KR20100123540A - 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법에 관한 것이다. 본 발명은 소정의 길이를 갖는 트레이에 물을 공급하여 얼음을 만들고 이 얼음을 상기 기어와 스크류를 이용하여 기구적으로 이빙을 할 수 있도록 제빙장치를 구성함으로써, 상기 제빙장치의 크기를 줄일 수 있고 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있으며 이를 통해 상기 제빙장치를 구비하는 냉장고를 슬림화할 수 있다. 또, 상기 제빙장치의 설치높이를 낮춰 냉기의 공급경로를 단축할 수 있고 이를 통해 냉기가 제빙실로 공급되는 과정에서 손실되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 또, 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화하고 정확하게 하여 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다.

트레이, 웜기어, 웜휠, 스크류

Description

제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법{ICE MAKER AND REFRIGERATOR HAVING THE SAME AND ICE MAKING METHOD THEREOF}

본 발명은 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법에 관한 것으로, 특히 점유면적이 작고 공간활용도가 높은 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법에 관한 것이다.

일반적으로 가정용 냉장고는 일정한 수용공간을 갖추어 음식물 등을 저온상태로 유지하는 장치로서, 저온 범위를 구분하여 영상으로 유지하는 냉장실과 영하로 유지하는 냉동실로 구획된다. 최근에는 얼음에 대한 수요가 높아짐에 따라 얼음을 만들 수 있는 자동 제빙장치가 장착되는 냉장고가 증가하고 있다.

상기 자동 제빙장치(이하, 제빙장치로 약칭함)는 냉장고의 양태에 따라 냉동실에 설치될 수도 있고, 경우에 따라서는 냉장실에 설치될 수도 있다. 상기 제빙장치가 냉장실에 설치될 경우에는 냉동실의 찬 냉기를 제빙장치로 안내하여 제빙을 실시하고 있다.

그리고 상기 제빙장치는 그 제빙장치에 의해 만들어진 얼음을 이빙하는 방식에 따라 비틀림 방식과 이젝터 방식 그리고 회전 방식으로 구분할 수 있다. 상기 비틀림 방식은 제빙용기를 비틀어 얼음을 떨어뜨리는 방식이고, 상기 이젝터 방식은 제빙용기의 상측에 설치되는 이젝터가 제빙용기에서 얼음을 퍼올려 떨어뜨리는 방식이며, 상기 회전 방식은 제빙용기가 회전하여 얼음을 떨어뜨리는 방식이다.

그러나, 상기와 같은 종래의 제빙장치 및 이 제빙장치가 구비되는 냉장고는 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 종래의 제빙장치는 통상 수평한 제빙용기에 물을 담아 제빙을 하는 것으로 제빙용기가 차지하는 면적이 넓고 제빙용기에서 얼음을 이빙시키는 이빙유닛의 부피도 커서 전체적으로 냉장고의 유효공간이 감소되는 문제점이 있었다. 또 이를 감안하여, 제빙용기의 크기를 줄이는 경우에는 한번에 제빙할 수 있는 얼음의 양이 그만큼 적어져 여름철과 같이 많은 양의 얼음을 필요로 하는 경우 얼음을 신속하게 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

둘째, 종래의 제빙장치는 통상 제빙된 얼음을 하측으로 떨어뜨려 저장하거나 공급하는 방식이어서 디스펜서가 구비되는 냉장고의 경우에는 제빙실은 디스펜서보다 항상 높게 배치되어야 한다. 하지만, 냉동실이 하측에, 제빙실을 갖는 냉장실이 상측에 배치되는 3-도어 버텀 프리저 타입(3-Door bottom freezer type)의 냉장고 등에서는 상기 제빙실이 높게 배치되면 냉동실과 제빙실 사이의 거리가 멀어지고 이로 인해 냉동실의 냉기를 제빙실로 이송시킬 때 많은 냉기손실이 발생되어 냉장고의 에너지 효율이 저감되는 문제점도 있었다.

셋째, 종래의 제빙장치는 제빙유닛과 이빙유닛 등이 서로 독립적인 메커니즘에 의해 작동됨에 따라 구성과 제어가 복잡하고 이로 인해 제빙장치에 대한 제조비 용이 상승하는 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 운전 방법이 가지는 문제점을 해결한 것으로, 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄여 냉장고를 슬림화할 수 있는 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 운전 방법을 제공하려는데 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 제빙장치의 설치높이를 낮춰 제빙실과 냉동실 사이의 거리를 줄이고 이를 통해 냉기가 냉동실에서 제빙실로 공급되는 과정에서 손실이 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법을 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

또, 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화하여 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있는 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 운전 방법을 제공하려는데도 본 발명의 목적이 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 제빙공간을 갖는 트레이; 상기 트레이에 결합되어 얼음을 승강시켜 상기 트레이에서 이빙시키는 이빙유닛; 및 상기 트레이에 결합되어 이빙되는 얼음을 이송시키는 이송유닛;을 포함하고, 상기 이빙유닛은, 상기 트레이에 회전 가능하게 결합되어 회전하면서 얼음을 승강시키는 적어도 한 개 이상의 승강부; 및 상기 승강부에 결합되어 그 승강부에 회전력을 전달하는 구동부;를 포함하는 제빙장치가 제공된다.

여기서, 상기 승강부는 나사산을 갖는 스크류가 구비되고, 상기 스크류가 상기 제빙공간에서 얼음과 접촉되어 회전하면서 얼음을 승강시키도록 구성될 수있다.

그리고 상기 구동부는, 구동모터의 회전축에 결합되어 회전하는 구동기어; 및 상기 승강부에 구비되고 상기 구동기어에 결합되어 그 구동기어의 회전력에 의해 회전하면서 상기 승강부를 회전시키는 종동기어;가 포함될 수 있다.

