KR20070094587A - 제빙장치 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 적은 양의 에너지로 제빙 트레이로부터 얼음을 분리할 수 있는 제빙 장치와 냉장고 및 이들의 이빙 및 제빙 방법에 관한 것이다.

Description

제빙장치 및 그 제어방법{ICE MAKER AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 구조가 간단하고 적은 양의 에너지로 제빙 트레이로부터 얼음을 분리할 수 있는 제빙 장치와 냉장고 및 이들의 이빙 및 제빙 방법에 관한 것이다.

일반적인 냉장고는 냉동실과 냉장실로 구분되고, 상기 냉장실은 음식물과 야채를 신선하고 오래 보관할 수 있도록 대략 3~4℃ 온도로 유지되고, 상기 냉동실은 육고기와 음식물 등을 얼린 상태로 보관할 수 있도록 영하의 온도로 유지된다.

최근 냉장고에는 사용자의 별다른 조작없이 제빙에 관한 일련의 과정들을 자동적으로 수행하여 편리하게 얼음을 얻을 수 있게 하는 제빙 장치와, 얼음 또는 물을 냉장고 외부에서 이용할 수 있게 하는 디스펜서(dispenser) 등 사용자가 편리하게 이용할 수 있도록 다양한 기능들이 냉장고에 부가되고 있다. 도 1과 도 2에는 일반적인 냉장고용 제빙 장치의 일예가 도시되어 있는데, 이하에서는 이들 도면을 참조하여 상기 제빙 장치 대해 좀더 상세히 설명한다.

일반적인 제빙 장치(10)는, 얼음이 생성되는 제빙실을 형성하는 제빙 트레이(11), 상기 제빙 트레이(11) 일측에 형성되어 상기 제빙실에 물을 공급하는 급수부(12), 상기 제빙 트레이(11)의 하면에 장착된 히터(17), 상기 제빙 트레이(11)에 서 생성된 얼음을 외부로 취출하기 위한 이젝터(ejector)(14), 상기 이젝터(14)를 구동하는 구동 장치(13), 상기 제빙 트레이(11)에서 생성된 얼음을 받아 저장하는 아이스 뱅크(ice bank)(20), 그리고 상기 아이스 뱅크(20)에 채워진 얼음의 양을 감지하는 만빙 감지 장치(15)를 포함하여 이루어진다.

상기 급수부(12)는 냉장고 외부의 급수원(미도시)에 연결되고, 상기 제빙이 요구되면 상기 제빙 트레이(11) 내로 물을 공급한다. 상기 제빙 트레이(11)는 대략 반원통형 단면을 가지며, 그 내면에는 상기 제빙 트레이(110)에서 일정 크기의 얼음이 여러 개 생성될 수 있도록 상기 제빙실을 여러 개의 단위실로 분리하는 구획판들을 가진다.

상기 히터(17)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제빙 트레이(11)의 하면에 장착되며, 상기 제빙 트레이(11)를 가열하여 상기 얼음을 녹여줌으로써 상기 얼음을 상기 제빙 트레이(11)로부터 분리시켜준다.

상기 이젝터(14)는 상기 제빙 트레이(11)의 중앙을 가로지르도록 설치되는 회전축과, 상기 회전축에서 수직하게 돌출된 다수의 이젝터 핀(14a)들을 포함하여 이루어진다. 각 이젝터 핀(14a)은 상기 구획판들에 의해 구획된 각 단위실에 일대일 대응되게 설치되어 있어서, 상기 이젝터 핀(14a)이 회전함에 따라 상기 각 단위실 내의 얼음이 상기 제빙 트레이(11)로부터 배출된다.

상기 제빙 트레이(11)에서 얼음이 취출되는 쪽에는 상기 이젝터(14)의 회전축 근처까지 슬라이드(16)가 하향 경사지게 설치되어 있다. 따라서, 상기 제빙 트레이(11)로부터 배출된 얼음은 상기 슬라이드(16)를 타고 미끄러진 후 상기 제빙 장치(10)의 아래에 배치된 아이스 뱅크(20)에 저장된다.

상기, 만빙 감지 장치(15)는 상기 구동 장치(13)에 의해 상하 방향으로 움직이면서 상기 아이스 뱅크(20)에 채워진 얼음의 양을 확인한다. 만약, 상기 아이스 뱅크(20)가 얼음으로 가득 차면, 상기 만빙 감지 장치(15)는 충분히 하강하지 못하며, 이에 의해 상기 아이스 뱅크(20)의 만빙 여부가 감지된다.

본 발명의 목적은 제빙장치의 이빙작용이 효과적으로 이루어지도록 하며 이빙 후 낙수 등이 발생하지 않도록 하여 신뢰성 있는 제빙장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙장치는, 물을 공급받아 제빙이 이루어지는 트레이; 이빙을 위해 상기 트레이를 회전시키는 회전장치; 및 상기 트레이와 얼음의 경계에 소정의 열 에너지를 가하는 열원으로서 전도성 폴리머를 포함한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 제빙장치는, 물을 공급받아 제빙이 이루어지는 트레이; 이빙을 위해 상기 트레이를 회전시키는 회전장치; 및 상기 트레이와 얼음의 경계에 소정의 열 에너지를 가하는 열원으로서 판 히터를 포함한다.

또 한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제빙장치는, 물을 공급받아 제빙이 이루어지는 트레이; 이빙을 위해 상기 트레이를 회전시키는 회전장치; 및 상기 트레이의 외면 및 내면 중 적어도 하나에 부착되며, 소정의 열 에너지를 발생하는 열원으로서 알루미늄 박막 필름을 포함한다.

