KR20050051423A

KR20050051423A - 냉장고용 아이스 메이커

Info

Publication number: KR20050051423A
Application number: KR1020030085208A
Authority: KR
Inventors: 이윤석; 김양규; 김세영; 전찬호; 임형근
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-11-27
Filing date: 2003-11-27
Publication date: 2005-06-01
Also published as: CN1325863C; CN1621769A; EP1536195A3; US20050115266A1; KR100693578B1; EP1536195A2; JP2005156139A; US7493776B2

Abstract

본 발명은 냉장고용 아이스 메이커에 관한 것으로서, 이는 아이스 메이커 중 얼음이 제빙되는 몰드부의 외주면을 감싸도록 전자 유도가열장치를 설치 구성하므로서, 상기 유도가열장치를 통해 아이스 메이커를 균일하게 가열하는 등의 유도가열방식을 이용해 상기 아이스 메이커 내에 제빙된 얼음을 종래 시즈히터에 의한 국부가열방식 보다 빠른 시간에 분리시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

또한, 상기한 유도가열방식을 통해 아이스 메이커를 균일하게 가열하여 아이스 메이커 내의 얼음을 빨리 분리시키기 때문에, 이에 따른 냉장고의 소비전력을 크게 저감시킬 수 있는 탁월한 효과도 있다.

Description

냉장고용 아이스 메이커{The ice maker for refrigerator}

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉장고의 아이스 메이커 하단에 설치된 시즈히터를 통해 국부적으로 가열하여 제빙된 얼음을 분리시키는 종래 방식 대신, 전자 유도가열장치를 통해 상기 아이스 메이커를 균일하게 가열하는 유도가열방식을 이용해 아이스 메이커 내에 제빙된 얼음을 보다 빠른 시간에 분리시킬 수 있도록 한 냉장고용 아이스 메이커에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 도 1 에 도시된 바와 같이, 냉동실(F) 및 냉장실(R)이 베리어(1)에 의해 구획되고, 상기 냉동실(F) 및 냉장실(R)을 저온으로 유지시키기 위한 냉동 사이클 장치가 장착된 본체(2)와, 상기 냉동실을 개폐하기 위해 상기 본체(2)에 회동 가능하게 연결된 냉동실 도어(4)와, 상기 냉장실을 개폐하기 위해 상기 본체(2)에 회동 가능하게 연결된 냉장실 도어(6)를 포함하여 구성된다.

상기 냉동 사이클 장치는 저온 저압의 기체 냉매를 압축하는 압축기(미도시)와, 상기 압축기에서 압축된 고압의 냉매가 외부 공기로 방열되어 응축되는 응축기(미도시)와, 상기 응축기에서 응축된 냉매가 감압되는 팽창장치(미도시)와, 상기 팽창장치에서 단열 팽창된 냉매가 냉동실(F) 및 냉장실(R)의 열을 빼앗아 증발되는 증발기(미도시)로 구성된다.

최근에는 냉동실(F)의 냉기를 이용하여 얼음을 제빙한 후 취출시키는 자동 제빙장치가 장착되는 추세이다.

상기 자동 제빙장치는 상기 냉동실(F)의 내측 상부에 장착되어 냉동실(F) 내의 냉기가 급수된 물을 제빙하는 제빙기(10)와, 상기 제빙기(10)에서 제빙된 얼음이 이빙되어 담겨지도록 상기 냉동실(F)에 장착된 아이스 뱅크(20)와, 상기 냉동실 도어(4)의 개폐 없이 얼음을 외부로 취출하도록 상기 냉동실 도어(4)에 형성된 디스펜서(30)와, 상기 아이스 뱅크(20)에 담겨진 얼음이 상기 디스펜서(30)로 낙하되도록 안내하는 아이스 슈트(40)로 구성된다.