여기서, 상기 구동기어는 상기 이송유닛과 연동되도록 전동부재에 의해 결합될 수 있다.

상기 트레이에 열을 가하기 위한 적어도 한 개 이상의 히터가 더 구비되고, 상기 히터는 상기 트레이에 접촉되도록 설치되거나 또는 상기 트레이와 소정의 간격을 두고 설치될 수 있다.

그리고 상기 히터는 그 히터의 온/오프를 제어하는 제어유닛에 전기적으로 연결되고, 상기 제어유닛은, 상기 트레이의 온도를 검출하거나 급수후 경과된 시간을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 온도 또는 시간을 기준값과 비교하여 제빙이 완료되었는지를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단에 따라 히터의 온/오프를 제어하는 지령부로 이루어질 수 있다.

그리고 상기 이송유닛은, 상기 트레이의 상측을 복개하는 하우징; 및 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 이빙유닛에 의해 승강되는 얼음을 절단하는 커터부재;가 포함될 수 있다.

여기서, 상기 커터부재는 구동모터의 회전축에 결합되고, 그 외주면에 칼날이 나선형으로 형성될 수 있다.

또, 냉장고 본체; 상기 냉장고 본체에 형성되는 냉동실; 상기 냉장고 본체에 형성되고 상기 냉동실과 구획되는 냉장실; 상기 냉장고 본체의 냉장실 영역에 설치되어 상기 냉동실의 냉기를 전달받아 얼음을 만드는 제빙실; 및 상기 제빙실의 내부에 설치되어 얼음을 만드는 제빙장치;를 포함하고, 상기 제빙장치는 트레이에 회전 가능하게 결합되어 회전하면서 얼음을 승강시키는 적어도 한 개 이상의 승강부; 및 상기 승강부에 결합되어 그 승강부에 회전력을 전달하는 구동부;를 포함하는 냉장고가 제공된다.

또, 트레이에 물을 공급하는 급수단계; 상기 트레이에 담긴 물을 냉각하여 얼음을 얼리는 제빙단계; 및 상기 트레이의 얼음을 기구적으로 밀어 취출하는 이빙단계;로 진행되는 냉장고의 제빙방법이 제공된다.

본 발명에 의한 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법은, 복수 개의 긴 트레이에 물을 공급하여 제빙을 실시하고 상기 트레이의 얼음을 기어와 스크류를 이용하여 이빙하도록 구성함으로써, 상기 제빙장치의 크기를 줄일 수 있고 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄일 수 있고 이를 통해 상기 제빙장치를 구비하는 냉장고를 슬림화할 수 있다.

또, 상기 제빙장치는 상측에서 이빙이 가능하게 되어 그 제빙장치의 설치높이를 낮출 수 있고 이를 통해 냉기의 공급경로를 단축하여 냉기가 제빙실로 공급되는 과정에서 손실되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

또, 상기 제빙장치는 기어와 스크류를 이용하여 기구적으로 이빙을 실시함으 로써 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화할 수 잇고 이를 통해 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법을 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제빙장치가 적용된 3-도어 버텀프리저 타입의 냉장고를 도시한 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 냉장고는, 냉장고본체(1)의 하측에 식품을 냉동보관하는 냉동실(2)이 형성되고, 상기 냉장고본체(1)의 상측에 식품을 냉장보관하는 냉장실(3)이 형성된다. 그리고 상기 냉동실(2)에는 그 냉동실(2)을 서랍방식으로 개폐하는 한 개의 냉동실도어(4)가 설치되고, 상기 냉장실(3)의 양측에는 그 냉장실(3)을 양쪽에서 여닫이방식으로 개폐하도록 복수 개의 냉장실도어(5)가 설치된다. 그리고 상기 냉장고본체(1)의 후면 하단에는 압축기와 응축기가 설치되는 기계실이 형성된다.

그리고 상기 응축기와 압축기에 연결되어 냉기를 냉동실(2) 또는 냉장실(3)에 공급하는 증발기(미도시)는 상기 냉장고본체(1)의 후면, 즉 냉동실의 후벽면에서 아우터케이스와 이너케이스의 사이에 설치되는 것이 일반적이다. 하지만, 상기 증발기는 냉동실의 측벽면이나 상측벽면의 내부에 삽입되어 설치되거나 또는 상기 냉동실(2)과 냉장실(3)을 구획하는 베리어의 내부에 삽입되어 설치될 수도 있다. 상기 증발기는 냉동실에 한 개만 설치되어 냉기가 냉동실(2)과 냉장실(3)에 분배 공급되도록 할 수도 있고, 냉동실용 증발기와 냉장실용 증발기를 각각 설치하여 냉기가 냉동실(2)과 냉장실(3)에 각각 독립적으로 공급되도록 할 수도 있다.

그리고 상기 냉장실 도어(5)의 상측 내벽면에는 얼음을 만들어 보관하기 위한 제빙실(51)이 형성되고, 상기 제빙실(51)의 내부에는 얼음을 만들기 위한 제빙장치(100)가 설치된다. 그리고 상기 제빙실(51)의 하측에는 상기 제빙장치(100)에서 만들어진 얼음을 냉장고의 외부에서 인출할 수 있도록 디스펜서(52)가 냉장고의 외부로 노출되도록 설치된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 냉장고는, 냉동실(2) 또는 냉장실(3)에서 부하가 감지되면 상기 압축기가 작동하여 상기 증발기에서 냉기를 발생하고, 이 냉기의 일부는 냉동실(2)과 냉장실(3)로 분배 공급되며, 상기 증발기에서 발생되는 냉기의 다른 일부는 상기 제빙실(51)로 공급된다. 상기 제빙실(51)로 공급되는 냉기는 그 제빙실(51)에 장착된 제빙장치(100)가 얼음을 만들도록 열교환된 후에 상기 냉동실(2)로 회수되거나 또는 냉장실(3)로 공급된다. 그리고 상기 제빙장치(100)에서 만들어진 얼음은 디스펜서(52)의 요구에 따라 외부로 인출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

