KR20080001004A - 냉장고와 이를 이용한 제빙방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구성을 통해 투명 얼음을 만들 수 있도록 개선된 냉장고와 이를 이용한 제빙방법을 개시한다. 본 발명에서 투명 얼음을 만들 수 있는 제빙장치는 제빙될 물이 담겨지는 제빙트레이;와 제빙트레이의 상측을 덮는 트레이 커버;와 제빙트레이에 담겨진 물의 수면을 국부적으로 가열할 수 있도록 트레이 커버의 하면에 설치되는 적어도 하나 이상의 포인트 히터를 포함하여 구성된다. 또한 본 발명에 따른 냉장고는 제빙트레이로 온수를 공급하기 위한 온수공급유닛을 구비하여 제빙트레이로 온수를 공급하는 단계, 트레이 커버의 하면에 설치된 포인트 히터를 동작시켜 제빙트레이에 담겨진 물의 수면을 국부적으로 가열하면서 제빙트레이 내의 물을 제빙하는 단계, 제빙이 완료되는 시점에서 상기 포인트 히터의 동작을 정지시키는 단계 및 제빙트레이를 상하 반전시켜 상기 제빙트레이로부터 얼음을 분리하는 단계를 거쳐 투명 얼음을 제조한다.

Description

냉장고와 이를 이용한 제빙방법{REFRIGERATOR AND METHOD FOR ICE MAKING USING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 냉장고를 나타낸 측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 냉장고에서 제빙장치의 요부를 나타낸 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 냉장고에서 트레이 커버의 개방 동작을 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명에 따른 냉장고에서 제빙트레이와 트레이 커버를 나타낸 평면도.

도 5는 본 발명에 따른 냉장고에서 변형된 형태의 제빙트레이와, 포인트 히터의 설치 구조를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 제빙방법을 하나의 제빙 셀에 대해 나타낸 도면.

*도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

100 : 제빙장치 110 : 제빙트레이

112 : 제빙 셀 120 : 트레이 커버

123 : 포인트 히터 132 : 온수공급유닛

140 : 구동부

본 발명은 냉장고에 관한 것으로, 특히 투명 얼음을 만들 수 있는 제빙장치를 가지는 냉장고에 관한 것이다.

냉장고는 냉동사이클에 의해 생성된 냉기를 저장실로 공급하여 각종 식품의 신선도를 장기간 유지할 수 있도록 하는 장치이다. 냉장고에는 사용자가 편리하게 얼음을 공급받을 수 있도록 자동 제빙장치가 설치되기도 하는데, 일반적인 자동 제빙장치에서 만들어지는 얼음은 그 내부가 백색으로 탁한 불투명 얼음이 된다. 이는 물이 얼음으로 되는 과정에서 물 속에 용해되어 있던 공기가 밀려 나와 기포가 되고, 이러한 기포가 주위의 얼음에 의해 사방으로 막혀 빠져 나오지 못하면서 얼음의 내부에 갇히기 때문이다. 이와 같이 생성되는 불투명 얼음은 보기에 좋지 않을 뿐만 아니라, 투명한 얼음보다 용해 속도도 빠른 결점이 있다.

이와 관련하여 미국 공개특허 제2004/0025527호에는 제빙트레이에 주기적으로 물을 공급할 수 있는 물공급장치와 제빙트레이의 외측면에 배치되는 히터 와이어를 구비하여 투명 얼음을 제조할 수 있도록 한 자동 제빙장치가 개시되어 있다.

물공급장치는 제빙트레이 내의 물이 완전히 얼기 전에 물을 제빙트레이에 주기적으로 공급하여 기포가 얼음 내부에 갇히는 것을 방지하며, 히터 와이어는 기포가 얼음 내부에 갇히지 않고 빠져나갈 수 있도록 제빙과정이 거의 완료되는 시점까지 제빙트레이 내에 수면이 존재하도록 한다.

그러나 개시된 종래 냉장고의 자동 제빙장치에서는 물공급장치의 구성이 복 잡하고, 또 주기적으로 물을 제빙트레이에 공급하기 위한 제어 동작이 용이하지 않은 문제점이 있다.

