KR102578067B1 - 제빙장치 - Google Patents

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Abstract

서로 다른 투명도를 가진 얼음을 선택적으로 생성할 수 있는 제빙장치가 개시된다. 제빙장치는 제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기를 구비하는 제빙실과, 상기 제빙수가 냉각되도록 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와, 상기 공급되는 냉기를 순환시키는 제빙팬과, 상기 제빙수의 냉각 시 상기 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부와, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의한 제빙장치는 제빙용기의 온도변화율을 조절하여 사용자가 원하는 투명도를 가진

Description

제빙장치{ICE MAKING DEVICE}
본 발명은 투명도가 다른 이종의 얼음을 선택적으로 만들 수 있는 제빙장치에 관한 것이다.
냉장고는 냉동사이클을 이용하여 저장실로 냉기를 공급하여 저장 용품을 저온으로 저장하는 장치로서, 제빙실에 냉기를 공급하여 얼음을 생성할 수 있다.
제빙실은 제빙용기에 제빙수를 채운 상태에서 빙점인 0℃보다 낮은 조건을 유지한다. 제빙용기 내의 제빙수는 주변의 냉기와 먼저 접촉되는 부위부터 냉각되기 시작하여 점점 중심방향으로 결빙이 진행된다. 즉, 제빙용기의 제빙수는 주변의 냉기와 먼저 접하는 수면이나 제빙용기의 내주면과 접하는 부위부터 냉각이 시작되어 빙핵이 결성되고, 그 빙핵을 시점으로 하여 점차 제빙수가 채워진 제빙용기의 중심 쪽으로 퍼져 나가면서 전체적으로 얼음이 만들어진다. 제빙용기로 급수되는 제빙수에는 일정량의 공기가 기포형태로 존재하게 된다. 이 기포는 공기 중으로 신속하게 배출되어야 투명한 얼음이 만들어질 수 있지만, 실제 제빙 중에는 전술한 바와 같이 수면이 먼저 결빙됨에 따라 기포가 공기 중으로 배출되지 못하고 물속에 잔류하게 되어 결국 불투명한 얼음이 생성된다.
투명 얼음에 방해되는 기포를 외부로 배출하기 위해 제빙 중에 제빙용기 내의 제빙수에 열을 발산하는 해빙봉을 침잠시키는 기술이 개시된 바 있다. 종래 기술에 의한 투명제빙은 제빙용기 내주면 전체, 즉 측면과 저면에서 동시에 중심의 해빙봉을 향해 결빙된다.
사용자는 항상 고품질의 투명얼음만을 필요하지 않으며, 필요에 따라 보통품질의 투명얼음 또는 저품질의 투명얼음 등을 요구할 수 있다. 고품질의 투명제빙은 상대적으로 제빙속도가 느려져 제빙량이 낮은 문제가 있고, 저품질의 투명제빙은 제빙속도는 빠르나 얼음 투명도가 낮은 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 사용자가 원하는 투명도 가진 얼음을 선택적으로 제빙할 수 있는 제빙장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치가 제공된다. 제빙장치는 제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기를 구비하는 제빙실과, 상기 제빙수가 냉각되도록 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와, 상기 공급되는 냉기를 순환시키는 제빙팬과, 상기 제빙수의 냉각 시 상기 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부와, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면 제빙용기의 온도 변화율에 따라 얼음의 투명도를 선택적으로 제빙할 수 있다.
상기 제빙장치는 상기 제빙용기에 설치되어 상기 제빙용기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함함으로써, 제어부가 온도센서가 실시간으로 측정한 제빙용기의 온도를 참조하면서 제빙용기의 온도 변화율을 실시간으로 조정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제빙용기의 온도 변화율이 설정된 변화율보다 작으면 상기 제빙히터부의 출력을 낮추고 상기 냉각장치와 상기 제빙팬의 출력을 높여 설정된 변화율을 추종하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제빙용기의 온도 변화율이 설정된 변화율보다 크면 상기 제빙히터부의 출력을 높이고 상기 냉각장치와 상기 제빙팬의 출력을 낮춰, 설정된 변화율을 추종하도록 할 수 있다.
상기 투명도가 서로 다른 이종의 얼음은 상기 제빙용기의 온도 변화율에 따라 설정된 급속제빙모드 및 투명제빙모드에 의해 생성하도록 하여, 사용자가 다양한 제빙모드를 선택하도록 할 수 있다.
상기 급속제빙모드는 0.08(℃/min) 초과의 온도 변화율로 설정되고, 상기 투명제빙모드는 0.03(℃/min) 미만의 온도 변화율로 설정될 수 있다.
제빙장치는 일반제빙모드를 더 포함하며, 상기 일반제빙모드는 0.03(℃/min)보다 크고 0.08(℃/min)보다 작은 온도 변화율로 설정될 수 있다.
상기 제어부는 상기 급속제빙모드에서 상기 제빙히터부를 오프시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 투명제빙모드에서 상기 제빙히터부의 출력을 가변시킴으로써 더욱 향상된 투명얼음을 얻을 수 있다.
상기 제어부는 상기 투명제빙모드에서 상기 제빙히터부의 전원을 사전 설정된 횟수로 온오프 시킴으로써 더욱 향상된 투명얼음을 얻을 수 있다.
상기 투명제빙모드에서 이빙 시 제빙용기 온도는 상기 급속제빙모드에서 이빙 시 제빙용기온도보다 높게 할 수 잇다
상기 제빙히터부는 상기 제빙수의 수면 상방으로부터 상기 제빙수에 침잠되도록 상기 제빙용기의 바닥을 향해 연장되어, 상기 제빙수에 열을 전달하는 히팅로드 및 상기 히팅로드가 연결되고 상기 제빙용기 상부를 가로지르도록 연장하며, 상기 히팅로드를 상기 제빙용기로부터 이탈하도록 회전시키는 회전축부를 포함하도록 구성하여 제빙과 이빙을 함께 수행하도록 할 수 있다.
상기 히팅로드는 회전에 방해되지 범위 내에서 상기 제빙용기의 바닥까지 연장되도록 함으로써 결빙방향을 단방향으로 제어하여 투명도가 높은 얼음을 얻을 수 있다.
상기 회전축부는 길이방향으로 중공을 가지며, 상기 제빙히터부는 상기 회전축부의 중공 내에 수용되어 상기 히팅로드를 가열하는 히터를 포함하도록 구성하여 가열과 이빙구조를 간단하게 할 수 있다.
상기 히터는 상기 회전축부의 내주면과의 사이에 제1에어갭이 존재하도록 함으로써 회전축부의 회전에 의한 내구도 저하를 방지할 수 있다.
상기 회전축부를 회전시키는 회전구동부와 상기 히팅로드에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며, 상기 회전축부는, 상기 히터가 지지되며 상기 히팅로드가 마련되는 제1회전축부와, 상기 제1회전축부에 결합하여, 상기 회전구동부에 의한 동력을 상기 제1회전축부에 전달하는 제2회전축부를 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 제1회전축부는 열전도도가 높은 재질로 구성되고, 상기 제2회전축부는 상기 고열전도부보다 낮은 열전도를 갖는 재질로 구성될 수 있으며, 이에 의해 제빙용기의 균일한 온도 조건 조성이 가능하다.
상기 제2회전축부는 상기 제1회전축부와의 사이에 제2에어갭이 존재하도록 마련될 수 있으며, 이로 인해, 제빙용기의 균일한 온도 조건 조성이 가능하다.
