KR20120083127A

KR20120083127A - 제빙 어셈블리

Info

Publication number: KR20120083127A
Application number: KR1020110004608A
Authority: KR
Inventors: 권회준; 윤영균; 권택율
Original assignee: 주식회사 리빙케어
Priority date: 2011-01-17
Filing date: 2011-01-17
Publication date: 2012-07-25

Abstract

본 발명은 제빙 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명은, 제빙 홈이 상면에 형성되는 얼음 트레이; 상기 얼음 트레이의 위쪽에 구비되는 단열재; 상기 얼음 트레이의 제빙 홈에 설치되며, 상기 제빙 홈에 저장된 물에 침지되어 물을 냉각시키는 냉각부가 저면에 구비되는 콜드블록; 상기 콜드블록의 상면에 설치되어 전원을 인가시켜 상기 콜드블록을 열전냉각시키는 열전모듈; 상기 열전모듈의 상면에 설치되어 냉각을 위해 냉각팬이 상부에 설치되는 히트 싱크; 및 상기 열전모듈의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도, 전류 방향의 제어를 위한 컨트롤러;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 얼음 트레이에 저장된 물에 침지된 냉각부를 열전모듈을 통해 열전냉각시켜 냉각부의 중심에서부터 바깥쪽으로 얼음을 얼게 하므로 기포 배출에 따른 투명한 얼음을 얻을 수 있고, 기존의 냉매를 통해 냉각시키는 방식 대신 열전모듈을 통해 실시하므로 부피가 감소되고, 소음이 적으며, 소비전력 또한 낮아 경제적인 효과가 있다. 또한, 얼음의 이빙(離氷)시 열전모듈에 전류의 방향을 반대로 인가하여 이에 발생되는 열을 통해 실시하고, 얼음 트레이의 저면에서도 열전모듈 또는 히터를 통해 열을 가하므로 얼음의 원활한 분리가 가능한 효과가 있다.

Description

제빙 어셈블리{ICE MANUFACTURE ASSEMBLY}

본 발명은 제빙 어셈블리로, 보다 상세하게는 정수기 등에 적용되어 열전냉각에 의해 얼음을 투명한 상태로 제빙시키는 제빙 어셈블리에 관한 것이다.

일반적으로 제빙이라 함은 얼음을 제조하는 것으로, 보통 암모니아를 기화(氣化)시켜 그 당시 빼앗기는 기화열을 이용하며, 종류로는 투명한 얼음 덩어리 만드는 빙괴식(氷塊式)과 쇄빙식이 있다.

이러한 제빙을 하기 위한 압축식 냉장고(1)의 압축식 냉각장치(2)는 도 1에 도시된 바와 같이, 크게 증발기(3), 압축기(compressor: 4), 응축기(condenser: 5) 및 팽창밸브(6)로 구성되며, 이들 구성요소들은 각각 파이프(7)를 통해 상호 연통되어 있다.

여기에서, 상기 증발기(3)는 냉장고(1)의 내측에 배치되어 있으며 냉매를 기화시켜 냉장고 내의 온도를 급격히 낮추는 기능을 한다. 상기 압축기(4)는 증발기(3)를 통해 증발된 냉매 기체를 고압의 냉매 기체로 변화시키는 기능을 한다. 상기 응축기(5)는 냉장고(1)의 외측에 배치되어 있으며 압축기(4)를 통해 유입된 고압의 냉매 기체를 응결시켜 냉장고 내의 열을 외부로 배출시키는 기능을 한다. 상기 팽창밸브(6)는 압축기(4)와 응축기(5) 사이를 연결하는 파이프(7)에 구비되어 상기 응축기(5)를 통해 유입되는 응축된 냉매 액체를 저온 저압의 냉매 기체로 변화시키는 기능을 한다.

그에 따라, 상기 압축식 냉각장치(2)에 적용된 냉매(예를 들면, 프레온 가스)는 증발기(3)를 통해 기화되어 냉장고(1) 내의 온도를 급격히 낮추고 압축기(4)를 통해 고온 고압의 기체로 압축된 후 응축기(5)를 통과하면서 냉장고(1) 내의 열을 외부로 배출시키게 된다. 그 후, 상기 응축기(5)로부터 팽창밸브(6)로 공급되는 냉매는 팽창밸브를 거치면서 저온 저압의 냉매 기체로 변화된 후 증발기(3)로 보내져 다시 냉각작용을 반복하게 된다.

