 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 상기와 같이 피스톤 승강용 구동모터(161)를 별도로 구비하는 경우에는 전술한 실시예에서의 전동부재와 웜기어와 웜휠 등을 좁은 공간에 구비할 필요가 없어 조립이 용이하고 상기 피스톤과 커터가 독립적으로 작동됨에 따라 조작이 용이하고 잔고장을 줄일 수 있다.

또 한편, 본 발명에 의한 제빙장치가 냉장고에 적용되는 경우, 그 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 3-도어 버텀 프리저 타입의 냉장고와 같이 상기 제빙실이 냉장실에 구비되고 냉동실에서 제빙실로 냉기를 안내하여 제빙장치를 작동시키는 경우에는 전술 한 바와 같이 상기 제빙장치가 차지하는 공간을 줄일 수 있어 냉장고를 슬림화할 수 있다. 이를 통해 빌트인(built-in) 냉장고와 같이 다른 구조물과의 조화를 위해 냉장고의 전후 방향 길이를 줄여야 하는 경우에 상기와 같은 제빙장치를 적용하게 되면 냉장고, 특히 냉장실 도어의 두께를 줄일 수 있어 냉장고의 설치 자유도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 의한 제빙장치가 적용되는 경우에는 상기 트레이(120)의 상단에 커터(141)을 설치하여 얼음이 제빙장치의 상측에서 배출될 수 있으므로 도 10에서와 같이 상기 제빙장치(100)가 냉장실 도어의 하부, 즉 상기 디스펜서(52)와 거의 동일한 높이에서 횡방향으로 나란하게 배치되거나, 도 11에서와 같이 제빙장치(100)와 디스펜서(52)를 전후방향으로 배치할 수 있다. 따라서 상기 냉동실(2)과 제빙실(51) 사이의 유로길이를 줄일 수 있고 이로 인해 상기 냉동실(2)에서 제빙실(51)로 냉기를 공급하는 과정에서 발생될 수 있는 냉기 손실을 크게 줄여 냉장고의 전력소비량을 낮출 수 있다. 또, 이를 통해 냉장실 도어의 유효체적을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법은 양문 개방형 도어를 가지는 냉장고 제빙장치를 갖는 모든 냉동장치에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 제빙장치를 갖는 버텀 프리저 타입의 냉장고를 보인 사시도,

도 2 및 도 3은 도 1에 따른 제빙장치에서 피스톤의 승강위치에 따른 동작상태를 보인 사시도,

도 4는 도 3의 "I-I"선 단면도,

도 5는 도 2 및 도 3에 따른 피스톤의 구성을 보인 사시도,

도 6은 도 4에 따른 제어유닛의 구성을 보인 개략도,

도 7은 도 2 및 도 3에 따른 제빙장치의 제빙과정을 보인 종단면도,

도 8는 도 2 및 도 3에 따른 제빙장치에서 제빙과정을 보인 순서도,

도 9은 도 1에 따른 제빙장치에 대한 다른 실시예를 보인 개략도,

도 10 및 도 11는 도 2 및 도 3에 따른 제빙장치와 디스펜서의 배치구조에 대한 다른 실시예들을 보인 평면도 및 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 냉장실 도어 52 : 디스펜서

100 : 제빙장치 110 : 급수유닛

112 : 급수밸브 113 : 급수펌프

120 : 트레이 121 : 하우징

122 : 제빙튜브 123 : 수로

130 : 이빙유닛 131 : 피스톤

132 : 헤드부 133 : 로드부

134 : 가스켓 135 : 스토퍼부

136 : 구동유닛 137 : 구동기어(웜기어)

138 : 종동기어(웜휠) 139 : 웜휠베이스

140 : 이송유닛 141 : 커터

142 : 활송튜브 143 : 구동모터

145 : 커터판 146 : 칼날

150 : 제어유닛 151 : 검출부

152 : 판단부 153 : 지령부

Claims (18)

1. 냉장고 본체;

   상기 냉장고 본체에 형성되는 냉장실;