상기 히팅로드에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며, 상기 히팅로드는 내부에 중공이 마련되어, 상기 히터를 상기 중공에 수용하도록 하여 히팅로드에 쉽게 열을 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 의한 제빙장치는 제빙실을 구비한 본체와, 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와, 상기 제빙실에 설치되고 상기 제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기와 상기 제빙수에 열을 전달하는 제빙히터부를 구비한 제빙유닛과, 상기 제빙실의 냉기를 순환시키는 제빙팬과, 상기 제빙용기의 온도를 측정할 수 있는 온도센서와, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따른 제빙장치의 구동방법은 제빙용기에 제빙수를 채우는 단계와, 상기 제빙용기의 온도를 실시간으로 측정하는 단계와, 상기 실시간으로 측정한 제빙용기의 온도를 기초로, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 제빙장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 소비자의 다양한 요구에 맞게 다양한 투명도 품질을 가진 얼음과 제빙량을 선택적으로 생성할 수 있다.
둘째, 투명 제빙을 위한 히팅과 이빙을 함께 수행하는 히팅이빙부에 의해 구조가 간단하다.
셋째, 제빙 시에 히터 출력을 가변시키거나 히터 전원을 반복해서 온오프시켜 투명도가 향상된 얼음을 얻을 수 있다.
넷째, 회전축부가 내부에 삽입된 히팅부와 갭을 두고 회전함으로써 히팅부의 내구성을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 회전축부를 열전도가 좋은 금속의 제1회전축부와 사출성형이 가능한 플라스틱의 제2회전축부로 제작하고, 제1회전축부와 사이에 제2에어갭을 존재하도록 제2회전축부를 결합함으로써 제작이 쉽고 열의 전도를 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스탠드형 냉장고의 도어를 개방한 정면을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스탠드형 냉장고의 측단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빌트인 냉동고의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빌트인 냉동고의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 제빙실에 장착되는 제빙장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치의 분해사시도이다.
도 7 내지 9는 각각 제빙유닛의 종단면도, 횡단면도 및 평단면도이다.
도 10은 도 6의 히팅부에 연결된 전선의 제빙과 이빙 시의 상태를 나타낸 도이다
도 11은 제빙용기 내에서 결빙되는 과정을 시뮬레이션 하여 나타낸 도이다.
도 12 및 13은 제빙장치에서 제빙된 얼음을 이빙하는 과정을 설명하는 위한 도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 히팅부 및 히팅이빙부의 구조를 나타낸 도이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 히팅이빙부의 구조를 나타낸 도이다.
도 17 및 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 히팅이빙부의 구조를 나타낸 도이다.
도 19는 제4실시예에 따른 히팅이빙부의 회전에 의한 이빙을 설명하기 위한 도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치의 제어흐름을 도시하는 블록도이다.
도 21은 제빙용기의 온도 변화율에 따른 투명도와 제빙량 관계를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 23은 투명제빙모드 시에 설정 시간 별로 제빙히터부의 출력을 제어하는 방식을 나타낸 도이다.
도 24는 투명제빙모드에서 정해진 시간 별로 제빙히터부를 온오프 제어하는 방식을 나타낸 도이다.
도 25는 제빙용기의 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 제2실시예에 따른 제빙장치의 제빙 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 27은 본 발명의 제3실시예에 따른 제빙장치의 제빙 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
본원 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)는 냉장실과 얼음을 얼릴 수 있는 냉동실을 가진 냉장고, 전용으로 얼음을 생성할 수 있는 냉동실을 가진 냉동고, 또는 얼음 생성 전용의 제빙고 모두를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)는 간접냉각 방식 또는 직접 냉각방식의 스탠드형 냉장고 또는 빌트인형 냉동고를 포함할 수 있다.
이하에서는, 먼저 도 1및 도 2를 참조하여 냉장고의 전체구조를 설명한다.
도 1및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 도어를 개방한 정면을 나타낸 정면도 및 측단면을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 냉장고는 냉동실(11), 냉장실(12) 및 제빙실(13)을 가지는 본체(10)와, 냉동실(11)을 개폐하는 냉동실도어(14)와, 냉장실(12)을 개폐하는 냉장실도어(15)와, 냉동실(11), 냉장실(12) 및 제빙실(13)로 냉기를 공급할 수 있는 냉각부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
사용자는 냉동실도어(14)를 개방하여 냉동실(11)에 저장 용품을 저장할 수 있다. 냉동실(11)에는 냉동박스(16)가 설치될 수 있고, 사용자는 저장 용품을 냉동박스(16)에 냉동 보관할 수 있다.
냉동실(11)은 후벽에 제1냉기공급덕트(17)가 마련될 수 있다. 제1냉기공급덕트(17)에는 냉각부(20)의 냉동실용 증발기(27)와 냉동팬(17a), 냉동실용 냉기배출구(17b)가 설치될 수 있다. 냉동팬(17a)은 냉동실용 증발기(27)에 의해서 열 교환된 냉기를 냉동실용 냉기배출구(17b)를 통하여 냉동실(11)로 공급할 수 있다.
사용자는 냉장실도어(15)를 개방하여 냉장실(12)에 저장 용품을 저장할 수 있다. 냉장실(12)에는 복수 개의 선반(18)이 설치될 수 있고, 사용자는 저장 용품을 각 선반(18)에 적재하여 냉장 보관할 수 있다.
냉장실(12)의 후벽에는 제2냉기공급덕트(19)가 마련될 수 있다. 제2냉기공급덕트(19)에는 냉각부(20)의 냉장실용 증발기(26)와 냉장팬(19a), 냉장실용 냉기배출구(19b)가 설치될 수 있다. 냉장팬(19a)은 냉장실용 증발기(26)에 의해서 열 교환된 냉기를 냉장실용 냉기배출구(19b)를 통하여 냉장실(12)로 공급할 수 있다.
제빙실(13)은 내부에 소정 공간을 형성하는 제빙실 케이스(31)에 의해서 냉장실(12)로부터 구획되면서 냉장실(12)과는 단열된 상태로 형성될 수 있다.
제빙실(13)에는 얼음을 생성하는 제빙유닛(100)과, 제빙유닛(100)에 의해서 생성된 얼음을 저장하는 얼음저장용기(50)가 설치될 수 있다. 제빙유닛(100)에 의해서 생성된 얼음은 얼음저장용기(50)에 저장될 수 있고, 얼음저장용기(50)에 저장되는 얼음은 이송장치(51)에 의해서 얼음분쇄장치(52)로 이동할 수 있고, 얼음분쇄장치(52)에 의해서 조각난 얼음은 얼음배출덕트(53)를 통과하여 디스펜서(54)로 공급될 수 있다.
제빙유닛(100)에는 냉각부(20)의 냉매파이프(28)의 적어도 어느 일 부분이 설치될 수 있다. 냉각부(20)의 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)가 제빙실(13)에 삽입될 수 있고, 제빙실(13)로 삽입된 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)가 제빙유닛(100)에 설치될 수 있다. 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)는 제빙유닛(100)과 직접 접촉함으로써 제빙유닛(100)을 직접 냉각할 수 있다.
또한 제빙실(13)에는 내부의 공기를 순환시키는 제빙팬(37)이 설치될 수 있다. 제빙팬(37)은 냉매파이프(28)의 직냉부(28a) 또는 제빙유닛(100) 측으로 제빙실(13)의 공기를 강제 유동시킴으로써 제빙실(13)의 공기가 냉매파이프(28)의 직냉부(28a) 또는 제빙유닛(100)과 열 교환하여 냉각되도록 할 수 있다.
냉각부(20)는 압축기(21)와 응축기(22), 전환밸브(23), 제1팽창밸브(24), 제2팽창밸브(25), 냉장실용 증발기(26), 냉동실용 증발기(27), 냉매파이프(28)를 포함하여 구성될 수 있다.