또한, 상기 트레이의 회전 시 낙수가 발생하기 전까지 열 에너지를 발생시키도록 상기 각 열원을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트레이 회전 시, 얼음의 자중이 상기 얼음과 상기 트레이의 결속 력을 초과하기까지의 시간으로서 설정된 설정시간 동안 상기 각 열원을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 열원으로부터 소정의 열 에너지를 공급받아 부피 팽창을 함으로써 상기 트레이로부터 이빙이 이루어지도록 하는 열 팽창 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 회전 가능하도록 구비되며, 상기 트레이로부터 얼음을 분리시키는 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 제빙장치의 제어방법은, 트레이에서 제빙이 이루어지는 제빙단계; 상기 트레이를 회전시키는 회전단계; 및 상기 트레이와 얼음의 경계에 소정의 열 에너지를 가하는 열원으로서 전도성 폴리머, 판 히터 및 알루미늄 박막 필름 중 어느 하나를 소정 시간 동안 가동시키는 가동단계를 포함한다.

또한, 상기 가동단계는, 상기 트레이로부터 낙수가 발생하기 전까지의 시간으로서 설정되는 설정시간 동안 상기 각 열원 중 어느 하나가 가동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가동단계는, 얼음의 자중이 상기 얼음과 상기 트레이의 결속력을 초과하기까지의 시간으로서 설정된 설정시간 동안 상기 각 열원 중 어느 하나가 가동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 제빙장치 및 그 제어방법은 짧은 시간 동안 큰 에너지를 상기 얼음과 제빙 트레이의 경계에 공급함으로써 이빙을 위해 필요한 최소의 해빙 량 을 얻을 수 있기 때문에 과도한 해빙 및 제빙 트레이 회전 시의 낙수 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따른 제빙장치 및 그 제어방법에 관한 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 3에는 본 발명에 따른 냉장고가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명에 따른 냉장고는, 적어도 하나의 냉각실, 예를 들어 냉장실(1)과 냉동실(2)을 가진다. 상기 냉각실들은 증발기(4), 압축기(3), 그리고 상기 증발기(4) 주변의 냉기를 상기 냉각실들에 공급하는 냉각팬(5)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 냉각실들은 하나의 증발기(4)와 하나의 냉각팬(5)에 의해 냉각되거나, 다수의 증발기와 냉각팬에 의해 각각 독립적으로 냉각될 수 있다. 상기 냉동실(2)에는, 얼음을 만들기 위한 본 발명에 따른 제빙 장치(100, 200)가 제공되며, 상기 제빙 장치(100, 200)의 아래에는 상기 제빙 장치(100, 200)에서 만들어진 얼음을 받아 저장하는 아이스 뱅크(300)가 배치된다.

본 발명에 따른 제빙 장치(100, 200)는 일반적인 제빙 장치와는 달리 제빙 트레이가 회전 가능하다. 따라서, 상기 얼음의 자중을 이빙 시에 이용할 수 있으며, 이에 의해 상기 얼음을 상기 제빙 트레이로부터 분리하는데 필요한 에너지를 줄일 수 있다. 상기 본 발명에 따른 제빙 장치(110, 200)에는 상기 제빙 트레이의 회전에 의한 얼음의 배출을 돕는 이빙 장치가 구비된다. 상기 이빙 장치는, 상기 얼음과 제빙 트레이의 경계에 열 또는 운동 에너지를 독립적으로 또는 복합적으로 가하여 상기 제빙 트레이의 회전 시 얼음의 배출을 효과적으로 돕는다.

도 4 내지 도 8에는 상기 이빙 장치가 상기 얼음과 제빙 트레이의 경계에 열 에너지를 가하도록 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치들과 관련된 도면들이 도시되어 있고, 도 9a 내지 도 13b에는 상기 이빙 장치가 상기 얼음과 상기 제빙 트레이의 경계에 운동 에너지를 가하도록 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 제빙 장치들이 관련된 도면들이 도시되어 있다. 이하에서는 이들 도면을 참조하여 본 발명에 따른 제빙 장치의 각 실시예들에 대해 좀더 상세히 설명한다.

물을 받아 얼음을 생산하는 제빙실은 예를 들어 상부가 개방된 반 원통 형상을 가진다. 상기 제빙실은 도 4에 도시된 바와 같이 하나의 제빙 트레이(110a)에 하나가 구비될 수도 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 하나의 제빙 트레이(110b)에 두 개가 나란히 배치될 수도 있다. 물론, 상기 제빙실은 상기 제빙 트레이에 여러 개가 구비될 수도 있고, 반 원통 형상이 아닌 다른 형상을 가질 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 제빙 장치(100)에는 큰 회전 반경을 요구하는 종래의 만빙 감지 장치와 같은 구성 요소들이 없다. 따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 제빙 장치(100)의 제빙 트레이(110a, 110b, 이하 110으로 통칭)는 그 폭을 종래보다 훨씬 크게 할 수 있으므로 다수의 제빙실을 나란히 배치할 수 있으며, 이에 따라 한번에 많은 양의 얼음을 생산할 수 있다.

상기 제빙실은 상기 제빙 트레이(110)의 내주면에서 돌출된 다수의 구획판들에 의해 다수의 단위실로 나뉘어지며, 이에 따라 상기 제빙 트레이(110)는 한번에 여러 개의 얼음 조각을 만들 수 있다. 상기 제빙 트레이(110)의 회전 시 상기 얼음이 원활히 배출될 수 있도록 상기 각 구획판들은 예를 들어 상기 제빙 트레이(110)의 회전 방향을 따라 길게 형성된다.