상기 제빙기(10)는 도 2 내지 도 3 에 도시된 바와 같이, 급수호스(미도시)를 통해 공급된 물이 담겨진 후 물을 공급하는 컵(11)과, 상기 컵(11)에서 공급된 물이 담겨져서 냉동실(F) 내의 냉기에 의해 제빙되는 제빙기 몰드(12)와, 상기 제빙기 몰드(12)에 장착되어 얼음 취출시 제빙기 몰드(12)와 얼음을 분리시킬 수 있도록 상기 제빙기 몰드(12)를 가열하는 히터(13)와, 상기 제빙기 몰드(12) 상측에 회동 가능하게 배치되어 제빙된 얼음을 퍼올리는 이젝터(14)와, 상기 이젝터(14)를 회동시키는 구동력을 발생하는 모터(미도시)와, 상기 이젝터(14)에 의해 퍼올려진 얼음을 상기 아이스 뱅크(20)의 내부로 안내하는 슬라이더(16)와, 상기 아이스 뱅크(20)의 만빙을 감지하는 만빙 감지 레버(17)와, 상기 제빙기 몰드(12)의 온도와 상기 아이스 뱅크(20)의 만빙 여부에 따라 상기 히터(13) 및 모터를 제어하고, 상기 컵(11)으로 공급되는 물을 단속하는 급수 밸브(미도시)를 제어하는 제빙 제어부(18)로 구성된다.

상기 제빙기 몰드(12)에는 물이 결빙되는 제빙 공간이 형성되고, 상기 제빙 공간에는 복수개의 얼음이 분리 생성될 수 있도록 제빙 공간을 나누는 복수개의 구획 돌기(12a)가 형성된다.

또한, 상기 제빙기 몰드(12)에는 상기 냉동실(F)의 상측 배면에 고정되기 위한 연결부(12b)가 형성된다.

그리고, 상기 제빙기 몰드(12) 내에서 얼음(I)이 분리될 수 있도록 제빙기 몰드(12)를 가열하는 히터(13)의 경우, 상기 제빙기 몰드(12)의 저면에 배치되어 있는데, 이 때 사용되는 히터(13)는 시즈히터로서, 상기 제빙기 몰드(12)의 외주면을 균일하게 가열하는 것이 아니라, 상기 제빙기 몰드(12)의 저면을 국부적으로 가열하도록 이루어져 있다.

또한, 상기 이젝터(14)의 경우, 모터에 연동되어 회전되는 축(14a)이 상기 제빙 공간의 상측에 위치되고, 상기 축(14a)의 측면에는 다수개의 핀(14b)이 상기 구획 돌기(12a)에 의해 복수개로 구획된 제빙 공간의 개수만큼 형성되어 있다.

상기 모터의 경우, 상기 제빙기 몰드(12)의 일측면에 설치된 제빙 제어부(18) 내측에 장착되어 있는데, 이 때 상기 제빙 제어부(18)에는 상기 제빙기 몰드(12)의 온도를 감지하는 온도 센서(미도시)와, 상기 만빙 감지 레버(17)의 회동 위치를 검출하여 상기 아이스 뱅크(20)의 만빙 여부를 감지하는 만빙 감지 센서(미도시)가 구비된다.

하지만, 종래 제빙기(이하, 아이스 메이커라 함.)(10)에서 얼음(I)의 제빙이 종료된 후, 얼음(I)을 아이스 뱅크(20)로 이빙시키기 위해 상기 아이스 메이커(10) 하단에 설치된 시즈히터(13)를 사용하여 얼음(I)을 가열하게 되는데, 이 때 상기 시즈히터(13)의 국부적 가열에 의한 열전달 효과로 열이 얼음(I)에 전달되기 때문에, 상기 아이스 메이커(10)에 제빙된 얼음으로의 열전달 효율이 저하되어 히팅 시간이 증가하게 되는 등의 커다란 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 히팅 시간의 증가에 따른 아이스 메이커(10)의 제빙시, 상기 아이스 메이커(10)에 전달된 열에 의해 제빙시간 역시 길어지면서 이로 인한 냉장고의 소비전력이 증가하게 되는 커다란 문제점도 있었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 아이스 메이커 중 얼음이 제빙되는 몰드부의 외주면을 감싸도록 전자 유도가열장치를 설치 구성하므로서, 상기 유도가열장치를 통해 아이스 메이커를 균일하게 가열하는 등의 유도가열방식을 이용해 상기 아이스 메이커 내에 제빙된 얼음을 종래 시즈히터에 의한 국부가열방식 보다 빠른 시간에 분리시킬 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기한 유도가열방식을 통해 아이스 메이커를 균일하게 가열하여 아이스 메이커 내의 얼음을 빨리 분리시키기 때문에, 이에 따른 냉장고의 소비전력을 크게 저감시킬 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.