냉매파이프(28)는 압축기(21)와 응축기(22), 제1팽창밸브(24), 제2팽창밸브(25), 냉장실용 증발기(26), 냉동실용 증발기(27)를 연결할 수 있다. 냉매파이프(28)를 흐르는 냉매는 압축기(21)에서 토출된 후 응축기(22)와 제2팽창밸브(25)를 거친 후 냉장실용 증발기(26)와 냉동실용 증발기(27)로 공급되도록 할 수 있다. 냉장실용 증발기(26)에서 냉매는 냉장실(12)의 공기와 열 교환하여 냉장실(12)의 공기를 냉각시키고, 냉동실용 증발기(27)로 공급되는 냉매도 냉동실(11)의 공기와 열 교환하여 냉동실(11)의 공기를 냉각시킬 수 있다. 또한 냉매파이프(28)를 흐르는 냉매는 제1팽창밸브(24)를 거친 후 제빙실(13)의 직냉부(28a)를 통과하고 냉장실용 증발기(26) 및 냉동실용 증발기(27)로 순차적으로 공급되도록 할 수 있다.
도 2에서는 냉매가 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)를 직접 통과하는 직접 냉각방식을 예로 들어 설명하였지만, 제빙실용 증발기를 통해 간접적으로 냉각하는 방식이 적용될 수 있다.
도 3 및 4는 본 실시예에 의한 냉동고의 개략적 사시도, 및 개략적 단면도이다. 본 실시예에 의한 냉동고는 간접 냉각방식을 채용하나 직접 냉각 방식을 적용할 수도 있다. 본 실시예에 의한 냉동고에 관하여, 도 1 및 2를 참조하여 설명한 냉장고와 유사한 부분은 동일한 부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 냉동고는 제빙실(13) 내에 적용된 냉각부(40), 적어도 하나의 제빙팬(47) 및 2개의 제빙유닛(100)을 포함한다.
제빙실(13)은 제빙을 위한 2개의 제빙유닛(100)이 장착되고, 증발기(45)에서 공급하는 냉기가 제빙팬(37)을 통해 유입된다. 2개의 제빙유닛(100)의 아래에는 이빙된 얼음을 수용하는 얼음저장용기(미도시)가 배치되어 있다. 제빙실(13)은 제빙수공급부로서 2개의 제빙유닛(100)에 제빙수를 공급하는 2개의 제빙수공급관(미도시)이 유입되어 있다. 제빙수공급관에 의해 공급되는 제빙수는 필터링 및 살균처리 등의 사전처리 과정을 거칠 수 있다.
냉각부(40)는 압축기(41)와 응축기(42), 팽창밸브(44), 제1 및 제2증발기(45-1,45-2) 및 냉매파이프(48)를 포함한다. 냉매파이프(48)는 응축기(42), 팽창밸브(44), 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)를 연결한다. 냉매파이프(48)를 흐르는 냉매는 압축기(41)에서 토출된 후 응축기(42)와 팽창밸브(44)를 거친 후 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)로 공급된다. 증발기(45)에서 냉매는 제빙실(13)의 공기와 열 교환하여 제빙실(13)의 공기를 냉각시킬 수 있다.
제빙팬(47)은 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)에 의해 냉각된 공기를 강제 순환시켜 각각의 제빙실(13)의 온도를 낮춘다.
제빙유닛(100)은 냉각된 공기에 의해 얼음을 제조하는 장치이다. 평상 시에 2개의 제빙유닛(100) 중 하나는 투명 제빙을 위한 용도로, 다른 하나는 급속 제빙을 위한 용도로 사용된다. 상황에 따라, 2개의 제빙유닛(100) 모두 투명 제빙 또는 급속 제빙으로 사용할 수도 있다.
도 5 내지 9는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 제빙유닛(100)의 사시도, 분해사시도, 종단면도, 횡단면도 및 평단면도이다.
제빙유닛(100)은 제빙수를 수용할 수 있는 공간을 가지는 제빙용기(110), 제빙용기(110) 내의 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부(120,130), 이빙가이드부(140), 상기 제빙된 얼음을 이빙하기 위해 상기 히팅이빙부를 회전시키는 회전구동부(150), 용기지지부(160), 및 제빙히터부(120,130)에 전원을 인가하는 전선(170)을 포함한다. 제빙유닛(100)은 제빙용기(110)에 장착된 온도센서(103)를 포함한다. 온도센서(103)는 제빙용기(110)의 온도를 측정하여 제빙실(13) 내 그리고 제빙용기(110) 내 온도 조절을 위한 정보를 제공한다.
제빙용기(110)는 열전도도가 소정치 이상인 재질, 예를 들면 알루미늄 재질로 이루어진다. 제빙용기(110)는 제빙트레이로서 예를 들면 분리벽(113)에 의해 분리되어 나란히 배열된 4개의 제빙셀(112)을 포함한다. 분리벽(113)은 인접하는 제빙셀(112)로 제빙수가 넘쳐 흘러가 들어가게 하는 오버플로우 부(115)를 포함한다. 각 제빙셀(112)은 한정되지 않는 반구 형상의 내주면을 포함한다.
제빙히터부(120,130)는 열을 생성하는 히터(120) 및 제빙수의 수면 상방으로부터 제빙용기(110)의 바닥을 향해 연장되어 제빙수에 침잠되며, 제빙수의 냉각 중 히터(120)로부터 공급되는 열을 제빙수에 전달하고, 이빙중 회전 가능하도록 마련된 히팅이빙부(130)를 포함한다.
히터(120)는 전선(170)에 의해 전원이 인가되면 저항에 의해 열을 방출하는 예를 들면 텅스텐과 같은 재질로 이루어진다. 히터(120)는 +, - 전원이 인가되는 제1히팅선(121)과 제2히팅선(123)을 포함한다. 전선(170)은 제1히팅선(121)과 제2히팅선(123)에 각각 연결되는 제1전선(171)과 제2전선(172)을 포함한다. 제1히팅선(121)과 제2히팅선(123)은 끝에서 서로 연결되어 +, - 전원 인가 시에 저항에 의해 열을 발생시킨다. 히터(120)는 제빙셀(112)의 상부에 제빙셀(112)의 배열방향을 따라 연장하면서 제빙용기(110)에 지지된다. 히터(120)의 일측은 히터캡(122)에 의해 고정되고 타측은 히터홀더(124)에 의해 고정된다. 히터(120)는 열전도가 소정치 이상인 재질로 코팅 또는 피복되거나 열전도가 소정치 이상인 금속파이프 내에 삽입될 수 있다. 여기서 히터(120)는 고정적으로 히팅이빙부(130)의 회전 중심이 된다. 그러나 설계에 따라 히터(120)가 고정 상태가 아닌 히팅이빙부(130)와 함께 회전하도록 지지될 수도 있다.
도 10은 히터(120)에 연결된 전선(170)의 제빙과 이빙 시의 상태를 나타낸 도이다. 도시한 바와 같이, 제빙 시에 전선(170)은 초기 상태에서 히터(120)의 길이방향에 가로방향, 즉 회전하는 방향으로 연장하여 히터(120)를 중심으로 1회 이상 감겨져 있다. 이때, 전선(170)은 이빙 시에 히터(120)가 회전할 때 추가로 감길 수 있도록 감기지 않고 늘어진 여유전선(172)을 가진다. 이빙 시에, 전선(170)은 히터(120)의 정회전에 따라 여유전선(172)이 추가로 감긴다. 다시 제빙 시에, 전선(170)은 히터(120)의 역회전으로 감겨진 여유전선(172)이 풀려 다시 늘어진다. 이와 같이 전선(170)은 이빙과 제빙의 정회전과 역회전에 따라 감김과 풀림을 원활하게 수행할 수 있는 구조로 배열된다. 더불어 전선의 구조적 설계 외에 전선(170)의 피복을 실리콘이나 테프론과 같은 유연소재를 채용하면 내구성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 전선을 감고 푸는 가동기구 설계 시에 전선(170)의 굴곡반경을 크게 함으로써 내구성을 좋게 할 수 있다. 이러한 전선(170)의 원활한 감김 및 풀림 구조는 와이어 심선을 예를 들면 0.16φ에서 0.08φ로 줄일 수 있게 한다.
