KR102392194B1 - 구형 또는 다면체 형상의 얼음 제빙기, 이를 구비하는 음용수 공급장치 및 냉장고 - Google Patents

Abstract

구형 또는 위아래로 볼록한 다면체 형상의 얼음을 제조하기 위한 제빙기, 이를 구비하는 음용수 공급장치 및 냉장고가 개시된다. 제빙기는, 위로 볼록한 반구형 또는 반다면체 형상의 상부 제빙셀을 가지는 상부 제빙틀; 아래로 볼록한 반구형 또는 반다면체 형상을 가지고 바닥 중앙이 개구된 하부 제빙셀을 가지는 하부 제빙틀; 냉매 유로를 가지고, 냉매 유로로 공급되는 냉매로 상부 제빙틀을 냉각하는 증발기; 하부 제빙틀의 하부에 마련되고, 하부 제빙셀의 개구된 바닥 중앙에서 상방으로 제빙용수를 분사하는 노즐 유닛; 및 제어부를 구비한다. 상기 상부 제빙틀 및 상기 하부 제빙틀은 상호 결합하였을 때 상부 제빙셀과 하부 제빙셀이 합쳐져 구형 또는 다면체 형상의 통합 제빙셀을 형성하며, 제어부는, 제빙 동작을 개시할 때, 냉매를 공급한 후 소정 시간이 경과한 다음 또는 냉매가 유출되는 냉매 유출구의 온도가 소정 온도 이하가 된 다음, 노즐 유닛이 통합 제빙셀로 제빙용수를 분사하도록 제어된다.

Description

구형 또는 다면체 형상의 얼음 제빙기, 이를 구비하는 음용수 공급장치 및 냉장고{Spherical or Polyhedral Ice Maker, Beverage Supplying Apparatus and Refrigerator Having the Ice Maker}

본 발명은 제빙기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 구형 또는 다면체 형상의 얼음을 제조할 수 있는 제빙기 및 이를 구비하는 음용수 공급장치와 냉장고에 관한 것이다.

일반적으로 소형 얼음은 직육면체나 반구형 등 적어도 일면이 편평하고 넓은 형태를 가지고 있다. 이는, 얼음의 형상을 결정하는 틀인 트레이에 물을 담고 얼린 다음 트레이로부터 얼음을 빼내는 탈빙 작업을 거치야 하는 제빙 과정 상, 트레이의 형상이 상광하협의 형태를 가져야 하는 데에 기인한다.

한편, 종래부터 구형 얼음에 대한 수요가 있어 왔다. 구형 얼음이 외관상 미려하다는 점 이외에도, 커피나 칵테일 등의 음료에 넣는 경우, 구형 얼음이 다른 형태의 얼음에 비해 녹는 속도가 느리고 일정하여 음료의 농도와 맛이 상대적으로 긴 시간 동안 유지되기 때문이다.

이에, 특허문헌 1(미국특허 US 4,910,974)이나 특허문헌 2(등록특허 제10-1890939호)는 구형 얼음을 제조할 수 있는 자동 제빙기를 개시하고 있다. 특허문헌 1에 개시된 제빙기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 각각 반구형의 제빙셀을 가지는 두 제빙 트레이(CU,CL)를 결합하고, 아래쪽 제빙 트레이(CL)의 제빙셀 바닥 중앙에 형성된 개구를 통해 개구 아래에 배치된 노즐(N)에서 상방으로 제빙용 물을 분사하여 제빙하는 구성을 가지고 있다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 제빙기(아이스 메이커)는, 특허문헌 1에 개시된 제빙기와 마찬가지로, 각각 반구형의 제빙셀을 가지는 상판 트레이 및 하판 트레이를 결합하여 구형의 제빙틀을 형성하지만, 특허문헌 1의 제빙기와 달리, 상하판 트레이를 결합한 다음 상판 트레이의 상부에 형성된 급수부(구멍)로 물을 공급하여 결합된 제빙틀 내부 공간에 물을 채워넣고 제빙하는 방식이다.

이와 같은 특허문헌 1 및 2의 제빙기에서는 구형 얼음을 제빙한 후, 탈빙을 위해서 두 제빙 트레이(CU,CL)를 개방하게 되는데, 이렇게 두 제빙 트레이(CU,CL)를 개방하였을 때 구형 얼음(I)이 위쪽 제빙 트레이(CU)에 매달린 상태가 되는 것이 바람직하다. 이는, 두 제빙 트레이(CU,CL)를 개방할 때 아래쪽 제빙 트레이(CL)를 회동시켜 개방하게 되는데, 구형 얼음(I)이 아래쪽 제빙 트레이(CL)에 안착된 상태가 되면 그 얼음은 핫가스나 히터로 제빙 트레이를 가열하는 탈빙 동작을 실시하더라도 탈빙되지 않고(낙하하지 않고) 그대로 남아 있을 수 있기 때문이다. 얼음이 탈빙되지 않고 아래쪽 제빙 트레이(CL)에 안착된 상태로 제빙 트레이(CU,CL)를 다시 결합하여 제빙 동작을 재개하면, 특허문헌 1의 제빙기는 아래쪽 노즐(N)의 폐색을 초래하고, 다시 탈빙을 위한 제빙 트레이(CU,CL)의 개방 실패나 나아가 제빙기의 고장을 유발할 수 있다. 또한, 특허문헌 2의 제빙기도 상판 트레이의 상부에 형성된 급수부(구멍)로 물을 공급하여 결합된 제빙틀의 내부 공간에 물을 채울 수가 없게 된다.