또한 종래의 자동 제빙장치에서는 히터가 제빙트레이의 외측면을 전체적으로 가열하기 때문에 많은 전력이 소모되고, 또 기포가 빠져나가는데 필요한 영역 외에 불필요하게 많은 영역을 가열함으로써 오히려 제빙 과정을 지연시키는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 간단한 구성을 통해 투명 얼음을 만들 수 있도록 개선된 냉장고와 이를 이용한 제빙방법을 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 전력 소비를 절약하고, 제빙 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있는 냉장고와 이를 이용한 제빙방법을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 냉장고는 투명 얼음을 제조하기 위한 제빙장치를 구비하는 냉장고에 있어서, 상기 제빙장치는 제빙될 물이 담겨지는 제빙트레이;와 상기 제빙트레이의 상측을 덮는 트레이 커버;와 상기 제빙트레이에 담겨진 물의 수면을 국부적으로 가열할 수 있도록 상기 트레이 커버의 하면에 설치되는 적어도 하나 이상의 포인트 히터를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 제빙트레이는 분리된 공간으로 구획된 다수 개의 제빙 셀을 가지고, 상기 적어도 하나 이상의 포인트 히터는 상기 제빙 셀에 대응하도록 분리 설치될 수 있다.

상기 적어도 하나 이상의 포인트 히터는 상기 제빙 셀에 담겨진 물의 수면에서 가장 길이가 긴 방향을 따라 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하고, 또 상기 포인트 히터를 상기 제빙 셀의 수면 쪽으로 투영한 면적은 상기 제빙 셀의 수면 면적의 10%이하인 것이 바람직하다.

또한 제빙장치는 상기 제빙트레이로 온수가 공급될 수 있도록 상기 제빙트레이로 공급되는 물을 가열하는 온수공급유닛을 더 구비할 수 있다.

한편 상기 트레이 커버는 탄성적으로 변형이 가능한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따른 냉장고를 이용한 제빙방법은 제빙될 물이 담겨지는 제빙트레이와, 상기 제빙트레의 상측을 덮는 트레이 커버를 구비하는 냉장고를 이용한 제빙방법에 있어서, (a)상기 제빙트레이로 온수를 공급하는 단계; (b)상기 트레이 커버의 하면에 설치된 포인트 히터를 동작시켜 상기 제빙트레이에 담겨진 물의 수면을 국부적으로 가열하면서 상기 제빙트레이 내의 물을 제빙하는 단계;와 (c)제빙이 완료되는 시점에서 상기 포인트 히터의 동작을 정지시키는 단계;와 (d)상기 제빙트레이를 상하 반전시켜 상기 제빙트레이로부터 얼음을 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때 상기 (d)단계는 상기 제빙트레이를 회전시키기 전에 상기 포인트 히터를 동작시키는 단계를 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 냉장고를 나타낸 측단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 냉장고에서 제빙장치의 요부를 나타낸 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고는 식품을 냉동 보관하기 위한 냉동실(11)을 가지는 본체(10)와, 투명 얼음을 만들기 위한 제빙장치(100)와, 본체(10)에 힌지 결합되어 냉동실(11)을 개폐하는 도어(20)를 가진다.

본체(10)는 그 외면을 형성하는 외상(12)과, 이 외상(12)과 일정한 간격을 두고 배치되어 그 내부에 냉동실(11)을 형성하는 내상(13)을 포함하여 구성된다.

외상(12)과 내상(13) 사이의 공간에는 냉기가 소실되는 것을 방지하기 위한 단열재(14)가 발포 형성된다.

냉동실(11)의 후방에는 냉동실(11)로 공급될 냉기가 생성되는 냉기생성실(15)이 마련된다. 냉기생성실(15)에는 주위의 공기와 열교환하여 냉기를 생성하는 증발기(16)가 설치되고, 증발기 근처에는 냉기를 냉동실(11)로 공급하기 위한 순환팬(17)이 설치된다.

제빙장치(100)의 하부에는 제조된 얼음을 보관하다가 필요할 경우 얼음을 외부로 배출하도록 얼음공급장치(30)가 설치된다. 얼음공급장치(30)는 제빙장치(100)의 하부에 배치되어 제빙장치(100)에서 제조된 얼음들을 저장하는 얼음저장통(31)과, 얼음저장통(31) 내에 저장된 얼음을 이송시키기 위한 이송유닛(32)과, 이송유 닛(32)에 의해 이송된 얼음을 분쇄하여 조각얼음으로 만들기 위한 분쇄유닛(33)을 포함하여 구성될 수 있다.