도 2는 도 1에 따른 제빙장치를 보인 사시도이고, 도 3은 도 2의 "I-I"선 단면도이며, 도 4는 도 2의 "II-II"선 단면도이고, 도 5는 도 2에 따른 이빙유닛에서 웜기어와 웜휠의 구성을 보인 사시도이며, 도 6은 도 2의 "II-II"선에 대한 다른 실시예를 보인 단면도이고, 도 7은 도 3에 따른 제어유닛의 구성을 보인 개략도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 상기 제빙장치(100)는, 급수원에 연결되어 물을 공급하는 급수유닛(110)과, 상기 급수유닛(110)에서 공급되는 물을 공급받아 제빙을 실시하는 트레이(120)와, 상기 트레이(120)에서 제빙되는 얼음을 승강시켜 이빙시키는 이빙유닛(130)과, 상기 트레이(120)의 개구단에 설치되어 그 트레이(120)에서 이빙되는 얼음(I)을 적정 크기로 절단하여 디스펜서로 이동시키는 이송유닛(140)을 포함한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 급수유닛(110)은 상기 급수원과 트레이(120) 사이를 연결하는 급수관(111)과, 상기 급수관(111)의 중간에 설치되어 급수량을 조절하는 급수밸브(112)와, 상기 급수밸브(112)의 상류측 또는 하류측에 설치되어 물을 펌핑하는 급수펌프(113)로 이루어진다. 여기서, 상기 급수펌프(113)는 균일한 수압을 공급하기 위해 필요하지만 반드시 필요한 것은 아니다. 상기 급수펌프(113)가 배제되는 경우에는 급수원과 트레이(120) 사이의 높이차를 이용하여 급수되도록 할 수 있다.

상기 급수관(111)은 트레이(120)의 개수에 따라 각각 독립적으로 연결될 수도 있지만, 상기 트레이(120)가 복수 개인 경우에도 그 복수 개의 트레이(120)에 병렬 연결되는 것이 제어측면에서나 제조비용측면에서 바람직하다.

그리고 상기 급수관(111)은 급수원에 직접 연결되어 물이 공급되도록 할 수도 있지만, 냉장실(3)에 구비되어 일정량의 물이 저장되는 물탱크(미도시)에 연결될 수도 있다. 이 경우 상기 물탱크가 급수원이 된다. 여기서, 상기 트레이(120)에 적정량의 물이 공급되도록 하기 위해서는 그 트레이(120)에 수위센서가 설치되거나 또는 상기 급수관에 물의 유동량을 감지하는 유량센서가 설치되거나 또는 상기 물탱크에 수위센서가 설치될 수 있다.

그리고 상기 급수밸브(112)와 급수펌프(113)는 별도로 구비되는 제어유닛(150)에 신호를 주고 받을 수 있도록 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제어유닛(150)은 상기 수위센서나 유량센서에서 실시간으로 검출되는 값을 토대로 급수량을 조절하도록 할 수도 있고, 상기 급수밸브(112)와 급수펌프(113)의 동작시간을 데이터화하여 주기적으로 온/오프되도록 할 수도 있다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 트레이(120)는 냉장고의 용량 또는 제빙 용량에 따라 한 개가 구비될 수도 있지만 경우에 따라서는 복수 개로 구비될 수도 있다. 그리고 상기 트레이가 복수 개인 경우에는 그 복수 개의 트레이(120)들은 일렬로 배열될 수도 있지만 주변 부품들과의 관계를 고려하여 복열로 배열될 수도 있다. 예를 들어, 상기 트레이(120)들이 차지하는 전후방향 폭을 최소화하기 위해서는 동일 평면상에 일렬로 배열하는 것이 바람직하고, 좌우방향 폭을 최소화하기 위해서는 복열로 배열하는 것이 바람직할 수 있다. 그 외에도 필요에 따라 트레이(120)들의 배열은 적절하게 조절될 수 있다.

그리고 상기 트레이(120)는 알루미늄과 같은 열전도성 재질로 형성되고, 소정의 두께를 갖는 장방형 단면 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 상기 트레이는 필요에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있으나, 후술할 승강부재, 즉 한 두 개의 스크류에 얼음이 접촉되어야 하므로 대략 횡방향으로 긴 장방형으로 형성되어 직육면체의 얼음으로 제빙되도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 도 3에서와 같이 상기 트레이(120)의 저면 중앙에는 물공급구멍(121)이 형성될 수 있다. 상기 물공급구멍(121)은 도면으로 도시하지는 않았으나, 저면 중앙뿐만 아니라 측면 등에도 형성될 수 있다.

그리고 상기 트레이(120)는 그 내주면에 복수 개의 리브부(122)를 더 형성할 수 있다. 즉, 상기 트레이(120)에서 결빙되는 얼음이 일종의 통얼음 형상을 띄게 됨에 따라 이 통얼음을 커터로 절단하기가 쉽지 않거나 또는 균일하지 못할 수 있다. 따라서 이빙유닛(130)에 의해 상승되는 얼음이 가급적 수평방향, 즉 커터(142)의 축방향으로 일정 간격으로 구획될 수 있도록 상기 트레이(120)의 내주면에 수직방향으로 길게 복수 개의 리브부(122)가 형성될 수 있다. 상기 리브부(122)의 형상에 따라 얼음조각의 형상이 결정될 수 있다.