두 제빙 트레이(CU,CL)의 개방시 구형 얼음(I)이 아래쪽 제빙 트레이(CL)에 안착되어 있더라도 확실하게 탈빙하기 위해서는, 아래쪽 제빙 트레이(CL)를 최대한 큰 각도(예컨대 180도)로 회동시키는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이 경우에는 아래쪽 제빙 트레이(CL)의 회동을 위해 필요 이상으로 큰 공간을 필요로 하고, 개방수단(모터나 링크 아암)이 대형화된다.

한편, 특허문헌 2에서는 상하판 트레이를 개방했을 때 얼음이 하판 트레이에 안착된 상태를 허용하고, 탄성 소재로 만들어진 하판 트레이를 탄성 변형시키는 별도의 이젝팅 유닛을 제안하고 있다. 그러나, 이 역시 탈빙을 위한 구성이 복잡해지고 제빙기의 대형화를 피할 수 없다.

미국특허 US 4,910,974 등록특허 제10-1890939호

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 탈빙을 위해 상하부 제빙틀을 개방하였을 때 얼음이 확실하게 상부 제빙틀에 매달려 있을 수 있는 구형 또는 다면체 형상의 얼음 제빙기, 음용수 공급장치 및 냉장고를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 구형 또는 위아래로 볼록한 다면체 형상의 얼음을 제조하기 위한 제빙기로서, 위로 볼록한 반구형 또는 반다면체 형상의 상부 제빙셀을 가지는 상부 제빙틀; 아래로 볼록한 반구형 또는 반다면체 형상을 가지고 바닥 중앙이 개구된 하부 제빙셀을 가지는 하부 제빙틀; 냉매 유로를 가지고, 상기 냉매 유로로 공급되는 냉매로 상기 상부 제빙틀을 냉각하는 증발기; 상기 하부 제빙틀의 하부에 마련되고, 상기 하부 제빙셀의 개구된 바닥 중앙에서 상방으로 제빙용수를 분사하는 노즐 유닛; 및 상기 제빙기의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고, 상기 상부 제빙틀 및 상기 하부 제빙틀은 상호 결합 및 개방가능하게 구성되어, 상호 결합하였을 때 상기 상부 제빙셀과 상기 하부 제빙셀이 합쳐져 구형 또는 다면체 형상의 통합 제빙셀을 형성하며, 상기 제어부는, 제빙 동작을 개시할 때, 상기 냉매 유로로 냉매를 공급한 후, 소정 시간이 경과한 다음 또는 상기 냉매가 상기 냉매 유로를 통과하여 유출되는 냉매 유출구의 온도가 소정 온도 이하가 된 다음, 상기 노즐 유닛이 상기 통합 제빙셀로 제빙용수를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제빙기가 제공된다.

또한, 상기 제어부는, 탈빙 동작을 개시할 때, 상기 증발기에 냉매를 공급하는 상태에서, 상기 노즐 유닛에 의한 제빙용수의 분사를 정지하고, 상기 상부 제빙틀 및 상기 하부 제빙틀을 개방한 후, 상기 증발기로의 냉매의 공급을 정지하고, 상기 증발기를 가열하도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 하부 제빙셀은 상기 상부 제빙셀보다 열전도율이 낮은 재료로 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 바와 같은 제빙기를 구비하는 것을 특징으로 하는 음용수 공급장치와 냉장고가 제공된다.

본 발명의 제빙기에 따르면, 제빙 동작을 개시할 때, 냉매를 공급한 후 소정 시간이 경과하거나 또는 증발기(특히 냉매 유출구)의 온도가 소정 온도 이하가 되어 상부 제빙셀이 충분히 냉각된 다음, 노즐 유닛이 제빙용수를 분사하도록 제어함으로써, 상부 제빙셀의 하면에 분사된 제빙용수가 곧바로 얼음으로 형성되어, 탈빙을 위해 상하부 제빙틀의 개방시 얼음이 확실하게 상부 제빙틀에 매달린 상태가 되도록 할 수 있다.

또한, 실시예에 따르면, 탈빙 동작을 개시할 때, 증발기에 냉매를 공급하는 상태에서 제빙용수의 분사를 정지하고 상하부 제빙틀을 개방함으로써 얼음이 확실하게 상부 제빙틀에 매달린 상태가 되도록 할 수 있다.

이외에도 본 발명은 다른 다양한 효과를 가질 수 있으며, 이러한 본 발명의 다른 효과들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래기술에 따른 구형 얼음을 제조하는 제빙기의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제빙기의 종단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제빙기를 도 2와는 다른 방향에서 잘라본 종단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과하고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도면에서 각 구성요소 또는 그 구성요소를 이루는 특정 부분의 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 따라서, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다. 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그러한 설명은 생략하도록 한다.