한편 도어(20)의 전면에는 사용자가 도어(20)를 열지 않고도 얼음공급장치(30)로부터 얼음을 인출할 수 있도록 디스펜서(21)가 설치된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제빙장치(100)는 제빙될 물이 담겨져서 냉동실(11) 내의 냉기에 의해 제빙될 물이 담겨지는 제빙트레이(110)와, 제빙트레이(110)의 상측을 덮는 트레이 커버(120)와, 제빙트레이(110)로 물을 공급하기 위한 급수부(130)와, 얼음을 제빙트레이(110)에서 분리시키기 위하여 제빙트레이(110)를 상하 반전시키는 구동부(140)를 포함하여 구성된다.

제빙트레이(110)는 상측이 개방되고 분리된 공간으로 구획된 다수 개의 제빙 셀(112)을 가지고, 플라스틱과 같이 비틀림 변형이 가능한 재질로 형성된다. 제빙트레이(110)의 일측에는 비틀림돌기(113)가 돌출 형성되는데, 이는 제빙트레이(110)가 회전할 때 지지부재(102)에 걸려 제빙트레이(110)가 비틀리면서 얼음이 이빙될 수 있도록 하기 위한 것이다.

급수부(130)는 제빙트레이(110)로 물을 공급하기 위한 급수관(131)과 제빙트레이(110)에 뜨거운 물을 공급할 수 있도록 제빙트레이(110)로 공급되는 물을 가열하는 온수공급유닛(132)을 가질 수 있다. 온수공급유닛(132)은 기체의 용해도는 온도가 올라갈수록 낮아진다는 것을 고려하여 구비되는 것으로서, 이와 같이 온수공급유닛(132)을 통해 제빙트레이(110)에 뜨거운 물을 공급하면 보다 투명한 얼음을 얻을 수 있다.

구동부(140)는 제빙트레이(110)를 회전시키기 위한 구동모터(미도시)와, 구동모터의 동력을 제빙트레이(110)로 전달하기 위한 일련의 기어군(미도시)를 포함하여 구성되며, 구동모터와 기어군은 케이스(101)의 내부에 장착된다. 케이스(101)의 외측에는 지지부재(102)가 설치되는데, 제빙트레이(110)의 일측은 지지부재(102)에 회전 가능하게 지지되고, 타측은 케이스(101)에 회전 가능하게 지지된다. 따라서 구동모터(미도시)가 회전하면 제빙트레이(110)는 그 회전축(114)을 중심으로 회전하여 상하가 반전되고, 또 비틀림돌기(113)가 지지부재(102)의 하측에 닿으면서 제빙트레이(110)가 비틀려서 얼음이 제빙트레이(110)로부터 분리된다.

트레이 커버(120)는 상하 방향으로 회동하며 제빙트레이(110)를 개폐할 수 있도록 제빙트레이(110)에 힌지 결합된다. 트레이 커버(120)는 냉동실(11) 내의 냉기가 제빙트레이(110)에 담겨진 물과 수면에서 열교환하는 것을 차단하여 냉기에 의해 제빙트레이(110)에 담겨진 물의 수면이 먼저 어는 것을 방지하기 위한 것으로서 단열재로 형성되는 것이 바람직하다.

케이스(101)와 인접한 트레이 커버(120)의 일측에는 돌출편(121)이 구비되고, 케이스(101)에는 돌출편(121)에 대응하는 걸림돌기(103)가 마련된다. 도 3은 본 발명에 따른 냉장고에서 트레이 커버의 개방 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제빙트레이(110)가 화살표 방향으로 회전하기 시작할 때 돌출편(121)은 걸림돌기(103)에 걸리게 되고, 이러한 상태에서 제빙트레이(110)가 계속하여 회전하면 트레이 커버(120)는 걸림돌기(103) 위를 슬라이딩 이동하며 제빙트레이(110)를 개방한다. 따라서 제빙트레이(110)가 반전된 상태에서 비틀릴 때 제빙트레이(110) 내의 얼음이 얼음저장통(31, 도 2 참조)으로 떨어질 수 있게 된다.

제빙트레이(110)가 비틀릴 때 제빙트레이(110)에 힌지 결합되어 있는 트레이 커버(120)도 변형력을 받게 되므로, 트레이 커버(120)도 탄성 변형이 가능한 재질로 형성되는 것이 바람직하다.