한편, 최근에는 상기와 같은 냉장고에 물을 제빙 용기에 자동으로 공급받고 제빙상태를 검사하여 제빙이 완료되면 제빙된 얼음을 제빙 용기로부터 자동으로 이탈시켜 얼음 보관함에 적재하도록 한 제빙 장치가 설치됨으로써, 제빙동작을 위한 사용자의 별도 조작이 없이 얼음을 얻을 수 있어 최근 널리 이용되고 있다.

그런데 이러한 종래의 제빙 장치는 냉장고에 설치된 냉동고의 냉매에 의해서만 얼음을 제빙함으로써, 냉매 관이 차지하는 부피가 커지고, 압축기(4) 등에 의한 소음이 증가하며, 냉장 기능만 있는 냉장고에서는 물이 얼지 않기 때문에, 제빙 기능을 구현할 수 없는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 얼음 트레이에 저장된 물에 침지된 냉각부를 열전모듈을 통해 열전냉각시켜 냉각부의 중심에서부터 바깥쪽으로 얼음을 얼게 하므로 기포 배출에 따른 투명한 얼음을 얻을 수 있고, 기존의 냉매를 통해 냉각시키는 방식 대신 열전모듈을 통해 실시하므로 부피가 감소되고, 소음이 적으며, 소비전력 또한 낮아 경제적인 제빙 어셈블리를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 얼음의 이빙(離氷)시 열전모듈에 전류의 방향을 반대로 인가하여 이에 발생되는 열을 통해 실시하고, 얼음 트레이의 저면 또는 측면을 포함한 모든 면을 통해 열을 가할 수 있으므로 얼음의 원활한 분리가 가능한 제빙 어셈블리를 제공하는 것이다. 또한, 경우에 따라서 별도의 히터를 추가하여 이빙시 보조 열원으로서의 역할을 제공할 수도 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 제빙 홈이 상면에 형성되는 얼음 트레이; 상기 얼음 트레이의 위쪽에 구비되는 단열재; 상기 얼음 트레이의 제빙 홈에 설치되며, 상기 제빙 홈에 저장된 물에 침지되어 물을 냉각시키는 냉각부가 저면에 구비되는 콜드블록; 상기 콜드블록의 상면에 설치되어 전원을 인가시켜 상기 콜드블록을 열전냉각시키는 열전모듈; 상기 열전모듈의 상면에 설치되어 냉각을 위해 냉각팬이 상부에 설치되는 히트 싱크; 및 상기 열전모듈의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도, 전류 방향의 제어를 위한 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 어셈블리에 의하여 달성된다.

또한, 상기 콜드블록은 냉각부가 적어도 하나로 구비되며, 상기 냉각부마다 얼음 트레이의 제빙 홈이 개별적으로 위치될 수 있다.

또한, 상기 컨트롤러는 얼음 트레이와 상기 콜드블록의 냉각부에서의 이빙(離氷)시 상기 열전모듈의 전류 방향을 반대로 제어할 수 있다.

또한, 상기 얼음 트레이의 저면 또는 측면을 포함하는 모든 면에 상기 제빙 홈에서의 이빙(離氷)을 위한 열전모듈 또는 히터가 부가적으로 설치될 수 있다.

또한, 상기 콜드 블록과 상기 얼음 트레이는 금속, 비금속, 합성수지 중 적어도 하나의 재질로 형성되며, 상기 콜드 블록과 상기 얼음 트레이의 재질이 금속 또는 비금속이면, 상기 콜드 블록의 냉각부와 상기 얼음 트레이의 내면은 인체 무해한 성분의 표면 처리 또는 표면 코팅될 수 있다.

본 발명에 의하면, 얼음 트레이에 저장된 물에 침지된 냉각부를 열전모듈을 통해 열전냉각시켜 냉각부의 중심에서부터 바깥쪽으로 얼음을 얼게 하므로 기포 배출에 따른 투명한 얼음을 얻을 수 있고, 기존의 냉매를 통해 냉각시키는 방식 대신 열전모듈을 통해 실시하므로 부피가 감소되고, 소음이 적으며, 소비전력 또한 낮아 경제적인 효과가 있다. 또한, 콜드블록의 냉각부에서 얼음의 이빙(離氷)시 열전모듈에 전류의 방향을 반대로 인가하여 이에 발생되는 열을 통해 실시하고, 얼음 트레이의 내면에서도 열전모듈 또는 히터를 통해 열을 가하므로 얼음의 원활한 분리가 가능한 효과가 있다.