본 명세서에서 사용되는 '결합' 또는 '연결'이라는 용어는, 하나의 부재와 다른 부재가 직접 결합되거나, 직접 연결되는 경우뿐만 아니라 하나의 부재가 이음부재를 통해 다른 부재에 간접적으로 결합되거나, 간접적으로 연결되는 경우도 포함한다.

본 발명에 따른 제빙기는, 단독으로 사용될 수도 있고, 정수기나 생수기와 같은 음용수 공급장치나 냉장고 등에 설치되어 사용될 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 제빙기는 음용수 공급장치의 하우징내에 배치될 수 있다. 상세히는 후술하지만, 본 실시예에 따른 제빙기는, 음용수 공급장치에 저장된 음용수를 제빙용수로 공급받아 얼음을 제조하고, 제조된 얼음은 얼음 저장고(도시 생략)에 저장하며, 사용자의 동작에 의해 얼음 배출수단을 통해 사용자에게 얼음을 공급할 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 제빙기(100)에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제빙기의 종단면도이고, 도 3은 도 2와는 다른 방향에서 잘라본 종단면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 제빙기(100)는, 얼음의 형상을 규정하는 제빙틀(121,130), 제빙틀을 냉각하는 증발기(120) 및 제빙틀 내로 제빙용수를 분사하는 노즐 유닛(150)을 구비한다. 제빙틀은 상부 제빙틀(121)과 하부 제빙틀(130)로 이루어질 수 있다.

한편, 제빙기(100)는 프레임(110)을 구비하여, 이 프레임(110)에 제빙기(100)를 구성하는 부품들이 장착, 고정될 수 있다. 즉, 프레임(110)의 상면을 기준으로 그 위쪽에 상부 제빙틀(121), 증발기(120), 단열 커버(140) 등이 장착되고, 프레임(110)의 아래쪽에 하부 제빙틀(130), 노즐 유닛(150) 등이 장착될 수 있다. 또한, 프레임(110)에는 상하부 제빙틀(121,130)을 결합/개방하기 위한 수단과, 낙수 가이드(도시 생략)가 장착될 수 있다.

상부 제빙틀(121)은 위로 볼록한 반구형 상부 제빙셀(122)을 가진다. 상부 제빙틀(121)(상부 제빙틀(121)과 상부 제빙셀(122)이 별개의 부품으로 이루어져 결합되는 경우에는, 적어도 상부 제빙셀(122))은 스테인리스 스틸로 이루어질 수 있다. 스테인리스 스틸은 동(구리)이나 알루미늄에 비해 열전도율은 떨어지나, 니켈과 같은 금속의 추가적인 도금이나 코팅 없이도 내부식성이나 내오염성이 뛰어나 도금층 또는 코팅층의 박리 등에 따른 위생상 문제나 수명상의 문제가 없고, 제조 공정이 단순화된다는 장점이 있다. 본 실시예에서 상부 제빙틀(121)에 스테인리스 스틸을 사용할 수 있는 이유는, 상세히는 후술하지만, 증발기와 제빙틀 간의 열교환 효율을 대폭적으로 개선하여 상부 제빙틀(121)에 종래처럼 동이나 알루미늄을 사용하지 않아도 종래 대비 에너지 효율이 높고 제빙시간을 단축할 수 있기 때문이다.

한편, 본 실시예에서 상부 제빙셀(122)은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 4개씩 2열, 총 8개가 구비되지만, 상부 제빙셀(122)의 개수나 배치가 도시된 예에 한정되지 않음은 물론이다.

하부 제빙틀(130)은 아래로 볼록한 반구형 하부 제빙셀(131)을 가진다. 하부 제빙셀(131)은 상부 제빙틀(121)(상부 제빙셀(122))보다 열전도율이 낮은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상부 제빙틀(121)이 전술한 바와 같은 스테인리스 스틸 등의 금속으로 이루어지는 경우, 하부 제빙셀(131)은 실리콘 수지나 고무 등으로 이루어질 수 있다. 이는, 상세히는 후술하지만, 제빙 종료후 탈빙을 위해 상하부 제빙틀(121,130)을 개방했을 때 구형 얼음이 상부 제빙틀(121)의 하면에 매달린 상태로 상하부 제빙틀(121,130)이 개방되도록 하기 위함이다.

본 실시예에서 하부 제빙셀(131)은, 상부 제빙셀(122)의 개수와 위치에 대응하여, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 4개씩 2열, 총 8개가 구비된다. 한편, 본 실시예에서 하부 제빙셀(131)은 각각 분리된 상태로 마련되어 하부 제빙틀 플레이트(136)의 대응하는 개구부(137)에 억지끼움 방식으로 삽입되어 고정되는 것으로 도시되었지만, 하부 제빙셀(131)은 4개씩 2열로 각 열이, 또는 8개 모두가 연결된 상태로 마련되어 하부 제빙틀 플레이트(136)의 개구부(137)에 삽입될 수 있다. 또는, 하부 제빙셀(131)과 하부 제빙틀 플레이트(136)를 일체로 형성할 수도 있다.