히팅이빙부(130)는 중공을 가진 회전축부(131,132) 및 제빙셀(112) 내의 제빙수를 가열하는 히팅로드(133)을 포함한다.
회전축부(131,132)는 상호 결합 및 분리 가능한 제1회전축부(131)와 제2회전축부(132)를 포함한다. 제2회전축부(132)는 제1회전축부(131)와 결합하여 회전 동력을 전달한다. 회전축부는 제1회전축부(131)와 제2회전축부(132)로 분리되는 것으로 한정되지 않으며, 일체로 제작될 수도 있다.
제1회전축부(131)는 중공 내에 히터(120)가 삽입 또는 지지된다. 제1회전축부(131)는 히터(120)와의 사이에 제1갭(G1)이 존재하도록 삽입된다. 제1갭(G1)에는 에어(air)나 써멀 그리스(thermal grease)가 채워질 수 있다. 제1회전축부(131)와 히팅로드(133)는 일체로서 열전도성이 소정치 이상인 금속재질로 이루어질 수 있다.
제1회전축부(131)는 외주면에 제2회전축부(132)와의 후크 결합을 위해 서로 마주보는 적어도 한 쌍의 후크(134)를 포함한다. 후크(134)는 제1회전축부(131)의 외주면에 상향 돌출하고 탄성적으로 변형 가능하고 단부에 걸림턱을 가진다.
다른 실시예로서, 제1회전축부는 상부가 개방된 반원통형상으로 구성하고, 제2회전축부는 하부가 개방된 반원통형상으로 구성할 수 있다. 제1회전축부와 제2 회전축부를 서로 결함으로써 히터를 삽입할 수 있는 원통형으로 축공을 형성할 수 있다. 여기서, 히터는 제1회전축부와 제2 회전축부의 내주면과 갭이 존재하도록 축공에 삽입될 수 있다. 이때, 갭에는 에어나 써멀 그리스가 채워질 수 있다.
제2회전축부(132)는 제1회전축부(131)와 길이방향으로 결합되고 일단부에 회전구동부(150)가 연결되어 회전 동력을 전달받는다. 제2회전축부(132)는 제1회전축부(131)와, 히터(120)와의 사이에 반원형의 제2갭(G2)이 존재하도록 결합된다. 제2갭(G2)에는 에어(air)나 써멀 그리스(thermal grease)가 채워질 수 있다. 제2갭(G2)은 내부의 히터(120)에 의한 열이 제1회전축부(131)의 상부를 통해 제2회전축부(132)로 전달되는 것을 방지한다. 제2회전축부(132)는 외주면에 제1회전축부(131)의 후크(134)와 후크 결합을 위한 적어도 한 쌍의 후크걸림부(135)를 포함한다. 후크걸림부(135) 쌍은 각각 제2회전축부(132)의 외주면에서 좌우로 연장하는 걸림고리를 가진다. 제1회전축부(131)의 후크(134)는 후크걸림부(135)의 걸림고리를 통과한 상태에서 후크 결합한다. 제2회전축부(132)는 열전도가 소정치 이하이고 사출성형이 가능한 재질, 예를 들면 플라스틱과 같은 재질로 이루어진다. 다른 실시예로서, 제2회전축부(132)는 생략되고, 제1회전축부(131)가 직접 회전구동부(150)로부터 동력을 전달받을 수도 있다.
제1회전축부(131)와 제2회전축부(132)의 후크 결합은 하나의 예로서 다양한 방법, 예를 들면 접(점)착제, 억지끼움 등으로의 결합이 가능하다.
히팅로드(133)는 막대상, 예를 들면 원기둥 등 다양한 입체 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 히팅로드(133)는 제1회전축부(131)의 길이방향에 대해 일체로 예를 들면 수직 연장한다. 히팅로드(133)는 제빙수의 수면 상방으로부터 제빙셀(112)의 바닥을 향해 연장되어 제빙수에 침잠된다. 히팅로드(133)는 제빙셀(112)의 바닥까지 연장될 수 있다. 히팅로드(133)의 단부는 적절한 회전을 위해 제빙셀(112) 내주면과의 여유 간격을 두고 위치할 수 있다. 히팅로드(133)는 제1회전축부(131)에 일체로 마련되는 것으로 설명하였지만 설계에 따라 분리 제조되어 조립될 수도 있다.
이빙가이드부(140)는 사출성형 가능한 재질, 예를 들면 플라스틱 재질로 이루어진다. 이빙가이드부(140)는 4개의 히팅로드(133)가 회전 시에 통과하는 4개의 이빙슬롯(144)을 가진 이빙가이드(142)를 포함한다. 이빙가이드(142)는 히팅로드(133)의 회전 반경 내에서 제빙용기(110)의 가장자리로부터 제2회전축부(132)를 향해 연장한다. 이빙가이드부(140)는 제빙용기(110)의 측면에 결합되어 히팅이빙부(130)의 회전에 의해 이탈되는 얼음의 배출을 안내한다. 이빙가이드(142)는 제2회전축부(132)에 인접한 단부에서 제빙용기(110)의 가장자리로 갈수록 곡률반경이 점차 증가하는 호형상을 가진다. 결과적으로, 이빙되는 얼음에 삽입되어 있던 히팅로드(133)는 호형상 이빙가이드(142)를 지나면서 얼음으로부터 점차적으로 이탈하게 된다.
회전구동부(150)는 제2회전축(132)의 일단에 결합되어 제2회전축부(132)가 정회전과 역회전을 반복하도록 동력을 전달한다. 회전구동부(150)는 스테핑 모터로 구현될 수 있으며, 동력전달을 위해 구동축(미도시)에 캠(미도시)이 연결될 수 있다.
용기지지부(160)는 사출성형 가능한 재질, 예를 들면 플라스틱 재질로 이루어진다. 용기지지부(160)는 제빙용기(110)의 상부를 덮도록 배치되고 제빙실(13)의 내벽에 고정된다. 용기지지부(160)는 제빙용기(110)를 체결 지지한다. 용기지지부(160)는 제빙수공급관에서 공급한 제빙수를 저장하는 컵(162)을 포함한다. 컵(162)은 하부 제빙용기(110)의 인접 한 첫째 제빙셀(112)에 제빙수를 공급한다. 첫 제빙셀(112)에 제빙수가 다 채워지면 오버플로우 부(115)를 통해 다음 제빙셀에 채워지고, 이렇게 단계적으로 모든 제빙셀에 제빙수가 채워진다. 종래의 제빙장치는 제빙수를 저장하는 컵이 제빙용기에 일체로 부착되었다. 그 결과 소정 규모의 체적을 가진 컵은 인접한 제빙셀에 냉기를 추가로 전달함으로써 4개의 제빙셀 중 컵에 인접한 제빙셀의 투명 제빙을 위한 온도제어가 힘들었다. 그러나, 본원 발명의 제빙유닛(100)은 컵을 상부의 용기지지부(160)에 장착함으로써 다수 제빙셀의 균일한 온도제어가 가능하다.
제빙 시 결빙은 제빙셀(112)의 수면, 및 제빙셀 내주면 전체에서부터 시작된다. 히팅이빙부(130)는 히팅로드(133)가 회전 가능한 구조로서 반구형 내주면을 가진 제빙셀(112)의 중앙에서 바닥까지 연장되어 있다. 히팅로드(133)에 의해 열이 제빙수에 가해지기 때문에, 도 7에 나타낸 바와 같이 히팅로드(133)로부터 먼 위치부터 결빙이 시작된다.