종래의 제빙 트레이는 이젝터에 의해 배출된 얼음을 제빙 장치 아래에 배치된 아이스 뱅크로 안내하기 위한 슬라이드가 필요하였다. 그러나, 본 발명에 따른 제빙 장치(100)는 상기 제빙 트레이(110)를 회전시켜 상기 제빙 트레이(110) 내의 얼음을 상기 아이스 뱅크(300)로 배출한다. 따라서, 상기 제빙 트레이(110)에는 종래의 슬라이드에 대응하는 구성요소가 제공되지 않아도 무방하므로 제빙 트레이(110)의 구조가 단순하다.

상기 제빙 트레이(110)의 일측에는 상기 제빙실에 물을 공급하기 위한 급수부(120)가 구비된다. 상기 급수부(120)는 외부의 급수원과 연결되며, 상기 제빙 트레이(110) 내의 얼음이 이빙된 상태에서 제빙이 요구될 때 상기 제빙실에 소정 량의 물을 공급한다.

상기 제빙 트레이(110)는 예를 들어, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 그 중심에 배치된 축(131)을 중심으로 회전할 수 있도록 설치되거나, 도 6에 도시된 바와 같이 한쪽 변에 배치된 축(131a)을 중심으로 회전할 수 있도록 설치될 수 있다. 상기 제빙 트레이(110)의 축(131a)이 상기 제빙 트레이(110)의 한쪽 변에 배치된 경우에는 제빙 트레이(110)의 회전 반경이 커지게 된다.

상기 제빙 트레이(110)의 회전을 위해, 상기 제빙 트레이(110)의 일측에는 구동 장치(130)가 구비된다. 상기 구동 장치(130) 내에는 상기 축(131)과 실질적으 로 동축을 이루는 구동축(미도시)과 연결된 모터(미도시)가 구비되고, 상기 제빙 트레이(110)는 상기 구동축과 연결된다. 상기 구동 장치(130)는 상기 제빙 트레이(110)를 정방향과 역방향으로 회전시키거나, 일방향으로 연속적으로 회전시키도록 구성될 수 있다.

상기 제빙 트레이(110)의 회전에 의해 상기 제빙 트레이(110)에 장착될 수 있는 부품들과 상기 구동 장치(130)를 연결하는 배선이 꼬이는 것을 방지하기 위해서는 상기 구동 장치(130)의 모터는 정/역회전 가능한 것이 바람직하다. 한편, 상기 구동 장치(130)는 상기 제빙 트레이(110)를 소정의 각도씩, 예를 들어 180°또는 90°씩 정방향 또는 역방향으로 회전할 수 있도록 구성된 스텝 모터를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 제빙 트레이(110)는 상기 구동 장치(130)에 탈부착 가능하게 연결될 수 있다. 그러면, 다양한 형상과 제빙 용량을 가진 제빙 트레이를 선택적으로 장착하여 사용할 수 있다. 따라서, 사용자의 기호를 충족시켜줄 수 있을 뿐만 아니라, 1회 제빙 량을 적절히 조정할 수도 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치(100)는 이빙을 돕기 위해 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110)의 경계에 열 에너지를 공급한다. 이를 위해, 상기 제빙 장치(100)에는 히터(150a, 150b, 이하 150으로 통칭)가 구비될 수 있다. 상기 히터(150)는 상기 제빙 트레이(110)에 물리적으로 접촉되도록 장착되거나, 상기 제빙 트레이(110)로부터 소정 간격 떨어져 배치될 수 있다. 참고로, 도 4 내지 도 6에는 상기 히터(150a)가 상기 제빙 트레이(110)의 바닥면을 가로지르도록 배치된 예가 도시되어 있다.

상기 히터(150b)는 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제빙 트레이(110)의 일면, 예를 들면 바닥면을 감싸도록 배치될 수도 있을 것이다. 이 경우, 상기 히터(150b)는 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 있을 것이다. 그리고, 비록 도시하지는 않았지만, 상기 히터(150)는 상기 제빙 트레이(110) 내에 내장되거나, 상기 제빙 트레이(110)의 내면에 구비될 수도 있을 것이다. 나아가, 상기 제빙 트레이(110)의 적어도 일부가 전기가 인가되었을 때 발열 가능한 저항체로 이루어짐으로써 상기 히터의 역할을 수행하도록 구성될 수도 있을 것이다.

다른 예로, 상기 제빙 장치(100)에는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제빙 트레이(110)로부터 떨어지게 배치된, 히터와는 다른, 열원을 포함하여 이루어질 수도 있을 것이다. 상기 열원의 예로는, 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110) 중 적어도 하나에 빛을 조사하는 광원(150c)이나, 상기 얼음과 상기 제빙 트레이 중 적어도 어느 하나에 마이크로파를 조사하는 마그네트론(150d)을 포함하여 이루어질 수 있을 것이다.

위와 같이 히터, 광원, 또는 마그네트론과 같은 열원은 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 경계에 직접 열 에너지를 가하여 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110)의 경계면의 적어도 일부를 살짝 녹여준다. 이에 따라, 상기 제빙 트레이(110)가 회전하였을 때 상기 얼음은 비록 경계면이 모두 해빙되지 않은 상태에서도 자중에 의해 상기 제빙 트레이(110)로부터 분리된다.