그리고 상기 트레이(120)는 길이방향으로 동일한 단면적과 형상을 갖도록 형성될 수도 있으나, 필요에 따라서는 길이방향을 따라 상이한 단면적과 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 트레이(120)가 길이방향으로 상이한 단면적과 형상을 갖는 경우에는 그 트레이(120)에서 제빙된 얼음이 길이방향을 따라 원활하게 이빙될 수 있도록 개구단, 즉 이빙단으로 갈수록 넓게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 이빙유닛(130)은 상기 트레이(120)의 외주면에 설치되어 그 트레이(120)에 열을 가해 얼음이 상기 트레이(120)에서 이격되도록 하는 히터(131)와, 상기 히터(131)에 의해 트레이(120)에서 이격되는 얼음을 승강시키는 승강부(132)와, 상기 승강부(132)를 작동시키는 구동부(137)로 이루어진다.

상기 히터(131)는 도 2에서와 같이 상기 트레이(120)의 외주면에 접촉되도록 감기는 열선히터로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 히터(131)는 트레이(120)의 형상에 따라 단일 회로를 이루도록 형성될 수도 있으나, 경우에 따라서는 복수 회로를 이루도록 형성될 수도 있다.

그리고 상기 히터(131)는 급수유닛(110)과 연동되도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 상기 급수유닛(110)의 수위센서나 유량센서에서 감지되는 값의 변화에 따라 상기 트레이(120)에 물이 제빙을 위해 공급되는 과정인지, 또는 제빙을 실시하고 있는 과정인지, 또는 제빙이 완료된 후 이빙이 진행되는 과정인지를 판단하고, 만약 물이 제빙을 위해 공급되는 과정으로 판단되거나 물의 공급이 완료되어 제빙을 실시하는 과정으로 판단되면 히터의 작동을 중지하는 반면, 제빙이 완료되어 이빙이 진행되는 과정이라고 판단되면 상기 히터(131)의 작동을 개시하도록 제어될 수 있다.

여기서, 상기 히터(131)가 작동되는 시점은 실시간 또는 주기적으로 트레이(120)의 온도를 감지하여 결정할 수도 있고, 상기 급수유닛(110)의 수위센서나 또는 유량센서의 값이 변화된 후 얼마간의 시간이 흘렀는지를 데이터화하여 그 데이터 값에 따라 강제로 작동되도록 할 수 있다. 즉, 제빙작업의 완료 여부는 상기 트레이(120)의 온도감지를 통하거나 제빙 시간을 통해 확인 가능하다. 예를 들어, 상기 트레이(120)에 장착된 온도센서(미도시)에서 측정된 온도가 소정 온도 이하, 예를 들면 대략 -9℃ 정도 이하가 되면 제빙이 완료되었다고 판단하거나, 또는 급수후 소정 시간이 경과 하면 제빙이 완료되었다고 판단함으로써 제빙 완료 여부를 판단할 수 있게 된다.

그리고, 상기 히터(131)는 도면으로 도시하지는 않았지만, 상기와 같은 열선히터 외에 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 있다.

그리고, 상기 히터(131)는 상기 트레이(120)의 외주면에 부착되는 것 외에 도면으로 도시하지는 않았지만 상기 트레이(120)의 내부에 매립되거나, 상기 트레이(120)의 내주면에 구비될 수도 있다. 나아가, 상기 히터(131)는 별도의 히터를 사용하지 않고 상기 트레이(120)의 적어도 일부가 전기가 인가되었을 때 발열되면서 히터 역할을 하도록 상기 트레이를 발열 가능한 저항체로 형성하여 구현할 수도 있다.

그리고, 상기 히터(131)는 상기 트레이(120)에 접촉시키지 않고 그 트레이(120)로부터 일정간격만큼 떨어지게 설치하여 열원으로 구성할 수도 있다. 다른 열원의 예로는, 상기 얼음과 상기 트레이(120) 중에서 적어도 어느 하나에 빛을 조사하는 광원이나, 상기 얼음과 상기 트레이(120) 중 적어도 어느 하나에 마이크로파를 조사하는 마그네트론 등이 있다. 상기와 같이 히터, 광원, 또는 마그네트론과 같은 열원은 상기 얼음과 상기 트레이(120) 중 적어도 어느 하나 또는 이들의 경계에 직접 열 에너지를 가하여 상기 얼음과 상기 트레이(120)의 경계면 일부를 녹여준다. 이에 따라, 후술할 스크류(135)가 작동되었을 때 상기 얼음은 비록 트레이(120)와의 경계면이 모두 해빙되지 않은 상태에서도 스크류(135)에 의해 상기 트레이(120)로부터 분리되도록 하는 것이다.

상기 승강부(132)는 상기 구동부(137)의 회전력을 전달하는 전동부재(133)와, 상기 전동부재(133)에 의해 구동부(137)와 연결되어 회전을 하는 전동봉(134)과, 상기 전동봉(134)에 맞물려 회전하면서 얼음을 승강시키는 스크류(135)로 이루어진다.

상기 전동부재(133)는 벨트로 이루어질 수 있다. 그리고 상기 전동부재(133)는 도 2 및 도 5에서와 같이 한 개의 벨트로 이루어질 수도 있고, 도면으로 도시하지는 않았으나 복수 개로 이루어질 수도 있다.

상기 전동봉(134)은 후술할 구동모터(138)의 회전축(139)과 동일한 방향으로 평행하게 설치된다. 그리고 상기 전동봉(134)은 그 일측에 상기 전동부재(133)가 감기도록 풀리(134a)가 형성되고, 상기 풀리(134a)의 일측에는 상기 스크류(135)를 승강시키기 위한 웜기어(worm gear)(134b)가 형성된다. 상기 웜기어(134b)는 스크류(135)의 개수에 맞게 형성된다. 예를 들어, 도 2 내지 도 4에서와 같이 스크류(135)가 좌우 양측에 각각 구비되는 경우에는 상기 웜기어(134b)도 상기 전동봉(134)의 좌우 양단에 각각 형성된다.