이러한 본 발명의 목적은, 얼음이 제빙된 아이스 메이커를 균일하게 가열하는 유도가열방식을 이용해 아이스 메이커 내에서 얼음을 빨리 분리시킬 수 있도록 상기 아이스 메이커 하단에 전자 유도 가열기를 설치 구성한 본 발명의 냉장고용 아이스 메이커에 의해 해결될 수 있는 바, 이하 첨부된 도면을 참고로 상세히 설명한다.

도 4 는 본 발명에 따른 아이스 메이커의 개략적 사시도를 나타낸 것이고, 도 5 는 본 발명에 따른 아이스 메이커의 단면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 냉장고용 아이스 메이커는, 공급되는 물이 수용되는 몰드부(12)와;

상기 몰드부(12) 상측에 회동 가능하게 설치되어 제빙된 얼음을 퍼올리는 이젝터(14)와;

상기 이젝터(14)를 회동시키는 모터(미도시)와;

상기 몰드부(12)의 외주면을 감싸 설치되며, 얼음(I) 취출시 가열코일(132)로부터 발열된 열에너지를 이용해 몰드부(12)를 균일하게 가열하여 상기 몰드부(12)와 얼음이 상호 계면분리가 이루어지도록 하는 유도가열장치(130);를 포함하여 구성되어 있다.

이하, 본 발명의 냉장고용 아이스 메이커에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 냉장고용 아이스 메이커는, 얼음(I)이 제빙된 아이스 메이커(10)의 몰드부(12)를 균일하게 가열하는 유도가열방식을 이용해 아이스 메이커(10) 내에서 얼음(I)을 빨리 분리시킬 수 있도록 하기 위하여, 아이스 메이커(10) 중 상기 몰드부(12)의 외주면을 감싸도록 전자 유도가열장치(130)를 설치 구성한 것으로서, 이에 대한 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명과 전술한 종래와의 동일 구성에 대해서는 동일부호를 적용하기로 한다.

본 발명에 따른 냉장고용 아이스 메이커는, 도 4 및 도 5 에 도시한 바와 같이, 공급되는 물이 수용되는 몰드부(12)와; 상기 몰드부(12) 상측에 회동 가능하게 설치되어 제빙된 얼음을 퍼올리는 이젝터(14)와; 상기 이젝터(14)를 회동시키는 모터(미도시)와; 상기 몰드부(12)의 외주면을 감싸 설치되며, 얼음(I) 취출시 가열코일(132)로부터 발열된 열에너지를 이용해 몰드부(12)를 균일하게 가열하여 상기 몰드부(12)와 얼음이 상호 계면분리가 이루어지도록 하는 유도가열장치(130);를 포함하여 구성되어 있다.

이 때, 상기와 같이 구성된 아이스 메이커(10)의 구성요소 중 유도가열장치(130)를 제외한 아이스 메이커(10) 구성은 종래 기술한 아이스 메이커(10)와 상호 동일한 구성으로 이루어져 있으며, 이에 따른 본 발명의 아이스 메이커에 대하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.

상기 아이스 메이커(10) 중 몰드부(12) 일측에는 급수호수로부터 공급된 물을 담아놓은 후, 상기 급수된 물을 몰드부(12) 내로 유입되도록 하는 물 공급 컵(11)이 일체로 형성되어 있다.