따라서, 본 발명에 따르면, 종래의 제빙 장치보다 적은 양의 에너지를 투입하고도 이빙을 수행할 수 있으므로 에너지 소비를 줄일 수 있게 된다. 물론, 해빙되는 양이 적으므로 이빙 시 물이 적게 생성되고 이에 의해 이빙 시 제빙 트레이(110)로부터 상기 아이스 뱅크(300)로 물이 떨어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 열원이 상기 제빙 트레이(110)를 가열하도록 배치되는 경우, 상기 제빙 트레이(110)는 서서히 가열되면서 상기 얼음과의 경계면을 녹이게 된다. 그런데, 상기 경계면 중 열원과 인접한 부분은 빨리 그리고 많이 녹는 반면, 상기 열원과 떨어진 부분은 늦게 그리고 적게 녹는다. 따라서, 상기 제빙 트레이(110)를 반전시켜 상기 얼음의 자중을 이용하여 이빙하더라도 상기 경계면에 국부적으로 과도한 해빙이 발생하는 것을 완전히 방지하기는 어렵다.

그러므로, 얼음이 필요 이상 과도하게 녹아서 상기 제빙 트레이(110)의 회전 시 물이 떨어지는 것을 효과적으로 방지하기 위해서는, 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110)의 경계면에 공급되는 열 에너지의 공급 방법 및 시간 등을 적절히 제어하는 것이 바람직할 것이다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 제빙 트레이(110)와 얼음의 경계에 짧은 시간에 높은 에너지를 가할 것을 제안한다. 예를 들어, 상기 제빙 트레이(110)를 가열하는 히터(150)에 순간적으로 높은 전압을 인가하면, 상기 히터(150)는 순간적으로 고온으로 발열하고 이에 따라 상기 제빙 트레이(110) 또한 순간적으로 가열되면 서, 상기 얼음과 상기 제빙 트레이의 경계면을 적어도 일부 녹이게 된다. 이때, 상기 제빙 트레이(110)가 이미 회전한 상태이거나 회전한다면, 상기 경계면이 국부적으로 과도하게 해빙되기 전에 상기 얼음이 자중에 의해 상기 제빙 트레이(110)로부터 분리된다. 따라서, 얼음의 과도한 해빙에 의해 제빙 트레이(110)의 회전 시 물이 떨어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110)의 경계면에 짧은 시간에 높은 열 에너지를 가하게 되면, 위에서 설명된 바와 같이 얼음의 자중을 이용한 이빙에 필요한 최소한의 해빙 량으로 상기 얼음을 상기 제빙 트레이(110)로부터 분리시킬 수 있다. 그러나, 상기 열 에너지의 공급 시간을 적절히 제한하지 않으면 상기 얼음이 배출된 다음에도 제빙 트레이(110)가 필요 이상 가열되어 전력의 과다한 소비 및 열 손실을 초래할 수 있다.

따라서, 상기 열 에너지의 공급 시간은, 상기 얼음의 자중에 의한 힘이 상기 제빙 트레이의 결속력을 초과할 때까지로 제한되는 것이 바람직하다. 다른 말로 하면, 상기 얼음과 제빙 트레이(110)의 경계면이 전부 녹지 않더라도 상기 얼음이 자중에 의해 강제로 분리될 때까지로 상기 열 에너지의 공급 시간을 제한하는 것이다.

이를 위해 실험적으로 얻은 최적의 열 에너지 공급 시간 동안 상기 열 에너지를 공급하도록 제어하거나, 상기 제빙 트레이(110)의 무게 변화를 감지하여 상기 열 에너지의 공급 시간을 제어할 수도 있을 것이다. 이와 같이, 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(110)의 경계에 짧은 시간에 높은 열 에너지를 가하는 시간을 제어하게 되면, 얼음의 자중에 의한 분리에 필요한 최소한의 해빙 량을 얻을 수 있으므로 과도한 해빙에 의한 제빙 트레이(110)의 회전 시의 낙수 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 물론, 열 손실 및 전력의 낭비 또한 방지할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 제빙 장치(100)는 상기 제빙 트레이(110)가 회전하면서 상기 아이스 뱅크(300)의 만빙 여부를 감지한다. 좀더 상세하게는, 상기 제빙 트레이(110)가 상기 아이스 뱅크(300) 내의 얼음의 방해 없이 원활히 회전하면 상기 아이스 뱅크(300)는 만빙 상태가 아니고, 상기 아이스 뱅크(300) 내의 얼음에 의해 제빙 트레이(110)가 회전하지 못하면 상기 아이스 뱅크(300)는 만빙 상태라고 감지하는 것이다.

이를 위해, 예를 들면, 회전 가능한 제빙 트레이(110)에 마그네트를 설치하고, 고정된 다른 부품에 상기 마그네트와 대응하도록 홀 센서를 설치할 수 있다. 그러면, 상기 제빙 트레이(110)가 회전함에 따라 홀 센서와 마그네트 사이의 상대 위치가 변화하고 이에 따라 상기 홀 센서에서 출력되는 전압의 세기를 근거로 상기 아이스 뱅크(300)의 만빙 여부를 판단할 수 있게 된다.

구체적으로 예를 들어, 상기 아이스 뱅크(300)에 얼음이 가득 찼을 때는 상기 제빙 트레이(110)가 이빙을 위해 정방향으로 또는 이빙 후 원위치로의 복귀를 위해 회전할 수 없다. 그러면, 상기 제빙 트레이(110)는 회전을 중지하게 되고, 이에 따라 상기 마그네트의 자력은 상기 홀 센서에 작용하지 않으므로 상기 홀 센서에서 출력되는 전압을 근거로 상기 아이스 뱅크(300)의 만빙을 감지할 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기 제빙 완료 여부는 제빙 시간을 통해 또는 상기 제빙 트레이(110)의 온도를 통해 확인 가능하다. 예를 들어, 급수 후 소정 시간이 경과 하면 제빙이 완료되었다고 판단하거나, 상기 제빙 트레이(110)에 장착된 온도 센서(미도시)에서 측정된 온도가 소정 온도 이하, 예를 들면 대략 -9℃ 정도 이하이면 제빙이 완료되었다고 판단함으로써 제빙 완료 여부를 판단할 수 있게 되는 것이다.