도 1은 종래의 압축식 냉장고의 압축식 냉각장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제빙 어셈블리의 구성을 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제빙 어셈블리를 도시한 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제빙 어셈블리의 구성에서 냉각부와 제빙 홈이 다수 구비된 상태를 나타낸 도시한 측단면도이다.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 제빙 어셈블리에 의한 실시예의 구성을 상세하게 설명하기로 한다.

도 2에는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제빙 어셈블리의 구성이 분해 사시도로 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제빙 어셈블리의 구성이 측단면도로 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 제빙 어셈블리의 구성에서 냉각부와 제빙 홈이 다수 구비된 상태를 나타낸 도면이 측단면도로 도시되어 있다.

이들 도면에 의하면, 제빙 어셈블리(100)는 크게 얼음 트레이(110), 구동부(M), 단열재(120), 콜드블록(130), 열전모듈(140), 히트 싱크(150), 냉각팬(160) 및 컨트롤러를 포함하여 구성된다.

얼음 트레이(ice tray: 110)는 다각기둥 또는 원기둥 등의 형상이면서 상면에 제빙하는 얼음 형상과 대응되도록 측단면 형상이 반원형 또는 원기둥형 또는 다각 기둥형 등의 제빙 홈(112)이 형성되며, 열전달율이 우수한 금속, 비금속, 합성수지 재질 중 어느 하나로 제조된다. 이때, 얼음 트레이(110)의 재질이 금속일 경우, 구리, 알루미늄 및 그 합금 등으로 제조되며 재질은 이에 한정하지 않고 열전달율이 우수한 재질로의 변경 실시가 가능하다. 더욱이, 얼음 트레이(110)의 재질이 금속 또는 비금속 중 특히 알루미늄으로 제작된 경우에는 재질특성에 따른 유해 독성이 존재하므로 이를 차단하기 위해 인체에 무해한 성분으로 전체 또는 제빙 홈(112)을 표면 처리하거나 표면을 코팅할 수 있으며, 물속에 장기간 노출 시에도 인체에 무해하다고 알려진 테플론 코팅, 실리콘 코팅, 세라믹 코팅, 분체 도장 등이 사용되어질 수 있다.

그리고 얼음 트레이(110)에는 제빙 홈(112)에서의 제빙이 완료되면 하측에 위치된 얼음 수거통(보관통)으로 얼음을 낙하시켜 보관하도록 측면에서 회전력을 부여하는 구동부(M)가 구비될 수 있다. 결국, 구동부(M)는 구동에 의해 얼음 트레이(110)가 얼음 수거통의 상면과 대향되도록 180°회전되게 하면서 제빙 홈(112)에서 얼음을 분리시켜 얼음 수거통 내로 수집되게 한다. (도 3 참조)

그리고 얼음 수거통(보관통)은 측면 등에 열전모듈(140') 또는 열전유닛 등을 장착하여 제빙된 얼음이 녹지않게끔 방지하는 구조를 채택할 수 있다. 이는 현재 얼음정수기의 문제점 중의 하나인 제빙된 얼음을 외기로부터 지키지 못해(녹아서) 실제 소비자가 사용시에는 제빙시의 얼음보다 중량이 적고 형태가 변한(깨진) 얼음을 사용하게 되는 문제점을 해소할 수 있다.

더욱이, 얼음 트레이(110)는 도면에는 도시하지 않았지만 저면에 컨트롤러에 의해 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도, 전류 방향 등과 같은 작동조건이 제어되는 열전모듈 또는 히터 등이 부가적으로 설치될 수 있으며, 열전모듈 또는 히터 등에서 설정 시간 동안 발생되는 열을 통해 이빙(離氷)시 제빙 홈(112)에서 얼음의 원활한 분리가 가능해진다.

단열재(120)는 콜드블록(130)의 저면에 구비되어 콜드블록(130)의 저면에서 얼음이 얼지 않도록 하는 역할을 한다. 특히, 단열재(120)는 가장자리를 제외한 내부가 관통되므로 관통된 내부를 통해 상기 콜드블록(130)의 냉각부(132)가 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112) 내에 위치된다.