   상기 냉장고 본체에 형성되고 상기 냉장실과 구획되는 냉동실;

   상기 냉장고 본체에 결합되고, 상기 냉장실과 냉동실을 개폐하는 냉장고 도어;

   상기 냉장고 도어에 형성되어 상기 냉동실의 냉기를 전달받아 얼음을 만드는 제빙실;

   각각 종방향으로 제빙공간이 구비된 복수 개의 제빙튜브를 가지며, 상기 제빙실의 내부에서 고정되는 트레이;

   상기 각 제빙공간에서 상기 각 제빙튜브에 대해 길이방향으로 각각 미끄러지게 결합되며, 동시에 승강하면서 상기 각 제빙공간 내 얼음을 상측 종방향으로 밀어내 이빙시키는 복수 개의 피스톤;

   상기 트레이의 상부에 구비되어 상기 복수 개의 피스톤에 의해 밀려나는 얼음을 절단하는 커터; 및

   상기 복수 개의 피스톤에 결합되어 그 복수 개의 피스톤을 승강시키는 구동유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 복수 개의 제빙튜브는 각각의 제빙공간이 서로 분리되고, 상기 복수 개의 제빙튜브는 각각의 제빙공간이 서로 연통될 수 있도록 수로(water flow path)가 형성되며, 상기 복수 개의 제빙튜브들 중에서 적어도 어느 한 개에는 급수유닛이 연결되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
4. 제1항에 있어서,

   상기 각각의 피스톤은,

   상기 제빙튜브의 내주면에 미끄러지게 결합되는 헤드부와, 상기 헤드부의 저면에 결합되어 상기 구동유닛에 의한 구동력을 전달받는 로드부로 이루어지고,

   상기 헤드부의 외주면에는 가스켓이 결합되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
5. 제1항에 있어서,

   상기 구동유닛은,

   제1 축방향을 중심으로 회전하는 구동기어와, 상기 구동기어에 맞물려 결합되는 동시에 상기 복수 개의 피스톤에 맞물려 결합되어 상기 구동기어에 의해 상기 제1 축방향에 수직한 제2 축방향을 중심으로 회전하면서 상기 피스톤을 승강시키는 종동기어로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고.
6. 제5항에 있어서,

   상기 각각의 피스톤은,

   상기 제빙튜브의 내주면에 미끄러지게 결합되는 헤드부와, 상기 헤드부의 저면에 결합되어 상기 구동유닛에 의한 구동력을 전달받는 로드부로 이루어지고,

   상기 로드부에는 상기 종동기어와 맞물리도록 나사산이 형성되며,

   상기 종동기어를 중심으로 상기 로드부의 축방향 하단에는 그 피스톤의 상승운동을 제한하는 스토퍼가 구비되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,

   상기 트레이에 열을 가하기 위한 히터가 더 구비되고, 상기 히터는 그 히터의 온/오프를 제어하는 제어유닛에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
9. 제8항에 있어서,

   상기 제어유닛은,

   상기 트레이의 온도를 검출하거나 급수후 경과된 시간을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 온도 또는 시간을 기준값과 비교하여 제빙이 완료되었는지를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단에 따라 히터의 온/오프를 제어하는 지령부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 냉장고.
10. 제1항에 있어서,

    상기 커터는 수평방향으로 소정의 간격을 두고 배치되고 그 중 어느 한 쪽은 구동모터의 회전축에 결합되는 복수 개의 커터판과, 상기 복수 개의 커터판 사이에 양단이 결합되고 나선형으로 형성되는 칼날로 이루어지는 냉장고.
11. 삭제
12. 제1항에 있어서,

    상기 냉장고 도어에는 상기 제빙실에서 만들어진 얼음을 외부에서 취출하도록 디스펜서가 설치되고, 상기 제빙실은 디스펜서보다 높게 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
13. 제1항에 있어서,

    상기 냉장고 도어에는 상기 제빙실에서 만들어진 얼음을 외부에서 취출하도록 디스펜서가 설치되고, 상기 제빙실은 디스펜서와 높이방향으로 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제

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