도 9에는 위에서 설명된 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치(100)의 제빙 방법의 일예가 잘 나타나 있으며, 도 10a 및 도 10b에는 구체적인 적용 예들이 잘 나타나 있다. 이하에서는 이에 대해 이들 도면을 참조하여 상기 제빙 방법에 대해 설명한다.

제빙이 요구되면, 제빙 장치(100)가 켜지고 제빙 작업이 시작된다. (S 100) 제빙 작업이 시작되면, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 급수부(120)는 상기 제빙 트레이(110)의 제빙실에 물을 공급한다. (S 101) 물의 공급이 완료되면, 상기 제빙 트레이(110) 내의 물은 상기 냉각실 내의 냉기에 소정 시간 이상 노출되어 얼게 된다. (S 102) 상기 제빙 트레이(110)의 온도가 소정 온도 이하로 내려가거나 (S 103), 급수한 후 소정 시간이 지난 다음에는 제빙이 완료되었다고 판단하고 이빙을 위한 과정을 시작한다.

이빙을 위해, 상기 구동 장치(130)는 상기 제빙 트레이(110)를 정방향으로 회전시킨다. (S 104) 도 9에는 상기 제빙 트레이(110)가 180° 회전한 예가 나타나 있으나, 상기 제빙 트레이(110)는 그 이하 또는 이상의 각도로 회전하여도 무방하다. 다시 말해, 상기 제빙 트레이(110) 내의 얼음이 자중에 의해 상기 제빙 트레 이(110)로부터 스스로 분리될 수 있는 위치까지 상기 제빙 트레이(110)가 회전하면 된다.

상기 제빙이 완료된 후 상기 제빙 트레이(110)가 회전하기 전, 회전할 때, 또는 회전한 후, 위에서 설명된 바와 같이 상기 히터(150)에 짧은 시간 동안 고전압을 인가한다. (S 105) 그러면, 상기 제빙 트레이(110) 내의 얼음은 도 9에 도시된 바와 같이 과도한 해빙 없이 자중에 의해 상기 제빙 트레이(110)로부터 떨어져 상기 아이스 뱅크(300)에 저장된다. 이빙이 완료되면, 상기 제빙 트레이(110)를 역방향으로 회전시켜 원위치로 복귀시킨다. (S 106)

상기 제빙 트레이(110)가 복귀할 때 상기 아이스 뱅크(300)가 만빙 상태인가를 판단한다. (S 107) 상기 아이스 뱅크(300)가 만빙이 아니면 제빙 트레이(110)가 제자리로 복귀되며, 제빙 트레이(110)에는 다시 급수가 이루어지고, 상기한 일련의 과정이 반복 수행되면서 아이스 뱅크(300)가 만빙이 될 때까지 제빙이 계속된다.

상기 아이스 뱅크(300)가 만빙인 상태에서 제빙 장치(100)가 꺼졌는지를 판단한다. (S 108) 상기 제빙 장치(100)가 꺼졌으면, 모든 제빙 작업은 완료되나, 상기 제빙 장치(100)가 꺼지지 않고 제빙 요구가 계속 있다면 상기 제빙 장치(100)는 소정 시간 동안 대기한다. (S 109) 소정 시간 대기한 다음 다시 상기 제빙 트레이(110)를 회전시켜 만빙 여부를 감지하고 (S 107), 그 결과에 따라 위의 과정들을 수행한다.

한편, 위에서는 상기 아이스 뱅크(300)의 만빙 여부를 이빙 후 상기 제빙 트레이의 복귀를 위한 회전 시 판단하는 예가 설명되었다. 그러나, 이에 국한되지는 않는다. 다른 예로, 상기 아이스 뱅크(300)의 만빙 여부는 상기 제빙 트레이(110)의 이빙을 위한 회전 시 판단할 수도 있을 것이다. 이 경우, 상기 제빙 트레이(110)가 만빙을 감지하면, 상기 제빙 트레이(110)는 역방향으로 회전하여 원위치로 복귀한 후 소정 시간 동안 대기할 수 있을 것이다.

한편, 상기 제빙 장치(100)는 도 10b에 도시된 바와 같이 제어될 수도 있을 것이다. 이하에서는 도 10a를 참조하여 설명된 바와 다른 점에 대해서만 설명한다.

제빙이 완료되면(S 203) 히터(150)에 전원이 인가된다. (S 204) 소정 시간이 경과하면 제빙 트레이를 회전시키되, 한번에 180°를 회전시켜 반전시키는 것이 아니라, 우선 90°만 회전시킨다. (S 205) 이는, 제빙 트레이(110)가 반 원통형이어서, 얼음의 바닥이 둥글게 형성되므로, 제빙 트레이를 90°만 회전시켜 기울이면 얼음이 자중에 의해 제빙 트레이에서 미끄러질 수 있기 때문이다. 이와 더불어, 상기 제빙 트레이(110)를 한번에 180°를 회전시켠 반전시켰을 때, 얼음과 제빙 트레이(110) 바닥면 사이에 표면 장력에 의해 얼음의 분리가 불량해질 수 있으므로, 우선 90°만 회전시켜 얼음이 미끄러지게 함으로써 180°를 반전시켰을 때, 얼음이 빨리 분리될 수 있도록 하기 위함이다.