콜드블록(cold block: 130)은 단열재(120)의 상면과 열전모듈(140)의 저면 사이에 열전달율이 우수한 재질로 제조되어 설치되며, 플레이트 형상인 저면 중심부에 하단이 반구 형상인 봉 형태의 냉각부(132)가 하방을 향해 돌출 형성되어 상기 냉각부(132)가 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112)에 저장된 물에 침지된 상태에서 물을 냉각시킨다. 특히, 냉각부(132)는 콜드블록(130)에 1개가 설치되고 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112) 역시 일대일 대응되도록 1개가 설치되는 것으로 예시하였으나, 이에 한정하지 않고 1개의 열전모듈(140)의 용량에 따라 다수개가 배치되거나 다수개의 열전모듈(140)을 통해서도 배치될 수 있다. 즉, 콜드블록(130)의 저면에 다수개의 냉각부(132)가 구비되는 경우, 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112)도 상기 냉각부(132)의 개수와 동일한 다수개가 구비될 수 있다.(도 4 참조)

예컨대, 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112)에 물을 공급하기 위한 방법으로는 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112)에 급수부(도면에 미도시)에서 직접 물을 공급하거나, 콜드블록(130)의 측면부터 냉각부(132)의 저면까지 연결되는 급수라인(도면에 미도시)의 끝단에 급수부를 연결 설치한 후 상기 급수부에서 급수라인을 통해 제빙 홈(112)에 물을 공급할 수도 있다.

여기서, 기존 방식처럼 얼음 트레이를 냉각시키면 얼음 트레이부터 안쪽으로 냉각되기 시작하면서 그 내부에 불투명한 얼음이 얼게 되지만, 본 발명에서는 제빙 홈(112)의 안쪽에 잠입된 냉각부(132)가 냉각 포인트이므로 냉각 포인트부터 바깥쪽으로 얼음이 얼게 되면서 기포 배출에 따른 투명한 얼음을 얻을 수 있다.

열전모듈(Thermoelectric Module, TEM: 140)은 콜드블록(130)의 상면과 히트 싱크(150)의 저면 사이에 설치되어 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도, 전류 방향 등을 제어하는 컨트롤러(도면에 미도시)의 제어를 통해 전원을 인가시켜 얼음이 얼도록 콜드블록(130)을 열전냉각시킨다. 여기서, 열전모듈(140)은 2개의 서로 다른 금속으로 된 회로에 전류가 흐를 때 한쪽 접합부는 냉각되고, 다른 부위는 가열되는 펠티어(Peltier) 효과를 통해 실시할 수 있다.

이때, 열전모듈(140)은 일반적으로 콜드블록(130)을 냉각시키고 그 반대 방향인 히트 싱크(150)에서 열전모듈(140)의 열을 방열시키지만, (+),(-)극을 바꿔 전류의 인가 방향을 반대로 하면 히트 싱크(150)를 냉각시키고 콜드블록(130)에서 열전모듈(140)의 열을 방열시키게 한다.

이렇게, 컨트롤러는 제어를 통해 열전모듈(140)에 설정 시간(약 1~10초) 동안 전류 방향을 다르게 할 경우, 얼음 트레이(110)에서 얼려진 얼음을 이빙시킬 때 콜드블록(130)이 가열되면서 이와 연결된 냉각부(132)의 열을 통해 얼음의 분리가 용이하게 된다.

히트 싱크(heat sink: 150)는 열전모듈(140)의 상면과 냉각팬(160)의 저면 사이에 설치되어 열전모듈(140)의 냉각을 위해 구비되는 방열판으로, 높은 방열효율을 얻기 위해 상단에 금속판 형태로 얇게 가공한 핀이 다수 배치되는 형상으로 형성된다.

냉각팬(160)은 히트 싱크(150)의 상면에 설치되어 인가 전원을 통해 상기 히트 싱크(150)의 열을 냉각시키는 팬이다.

그러므로 본 발명에 의한 제빙 어셈블리(100)는 냉장고 또는 정수기 또는 냉온수기 등에 설치되며, 사용자의 선택에 의해 제빙 기능이 실행되면, 컨트롤러를 통한 제어에 의해 열전모듈(140)에 전원이 인가된다. 이때, 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112) 내에는 냉각부(132)가 급수부를 통해 저장된 물에 침지된 상태이다.