또한, 상기 몰드부(12) 타측에는 상기 몰드부(12)의 온도와 상기 아이스 뱅크(20)의 만빙 여부에 따라 상기 유도가열장치(130) 및 모터를 제어하고, 상기 물 공급 컵(11)으로 공급되는 물을 단속하는 급수 밸브(미도시)를 제어하는 제빙 제어부(18)가 설치되어 있는데, 특히 상기 제빙 제어부(18)는 몰드부(12)의 온도를 감지하는 온도 센서(미도시)와, 상기 만빙 감지 레버(17)의 회동 위치를 검출하여 상기 아이스 뱅크(20)의 만빙 여부를 감지하는 만빙 감지 센서(미도시)가 구비된다.

더욱이, 상기 몰드부(12)에는 종래 구조와 같이 물이 결빙되는 제빙 공간이 형성되고, 상기 제빙 공간에는 복수개의 얼음이 분리 생성될 수 있도록 제빙 공간을 나누는 복수개의 구획 돌기(12a)가 형성되어 있다.

또한, 상기 몰드부(12)에는 종래 구조와 같이 상기 냉동실(F)의 상측 배면에 고정되기 위한 연결부(12b)가 형성되어 있다.

그리고, 상기 이젝터(14)는 종래 구조와 같이 모터에 연동되어 회전되는 축(14a)이 상기 제빙 공간의 상측에 위치되고, 상기 축(14a)의 측면에는 다수개의 핀(14b)이 상기 구획 돌기(22a)에 의해 복수개로 구획된 제빙 공간의 개수만큼 형성되어 있다. 미 설명 부호 16 은 상기 이젝터(14)를 통해 분리된 얼음이 아이스 뱅크(20)로 이동되도록 안내하는 슬라이더(16)이다.

또한, 상기 유도가열장치(130)는 도 5 에 도시한 바와 같이, 공급된 고주파 전류에 의해 와전류가 발생되면서 전기에너지가 열에너지로 변환되게 하는 가열코일(132)과; 상기 가열코일(132)이 내삽된 상태로 몰드부(12)의 외주면을 감싸도록 설치되며, 상기 가열코일(132)로부터 발열된 열에너지를 이용해 얼음(I)이 제빙된 몰드부(12)를 균일하게 가열하는 등의 유도가열방식이 이루어지도록 하는 가열기 본체(134)로 구성되어 있다.

이상에 따른 본 발명의 유도가열방식에 대하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 6 은 본 발명에 따른 유도가열의 원리를 나타낸 것이고, 도 7 은 본 발명의 유도가열에 따른 히스테리시스 루프를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 유도가열방식은, 도 6 에 도시한 바와 같이, 교류(고주파)전류가 흐르는 코일 속에 위치한 금속 등의 도전체는 와전류 손실(EDDY CURRENT LOSS)과 히스테리시스 손실(HYSTERESIS LOSS : 자성체의 경우)에 의해 열이 발생하며, 이 열을 이용하여 피가열 물질을 가열하는 것을 유도 가열이라 하는데, 특히 고주파 전류를 이용한 것을 고주파 유도 가열이라 한다.

이 때, 상기 와전류 손실(EDDY CURRENT LOSS)은 도 6 과 같이 교류(고주파) 전류(i1)가 흐르는 코일 속에는 교류 전류에 따른 교번자속이 발생하고, 이 자계 속에 놓인 도전체에는 유도전류(유도기전력:誘導起電力)가 발생하게 된다. 특히, 이 기전력에 의해 발생하는 전류를 와전류(渦電流)라 하며, 상기 와전류가 임의의 저항(抵抗)을 가진 도전체 즉, 피가열체 내를 흐르면 그 도전체에 JOUL 열(熱)이 발생하게 되는데, 이것을 와전류손, 또는 와전류 손실이라 하고, 유도가열시의 주발열원이 된다. 상기한 와전류를 "저항이 있는 도체에 전류가 흐르면 열이 발생하며 그 열량은 흐르는 전류 제곱과 도체의 저항 및 전류가 흐르는 시간에 비례한다." 라는 쥴의 법칙(Joul'Law)에 의한 식으로 나타내면,

We = ne f² Bm²

ne : 상수

f : 주파수

Bm : 자속밀도

이식에서 보듯이 와전류 손실은 주파수의 제곱에 비례하므로 히스테리시스 손실 보다 더 크게 주파수에 영향을 받게 되는데, 전술한 바와 같이 주파수가 낮으면 히스테리시스손이 주효하고, 주파수가 100 kHz 이상으로 높아지면 주로 와전류손에 의해 가열되게 된다.