도 11은 제빙셀(112)에서 결빙방향을 단계적으로 시뮬레이션으로 나타낸 도면이다. 1단계는 제빙유도기로서 제빙수의 수면 및 제빙셀(112)의 가장자리부터 결빙이 시작된다. 2단계는 결빙 성장기로서 제빙셀(112)의 가장자리에서 중앙의 히팅로드(133)를 향해 단방향, 즉 수면에 평행한 방향으로 결빙이 수행된다. 3단계는 결빙 정지기로서 히팅로드(133)에 근접하게 결빙이 마무리되어 제빙이 완료된다. 이와 같이 본 발명의 제빙유닛(100)은 결빙이 히팅로드(133)를 기준으로 먼 위치에서 수면에 평행한 단일 방향으로 히팅로드(133)를 향해 진행됨으로써 균일한 제빙속도 제어가 가능하여 투명 결빙을 유도할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 제빙유닛(100)의 이빙과정을 설명하기 위한 도면이다.
제빙이 완료된 상태에서, 도 7과 같이 히팅로드(133)는 얼음의 중앙에 삽입되어 있다. 이때, 히팅로드(133)가 회전구동부(150)의 회전에 의해 반시계 방향으로 회전하면, 히팅로드(133)는 도 12와 같이 얼음(2)에 삽입된 상태로 제빙셀(112)로부터 이탈한다. 이후 도13에 나타낸 바와 같이, 히팅로드(133)가 추가 회전하여 이빙슬롯(144)을 지나 이빙가이드(142)를 통과하면 얼음이 히팅로드(133)로부터 완전히 이탈한다. 이와 같이 본 발명의 제빙유닛(100)은, 결빙 시에는 히팅로드(133)가 투명제빙을 위해 열을 제빙수에 전달하여 결빙의 방향을 단방향으로 유도하는 역할을 수행하고, 이빙 시에는 얼음 이젝터로서 역할을 함께 수행하는 편리한 장점을 제공한다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 히터(220) 및 히팅이빙부(230)의 구조를 나타낸 도이다.
히터(220)는 4개의 히팅로드(233) 내부의 중공에 각각에 개별 삽입되는 4개의 절곡부(222)를 포함한다. 절곡부(222)는 전술한 실시예의 전도방식과 다르게 개별적으로 각 히팅로드(233)를 직접 가열한다. 히터(220)는 저항에 의해 열을 발생시키는 텅스텐 등과 같은 재질로 이루어진 제1히팅선(221) 및 제2히팅선(223)을 포함한다. 제1히팅선(221)은 제1회전축부(231)의 길이방향을 따라 연장하면서 4개의 히팅로드(233) 마다 'U'자형으로 절곡한 4개의 제1절곡부(222)를 가진다. 제2히팅선(223)은 제1히팅선(221)에 인접하면서 제1회전축부(231)의 길이방향을 따라 연장하면서 4개의 히팅로드(233) 마다 'U'자형으로 절곡한 4개의 제2절곡부(224)를 포함한다. 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)은 서로 인접하여 나란히 쌍으로 배치되고 끝이 서로 연결되어, +, - 전원이 각각 인가되면 저항에 의해 열을 발생한다.
히팅이빙부(230)는 예를 들면 반원통 형상의 제1회전축부(231), 제1회전축부(231)의 상부에 길이방향을 따라 결합하여 회전 동력을 전달하는 제2회전축부(232) 및 제1회전축부(231)의 하부에 일체로 마련되어 하측으로 연장하는 히팅로드(233)를 포함한다.
제1회전축부(231)는 반원통의 내주면에 서로 인접한 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)이 배치된다. 제1회전축부(231)는 제2회전축부(232)와의 결합을 위한 적어도 하나의 후크(234)를 포함한다.
제2회전축부(232)는 열전도성이 낮고 사출성형이 가능한 플라스틱 재질로 제작된다. 제2회전축부(232)는 제1회전축부(231)의 상부에 결합되어 회전구동부로부터 회전 동력을 전달받아 제1회전축부(231)에 제공한다. 제2회전축부(232)는 제1회전축부(231)의 후크(234)에 후크 결합되는 적어도 하나의 후크걸림부(235)를 포함한다. 제2회전축부(232)는 하측으로 연장하는 4개의 삽입돌기(236)를 포함한다. 삽입돌기(236)는 제1회전축부(231)과 제2회전축부(232)의 결합 시에 히팅로드(233) 내의 중공에 삽입된다. 삽입돌기(236)는 히팅로드(233) 내 삽입될 때 히팅로드(233)는 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)의 제1절곡부(222)와 제2절곡부(224)를 중공 내에 고정 지지한다.
히팅로드(233)는 제1회전축부(231)의 외주면 하부에서 하측으로 연장한다. 히팅로드(233)는 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)의 제1절곡부(222)와 제2절곡부(224)가 삽입되는 중공을 포함한다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 히팅로드(333)의 구조를 나타낸 도이다.
히팅로드(333)는 외주면에 다수의 기공(337)을 포함한다. 기공(337)은 히팅로드(333)의 내부 통로(미도시)를 따라 외부로 노출되도록 형성될 수도 있다. 히팅로드(333)는 제빙수의 수면 상방으로부터 제빙셀(312)의 바닥을 향해 연장되어 상기 제빙수에 침잠된다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 제빙셀(312) 내에서 결빙은 내주면의 측면으로부터 중앙의 히팅로드(333)를 향해 진행하고, 최종적으로 히팅로드(333)에서 완료된다. 이때, 제빙수 내의 기포는 히팅로드(333)의 기공(337)으로 들어가 히팅로드(333) 부근의 얼음도 투명도를 유지할 수 있다. 히팅로드(333)는 제빙셀(312)의 바닥까지 연장할 수 있다. 히팅로드(333)의 단부는 적절한 회전을 위해 제빙셀(312) 내주면과의 여유 간격을 두고 위치할 수 있다.
히팅로드(133,233,333)는 결빙 완료 단계에서 히팅로드 표면 부위의 얼음에 백탁이 발생하는 것을 방지하기 위해 외주면을 친수성 처리할 수도 있다. 히팅로드(333)의 외주면을 친수성으로 처리하는 방법으로는 화학적 처리, 자외선 조사, 산소 플라즈마 처리 등의 방법이 있다.
도 17 및 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 히팅이빙부(430)의 구조를 나타낸 도이다.
히팅이빙부(430)는 중공을 가진 제1회전축부(431), 제1회전축부(431)와 결합하여 회전 동력을 전달하는 제2회전축부(432) 및 제1회전축부(431)의 외주면으로부터 제빙셀(412) 중앙에서 바닥으로 침잠하는 히팅로드(433)를 포함한다.
제1회전축부(431)는 원통 형상으로, 내부에 제1에어갭(G1)을 두고 히터(420)가 놓인다. 제1회전축부(431)와 히팅로드(433)는 일체로서 열전도성이 소정치 이상인 금속재질로 이루어질 수 있다. 제1회전축부(431)는 외주면에 제2회전축부(432)와의 후크 결합을 위한 적어도 하나의 후크(434)를 포함한다. 제1회전축부(431)와 제2회전축부(432)의 후크 결합은 하나의 예로서 다양한 방법, 예를 들면 접(점)착제, 억지끼움, 나사 등으로 결합이 가능하다.
제2회전축부(432)는 반원통 형상으로 제2에어갭(G2)이 존재하도록 제1회전축부(431)와 길이방향으로 결합된다. 제2회전축부(432)는 일단부에 회전구동부가 연결되어 회전 동력을 전달받는다. 제2회전축부(432)는 이빙 시에 얼음을 배출하는 4개의 이젝터(439)가 마련되어 있다. 이젝터(439)는 제2회전축부(432)의 회전에 따라 회전한다. 제2회전축부(432)는 외주면에 제1회전축부(431)의 후크(434)와 후크 결합을 위한 적어도 하나의 후크걸림부(435)을 포함한다.