다음으로, 열전모듈(140)의 아래쪽에 구비되는 콜드블록(130)이 냉각되면서 상기 콜드블록(130)의 저면에 구비된 냉각부(132) 역시 냉각되고 상기 냉각부(132) 주변부터 얼기 시작하여 제빙 홈(112)의 내부의 물이 얼게 된다. 이때, 콜드블록(130)과 얼음 트레이(110)의 사이는 이격되어 있거나 단열재(120)가 개입되므로 상기 콜드블록(130)의 저면에서 얼음이 어는 것을 방지한다.

특히, 제빙시 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112) 주변의 수면은 얼지 않도록 하면서 중심 쪽의 냉각부(132)에서부터 얼기 시작하므로 상기 냉각부(132) 주변에서 얼음이 얼면서 물속에 포함된 염소나 기포가 신속하게 배출될 수 있고 이를 통해 기포가 남지 않은 투명한 얼음이 만들어지게 된다.

다음으로, 제빙이 완료되면 얼음을 콜드블록(130)의 냉각부(132)와 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112)에서 분리시킨다. 이는 콜드블록(130)의 냉각부(132)에서 얼음을 분리할 때 컨트롤러의 제어를 통해 열전모듈(140)에 인가되는 전류 방향을 설정 시간 동안 다르게 하면 상기 콜드블록(130) 쪽으로는 열이 발생하고, 히트 싱크(140) 쪽으로는 냉각되는 원리를 이용하는 것이다.

또한, 얼음 트레이(110)의 제빙 홈(112)에서 얼음을 분리하고자 할 때 컨트롤러의 제어에 의해 상기 얼음 트레이(110)의 저면 또는 측면에 부가적으로 설치된 열전모듈 또는 히터 등에 전원을 인가한 후 설정 시간 동안 발생되는 열을 통해 실시되는 것이다.

더욱이, 얼음이 얼음 트레이(110)에서 분리가 가능해지면 구동부(M)가 구동하여 상기 얼음 트레이(110)를 회전시켜 수용된 얼음을 얼음 수거통으로 낙하시켜 얼음을 보관하게 된다.

100: 제빙 어셈블리 110: 얼음 트레이
112: 제빙 홈 120: 단열재
130: 콜드블록 132: 냉각부
140: 열전모듈 150: 히트 싱크
160: 냉각팬

Claims

제빙 홈이 상면에 형성되는 얼음 트레이;
상기 얼음 트레이의 위쪽에 구비되는 단열재;
상기 얼음 트레이의 제빙 홈에 설치되며, 상기 제빙 홈에 저장된 물에 침지되어 물을 냉각시키는 냉각부가 저면에 구비되는 콜드블록;
상기 콜드블록의 상면에 설치되어 전원을 인가시켜 상기 콜드블록을 열전냉각시키는 열전모듈;
상기 열전모듈의 상면에 설치되어 냉각을 위해 냉각팬이 상부에 설치되는 히트 싱크; 및
상기 열전모듈의 전원 인가 여부, 전원 인가 시간, 온도, 전류 방향의 제어를 위한 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 어셈블리.
제 1항에 있어서,
상기 콜드블록은 냉각부가 적어도 하나로 구비되며, 상기 냉각부마다 얼음 트레이의 제빙 홈이 개별적으로 위치되는 것을 특징으로 하는 제빙 어셈블리.
제 1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 얼음 트레이와 상기 콜드블록의 냉각부에서의 이빙(離氷)시 상기 열전모듈의 전류 방향을 반대로 제어하는 것을 특징으로 하는 제빙 어셈블리.
제 1항에 있어서,
상기 얼음 트레이의 저면에 상기 제빙 홈에서의 이빙(離氷)을 위한 열전모듈 또는 히터가 부가적으로 설치되는 것을 특징으로 하는 제빙 어셈블리.
제 1항에 있어서,
상기 콜드 블록과 상기 얼음 트레이는 금속, 비금속, 합성수지 중 적어도 하나의 재질로 형성되며,
상기 콜드 블록과 상기 얼음 트레이의 재질이 금속 또는 비금속이면, 상기 콜드 블록의 냉각부와 상기 얼음 트레이의 내면은 인체 무해한 성분의 표면 처리 또는 표면 코팅되는 것을 특징으로 하는 제빙 어셈블리.