상기 스크류(135)는 도 2 내지 도 4에서와 같이 상기 트레이(120)의 좌우 양측에 각각 설치될 수도 있고, 경우에 따라서는 중앙에 한 개만 설치될 수도 있다. 하지만, 상기 스크류(135)가 중앙에 설치되는 경우에는 그 스크류(135)와 후술할 커터(142)와의 간섭을 고려하여야 하므로 가급적 커터(142)와 간섭되지 않는 좌우 양측 또는 양측 중에서 어느 한 쪽 끝에 설치하는 것이 바람직할 수 있다.

그리고 상기 스크류(135)는 수직방향으로 길게 형성되고, 그 양단은 상기 트 레이(120)의 상하 양측면에 회전 가능하게 결합되며, 상기 트레이(20)에 속하는 소정의 높이까지에는 얼음(I)과 접촉되어 그 얼음(I)을 밀어올리기 위한 나사산부(135a)가 형성된다. 상기 나사산부(135a)는 삼각형 단면 형상으로 형성되거나 또는 사각형 단면과 같은 다른 모양으로 형성될 수도 있다.

그리고 상기 스크류(135)의 상단부, 즉 나사산부(135a)의 상측에는 상기 전동봉(134)의 웜기어(134b)와 맞물려 상기 전동봉(134)의 수평축 회전운동을 상기 스크류(135)의 수직축 회전운동으로 전환하기 위한 웜휠(worm wheel)(135b)이 각각 형성된다. 상기 웜휠(135b)은 상기 웜기어(134b)에 직접 결합될 수도 있으나, 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 중간기어(136)를 웜기어(134b)와의 사이에 더 구비하여 결합될 수도 있다. 이 경우 웜휠(135b)의 직경을 너무 크게 형성하지 않아도 되므로 스크류(135)의 제작과 조립이 용이할 수 있다.

상기 구동부(137)은 상기 트레이(120)의 상단 일측에 구비되는 구동모터(138)와, 그 구동모터(138)의 회전자(미도시)에 결합되어 상기 전동봉(134)과 커터(142)를 회전시키기 위한 회전축(139)으로 이루어질 수 있다. 상기 구동모터(138)는 상기 얼음이 디스펜서로 안내되는 얼음취출구(147)의 위치 또는 개수에 따라서는 일방향 구동모터 또는 양방향 구동모터로 이루어질 수 있다.

상기 이송유닛(140)은 상기 트레이(120)의 상측 개구면을 복개하는 하우징(141)과, 상기 하우징(141)의 내부공간에 회전 가능하게 설치되어 승강되는 얼음(I)을 절단하여 디스펜서로 안내하는 커터(142)로 이루어진다.

상기 하우징(141)은 원통모양으로 형성되고, 상기 트레이(120)의 상측 개구 면에 좌우방향으로 연통되도록 결합된다. 그리고 상기 하우징(141)의 일측, 즉 상기 구동모터(138)의 반대쪽에 상하방향으로 연통되어 절단된 얼음조각(Ic)을 디스펜서로 안내하도록 활송튜브(143)가 설치된다. 상기 활송튜브(143)는 상기 하우징(141)과 거의 동일한 직경을 갖는 원통모양으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 하우징(141)의 타측에는 상기 구동모터(138)가 결합될 수 있다.

상기 커터(142)는 도 2 및 도 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하우징(141)의 내부에 횡방향으로 설치된다. 그리고 상기 커터(142)는 상기 구동모터(138)의 회전력을 전달받아 회전하도록 소정의 간격만큼 이격되어 배치되는 복수 개의 커터판(145)과, 상기 양쪽 커터판(145)의 대응면에 양단이 결합되어 나선형으로 형성되는 적어도 한 개의 칼날(146)로 이루어진다. 상기 복수 개의 커터판(145) 중에서 구동모터(138)에 인접된 커터판(145)에 상기 구동모터(138)의 회전축(139)이 결합된다. 그리고 상기 칼날(146)은 상기 트레이(120)에서 제빙되어 승강되는 얼음(I)이 장방형 모양의 통얼음이므로 이 얼음(I)을 원활하게 절삭하기 위해서는 대략 180°정도로 감긴 형상으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 양쪽 커터판(145) 사이에는 별도의 봉을 구비하지 않고 칼날(146)로만 연결됨에 따라 상기 트레이(120)에서 승강되는 얼음이 커터(142)에 걸리지 않고 원활하게 승강될 수 있다.

상기 커터(142)는 이빙되는 얼음을 적정 크기로 절단할 수 있으면 어떤 형태라도 가능하다. 상기 커터(142)의 칼날(146)이 스크류 형상으로 형성되는 경우에는 그 칼날(146)이 얼음(I)을 연속으로 밀어 이동시킬 수 있으므로 상기 트레이(120)의 배열형상이나 얼음의 취출방향을 훨씬 자유롭게 구성할 수 있다. 그리고 상기 커터(142)의 칼날(146)이 스크류 형상으로 형성되는 경우에는 그 칼날(146)의 스크류 방향에 따라 상기 활송튜브(143)의 개수와 취출구(147)의 위치도 가변될 수 있다. 즉, 도 5에서와 같이 상기 칼날(146)의 스크류가 한 방향인 경우에는 그 칼날(146)의 한 쪽 끝단에 취출구(147)가 형성되어야 하지만, 도 6에서와 같이 상기 칼날(146)의 스크류가 양방향인 경우에는 그 칼날(146)의 양쪽 끝단 또는 중간에 취출구(147)가 형성될 수 있다.