또한, 히스테리시스 손실(HYSTERESIS LOSS)는 피가열체가 자성체일 때, 상기 자성체에 가열코일을 감고 교류전류를 인가시키면 상기 자성체는 자화하게 되고, 이 때 자계 강도를 점점 증가시킬 경우, 자속 밀도(B)의 변화를 나타내는 곡선과 자계의 세기(H)를 나타내는 곡선은 일치하지 않고 도 7 에 도시한 바와 같이, 환상(環狀)의 곡선을 이루게 되는데, 이와 같은 현상을 히스데리시스 현상이라 하며, 그 곡선을 히스테리시스 루프(Hysteresis Loop)라 한다.

특히 히스테리 루프로 둘러쌓는 면적이 크면 클수록 히스테리시스 손실이 크지만, 고주파 유도가열에는 가열 효율을 높히게 되는 것으로서, 이를 식으로 나타내면,

Wh = nh f Bm^1.6 (wb/㎡)

nh : 철심의 종류에 따른 히스테리시스 상수

f : 사용 주파수

Bm : 초대 자속밀도(wb/m2)

그러나, 사용 주파수가 50 kHz 이상으로 비교적 높아지면 주파수의 2제곱에 비례하는 와전류 손실이 훨씬 크게 되므로 이 손실은 상대적으로 적어지게 되며 주파수가 상당히 높아지면 거의 무시하게 된다. 물론, 구리나 알루미늄과 같은 비자성체나 자성체의 경우도 온도를 높여 자기 변태점 이상으로 가열하면 히스테리시스 손실은 없어지게 되며, 그때부터는 와전류만에 의해 가열되게 된다.

이상과 같이 아이스 메이커(10)의 몰드부(12)를 감싸 설치된 유도가열장치(130)를 통해 상기 몰드부(12) 내에 제빙된 얼음의 분리과정을 설명하면 다음과 같다.

도 8 은 본 발명의 유도가열장치를 통해 아이스 메이커 내의 제빙된 얼음이 분리되는 열전도 특성을 나타낸 상태도이다.

아이스 메이커(10) 중 몰드부(12) 내에 얼음(I)이 제빙되게 되면, 상기 제빙된 얼음(I)을 아이스 메이커(10)에서 분리시키기 위하여 상기 아이스 메이커(10)의 구성요소 중 몰드부(12)의 외주면을 감싸 설치된 유도가열장치(130)에 전원을 인가시키게 되는데, 이 때 상기와 같이 유도가열장치(130)에 전원을 인가시키게 되면, 유도기전력에 의한 상기 유도가열장치(130)의 가열코일(132)에 와전류가 발생하게 되고, 상기와 같이 발생된 와전류가 임의의 저항(抵抗)을 가진 도전체 즉, 가열코일(132)이 내삽된 상태의 가열기 본체(134)를 흐르면서 전기에너지가 열에너지로 변환되어 상기 가열기 본체(134) 상에 주울(JOUL) 열(熱)이 발생하게 된다.

이와 같이 가열기 본체(134)에서 발생된 주울 열을 통해 아이스 메이커(10)의 몰드부(12)를 균일하게 가열할 경우, 도 8 의 (a)에 도시한 바와 같이, 상기 몰드부(12) 내면과 얼음(I)이 접촉되는 모든 계면부위 즉, 가열된 몰드부(12)의 내면과 접촉되는 얼음(I)부위가 조금씩 녹으면서 상호간에 계면분리가 원활해지게 되며, 상기한 유도가열방식(도 6 참조)을 통해 상기 아이스 메이커(10)의 몰드부(12)를 균일하게 가열하므로서, 종래 국부적으로 아이스 메이커(10)의 몰드부(12) 하단을 가열하여 얼음(I)을 분리시켰던 방식에 비해 빠른 시간에 얼음을 분리시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 유도가열방식을 통해 계면분리가 원활해진 상태에서 도 8 의 (b)에 도시한 바와 같이, 모터에 의해 연동되는 이젝터(14)를 통해 아이스 메이커(10) 내 즉, 상기 아이스 메이커(10)의 몰드부(12) 내에서 제빙된 얼음(I)을 얼음 저장소인 아이스 뱅크(20) 쪽으로 취출시키므로서, 이에 따른 아이스 메이커(10) 내에서 얼음(I)을 분리시키는 과정이 종료되게 된다.