히팅로드(433)는 제1회전축부(431)의 길이방향에 대해 일체로 예를 들면 수직 연장한다. 히팅로드(433)는 단부에 반달(닷) 단면 모양의 히팅헤드(438)를 포함한다. 히팅헤드(438)는 제빙셀(412)의 내주면 곡률에 대응하는 곡률을 가진 외주면을 포함한다. 결과적으로, 제빙셀(412)의 내주면과 히팅헤드(438)의 외주면은 동일한 최단거리를 가질 수 있어, 제빙셀(412)의 내주면에서 시작되는 결빙이 동시에 히팅헤드(438)의 외주면에서 종료할 수 있다.
도 19는 제4실시예에 따른 히팅이빙부(430)의 이빙을 설명하기 위한 도이다. 도시한 바와 같이, 제2회전축부(432)가 회전하면 히팅헤드(438)가 얼음(2)으로부터 이탈하고, 동시에 회전하는 이젝터(439)가 얼음(2)을 제빙셀(112)로부터 밀어 올린다. 이빙가이드(442)는 제빙용기 가장자리로부터 수평으로 연장하는 평판상으로 형성될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)의 제어흐름을 도시하는 블록도이다. 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 제빙장치(1)의 제어 흐름을 설명한다. 도시된 바와 같이, 제빙장치(1)는 모드설정부(101), 표시부(102), 온도센서(103), 저장부(104), 제어부(105), 및 냉각시스템(106)를 포함한다.
제빙장치(1)의 목표온도는 제빙실(13) 내의 제빙수를 빙점 이하로 냉각시켜 얼음이 생성되도록 설정된다. 목표온도는 제빙장치(1)가 제조될 때 그 초기값으로 설정되며, 이후 사용자의 조작에 의하여 변경될 수 있다. 제빙유닛(100)이 구비된 제빙실(13)의 목표온도는, 예컨대, -20℃가 초기값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제빙유닛(100)은 모드설정부(101)를 통한 사용자의 선택에 따라 일반제빙모드, 투명제빙모드 및 급속제빙모드 중 어느 하나의 모드로 동작한다. 일반제빙모드는 고품질의 투명도보다 낮은 투명도의 얼음을 생성하는 모드이고, 투명제빙모드는 얼음을 생성하는 속도는 느리나 투명도가 소정 값 이상인 고투명도의 얼음을 생성하는 모드이고, 급속제빙모드는 투명도에 관계없이 급속으로 제빙하여 짧은 시간에 많은 양의 얼음을 생성하는 모드로서, 이들 모드 중 어느 하나를 사용자가 선택 가능하다. 다른 실시예로서, 설정모드는 일반제빙과 투명제빙 둘로만 나누거나, 투명도 별로 보다 세밀하게 나누는 것도 가능하다.
또한 제빙장치(1)는 설정모드에 따라 냉각시스템(106)을 통하여 제빙실(13)의 제빙온도, 제빙용기(110)의 온도 조건 등을 조절한다.
모드설정부(101)는 버튼 스위치, 스위치 또는 터치스크린 등이 채용될 수 있다. 모드설정부(101)는 사용자로부터 일반제빙모드, 투명제빙모드 및 급속제빙모드 중 하나를 선택할 수 있게 하고, 추가적으로 각 제빙모드에 따른 제빙량이나 투명도 등과 관련된 명령을 입력 받을 수 있다.
표시부(102)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널 또는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등이 채용될 수 있다. 표시부(102)는 설정모드 정보, 제빙실(13) 제빙 환경정보, 냉장실(11)과 냉동실(12)의 목표온도 및 현재온도, 절전 운전 여부 등 동작과 관련된 정보를 표시한다.
온도센서(103)는 제빙용기(110)에 설치되어 제빙용기(110)의 온도를 측정한다. 온도센서(103)에 의해 측정된 제빙용기(110)의 온도는 설정제빙모드에 따른 온도를 제어하기 위한 제빙제어, 이빙 타이밍의 등의 정보로 사용된다.
저장부(104)는 플레쉬 메모리 등이 채용될 수 있다. 저장부(104)는 제빙모드에 따라 냉각시스템(106), 즉 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47), 제빙히터부(120,130)의 제어정보, 제빙실(13), 냉동실(12) 및 냉장실(11)의 목표온도, 운전모드 등 제어동작과 관련된 각종 정보, 측정정보, 환경정보 등을 저장한다.
제어부(105)는 사용자가 설정한 일반제빙모드, 투명제빙모드 또는 급속제빙모드에 따라 얼음을 생성하도록 제빙장치(1)을 구성하는 각 구성부품, 예를 들면 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47), 제빙히터부(120,130)를 전반적으로 제어한다.
제어부(105)는 예를 들면 시스템온칩(SoC)과 같은 제어기능을 가진 집적회로, 또는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit)와 같은 범용프로세서로 구현될 수 있다.
범용프로세서는 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 제어프로그램(혹은 인스트럭션)을 실행하며, 제어부(105)는 제어프로그램이 설치되는 비휘발성의 메모리와, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리를 더 포함할 수 있다.
냉각시스템(106)은 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47) 및 제빙히터부(120,130)를 포함한다.
냉각부(20,40)는 2 및 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 압축기(21,41)와 응축기(22,42), 팽창밸브(24,44), 직냉부(28a) 또는 제1 및 제2증발기(45-1,45-2) 및 냉매파이프(28,48)를 포함한다. 냉매파이프(28,48)는 응축기(22,42), 팽창밸브(24,44), 직냉부(28a) 또는 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)를 연결한다. 냉매파이프(28,48)를 흐르는 냉매는 압축기(21,41)에서 토출된 후 응축기(22,42)와 팽창밸브(24,44)를 거친 후 직냉부(28a) 또는 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)로 공급되고, 제빙실(13)의 공기와 열 교환하여 제빙실(13)의 공기를 냉각시킬 수 있다.
제빙팬(37,47)은 제빙실(13) 내에 배치되어 냉기를 순환시켜 제빙실(13) 내에서 제빙속도를 조절한다. 제빙팬(37,47)은 정밀한 제어를 위해 제빙실(13) 내의 다양한 위치에 장착될 수 있다. 제빙팬(37,47)은 또한 하나의 제빙실(13) 내에 복수 개가 설치될 수도 있다.
제빙히터부(120,130)는 얼음의 투명도를 높이기 제빙용기(110)에 장착되어 히팅로드(133)의 온도를 조절하며, 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47)과 함께 제빙온도, 제빙속도 등을 조절한다.
도 21은 제빙용기(110)의 온도 변화율에 따른 투명도와 제빙량 관계를 나타내는 그래프 및 표이다. 도시한 바와 같이, 제빙용기의 온도변화율이 작을수록 투명도가 높아지고 제빙량은 작아지며, 온도변화율이 클수록 투명도가 낮아지고 제빙량은 커진다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
단계 S10에서, 제어부(105)는, 제빙용기(제빙트레이)(110)에 제빙수가 공급되도록 제어한다.
단계 S11에서, 제어부(105)는, 사용자가 모드설정부(101)를 통해 설정하거나, 또는 초기에 설정된 제빙모드, 즉 고제빙량모드, 일반제빙모드, 투명제빙모드인지를 판단한다. 고제빙량모드이면 단계 S12를 진행한다.
단계 S12에서, 제어부(105)는, 제빙실 온도를 최저, 예를 들면 -23℃가 되도록 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S13에서, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)을 최대 출력으로 제어한다.
단계 S14에서, 제어부(105)는, 제빙히터부(120,130)를 오프(OFF)시킨다.
단계 S15에서, 제어부(105)는, 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가 이빙온도(-7.5℃)에 도달하는지를 판단한다.
단계 S40에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도가 이빙온도(-7.5℃)에 도달함에 따라 이빙이 수행되도록 제어한다.