또한, 상부 제빙틀(121)과 하부 제빙틀(130)은 상호 결합 및 개방가능하게 구성된다. 상하부 제빙틀(121,130)의 상호 결합 및 개방 구조의 상세에 대해서는 후술한다. 상하부 제빙틀(121,130)이 상호 결합하였을 때 상부 제빙셀(122)과 하부 제빙셀(131)이 합쳐져 구형의 통합 제빙셀(C)을 형성한다. 또한, 하부 제빙셀(131)은 바닥 중앙이 개구되어 있어, 이 개구(133)를 통해 후술하는 노즐 유닛(150)에서 상방으로 제빙용수를 분사하여 구형 얼음을 제빙할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따른 제빙기(100)는 각각 반구형의 제빙셀을 가지는 상하부 제빙틀(121,130)을 결합하여 구형의 통합 제빙셀(C)을 형성하여 구형 얼음을 제조할 수 있다. 한편, 본 실시예에서는 구형 얼음을 제빙하는 것으로 설명하지만, 본 발명에 따른 제빙기가 제조할 수 있는 얼음의 형태는 구형에 한정되지 않는다. 즉, 상하부 제빙셀(122,131)의 형상을 적절히 변경함으로써, 예를 들어 다면체 형상의 얼음이나 상하가 대칭이 아닌 형상의 얼음도 제조할 수 있다. 요컨대, 윗면이 편평하고 넓은 상광하협의 형상이 아닌, 위아래로 볼록한 임의의 형상의 얼음을 제조할 수 있다. 나아가, 한 번에 여러 개의 얼음을 제조할 수 있도록 제빙셀(C)을 복수 개 마련하는 경우, 복수 개의 제빙셀의 형상은 서로 다를 수도 있다. 즉, 일부의 제빙셀은 구형으로, 다른 일부의 제빙셀은 다면체 형상으로 할 수도 있다.

본 실시예에서 증발기(120)는 상부 제빙틀(121)과 증발기 커버(126)로 이루어질 수 있다. 즉, 증발기(120)는 제빙틀(본 실시예에서는 상부 제빙틀(121))을 냉각하여 제빙틀 안으로 공급되는 제빙용수를 얼려 얼음을 제조하는 요소로서, 내부에 냉매가 유동가능한 공간인 냉매 유로를 형성하는 부재인데, 본 실시예에서는 상부 제빙틀(121)과, 상부 제빙틀(121)의 상면과 소정 간격 이격되게 배치되어 상부 제빙틀(121)과의 사이에 냉매 유로(123)를 형성하는 증발기 커버(126)로 이루어질 수 있다.

상부 제빙틀(121)은, 전술한 바와 같이, 위로 볼록한 반구형의 상부 제빙셀(122)을 포함하고 있고, 상부 제빙틀(121)의 상면은 상부 제빙셀(122)의 형상을 따라 위로 볼록한 반구형의 윤곽을 가진다.

증발기 커버(126)는 상부 제빙셀(122)의 상면을 감싸도록 구성되고, 증발기 커버(126)의 하면은, 상부 제빙틀(121)의 상면 윤곽에 대응하는 윤곽을 가지며 상부 제빙셀(122)의 상면을 소정 간격 이격하여 감싸도록 구성될 수 있다. 또한, 증발기 커버(126)의 일측 단부에는 후술하는 냉각 사이클에 의해 공급되는 냉매의 유입구(127)와 냉매 유로(123)를 통과하면서 상부 제빙틀(121)과 열교환함으로써 온도가 상승된 냉매가 냉각 사이클로 복귀하여 순환하는 냉매의 유출구(128)가 형성되어 있다.

증발기 커버(126)는 상부 제빙틀(121)의 상면에 용접에 의해 또는 가스켓(도시 생략)을 개재한 나사 결합에 의해 결합됨으로써, 상부 제빙틀(121)과의 사이에 밀폐된 냉매 유로(123)를 형성할 수 있다.

한편, 증발기 커버(126)는 그 아래의 상부 제빙틀(121)과 마찬가지로 2열로 배치되고, 각 열의 사이에는 냉매 연결관이 형성될 수 있다. 다만, 증발기 커버(126)의 구체적인 배치와 구성은 도시된 예에 한정되지 않음은 물론이다.

이러한 상부 제빙틀(121)과 증발기 커버(126)의 구성에 의하면, 상부 제빙틀(121)의 상면과 증발기 커버(126)의 하면 사이에 형성되는 냉매 유로(123)로 통과하는 냉매가 상부 제빙틀(121)(상부 제빙셀(122))과 직접 접촉하게 되므로 열교환 효율이 대폭 향상된다.

이에 대해, 전술한 특허문헌 1에 개시된 제빙기에서는, 도 1과 같이 상면이 편평하게 형성된 상부 제빙틀(CU) 위에 별도의 냉매 배관(E)을 지그재그 형태로 배치하여 증발기를 구성하고 있다. 따라서, 냉매 배관(E)을 흐르는 냉매는 냉매 배관을 개재하여 상부 제빙틀(CU)을 냉각하므로 본 발명에 비해 열교환 효율이 현저하게 떨어진다. 게다가, 특허문헌 1의 제빙기에서는 냉매 배관(E)이 상부 제빙틀(CU)의 상면 일부와만 접촉하고 있어 열교환 효율은 더욱 떨어진다.