이상에서와 같이 구성된 냉장고용 아이스 메이커는 본 발명에서 실시예로 적용한 사이드 바이 사이드 타입(Side By Side-Type)의 냉장고뿐만 아니라, 냉동실이 상단에 위치하고 냉장실이 하단에 위치한 탑형 타입(Top-Type)의 냉장고, 및 냉장실이 상단에 위치하고 냉동실이 하단에 위치한 바텀 타입(Bottom-Type)의 냉장고에도 적용할 수 있음을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 냉장고용 아이스 메이커는, 얼음이 제빙되는 아이스 메이커의 몰드부 외주면을 감싸도록 전자 유도가열장치를 설치 구성하므로서, 상기 유도가열장치를 통해 아이스 메이커를 균일하게 가열하는 등의 유도가열방식을 이용해 상기 아이스 메이커 내에 제빙된 얼음을 종래 시즈히터에 의한 국부가열방식 보다 빠른 시간에 분리시킬 수 있는 탁월한 효과가 있다.

도 1 은 냉동실 도어 및 냉장실 도어가 열린 종래 냉장고의 사시도.

도 2 는 종래 아이스 메이커의 사시도.

도 3 은 종래 아이스 메이커의 단면도.

도 4 는 본 발명에 따른 아이스 메이커의 개략적 사시도.

도 5 는 본 발명에 따른 아이스 메이커의 단면도.

도 6 은 본 발명에 따른 유도가열의 원리를 나타낸 상태도.

도 7 은 본 발명의 유도가열에 따른 히스테리시스 루프를 나타낸 상태도.

도 8 은 본 발명의 유도가열장치를 통해 아이스 메이커 내의 제빙된 얼음이 분리되는 열전도 특성을 나타낸 상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

F. 냉동실 R. 냉장실

1. 베리어 2. 본체

4. 냉동실 도어 6. 냉장실 도어

10. 제빙기(아이스 메이커) 11. 물 공급 컵

12. 제빙기 몰드 13. 히터(시즈히터)

14. 이젝터 16. 슬라이더

17. 만빙 감지 레버 18. 제빙 제어부

20. 아이스 뱅크 30. 디스펜서

40. 아이스 슈트 130. 유도가열장치

132. 가열코일 134. 가열기 본체

I. 얼음

Claims

공급되는 물이 수용되는 몰드부와;

상기 몰드부 상측에 회동 가능하게 설치되어 제빙된 얼음을 분리시키는 이젝터와;

상기 이젝터를 회동시키는 모터와;

상기 몰드부의 외주면을 감싸 설치되며, 몰드부 내의 얼음 취출시 가열코일로부터 발열된 열에너지를 이용해 몰드부를 균일하게 가열하여 몰드부와 얼음이 상호 계면분리가 이루어지도록 하는 유도가열장치;를 포함한 것을 특징으로 하는 냉장고용 아이스 메이커.
제 1 항에 있어서, 상기 유도가열장치는 공급된 고주파 전류에 의해 와전류가 발생되면서 전기에너지가 열에너지로 변환되게 하는 가열코일과;

상기 가열코일이 내삽된 상태로 몰드부의 외주면을 감싸도록 설치되며, 상기 가열코일로부터 발열된 열에너지를 이용해 얼음이 제빙된 몰드부를 균일하게 가열하는 등의 유도가열방식이 이루어지도록 하는 가열기 본체로 구성된 것을 특징으로 하는 냉장고용 아이스 메이커.