계속해서, 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙을 수행한다.
단계 S11에서, 제어부(105)는, 제빙모드가 일반제빙모드이면 단계 S22를 진행한다.
단계 S22에서, 제어부(105)는, 제빙실 온도를 예를 들면 -20℃ 정도가 되도록 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S23에서, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)을 최대와 최저의 중간 출력으로 제어한다.
단계 S24에서, 제어부(105)는, 제빙히터부(120,130)를 온(ON)시킨다.
단계 S25에서, 제빙용기 온도변화율을 0.03~0.08에 도달하는지를 판단한다. 만일 0.03미만 또는 0.08 초과하면, 제빙팬과 제빙히터부의 출력을 조절하여 제빙용기 온도변화율을 0.03~0.08에 도달하게 한다. 제어부(105)는, 제빙용기 온도변화율이 0.03~0.08에 도달하면 단계 S26을 수행한다.
단계 S26에서, 제어부(105)는, 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가 이빙온도(-6.5℃)에 도달하는지를 판단한다.
단계 S40에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도가 이빙온도(-6.5℃)에 도달함에 따라 이빙이 수행되도록 제어한다.
계속해서, 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙을 수행한다.
단계 S11에서, 제어부(105)는, 제빙모드가 투명제빙모드이면 단계 S32를 진행한다.
단계 S32에서, 제어부(105)는, 냉각부(20,40)를 제어하여, 제빙실 온도가 예를 들면 -17℃가 유지되도록 한다.
단계 S33에서, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)의 출력을 낮춘다.
단계 S34에서, 제어부(105)는, 제빙히터부(120,130)의 출력을 높인다. 제어부(105)는 도 23에 나타낸 바와 같이 제빙히터부(120,130)의 출력을 가변적으로 제어하거나, 도 24에 나타낸 바와 같이 전원을 일정주기마다 반복적으로 온(ON)오프(OFF) 제어하여, 제빙용기 온도변화율을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 23은 단계 S34에서 설정 시간 별로 제빙히터부(120,130)의 출력을 제어하는 방식을 나타낸 도이다.
1기(유도기)는 제빙수에서 얼음으로의 상변화를 유도하는 구간으로서, 제어부(105)는, 예를 들면 약 0~30분 동안, 약 6.8V의 단일 전압을 제빙히터부에 가하여 결빙을 제어한다.
2기(성장기)는 일정 속도 이하의 조건에서 얼음 성장을 가속화하는 구간으로서, 제어부(105)는, 예를 들면 30~60분 동안 5.9V전압을, 60~80분 동안 6.2V 전압을, 80~90분 동안 6.4V전압을 제빙히터부에 인가하여 얼음을 성장시킨다.
3기(정지기)는 제빙속도가 가장 빠른 구간으로서, 제어부(105)는, 예를 들면 90~160분 동안, 6.6V전압을 제빙히터부에 인가한다.
도 24는 단계 S34에서, 정해진 시간 별로 제빙히터부를 온오프 제어하는 방식을 나타낸 도이다. 그래프에서, 가로축은 시간(min), 좌측 세로축은 히팅 파워(W), 우측 세로축은 제빙수 온도(℃)를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 제어부(105)는, 설정 시간 별로 제빙히터부의 전원을 온 시킨 후 일정 시간 유지하다가 오프 시키는 과정을 결빙이 완료될 때까지 다수 회 수행한다. 구체적으로 제빙히터부의 전원은 약 10분 마다 소정 시간 동안(불규칙 시간 동안) 1.6W의 전력으로 온오프된다. 결과적으로 제빙히터부의 온오프 제어 동안에, 제빙수 온도는 완만하게 낮아짐으로써 동결속도가 저하됨을 알 수 있다.
단계 S35에서, 제어부(105)는, 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 계속적으로 감시하여 제빙용기 온도변화율이, 예컨대, 0.003 미만이 되는지를 판단한다. 만일 제빙용기 온도변화율이 0.003를 이상이면, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)의 출력은 더 낮추고, 제빙히터부(120,130) 출력은 더 높인다.
도 25는 제빙용기의 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)과 제빙히터부(120,130)를 제어하여 반복적으로 일정 시간 동안 제빙용기의 온도변화율을 설정된 투명제빙모드에 따라 0.003 미만으로 제어하고 있음을 알 수 있다.
단계 S36에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도변화율이 0.003 미만이면서 제빙용기 온도가 이빙온도(-5℃)에 도달하는지를 판단한다. 여기서, 투명제빙모드의 이빙온도는 -5℃로서 일반제빙모드의 이빙온도인 -6.5℃와 고제빙량모드의 이빙온도인 -7.5℃보다 높다.
단계 S40에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도가 이빙온도(-5℃)에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는, 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
도 26은 본 발명의 제2실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 제어 과정을 나타내는 순서도이다. 여기서, 제빙모드는 고제빙량모드와 투명제빙모드 2개로 구분하였다.
단계 S50에서, 제어부(105)는 제빙용기(제빙트레이)(110)에 제빙수를 공급한다.
단계 S51에서, 제어부(105)는 사용자가 모드설정부(101)를 통해 설정된 또는 초기에 설정된 제빙모드가 투명제빙모드인지를 판단한다. 제어부(105)는 투명제빙모드가 아니면 단계 S52를 진행한다.
단계 S52에서, 제어부(105)는 제빙실 온도를 최저로 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S53에서, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)을 최대 출력으로 동작하도록 제어한다.
단계 S54에서, 제어부(105)는 제빙히터부(120,130)를 오프(OFF) 제어한다.
단계 S55에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가, 예컨대 -7.5℃에 도달하는지를 판단한다.
단계 S70에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -7.5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙제어를 수행한다.
단계 S51에서, 제어부(105)는 투명제빙모드이면 단계 S61를 진행한다.
단계 S61에서, 제어부(105)는 제빙실온도를, 예를 들면 -17℃를 유지하도록 한다.
단계 S62에서, 제어부(105)는 제빙히터부(120,130)의 출력을 높인다. 제어부(105)는 도 23에 나타낸 바와 같이 제빙히터부(120,130)의 출력을 가변적으로 제어하거나, 도 24에 나타낸 바와 같이 전원을 일정주기마다 반복적으로 온(ON)오프(OFF) 제어하여, 제빙용기 온도변화율을 효율적으로 관리할 수 있다.
단계 S63에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 계속적으로 감시하여 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015가 되는지를 판단한다. 제어부(105)는 만일 제빙용기 온도변화율이 0.003를 초과하면, 제빙히터부(120,130) 출력을 더 높인다.
단계 S64에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015이면서 제빙용기 온도가, 예컨대 -5℃에 도달하는지를 판단한다. 여기서, 투명제빙모드의 이빙온도는 -5℃로서 고제빙량모드의 이빙온도인 -7.5℃보다 높다.
단계 S70에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
상술한 제2실시예에서, 제어부(105)는 제빙실온도와 제빙히터추력만으로 제빙용기온도 변화율을 조절하였다.
도 27은 본 발명의 제3실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 제어 과정을 나타내는 순서도이다. 여기서, 제빙모드는 고제빙량모드와 투명제빙모드 2개로 구분하였다.
단계 S80에서, 제어부(105)는 제빙용기(제빙트레이)(110)에 제빙수를 공급한다.
단계 S81에서, 제어부(105)는 사용자가 모드설정부(101)를 통해 설정된 또는 초기에 설정된 제빙모드가 고제빙량모드인지 투명제빙모드인지를 판단한다. 고제빙량모드이면 단계 S82를 진행한다.
단계 S82에서, 제어부(105)는 제빙실 온도를 최저로 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S83에서, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)을 최대 출력으로 제어한다.
단계 S84에서, 제어부(105)는 제빙히터부(120,130)를 오프(OFF) 제어한다.