따라서, 특허문헌 1의 제빙기에서는 상부 제빙틀(CU)을 열전도율이 높은 동(구리)이나 알루미늄으로 형성할 수밖에 없다. 그러나, 동(구리)이나 알루미늄은 시간이 경과함에 따라 부식되므로 전술한 바와 같이 추가적인 도금이나 코팅이 필요하고, 냉매 배관(E)을 상부 제빙틀(CU)의 상면에 접합하기 위한 용접 공정 등이 필요하다. 한편, 특허문헌 2에는 증발기의 구성에 대해 특별히 언급되어 있지 않다.

이에 대해, 본 발명의 제빙기에서는 상부 제빙틀(121)이 냉매 유로(123)를 직접 형성하고 증발기 커버(126)가 상부 제빙틀(121)의 상면을 감싸는 구조이므로 열교환 효율이 대폭 향상되어, 상부 제빙틀(121)을 추가적인 도금이나 코팅이 필요 없는 스테인리스 스틸로 형성하면서도 제빙 시간을 단축할 수 있다.

한편, 증발기 커버(126)는 상부 제빙틀(121)의 상면과 함께 냉매 유로(123)를 형성할 뿐 냉매와 상부 제빙틀(121) 간의 열교환에는 기여하지 않으므로, 굳이 열전도율이 높은 재료로 형성할 필요가 없다. 오히려, 증발기 커버(126)를 통한 냉기의 손실을 방지하기 위해, 증발기 커버(126)는 열전도율이 낮고 성형 가공이 쉬운 플라스틱과 같은 재료로 형성할 수 있다.

나아가, 증발기 커버(126)를 통한 냉기의 손실을 방지하기 위해, 증발기 커버(126)의 상면을 덮는 단열 커버(140)를 더 구비할 수도 있다. 이 단열 커버(140)는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 증발기 커버(126)의 상면과의 사이에 공간을 형성하도록 증발기 커버(126)의 위에 결합되고, 이 공간에 발포 수지와 같은 단열재를 채워 넣을 수도 있다. 또는, 상기와 같이 증발기 커버(126)를 플라스틱으로 형성하는 경우, 단열 커버(140)는 증발기 커버(126)와 일체로 성형되어 상부 제빙틀(121) 위에 결합될 수 있다.

노즐 유닛(150)은 하부 제빙틀(130)의 하부에 마련되어, 전술한 하부 제빙셀(131)의 개구(133)를 통해 상방으로 제빙용수를 분사하도록 구성된다. 구체적으로, 노즐 유닛(150)은 노즐 플레이트(151)와 유로 플레이트(157)를 포함할 수 있다.

노즐 플레이트(151)는 상부가 개방된 박스 형태로 이루어질 수 있으며, 개방된 상부에 하부 제빙틀(130)(본 실시예에서는, 각 개구부(137)에 하부 제빙셀(131)이 결합된 하부 제빙틀 플레이트(136))이 결합될 수 있다. 노즐 플레이트(151)의 바닥면 소정 위치(하부 제빙셀(131)의 개구(133)에 대응하는 위치)에는 상방으로 제빙용수를 분사하는 노즐(152)이 형성되어 있다. 또한, 노즐 플레이트(151)의 일측벽에는 측벽의 두께 방향으로 관통하는 개구(153)가 형성되어 있다.

유로 플레이트(157)는 노즐 플레이트(151)의 하부에 결합되는 부재로서, 유로 플레이트(157)에는 노즐 플레이트(151)의 각 노즐(152)로 제빙용수를 공급하는 제빙용수 유로(158)가 형성되어 있다. 제빙용수 유로(158)는 유로 플레이트(157)의 상면에서 아래로 움푹 패인 홈의 형태로 형성될 수 있고, 제빙용수 유로(158)의 일단에는 제빙용수가 유입되는 유입구(159)가 형성되어 있다. 또한, 제빙용수 유로(158)의 유입구(159)와 반대쪽 타단은, 유로 플레이트(157)와 노즐 플레이트(151)를 결합하였을 때 노즐 플레이트(151)의 각 노즐(152)과 대응하도록 위치 정렬되어 있다.

따라서, 유로 플레이트(157)를 노즐 플레이트(151)의 하부에 밀착시켜 결합하고 유입구(159)를 통해 제빙용수를 공급하면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제빙용수 유로(158)를 지나 유입구(159)와 반대쪽 타단에 도달한 제빙용수는 상방에 위치한 노즐 플레이트(151)의 노즐(152)을 통해 분사되고, 하부 제빙셀(131)의 개구(133)를 통과하여 상부 제빙셀(122)의 하면에 닿아 상부 제빙셀(122)의 하면 꼭대기부터 하방으로 결빙되면서 구형 얼음으로 성장하게 된다. 이때, 제빙셀(C) 내부에서 제빙되지 못하고 낙하하는 제빙용수는, 하부 제빙셀(131)의 개구(133)를 통해 낙하하여 노즐 플레이트(151)의 바닥면을 따라 흘러 노즐 플레이트(151)의 일측벽에 형성된 개구(153)를 통해 배수될 수 있다.