한편, 상기 히터(131)와 구동모터(138)는 그 히터(131)와 구동모터(138)에 전기적으로 연결되는 한 개의 제어유닛(150), 즉 마이콤에 의해 함께 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 7에서와 같이 상기 제어유닛(150)은 상기 트레이(120)의 온도를 검출하거나 급수후 경과된 시간을 검출하는 검출부(151)와, 상기 검출부(151)에서 검출된 온도 또는 시간을 기준값과 비교하여 제빙이 완료되었는지를 판단하는 판단부(152)와, 상기 판단부(152)의 판단에 따라 히터(131)의 온/오프와 구동모터(138)의 작동여부를 제어하는 지령부(153)로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명에 의한 제빙장치를 이용한 제빙방법은 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같다.

이에 도시된 바와 같이, 제빙이 요구되면, 상기 제빙장치(100)가 켜지고 제빙작업이 시작된다.(S1) 제빙작업이 시작되면, 상기 급수유닛(110)은 상기 트레이(120)에 물을 공급한다.(S2) 이때, 상기 트레이(120)에 설치되는 수위센서 또는 급수관에 설치되는 유량센서 또는 물탱크에 설치되는 수위센서 등을 이용하여 급수량을 실시간으로 검출하고, 그 검출된 급수량을 마이콤에 전달하면 이 급수량을 전 달받은 마이콤에서는 설정된 급수량과 비교한다.(S3) 이 비교에 의해 상기 트레이(120)에 적정량의 물이 공급되었는지를 판단하고, 적정량의 물이 트레이(120)에 공급되었다고 판단되면 상기 급수유닛(110)의 급수밸브를 차단하여 더이상의 물이 공급되지 않도록 한다.

다음, 상기 트레이(120)에 물의 공급이 완료되면, 상기 트레이(120) 내의 물은 제빙실(51)로 공급되는 찬 냉기에 소정 시간 이상 노출되어 얼게 된다.(S5) 상기 트레이(120)의 물이 제빙되는 동안 상기 온도센서(미도시)는 트레이(120)의 온도를 주기적으로 검출하거나 또는 실시간으로 검출하여 마이콤에 전달하고, 이 측정온도를 전달받은 마이콤에서는 설정온도와 비교한다.(S6) 이 비교에 의해 상기 트레이(110)에 담긴 물의 표면이 결빙되었는지를 판단하여 결빙되었다고 판단되면 일련의 동작을 정지하고 이빙단계로 전환한다.(S7)

다음, 이빙이 요구되면, 상기 제어유닛(150)에 의해 히터(131)가 작동되고, 상기 히터(131)가 작동되면 상기 트레이(120)에 열이 가해지면서 그 트레이의 내주면과 접촉되는 얼음의 외표면이 녹기 시작한다.(S8)

다음, 상기 제어유닛(150)에 의해 상기 구동모터(138)가 작동하여 웜기어(134)를 회전시키고, 이 웜기어(134)가 상기 웜휠(135b)을 회전시켜 그 웜휠(135b)이 결합된 스크류(135)가 회전을 하게 된다.(S9) 그러면, 상기 스크류(135)의 나사산부(135a)가 얼음을 밀어올려 얼음(I)이 하우징 방향으로 승강되면서 이빙작업이 진행된다.(S10)

다음, 상기 구동모터(138)에 의해 웜기어(134)가 회전을 하는 동시에 상기 커터(142)도 회전되기 시작한다.(S11) 그러면 상기 트레이(120)의 얼음이 그 트레이(120)에서 밀려올라 오면서 상기 커터(142)에 의해 일정 크기로 절단되고, 이 절단된 얼음조각(Ic)은 상기 커터(142)의 칼날(142)에 의해 환송튜브(143)로 전달되어 디스펜서를 향해 배출되거나 얼음저장통이 있는 경우 그 얼음저장통으로 배출된다.(S12)

여기서, 상기 트레이(120)에서 얼음이 이빙되는 과정, 또는 이빙을 준비하는 과정에서는 상기 제빙실(51)로 공급되는 냉기의 공급을 중단하는 것이 이빙작업을 용이하게 할 수 있고 히터(131)에 투입되는 전력을 줄일 수 있어 바람직하다.

다음, 취출이 완료되면, 상기 히터(131)와 커터(142)의 작동이 정지되고 상기 급수밸브(112)가 열리면서 수위센서와 유량센서 등에 의해 다시 적정량의 물이 트레이(120)로 공급되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이렇게 하여, 상기 제빙장치의 크기를 줄일 수 있고 상기 제빙장치가 차지하는 면적을 줄임으로써 상기 제빙장치를 구비하는 냉장고를 슬림화할 수 있다. 즉, 종래에는 트레이의 폭이 넓고 그 제빙용기에서 얼음을 이빙하는 이빙유닛의 폭이 넓어 전체적으로 제빙장치의 폭이 넓어지게 되므로 이를 장착하는 냉장고를 슬림하게 하는데 한계가 있었으나, 본 발명에서와 같이 상기 제빙장치가 직경이 작은 트레이로 이루어짐에 따라 전체적으로 제빙장치가 차지하는 면적이 작아질 수 있다.

또, 상기 제빙장치의 설치높이를 낮춰 냉기의 공급경로를 단축할 수 있고 이를 통해 냉기가 제빙실로 공급되는 과정에서 손실되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 종래에는 상기 제빙용기에서 제빙된 얼음을 저장하기 위한 얼음저장통이 필요하였으나, 본 발명에서는 상하방향으로 긴 트레이가 적용됨에 따라 그 트레이에서 일정량의 얼음을 보관할 수 있어 별도의 얼음저장통을 배제할 수 있고 이를 통해 전체적으로 제빙장치의 높이가 낮아져 상기 냉동실과 제빙실 사이의 거리를 좁힐 수 있고 이를 통해 냉기의 공급 경로가 단축되어 냉기 손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제빙장치를 구동하기 위한 입력손실을 줄일 수 있다.