그런 다음, 제빙 트레이를 180°까지 회전시켜 얼음을 배출한다. (S 207) 한편, 상기 90°까지 회전시킨 후 긴 시간 동안 정지해 있을 필요는 없다. 왜냐하면, 제빙 트레이(110)를 한번 멈추게 하는 것으로 제빙 트레이(110)의 회전속도가 변화되므로, 얼음에 관성력을 줄 수 있고 이에 의해 상기 얼음이 상기 제빙 트레이(110)에서 미끄러져 나올 수 있기 때문이다. 한편, 도면에는 모두 3번의 히터 가 동 단계(S 204,S 206,S 208)가 수행되는 예가 도시되었으나 이에 국한되는 것은 아니다. 그리고, 얼음이 분리된 다음에는 도 10a를 참조하여 설명된 바와 동일한 과정을 수행한다.

한편, 본 발명의 제2 실시예에 따른 제빙 장치(200)에서 상기 이빙 장치는 상기 얼음을 밀어 운동 에너지를 가하여 줌으로써 상기 얼음의 이빙을 돕는다. 이러한 본 발명의 제2 실시예에 관련된 도면들은 도 12a 내지 도 15b에 나타나 있는데, 이하에서는 이들 도면을 참조하여 제2 실시예에 따른 제빙 장치(200)에 대해 설명한다. 제2 실시예에 따른 제빙 장치(200)는 여러 가지 예들로 구현되는데, 이하에서는 이들 예에 대해서 상기 제1 실시예에 따른 제빙 장치(100)와 다른 구성 요소를 중심으로 설명한다.

도 11a 내지 도 13b에는 열 팽창 물질을 이용한 예가 도시되어 있다. 참고로, 도 11a와 도 12a는 반 원통형의 제빙 트레이(210)를 길이 방향을 따라 자른 모습을 보여주고, 도 11b와 도 12b는 반 원통형의 제빙 트레이(210)를 폭 방향을 따라 자른 모습을 보여준다.

상기 열 팽창 물질은 열이 가해졌을 때 부피가 많이 증가하는 물질을 말하는 것으로, 이러한 물질로는 열 팽창 계수가 큰 물질, 예를 들어 실런트(sealant)나 어드헤시브(adhesive)로 사용되는 실리콘 계열의 합성 수지가 있다. 그러나, 상기 실리콘 계열의 합성 수지 외에 열 팽창 계수가 큰 다른 계열의 합성 수지 또는 물질을 사용할 수도 있다.

상기 열 팽창 물질(230)은 열원, 예를 들어 히터(250)를 통해 열을 공급받아 팽창함으로써 상기 얼음을 밀어서 상기 제빙 트레이(210)로부터 떼 낸다. 이를 위해 상기 열 팽창 물질(230)은 예를 들어 상기 제빙 트레이(210)의 내면에 구비될 수 있다. 상기 열 팽창 물질(230)의 팽창력이 상기 얼음의 배출에 효과적으로 사용될 수 있도록 상기 열 팽창 물질(230)은 팽창 방향이 제한되게 설치되는 것이 바람직하다.

다시 말해, 상기 열 팽창 물질(230)이 상기 제빙 트레이(210)의 내면에 단순히 부착되는 경우, 상기 열 팽창 물질(230)은 사방으로 팽창하게 되므로, 상기 얼음을 밀어내는 쪽으로의 팽창 변위가 적다. 그러면, 상기 얼음을 밀어낼 수 있는 충분한 힘을 얻을 수 없게 된다. 따라서, 상기 얼음을 밀어낼 수 있는 충분한 힘을 얻을 수 있도록 상기 열 팽창 물질(230)은 상기 얼음을 밀어내는 방향 이외의 방향으로의 팽창이 제한되게 설치되는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 상기 제빙 트레이(210)에 바닥을 관통하는 슬롯(220)이 구비되고, 상기 슬롯(220)에 상기 열 팽창 물질(230)이 끼워져 장착되면, 상기 열 팽창 물질(230)은 폭 방향으로의 팽창이 제한된다. 따라서, 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 상기 열 팽창 물질(230)은 상기 히터(250)로부터 열을 받았을 때 상하 방향으로 팽창하게 된다. 따라서, 좀더 큰 힘으로 상기 얼음을 밀어낼 수 있게 된다. 그런데, 상기 히터(250)가 상기 열 팽창 물질(230)의 하면에 밀착되게 설치된 경우, 상기 열 팽창 물질(230)은 하방으로의 팽창 또한 제한되므로 상기 얼음과 접하는 위쪽으로 팽창하면서 상기 얼음을 상기 제빙 트레이(210)로부터 더욱 효과적으로 밀어낼 수 있게 된다.

다른 예로, 도 13a에 도시된 바와 같이 상기 제빙 트레이(210)의 바닥에 홈(240)이 구비되고, 상기 홈(240)에 상기 열 팽창 물질(230)이 끼워지도록 장착될 수도 있다. 그러면, 상기 열 팽창 물질(230)은 폭 방향 및 하방으로의 팽창이 제한되므로 위쪽으로 팽창하면서 얼음을 큰 힘으로 밀어낼 수 있게 된다. 이 경우, 상기 열 팽창 물질(230)에 열 에너지를 공급하는 열원, 즉 히터(250)는 상기 제빙 트레이(210)의 아래에 구비되고, 상기 열 팽창 물질(230)은 상기 제빙 트레이(210)를 통해 상기 히터(250)의 열 에너지를 공급 받는다.