한편 도 2와 같이, 트레이 커버(120)는 급수관(131)으로부터 공급되는 물이 제빙트레이(110)로 유입될 수 있도록 형성된 급수공(122)을 가진다.

도 4는 본 발명에 따른 냉장고에서 제빙트레이와 트레이 커버를 개략적으로 나타낸 평면도이다. 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 트레이 커버(120)의 하면에는 제빙트레이(110)에서 물이 얼려질 때 수면에 근접하여 위치되어 수면을 국부적으로 가열할 수 있도록 적어도 하나 이상의 포인트 히터(123)가 제빙 셀(112) 각각에 대응하도록 분리 설치된다. 이러한 포인트 히터(123)는 제빙이 거의 완료되는 시점까지 포인트 히터(123)와 인접한 수면이 얼지 않도록 하여 물 속에 용해되어 있던 공기가 얼음 내에 갇히지 않고 얼지 않은 수면을 통해 외부로 계속 방출될 수 있도록 한다. 이와 같이 포인트 히터(123)를 사용하는 것은 수면의 일부분만을 집중적으로 가열하여 전력 소비를 줄이면서도 기포가 빠져나가는데 필요한 영역 외에 불필요하게 많은 영역을 가열함으로써 제빙 시간이 길어지는 것을 방지하기 위한 것이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 포인트 히터(123)는 제빙 셀(112)의 수면에서 가장 길이가 긴 방향(a 방향)을 따라 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 제 빙 셀(112)의 수면이 타원 형태를 가지므로 포인트 히터(123)가 장축 방향을 따라 설치되게 된다. 본 실시예에서는 하나의 제빙 셀(112)에 대하여 두 개의 포인트 히터(123)가 설치되는 예를 보였으나, 하나의 제빙 셀(112)에 대하여 설치되는 히터의 수는 제빙 셀(112)의 사이즈에 따라 변경될 수 있다. 도 5에서는 변형된 형태의 제빙트레이와, 포인트 히터 설치 구조를 도시하였다. 도 5의 제빙트레이(110a)는 기울어진 형태의 제빙 셀(112a)들을 가지고, 트레이 커버(120)는 각각의 제빙 셀(112a)에 대하여 하나씩 설치되고, 기울어진 장축 방향을 따라 경사지게 설치된 포인트 히터(123a)를 가진다.

또한 히터의 효율과 히터 구동에 필요한 전력 소비량 및 히터로 인한 제빙 시간 지연 등을 고려할 때 도 4와 같이 포인트 히터(123)는 적정 크기를 가지는 것이 좋은데, 보다 구체적으로 포인트 히터(123)를 제빙 셀(112)의 수면 쪽으로 투영한 면적이 제빙 셀(112)의 수면 면적의 10%이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 도 1, 2 및 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 냉장고를 이용한 제빙방법을 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 제빙방법을 하나의 제빙 셀에 대해 나타낸 도면이다. 제빙동작이 시작되면, 제빙트레이(110)의 제빙 셀(112)로 일정량의 물(W)이 공급된다(도 6(a) 참조). 이 때 온수공급유닛(132)을 통해 일정 온도 이상의 온수(60˚C 이상의 온수)가 공급되는 것이 투명한 얼음을 만드는 측면에서는 보다 바람직하다.

제빙 셀(112)에 담겨진 물은 냉동실 내의 냉기에 의해 냉각되고, 이와 같은 냉각 과정 중에 트레이 커버(120)의 하면에 장착된 포인트 히터(123)가 동작하기 시작한다. 포인트 히터(123)의 동작 시점은 제빙 셀(112)에 담겨진 물의 온도를 측정하거나 물의 냉각 과정이 시작된 후 경과한 시간을 측정하여 결정할 수 있다. 이와 같이 포인트 히터(123)가 동작하면 포인트 히터(123)와 인접한 수면은 얼지 않고 제빙 셀(112)의 내측면부터 중앙 쪽을 향해 얼음(I)이 얼고, 물 속에 생긴 기포(B)는 얼지 않은 수면을 통해 외부로 방출된다(도 6(b), 6(c) 참조).

이와 같은 제빙 과정이 일정 시간 진행된 후에는 포인트 히터(123)의 발열량을 점차적으로 감소시킨다. 그러면 도 6(d) 내지 6(f)에 도시된 바와 같이 포인트 히터(123)의 아래에서 얼지 않고 물로 남아 있는 부분(W)은 점점 줄어들어 포인트 히터(123)의 바로 아래 부분 만이 얼지 않은 상태에 있게 된다. 이러한 과정 속에서도 물 속의 기포(B)는 계속하여 외부로 방출된다.