또, 상기 제빙장치의 구성과 동작제어를 간소화하여 제조비용을 절감하고 오작동으로 인한 불량을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 종래에는 제빙된 얼음을 이빙하기 위하여 비틀림방식이나 히팅방식 또는 회전방식 등이 적용되었으나 이러한 방식에 비해 본 발명은 커터를 회전시키는 구동모터의 회전력을 이용하여 기구적으로 얼음을 이빙할 수 있도록 구성됨에 따라 그만큼 제빙장치의 구성과 동작제어가 간소하고 정확하게 되어 전체적으로 제빙장치에 대한 제조빙용을 절감하고 오작동에 대한 제빙불량을 미연에 방지하여 제빙장치에 대한 신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 제빙장치에서 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 상기 스크류는 커터를 회전시키는 구동모터를 공유하지 않고 별도의 구동모터에 의해 작동되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 도 10에서와 같이 상기 트레이(120)의 하측 중앙에 스크류 회전용 구동모터(125)를 별도로 구비하고, 그 스크류 회전용 구동모터(125)에의 회전축에 스크류(135)를 결합시킬 수 있다. 물론, 이 경우 상기 스크류(135)는 도 10에서와 같이 중앙에 한 개만 구비할 수도 있으나, 경우에 따라서는 기어 또는 벨트와 풀리를 이용하여 복수 개의 스크류를 구비할 수 도 있고 복수 개의 스크류마다에 스크류 회전용 모터를 독립적으로 구비할 수도 있다. 그리고 이 경우에도 기본적인 구성과 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 상기와 같이 스크류 회전용 구동모터(125)를 별도로 구비하는 경우 전술한 실시예에서의 전동부재와 전동봉과 웜기어와 웜휠 등을 좁은 공간에 구비할 필요가 없어 조립이 용이하고 상기 커터와 스크류가 독립적으로 작동됨에 따라 조작이 용이하고 잔고장을 줄일 수 있다.

또 한편, 본 발명에 의한 제빙장치가 냉장고에 적용되는 경우, 그 작용 효과는 다음과 같다.

즉, 3-도어 버텀 프리저 타입의 냉장고와 같이 상기 제빙실이 냉장실에 구비되고 냉동실에서 제빙실로 냉기를 안내하여 제빙장치를 작동시키는 경우에는 전술한 바와 같이 상기 제빙장치가 차지하는 공간을 줄일 수 있어 냉장고를 슬림화할 수 있다. 이를 통해 빌트인(built-in) 냉장고와 같이 다른 구조물과의 조화를 위해 냉장고의 전후 방향 길이를 줄여야 하는 경우에 상기와 같은 제빙장치를 적용하게 되면 냉장고, 특히 냉장실 도어의 두께를 줄일 수 있어 냉장고의 설치 자유도를 높일 수 있다.

또, 본 발명에 의한 제빙장치가 적용되는 경우에는 상기 트레이(120)의 상단에 커터(142)을 설치하여 얼음이 제빙장치의 상측에서 배출될 수 있으므로 도 11에서와 같이 상기 제빙장치(100)가 냉장실 도어의 하부, 즉 상기 디스펜서(52)와 거의 동일한 높이에서 횡방향으로 나란하게 배치되거나, 도 12에서와 같이 제빙장치(100)와 디스펜서(52)를 전후방향으로 배치할 수 있다. 따라서 상기 냉동실(2)과 제빙실(51) 사이의 유로길이를 줄일 수 있고 이로 인해 상기 냉동실(2)에서 제빙실(51)로 냉기를 공급하는 과정에서 발생될 수 있는 냉기 손실을 크게 줄여 냉장고의 전력소비량을 낮출 수 있다. 또, 이를 통해 냉장실 도어의 유효체적을 높일 수 있다.

본 발명에 따른 제빙장치 및 이를 구비한 냉장고 및 이 냉장고의 제빙방법은 양문 개방형 도어를 가지는 냉장고 제빙장치를 갖는 모든 냉동장치에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 제빙장치를 갖는 버텀 프리저 타입의 냉장고를 보인 사시도,

도 2는 도 1에 따른 제빙장치를 보인 사시도,

도 3은 도 2의 "I-I"선 단면도,

도 4는 도 2의 "II-II"선 단면도,

도 5는 도 2에 따른 이빙유닛에서 웜기어와 웜휠의 구성을 보인 사시도,

도 6은 도 2의 "II-II"선에 대한 다른 실시예를 보인 단면도,

도 7은 도 3에 따른 제어유닛의 구성을 보인 개략도,

도 8은 도 2에 따른 제빙장치의 제빙과정을 보인 종단면도,

도 9는 도 2에 따른 제빙장치에서 제빙과정을 보인 순서도,

도 10은 도 1에 따른 제빙장치에 대한 다른 실시예를 보인 개략도,

도 11 및 도 12는 도 2에 따른 제빙장치와 디스펜서의 배치구조에 대한 다른 실시예들을 보인 평면도 및 단면도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

5 : 냉장실 도어 52 : 디스펜서

100 : 제빙장치 110 : 급수유닛

112 : 급수밸브 113 : 급수펌프

120 : 트레이 130 : 이빙유닛

131 : 히터 132 : 승강부

133 : 전동부재 134 : 웜기어

135 : 스크류 135a: 나사산부

135b : 웜휠 136 : 전동봉

137 : 구동부 138 : 구동모터

139 : 회전축 140 : 이송유닛

141 : 하우징 142 : 커터

143 : 활송튜브 145 : 커터판

146 : 칼날 147 : 얼음취출구

150 : 제어유닛 151 : 검출부

152 : 판단부 153 : 지령부

Claims (21)