상기 열 팽창 물질(230)을 이용하여 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(210)에 운동 에너지를 가하여 얼음을 분리시키는 경우에는 상기 제빙 트레이(210)가 가열되지 않아도 무방하다. 따라서, 도 11a 내지 도 12b에 도시된 바와 같이 상기 히터(250)는 상기 열 팽창 물질(230)을 직접 가열하도록 설치될 수 있다. 이 경우, 상기 히터(250)의 열이 상기 열 팽창 물질(230)에만 집중적으로 공급될 수 있도록 상기 열 팽창 물질(230)과 상기 제빙 트레이(210)의 사이에는 도 13b에 도시된 바와 같이 단열 부재(260)가 개재될 수도 있을 것이다.

한편, 상기 히터(250)가 가동되는 동안 열 팽창 물질(230)의 열과 상기 제빙 트레이(210)의 열에 의해 상기 얼음이 필요 이상 녹는 것을 방지하기 위해, 상기 열원 즉 상기 히터(250)는 위에서 설명한 바와 같이 짧은 시간 동안 순간적으로 높은 열 에너지를 발산하도록 제어될 수 있다. 이와 관련된 내용은 이미 설명되었으므로, 이하에서는 생략한다.

그리고, 상기 열 팽창 물질(230)이 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(210)의 경 계에 운동 에너지를 주도록 상기 열 팽창 물질(230)을 가열하는 열원 외에, 상기 얼음의 이빙을 효과적으로 돕기 위해 상기 경계에 직접 열 에너지를 공급하는 열원이 함께 제공될 수 있다. 상기 두 열원은 실질적으로 함께 제어되거나 독립적으로 제어될 수 있으며, 하나의 열원이 위의 두 역할을 모두 수행하도록 설치되고 제어될 수도 있을 것이다. 물론, 이들 두 열원 또는 두 역할을 모두 수행하는 하나의 열원은 모두 위에서 설명된 본 발명에 따른 열원의 제어 방법에 의해 제어될 수도 있다.

위에서 설명된 제빙 장치(200)는 도 9 내지 도 10b를 참조하여 설명된 과정과 실질적으로 동일한 과정을 통해 제빙하고 이빙 할 수 있다. 다만, 열원이 상기 열 팽창 물질(230)을 가열하는데만 사용되거나, 상기 열 팽창 물질(230) 및 상기 얼음과 상기 제빙 트레이(210)의 경계를 해빙하는데 모두 사용된다는 점만이 다르다.

상기 열원이 상기 열 팽창 물질(230)을 가열하는데만 사용되는 경우, 상기 열 팽창 물질(230)이 얼음을 미는 힘과 상기 제빙 트레이(210)의 회전 시 발생하는 상기 얼음의 자중에 의해 상기 얼음을 상기 제빙 트레이(210)로부터 분리할 수 있게 된다. 그리고, 상기 열원이 상기 열 팽창 물질(230) 뿐만 아니라 상기 경계를 해빙하는데에도 사용되는 경우, 아주 적은 해빙 량 만으로도 반전된 제빙 트레이(210)로부터 상기 얼음을 효과적으로 분리할 수 있게 된다. 따라서, 회전된 제빙 트레이(210)에서 물이 떨어지는 것을 미연에 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 14b는 상기 이빙 장치가 종래의 이젝터와 같이 회전하면서 상기 얼 음을 배출할 수 있는 예를 보여준다. 상기 제빙 트레이(210)는 회전 가능하며, 상기 이젝터(270)는 상기 제빙 트레이(210)와는 독립적으로 회전 가능하다. 상기 이젝터(270)는 회전 가능한 축(271)과 상기 축(275)에서 돌출된 다수의 핀(275)를 포함하여 이루어진다.

상기 제빙 트레이(210)가 회전한 상태에서 상기 이젝터(270)가 회전하면, 상기 얼음은 자중과 상기 이젝터(270)의 힘에 의해 상기 제빙 트레이(210)로부터 분리된다. 다르게는, 상기 이젝터(270)는 상기 제빙 트레이(210)와 함께 회전하면서 상기 얼음을 상기 제빙 트레이(210)로부터 밀어 낼 수 있다. 이 경우, 상기 이젝터(270)의 회전 속도는 상기 제빙 트레이(210)의 회전 속도 보다 빠르게 제어될 수 있다.

위와 같이 상기 이젝터(270)에 의해 상기 경계에 가해지는 에너지와 상기 얼음의 자중에 의해 상기 얼음은 반전된 제빙 트레이(210)로부터 효과적으로 배출될 수 있다. 이에 더해, 상기 얼음의 배출을 촉진하기 위해, 상기 경계에 열 에너지를 공급하는 열원, 예를 들어 히터(250)가 더 구비될 수 있다. 이 경우, 해빙 량을 최소화하고 물이 제빙 트레이(210)로부터 떨어지는 것을 방지하기 위해, 상기 히터(250)는 위에서 설명된 바와 같은 본 발명에 따른 열원의 제어 방법에 의해 제어되는 것이 좋을 것이다.

한편, 상기 히터(250)가 구비되는 경우, 상기 제빙 트레이(210)는 회전하지 않을 수도 있다. 이 경우, 히터(250)는 이젝터(270)에 의한 이빙 시 필요한 최소한의 해빙 량만 얻을 수 있도록 위에서 설명된 바와 같이 짧은 시간 동안 높은 열 에 너지를 발산하도록 제어된다. 그러면, 종래의 일반적인 제빙 장치와는 물리적인 구조에 있어서의 차이는 크게 없더라도 제어 방법에서의 차이에 의해 과다한 해빙 및 제빙 트레이(210)로부터의 낙수를 방지할 수 있다.