이때, 낙수(제빙되지 못하고 낙하하는 제빙용수)가 원활하게 낙하하고 반얼음(슬러시) 상태의 낙수가 노즐(152)이나 개구(133,153)를 폐색하지 않도록, 하부 제빙셀(131)의 바닥 개구(133)의 크기를 노즐(152)보다 약간 크게 하고, 개구(133)와 노즐(152)을 상하방향으로 약간 이격시켜 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 낙수가 노즐 플레이트(151)의 바닥에 고여 반얼음 상태가 되지 않도록 노즐 플레이트(151)의 바닥면을 개구(153)를 향해 경사지게 형성할 수도 있다.

이어서, 위와 같은 제빙기(100)에 의해 제빙된 구형 얼음을 탈빙하기 위한 구성과 그 동작에 대해 설명한다.

전술한 바와 같이 본 실시예에 따른 제빙기의 제빙틀은 각각 반구형의 상하부 제빙셀(122,131)을 가지는 상하부 제빙틀(121,130)로 이루어진다. 제빙시에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상하부 제빙틀(121,130)을 결합하여 상하부 제빙셀(122,131)이 구형의 통합 제빙셀(C)을 형성하도록 하고, 탈빙시에는 상하부 제빙틀(121,130)을 개방한다. 따라서, 상하부 제빙틀(121,130)은 결합/개방 가능한 구조로 이루어지고, 탈빙하기 위한 구성은 상하부 제빙틀(121,130)을 결합/개방하기 위한 수단을 구비한다.

구체적으로, 하부 제빙틀(130)은 회동축(115)을 중심으로 회동가능하게 프레임(110)에 결합될 수 있다. 또한, 상하부 제빙틀(121,130)을 결합/개방하기 위한 수단은 하부 제빙틀(130), 즉 노즐 플레이트(151)를 회동축(115)을 중심으로 회동시키는 수단으로 이루어질 수 있다. 이러한 회동수단은 전형적으로 모터(도시 생략)로 이루어질 수 있고, 이 모터로 회동축(115)을 직접 회전시킴으로써 하부 제빙틀(130)을 회동시킬 수 있다. 그러나, 이와 같이 모터로 회동축(115)을 직접 회전시키는 경우에는 필요로 하는 구동력(부하)이 매우 커서 큰 용량의 모터가 필요하게 된다. 이에, 본 실시예에서는 상하부 제빙틀 결합/개방 수단을 상대적으로 적은 용량의 모터(도시 생략)와 링크 아암(170)으로 구현한다.

모터는 장착 브라켓 등을 개재하여 프레임(110)에 장착된다. 이때, 모터는 모터 회전축(161)이 회동축(115)과 평행하며 하부 제빙틀(130)의 회동축(115)과 대향하는 측변쪽에 위치하도록 프레임(110)의 일측에 배치된다.

링크 아암(170)은 일 단부가 모터 회전축(161)에 고정되고 타 단부는 모터 회전축(161)과 회동축(115)의 사이에서 노즐 플레이트(151)에 회동가능하게 연결된다.

따라서, 모터를 구동하여 도 3에서 시계방향으로 회전축(161)을 회전시키면, 링크 아암(170)에 의해 하부 제빙틀(130)이 회동축(115)을 중심으로 반시계방향으로 회동하여 상부 제빙틀(121)과 분리되어 상하부 제빙틀(121,130)이 개방된다. 이와 같이, 링크 아암(170)을 이용하여 상하부 제빙틀(121,130)을 개방함으로써 상대적으로 적은 용량의 모터로 상하부 제빙틀(121,130)을 개방할 수 있다.

이때, 전술한 바와 같이 하부 제빙셀(131)이 상부 제빙틀(121)보다 열전도율이 낮은 재료로 이루어지는 경우, 제빙된 구형 얼음은 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태로 상하부 제빙틀(121,130)이 개방된다.