제빙이 거의 끝나는 시점, 다시 말해 도 6(f)와 같이 포인트 히터(123)의 바로 아래 부분에만 물이 남아 있는 시점에서 포인트 히터(123)의 동작을 정지시킨다. 그러면 마지막 남은 물도 모두 얼어서 도 6(g)와 같이 제빙이 완료된다.

제빙이 완료된 후의 얼음의 분리 동작은 위에서 설명하였으므로 이에 관한 중복적인 설명은 생략한다.

도 6(g')는 급수량 제어가 잘못되거나 얼음의 팽창으로 인해 포인트 히터(123)가 얼음에 갇힌 예를 보인 것이다. 이와 같은 경우에 제빙트레이(110)를 그대로 회전시키면 제빙트레이(110), 트레이 커버(120) 또는 포인트 히터(123)가 파손될 수 있으므로, 보다 안전한 이빙 동작을 위해 제빙트레이(110)를 회전시키기 앞서 포인트 히터(123)를 일정 시간 작동시키는 것이 바람직하다. 그러면 도 6(g') 와 같이 포인트 히터(123)가 얼음에 갇힌 경우에도 포인트 히터(123)가 동작함에 따라 포인트 히터(123) 주위의 얼음이 녹아 포인트 히터(123)가 빠져 나오게 되므로 제빙장치의 파손을 방지할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 제빙트레이 위에 설치되는 커버에 포인트 히터를 설치하여 간단한 구성 및 방법으로 투명얼음을 만들 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 각각의 제빙 셀에 적정 크기의 포인트 히터를 분리 설치하여

투명한 얼음을 만들기 위해 필요한 최소한의 부분만 제빙을 지연시키므로 히터의 구동에 소비되는 전력을 절약하고 또 제빙 시간이 길어지는 것을 최소화하는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 투명 얼음을 제조하기 위한 제빙장치를 구비하는 냉장고에 있어서,

   상기 제빙장치는 제빙될 물이 담겨지는 제빙트레이;와 상기 제빙트레이의 상측을 덮는 트레이 커버;와 상기 제빙트레이에 담겨진 물의 수면을 국부적으로 가열할 수 있도록 상기 트레이 커버의 하면에 설치되는 적어도 하나 이상의 포인트 히터를 구비하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제빙트레이는 분리된 공간으로 구획된 다수 개의 제빙 셀을 가지고, 상기 적어도 하나 이상의 포인트 히터는 상기 제빙 셀에 대응하도록 분리 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
3. 제2항에 있어서,

   상기 적어도 하나 이상의 포인트 히터는 상기 제빙 셀에 담겨진 물의 수면에서 가장 길이가 긴 방향을 따라 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
4. 제2항에 있어서,

   상기 포인트 히터를 상기 제빙 셀의 수면 쪽으로 투영한 면적은 상기 제빙 셀의 수면 면적의 10%이하인 것을 특징으로 하는 냉장고.
5. 제1항에 있어서,

   상기 제빙장치는 상기 제빙트레이로 온수가 공급될 수 있도록 상기 제빙트레이로 공급되는 물을 가열하는 온수공급유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 냉장고.
6. 제1항에 있어서,

   상기 트레이 커버는 탄성적으로 변형이 가능한 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 냉장고.
7. 제빙될 물이 담겨지는 제빙트레이와, 상기 제빙트레의 상측을 덮는 트레이 커버를 구비하는 냉장고를 이용한 제빙방법에 있어서,

   (a)상기 제빙트레이로 온수를 공급하는 단계; (b)상기 트레이 커버의 하면에 설치된 포인트 히터를 동작시켜 상기 제빙트레이에 담겨진 물의 수면을 국부적으로 가열하면서 상기 제빙트레이 내의 물을 제빙하는 단계;와 (c)제빙이 완료되는 시점에서 상기 포인트 히터의 동작을 정지시키는 단계;와 (d)상기 제빙트레이를 상하 반전시켜 상기 제빙트레이로부터 얼음을 분리하는 단계;를

   포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 이용한 제빙방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 (d)단계는 상기 제빙트레이를 회전시키기 전에 상기 포인트 히터를 동작시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉장고를 이용한 제빙방법.

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