도 15a 및 도 15b는 이젝터(280)가 고정된 예를 보여준다. 상기 제빙 트레이(210)는 회전 가능한 반면, 상기 이젝터(280)는 예를 들어 상기 급수부(120) 등에 고정되어 있다. 따라서, 도 15b에 도시된 바와 같이 이빙을 위해 상기 제빙 트레이(210)가 회전하면, 상기 고정된 이젝터(280)가 상기 얼음의 회전을 방해하므로, 상기 얼음은 강제로 상기 제빙 트레이(210)로부터 배출된다. 이러한 예에서, 상기 이젝터(280)를 적절한 위치에 배치하면, 상기 얼음을 상기 이젝터(280)에 의해 상기 얼음에 가해지는 에너지 뿐만 아니라 상기 얼음의 자중을 이용하여 상기 얼음을 효과적으로 분리할 수 있게 된다. 물론, 상기 얼음을 더욱 효과적으로 배출하기 위해 열원이 구비될 수 있으며, 상기 열원은 위에서 설명된 제어 방법에 의해 제어된다.

상기에서 몇몇의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 본 발명이 이의 취지 및 범주에서 벗어남 없이 다른 여러 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.

따라서, 상술된 실시예는 제한적인것이 아닌 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 첨부된 청구항 및 이의 동등 범위 내의 모든 실시예는 본 발명의 범주 내에 포함된다.

도 1은 일반적인의 제빙 장치를 나타낸 사시도;

도 2는 도 1의 제빙 장치의 작동 모습을 나타낸 개략도;

도 3은 본 발명에 따른 냉장고의 일부를 나타낸 개략도;

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치에서 제빙 트레이가 하나의 제빙실을 가지는 예를 나타낸 사시도;

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치에서 제빙 트레이가 나란한 두 개의 제빙실을 가지는 예를 나타낸 단면도;

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치에서 회전축이 제빙 트레이의 한쪽 변에 구비된 예를 나타낸 단면도;

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치에서 히터가 제빙 트레이의 일면을 감싸도록 형성된 예를 나타낸 단면도;

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치에서 열원이 광원 또는 마그네트론을 포함하여 이루어진 예를 나타낸 개략도;

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치의 제빙 방법의 일예를 순차적으로 보여주는 개략도들;

도 10a 및 도 10b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 제빙 장치의 제빙 방법의 다른 예들을 나타낸 플로차트들;

도 11a는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제빙 장치의 일예를 나타낸 사시도;

도 11b는 도 11a의 제빙 트레이를 폭 방향으로 자른 모습을 보여주는 단면 도;

도 12a는 도 11a의 열 팽창 물질이 팽창했을 때를 나타낸 단면도;

도 12b는 도 11b의 열 팽창 물질이 팽창했을 때를 나타낸 단면도;

도 13a 및 도 13b는 도 11b의 제빙 장치의 변형예들을 나타낸 단면도들;

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제빙 장치의 다른 예를 나타낸 개략도; 그리고

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 제빙 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도들이다.

Claims (10)

1. 물을 공급받아 제빙이 이루어지는 트레이;

   이빙을 위해 상기 트레이를 회전시키는 회전장치; 및

   상기 트레이와 얼음의 경계에 소정의 열 에너지를 가하는 열원으로서 전도성 폴리머를 포함하는 제빙장치.
2. 물을 공급받아 제빙이 이루어지는 트레이;

   이빙을 위해 상기 트레이를 회전시키는 회전장치; 및

   상기 트레이와 얼음의 경계에 소정의 열 에너지를 가하는 열원으로서 판 히터를 포함하는 제빙장치.
3. 물을 공급받아 제빙이 이루어지는 트레이;

   이빙을 위해 상기 트레이를 회전시키는 회전장치; 및

   상기 트레이의 외면 및 내면 중 적어도 하나에 부착되며, 소정의 열 에너지를 발생하는 열원으로서 알루미늄 박막 필름을 포함하는 제빙장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 트레이의 회전 시 낙수가 발생하기 전까지 열 에너지를 발생시키도록 상기 각 열원을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 트레이 회전 시, 얼음의 자중이 상기 얼음과 상기 트레이의 결속력을 초과하기까지의 시간으로서 설정된 설정시간 동안 상기 각 열원을 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 각 열원으로부터 소정의 열 에너지를 공급받아 부피 팽창을 함으로써 상기 트레이로부터 이빙이 이루어지도록 하는 열 팽창 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 트레이로부터 얼음을 분리시키는 이젝터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
8. 트레이에서 제빙이 이루어지는 제빙단계;

   상기 트레이를 회전시키는 회전단계; 및

   상기 트레이와 얼음의 경계에 소정의 열 에너지를 가하는 열원으로서 전도성 폴리머, 판 히터 및 알루미늄 박막 필름 중 어느 하나를 소정 시간 동안 가동시키는 가동단계를 포함하는 제빙장치의 제어방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 가동단계는,

   상기 트레이로부터 낙수가 발생하기 전까지의 시간으로서 설정되는 설정시간 동안 상기 각 열원 중 어느 하나가 가동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙장치의 제어방법.
10. 제8항에 있어서, 상기 가동단계는,

    얼음의 자중이 상기 얼음과 상기 트레이의 결속력을 초과하기까지의 시간으로서 설정된 설정시간 동안 상기 각 열원 중 어느 하나가 가동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙장치의 제어방법.

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