단계 S85에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가, 예컨대 -7.5℃에 도달하는지를 판단한다.
단계 S100에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -7.5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
단계 S81에서, 제어부(105)는 투명제빙모드이면 단계 S92를 진행한다.
단계 S91에서, 제어부(105)는 제빙실온도를 예를 들면 -17℃가 되도록 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S92에서, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)을 출력을 낮춘다.
단계 S93에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 계속적으로 감시하여 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015가 되는지를 판단한다. 제어부(105)는 만일 제빙용기 온도변화율이 0.003를 초과하면, 제빙팬(37,47)의 출력을 더 낮춘다.
단계 S94에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015이면서 제빙용기 온도가, 예컨대 -5℃에 도달하는지를 판단한다. 여기서, 투명제빙모드의 이빙온도는 -5℃로서, 고제빙량모드의 이빙온도인 -7.5℃보다 높다.
단계 S100에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
상술한 투명제빙모드에서는 제빙히터부를 제외하고 제빙팬 출력만으로 제빙용기 온도변화율 제어하였다.
아래의 표 1은 제빙모드에 따른 냉각시트템(106)의 각 요소 제어를 나타내는 표이다.
급속제빙 일반제빙 투명제빙
투명도 20% 60% 90%
제빙실온도 -23℃ -20℃ -17℃
제빙히터부 OFF 출력제어 출력제어
제빙팬 최대 출력제어 출력제어
제빙용기 온도변화율 0.08초과 0.03~0.08 0.03미만
급속제빙모드의 경우, 제어부(150)는, 예컨대, 투명도 20%로서 온도변화율이 0.08을 초과하도록 제빙히터부를 오프, 제빙실온도를 최저인 -23℃, 제빙팬을 최대로 제어한다.
일반제빙모드의 경우, 제어부(150)는, 예컨대, 투명도 60%로서 온도변화율이 0.03~0.08을 유지하도록 제빙히터부 출력을 제어, 제빙실온도를 -20℃, 제빙팬 출력을 제어한다.
투명제빙모드의 경우, 제어부(150)는, 예컨대, 투명도 90%로서 온도변화율이 0.03미만을 유지하도록 제빙히터부 출력을 제어, 제빙실온도를 -17℃, 제빙팬 출력을 제어한다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
1: 냉장고
2: 냉동고
3: 제빙시스템
20,40: 냉각부
37,47: 제빙팬
100: 제빙장치
101: 모드 설정부
102: 표시부
103: 온도센서
104: 저장부
105: 제어부
106: 냉각시스템
110: 제빙용기
112: 제빙셀
120,130: 제빙히터부
120,220,420: 히터
130,230,330,430: 히팅이빙부
131,231,331,431: 제1회전축부
132,232,332,432: 제2회전축부

Claims (20)

  1. 저장실을 포함하는 본체;
    상기 저장실 내부에 배치되고, 얼음을 생성하도록 마련되는 제빙유닛; 및
    제1제빙모드와, 제2제빙모드를 포함하는 복수의 제빙모드 중 선택된 제빙모드로 상기 제빙유닛을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
    상기 제빙유닛은,
    제빙수를 수용하는 복수의 제빙셀을 포함하는 제빙용기와,
    상기 제빙수의 냉각 시 상기 복수의 제빙셀에 열을 공급하도록 마련되는 히터와,
    상기 제빙용기의 상부에서 상기 제빙용기의 상부의 적어도 일부를 커버하도록 배치되는 용기지지부; 를 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 제1제빙모드 및 상기 제2제빙모드에서 상기 히터를 동작시키고 상기 히터의 동작 시간을 다르게 하여, 상기 제1제빙모드 및 제2제빙모드에서 생성되는 얼음의 투명도를 다르게 하는 냉장고.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제빙모드는,
    상기 히터를 OFF하는 제3제빙모드를 더 포함하는 냉장고.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제1제빙모드 및 상기 제2제빙모드 각각에서 상기 히터의 전원이 일정주기마다 반복적으로 온오프(ON/OFF)되도록 제어함으로써 상기 히터의 출력의 크기를 조절하는 냉장고.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1제빙모드는 상기 히터를 제1출력으로 출력하고,
    상기 제2제빙모드는 상기 히터를 상기 제1출력보다 큰 제2출력으로 출력하는 냉장고.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2제빙모드에서 상기 복수의 제빙셀에 수용된 제빙수가 냉각되어 얼음이 될 때까지 상기 히터가 동작한 시간은, 상기 제1제빙모드에서 상기 복수의 제빙셀에 수용된 제빙수가 냉각되어 얼음이 될 때까지 상기 히터가 동작한 시간보다 긴 냉장고.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2제빙모드에서 상기 히터의 동작 시간은, 상기 제1제빙모드에서 상기 히터의 동작 시간보다 긴 냉장고.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제빙셀 중 적어도 하나의 제빙셀로 제빙수를 공급하도록 상기 용기지지부에 컵이 장착되고,
    상기 제빙용기는,
    상기 컵으로부터 공급되는 제빙수가 상기 복수의 제빙셀 중 어느 하나의 제빙셀을 거쳐 인접한 제빙셀로 흐르도록 마련되는 냉장고.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제빙유닛은,
    동력을 공급하는 구동부와,
    상기 구동부로부터 동력을 전달 받아 상기 복수의 제빙셀의 얼음을 상기 복수의 제빙셀로부터 이탈시키도록 마련되는 이젝터를 더 포함하는 냉장고.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제빙유닛은,
    상기 제빙용기에 대해 하방으로 연장되고, 복수의 홀을 포함하는 이빙가이드부를 더 포함하는 냉장고.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이빙가이드부는,
    상기 제빙용기의 외측에 배치되고, 상기 제빙용기의 최하단부보다 하방으로 연장되는 냉장고.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 이빙가이드부는, 상기 제빙용기의 일 측면이 연장되는 방향을 따라 연장되는 냉장고.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 홀은, 얼음이 통과하지 못하도록 얼음보다 작은 크기로 형성되는 냉장고.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제빙유닛은 상기 제빙용기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 냉장고.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 히터의 적어도 일부는, 상기 복수의 제빙셀의 배열 방향을 따라 연장되는 홈에 삽입되는 냉장고.
  15. 제1항에 있어서,
    냉기를 공급하도록 마련되는 냉각부;
    상기 냉각부에서 공급되는 냉기를 유동시키도록 마련되는 팬; 및
    상기 저장실의 후방에 배치되는 냉기공급덕트; 및
    상기 냉기공급덕트로부터 상기 저장실 내부로 냉기를 배출하는 냉기배출구; 를 더 포함하는 냉장고.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 팬은 상기 냉기공급덕트 내부에 배치되고,
    상기 제빙유닛은 상기 냉기배출구의 전방에 배치되는 냉장고.
  17. 제1항에 있어서,
    사용자가 상기 복수의 제빙모드 중 어느 하나를 선택할 수 있도록 명령을 입력 받는 모드설정부와,
    상기 복수의 제빙모드 중 선택된 어느 하나를 표시하도록 마련되는 디스플레이부를 더 포함하는 냉장고.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제2제빙모드에서 생성된 얼음의 투명도는, 상기 제1제빙모드에서 생성된 얼음의 투명도보다 높은 냉장고.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제2제빙모드의 제빙량은 상기 제1제빙모드의 제빙량보다 작은 냉장고.
  20. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제1제빙모드일 때, 상기 온도센서에서 측정되는 온도 값이 제1이빙온도에 도달하면, 이빙을 수행하도록 상기 제빙유닛을 제어하고,
    상기 제2제빙모드일 때, 상기 온도센서에서 측정되는 온도 값이 제2이빙온도에 도달하면, 이빙을 수행하도록 상기 제빙유닛을 제어하고,
    상기 제1이빙온도와 상기 제2이빙온도는 서로 다른 냉장고.
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