1. 제빙공간을 갖는 트레이;

   상기 트레이에 결합되어 얼음을 승강시켜 상기 트레이에서 이빙시키는 이빙유닛; 및

   상기 트레이에 결합되어 이빙되는 얼음을 이송시키는 이송유닛;을 포함하고,

   상기 이빙유닛은,

   상기 트레이에 회전 가능하게 결합되어 회전하면서 얼음을 승강시키는 적어도 한 개 이상의 승강부; 및

   상기 승강부에 결합되어 그 승강부에 회전력을 전달하는 구동부;를 포함하는 제빙장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 승강부는 나사산을 갖는 스크류가 구비되고, 상기 스크류가 상기 제빙공간에서 얼음과 접촉되어 회전하면서 얼음을 승강시키는 제빙장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 구동부는, 구동모터의 회전축에 결합되어 회전하는 구동기어; 및

   상기 승강부에 구비되고 상기 구동기어에 결합되어 그 구동기어의 회전력에 의해 회전하면서 상기 승강부를 회전시키는 종동기어;를 포함한 제빙장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 구동기어와 종동기어 사이에는 적어도 한 개의 중간기어가 더 구비되는 제빙장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 구동기어는 상기 이송유닛과 연동되도록 전동부재에 의해 결합되는 제빙장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 트레이의 내부는 단일 공간으로 이루어지는 제빙장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 트레이의 내주면에는 얼음의 승강방향으로 리브가 형성되는 제빙장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 트레이에 열을 가하기 위한 적어도 한 개 이상의 히터가 더 구비되는 제빙장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 히터는 상기 트레이에 접촉되도록 설치되는 제빙장치.
10. 제8항에 있어서,

    상기 히터는 상기 트레이와 소정의 간격을 두고 설치되는 제빙장치.
11. 제8항에 있어서,

    상기 히터는 그 히터의 온/오프를 제어하는 제어유닛에 전기적으로 연결되고,

    상기 제어유닛은,

    상기 트레이의 온도를 검출하거나 급수후 경과된 시간을 검출하는 검출부와, 상기 검출부에서 검출된 온도 또는 시간을 기준값과 비교하여 제빙이 완료되었는지를 판단하는 판단부와, 상기 판단부의 판단에 따라 히터의 온/오프를 제어하는 지령부로 이루어지는 제빙장치.
12. 제1항에 있어서,

    상기 이송유닛은,

    상기 트레이의 상측을 복개하는 하우징; 및

    상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 이빙유닛에 의해 승강되는 얼음을 절단하는 커터부재;를 포함하는 제빙장치.
13. 제12항에 있어서,

    상기 커터부재는 구동모터의 회전축에 결합되고, 그 외주면에 칼날이 나선형으로 형성되는 제빙장치.
14. 냉장고 본체;

    상기 냉장고 본체에 형성되는 냉장실;

    상기 냉장고 본체에 형성되고 상기 냉장실과 구획되는 냉동실;

    상기 냉장고 본체의 냉장실 영역에 설치되어 상기 냉동실의 냉기를 전달받아 얼음을 만드는 제빙실; 및

    상기 제빙실의 내부에 설치되어 얼음을 만드는 제빙장치;를 포함하고,

    상기 제빙장치는 제1항 내지 제10항 중에서 어느 하나의 특징을 가지는 냉장고.
15. 제14항에 있어서,

    상기 냉장고 본체에는 상기 냉장실을 개폐하는 냉장고 도어가 설치되고, 상기 냉장고 도어에 상기 제빙실이 형성되며, 상기 냉장고 도어에는 상기 제빙실에서 만들어진 얼음을 외부에서 취출하도록 디스펜서가 설치되고, 상기 제빙실은 디스펜서보다 높게 배치되는 냉장고.
16. 제14항에 있어서,

    상기 냉장고 본체에는 상기 냉장실을 개폐하는 냉장고 도어가 설치되고, 상기 냉장고 도어에 상기 제빙실이 형성되며, 상기 냉장고 도어에는 상기 제빙실에서 만들어진 얼음을 외부에서 취출하도록 디스펜서가 설치되고, 상기 제빙실은 디스펜서와 높이방향으로 적어도 일부가 중첩되도록 배치되는 냉장고.
17. 트레이에 물을 공급하는 급수단계;

    상기 트레이에 담긴 물을 냉각하여 얼음을 얼리는 제빙단계; 및

    상기 트레이의 얼음을 기구적으로 밀어 취출하는 이빙단계;로 진행되는 냉장고의 제빙방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 급수단계에서는 상기 트레이로 물이 공급되는 시간 또는 수량을 검출하고, 그 검출된 값이 설정된 값에 도달하였는지를 판단하는 급수완료여부 판단단계를 더 진행하는 냉장고의 제빙방법.
19. 제17항에 있어서,

    상기 제빙단계에서는 상기 트레이의 온도변화를 검출하거나 급수를 완료하고 나서 경과된 시간을 검출하고, 그 검출된 값이 설정된 값에 도달하였는지를 판단하는 제빙완료여부 판단단계를 더 진행하는 냉장고의 제빙방법.
20. 제17항에 있어서,

    상기 이빙단계에서는 상기 트레이에 열을 가해 그 트레이와 얼음 사이의 계면이 분리되도록 하는 이빙준비단계를 먼저 진행하는 냉장고의 제빙방법.
21. 제20항에 있어서,

    상기 이빙단계에서는 이빙작업을 수행하기 전에 상기 트레이에 대한 냉기공급을 중단하는 냉기공급 중단단계를 수행하는 냉장고의 제빙방법.

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