이어서, 상부 제빙틀(121)과 증발기 커버(126)의 사이에 형성된 냉매 유로(123)로 핫가스를 흘려 주거나, 증발기 커버(126) 및/또는 상부 제빙틀(121)을 히터로 가열함으로써, 상부 제빙틀(121)에 부착된 구형 얼음의 표면을 약간 녹여 상부 제빙틀(121)로부터 분리(탈빙)한다. 상부 제빙틀(121)로부터 분리되어 낙하하는 얼음은 하부 제빙틀(130)에 의해, 또는 별도의 가이드 수단에 의해 가이드되어 얼음 저장고로 적재된다. 이때, 얼음은 낙하하면서 하부 제빙틀(130)의 하부 제빙셀(131)에 부딪히게 되는데, 전술한 바와 같이 하부 제빙셀(131)이 연질의 수지나 고무로 이루어지면, 소음과 얼음 또는 구성부재의 손상을 저감할 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 탈빙을 위해 상하부 제빙틀(121,130)을 개방했을 때, 구형 얼음은 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태가 되어야 한다. 만약, 하나의 얼음이라도 하부 제빙셀(131)에 안착된 상태로 상하부 제빙틀(121,130)이 개방되면, 하부 제빙셀(131)에 안착된 얼음은 탈빙 동작을 실시하더라도, 즉 냉매 유로(123)로 핫가스를 흘리거나 상부 제빙틀(121)을 히터 등으로 가열하더라도, 아래로 낙하하지 않고 하부 제빙셀(131)에 계속 안착되어 있을 수 있다. 이 상태에서 제빙 동작을 재개하기 위해 상하부 제빙틀(121,130)을 결합하면, 그 얼음은 통합 제빙셀(C) 안에 그대로 있기 때문에 그 제빙셀의 아래에 있는 노즐(152)로부터 제빙용수를 분사하면 얼음이 계속 성장하여 노즐(152)을 막고, 탈빙을 위한 상하부 제빙틀(121,130)의 개방 실패나 나아가 제빙기의 고장을 유발할 수 있다.

이에, 본 발명에서는, 전술한 바와 같이 하부 제빙셀(131)을 상부 제빙셀(122)보다 열전도율이 낮은 재료로 구성하고 있지만, 이에 더해 다음과 같은 방안을 더 제시한다.

먼저, 제어부(도시 생략)가 미리 정해진 시간의 경과 또는 얼음 크기 센서를 이용한 제빙된 얼음의 크기 측정에 따라 제빙 종료를 결정하면, 제어부는 노즐 유닛(150)에 의한 제빙용수의 분사를 정지한다. 이어서, 모터(도시 생략)를 구동하여 상하부 제빙틀(121,130)을 개방하는데, 이때 냉각 사이클은 계속 동작 상태를 유지한다. 다시 말해, 상하부 제빙틀(121,130)을 개방하는 동안 증발기(120)로 냉매를 계속 공급한다. 그러면, 얼음의 상부 제빙틀(121)에 대한 부착력은 감소하지 않고, 상하부 제빙틀(121,130)을 개방했을 때 얼음은 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태가 된다. 상하부 제빙틀(121,130)의 개방이 완료되면, 제어부는 비로소 냉각 사이클을 정지하고 탈빙 동작을 개시한다. 이로써, 상하부 제빙틀(121,130)의 개방시 얼음이 확실하게 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태가 되도록 할 수 있다.

또한, 상하부 제빙틀(121,130)의 개방시 얼음이 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태가 되는지는, 탈빙후 제빙 재개시의 제어 동작과도 관련이 있다. 즉, 탈빙시에는 전술한 바와 같이 증발기(120)에 핫가스를 흘리거나 상부 제빙틀(121)을 히터로 가열하게 되는데, 이후 다시 제빙을 위해 증발기(120)에 냉매를 공급하더라도 가열되었던 상부 제빙틀(121)의 온도가 곧바로 영하로 떨어지지 않는다. 이러한 잔열은 특히 증발기(120)의 출구, 즉 냉매 유출구(128)에 가까운 상부 제빙셀(122)일수록 오래 남는다. 이와 같이 잔열이 남아있는 상태에서 노즐 유닛(150)에 의해 제빙용수를 분사하게 되면, 상부 제빙셀(122)의 하면에 분사된 제빙용수는 바로 결빙되지 못하고, 상부 제빙셀(122)의 하면 중 상대적으로 잔열이 빨리 제거된 부분에서부터 결빙이 시작되어 결과적으로 잔열이 늦게 제거된 부분에는 얼음이 형성되지 못하는 불완전한 구형의 얼음(도 1의 I' 참조)이 제조될 수 있다. 이러한 불완전한 구형의 얼음(I')은 특히 냉매 배관(E) 또는 증발기의 냉매 흐름 방향 후단에 위치한 제빙셀에서 종종 생성될 수 있다. 이렇게 불완전한 구형의 얼음(I')이 생성되면 얼음의 상부 제빙셀(122)에 대한 부착력이 떨어지고, 그 결과 상하부 제빙틀(121,130)의 개방시 얼음이 하부 제빙셀(131)에 안착된 상태가 될 수 있다.

이에 본 발명에서는, 탈빙후 제빙 재개시 증발기(120)에 냉매를 공급하여 상부 제빙셀(122)의 잔열이 제거될 때까지 대기하였다가 노즐 유닛(150)에 의해 제빙용수를 분사하도록 구성된다. 구체적으로, 제어부(도시 생략)는 제빙 재개를 위해 증발기(120)에 냉매를 공급하고, 소정 시간이 경과한 후 노즐 유닛(150)이 제빙용수를 분사하도록 펌프(도시 생략)를 구동할 수 있다. 이때 '소정 시간'은 실험을 통해 미리 정할 수 있다. 또는, 제어부는 제빙 재개를 위해 증발기(120)에 냉매를 공급하고, 증발기(120)의 온도, 특히 냉매 유출구(128)쪽의 온도를 감지하여 이 온도가 예컨대 -10℃ 이하가 되면 노즐 유닛(150)이 제빙용수를 분사하도록 펌프를 구동할 수 있다. 이로써, 완전한 구형의 얼음이 형성되도록 하여 상하부 제빙틀(121,130)의 개방시 얼음이 확실하게 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태가 되도록 할 수 있다.

한편, 이와 같은 제빙 재개시의 펌프 구동 개시 시점 제어는 탈빙후 제빙 재개시뿐만 아니라, 최초 가동시나 제빙기를 장시간 가동하지 않고 두었다가 가동을 개시하는 경우 등을 포함하여 단순히 제빙 동작을 개시할 때에도 동일하게 적용할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 구성에 따른 효과, 즉 탈빙을 위해 상하부 제빙틀(121,130)을 개방하였을 때 얼음이 하부 제빙틀(130)에 안착되지 않고 상부 제빙틀(121)에 매달린 상태가 되는지를 확인하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.

구체적으로, 전술한 실시예와 같이, 각각 8개의 반구형(반경: 15mm) 상하부 제빙셀(122,131)을 가지는 상하부 제빙틀(121,130)을 결합하여 구형(직경 30mm)의 통합 제빙셀(C)을 형성하도록 하고, 하부 제빙틀(130)의 아래에서 하부 제빙셀(131)의 개구(133)를 통해 통합 제빙셀(C) 안으로 제빙용수를 분사함으로써 8개의 구형 얼음을 제빙하고 탈빙하는 동작을 10회 반복하되, 탈빙을 위해 상하부 제빙틀(121,130)을 개방하였을 때 하나의 얼음이라도 하부 제빙틀(130)에 안착된 경우는 실험을 중단하였다. 이때 각 실험예에서의 제빙 개시시와 탈빙시의 제어는 아래 표 1과 같이 하였고, 그 결과를 표 1에 기재한다.

구분	제빙 개시시 제어	결과
비교예	냉매 공급 직후 제빙용수 분사	얼음이 균일하지 못함 증발기의 냉매유입구, 유출구측 얼음 크기 및 형상 불균형 발생
실시예	냉매 공급 후 증발기(냉매 유출구쪽) 온도가 -10℃가 된 다음 제빙용수 분사	증발기의 냉매유입구, 유출구측 얼음 형상이 모두 균일하고 형상도 온전하게 유지함

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100 : 제빙기
110 : 프레임
120 : 증발기
121 : 상부 제빙틀
122 : 상부 제빙셀
126 : 증발기 커버
130 : 하부 제빙틀
131 : 하부 제빙셀
136 : 하부 제빙틀 플레이트
140 : 단열 커버
150 : 노즐 유닛
151 : 노즐 플레이트
152 : 노즐
153 : 개구
157 : 유로 플레이트
158 : 제빙용수 유로
161 : 모터 회전축
170 : 링크 아암

Claims (5)

1. 구형 또는 위아래로 볼록한 다면체 형상의 얼음을 제조하기 위한 제빙기로서,
   위로 볼록한 반구형 또는 반다면체 형상의 상부 제빙셀을 가지는 상부 제빙틀;
   아래로 볼록한 반구형 또는 반다면체 형상을 가지고 바닥 중앙이 개구된 하부 제빙셀을 가지는 하부 제빙틀;
   냉매 유로를 가지고, 상기 냉매 유로로 공급되는 냉매로 상기 상부 제빙틀을 냉각하는 증발기;
   상기 하부 제빙틀의 하부에 마련되고, 상기 하부 제빙셀의 개구된 바닥 중앙에서 상방으로 제빙용수를 분사하는 노즐 유닛; 및
   상기 제빙기의 동작을 제어하는 제어부를 구비하고,
   상기 상부 제빙틀 및 상기 하부 제빙틀은 상호 결합 및 개방가능하게 구성되어, 상호 결합하였을 때 상기 상부 제빙셀과 상기 하부 제빙셀이 합쳐져 구형 또는 다면체 형상의 통합 제빙셀을 형성하며,
   상기 제어부는,
   제빙 동작을 개시할 때, 상기 냉매 유로로 냉매를 공급한 후, 소정 시간이 경과한 다음 또는 상기 냉매가 상기 냉매 유로를 통과하여 유출되는 냉매 유출구의 온도가 소정 온도 이하가 된 다음, 상기 노즐 유닛이 상기 통합 제빙셀로 제빙용수를 분사하도록 제어하고,
   탈빙 동작을 개시할 때, 상기 증발기에 냉매를 공급하는 상태에서, 상기 노즐 유닛에 의한 제빙용수의 분사를 정지하고, 상기 상부 제빙틀 및 상기 하부 제빙틀을 개방한 후, 상기 증발기로의 냉매의 공급을 정지하고, 상기 증발기를 가열하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 제빙기.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 하부 제빙셀은 상기 상부 제빙셀보다 열전도율이 낮은 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 제빙기.
4. 제1항 또는 제3항에 기재된 제빙기를 구비하는 것을 특징으로 하는 음용수 공급장치.
5. 제1항 또는 제3항에 기재된 제빙기를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉장고.

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