KR20190000231A

KR20190000231A - 제빙기 및 이를 포함하는 냉장고

Info

Publication number: KR20190000231A
Application number: KR1020170079313A
Authority: KR
Inventors: 지준동; 김종명
Original assignee: 주식회사 대창
Priority date: 2017-06-22
Filing date: 2017-06-22
Publication date: 2019-01-02
Also published as: KR102055832B1

Abstract

제어박스; 제어박스 내에 마련되고, 회전동력을 발생시키는 모터부; 모터부의 회전동력이 전달되고, 회전동력에 의한 회전속도가 변속될 수 있는 변속비를 지닌 하나 이상의 기어 및 하나 이상의 기어와 연동되고 제어박스 외측으로 변속된 회전을 전달하는 출력치차를 포함하는 기어군; 및 기어군의 출력치차로부터 연장된 연결축과 일측부가 연결되어 출력치차가 전달하는 최종 회전수에 의해 회전되되, 일측부의 회전각도가 타측부의 회전각도보다 더 크게 형성되는 아이스트레이를 포함하고, 출력치차는, 모터부의 회전동력을 하나 이상의 기어를 통해 전달받되, 회전 중에 두 개의 변속비를 통해 회전될 수 있도록 서로 다른 모듈로 형성되는 제1치차 및 제2치차가 형성되고, 제1치차 및 제2치차는 기 결정된 서로 다른 회전구간에 형성되는, 제빙기가 제공된다.

Description

제빙기 및 이를 포함하는 냉장고{ICE MAKER AND REFRIGERATOR INCLUDING THE SAME}

본 발명은 제빙기 및 이를 포함하는 냉장고에 관한 것이다.

일반적으로, 냉장고는 음식물을 냉장 보관하는 냉장실 및 음식물을 냉동 보관하는 냉동실을 구비하는 본체를 구비하며 본체의 후방에는 냉매를 압축하는 압축기와 냉기를 생성하기 위한 열교환기가 설치된다. 열교환기에서 발생되는 냉기는 팬에 의해 냉장실이나 냉동실 내부로 공급되고 냉장실이나 냉동실을 순환하여 온도가 상승된 공기는 다시 열교환기를 거쳐 냉장실 또는 냉동실로 공급되도록 함으로써 냉장실 또는 냉동실에 보관 중인 식품을 항상 신선한 상태로 유지할 수 있게 된다. 이때, 냉동실 또는 냉장실에는 얼음을 제조하기 위한 제빙기가 설치된다.

이러한 냉장고에 구비되는 제빙기는 물을 제빙용기에 자동으로 공급받고 제빙상태를 체크하여 제빙이 완료되면 제빙된 얼음을 제빙용기로부터 자동으로 이탈시켜 얼음보관용기에 적재하도록 하고, 제빙동작을 위한 사용자의 별도 조작이 없이 얼음을 얻을 수 있어서 최근 널리 이용되고 있다.

이러한 제빙기는 얼음을 이빙하기 위하여 이젝터와 히터를 포함하는 타입과 트레이(tray)를 트위스트(twist)시키는 타입이 있다. 트레이를 트위스트시키는 타입의 제빙기에서는 히터를 사용하지 않기 때문에 에너지 효율이 이젝터와 히터를 포함하는 타입보다 높다. 트레이를 트위스트시키는 타입에서는 트레이를 트위스트시켰다가 원위치로 복귀시켜야 하기 때문에 트레이를 정회전 뿐만 아니라 역회전시킬 필요가 있다. 이를 위하여, 모터를 직류(DC) 모터를 사용한다. 종래에는 오랫동안 직류 모터로서 브러시(brush) 모터를 사용하고 있다.

그런데, 브러시 모터에 사용되는 카본(carbon)으로 형성되는 브러시에서 시간이 지남에 따라 분진이 발생하게 된다. 이로 인하여, 브러시 모터 자체의 수명에 한계가 있고, 브러시 모터 주변(냉장고 내부)에 분진에 의한 오염이 발생한다. 또한, 브러시 모터 자체에서 발생되는 소음 및 진동이 심하여 동작 시에 사용자에게 불쾌감이 발생하게 된다. 뿐만 아니라, 브러시 모터의 운전시에 소모되는 전류량이 높고 브러시 모터에서 발생되는 열이 높아서 결국 에너지 효율을 떨어뜨리게 된다. 또한, 모터의 구동력이 아이이스트레이가 트위스트되는 과정에서 일률적으로 전달됨에 따라 효율적으로 제빙과정이 수행되지 않았다.

대한민국 공개특허공보 제 10-1366559 호 (2014. 02. 26)

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 고속-저토크 및 저속-고토크 구간으로 구분하여 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 적용할 수 있는 제빙기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 구분하되, 기 결정된 구간만큼 치차의 결합구간을 형성하여 두 기어의 결합으로 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 제공할 수 있는 제빙기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 고속-저토크 및 저속-고토크 구간으로 구분하여 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 적용할 수 있는 제빙기를 포함하는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 구분하되, 기 결정된 구간만큼 치차의 결합구간을 형성하여 두 기어의 결합으로 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 제공할 수 있는 제빙기를 포함하는 냉장고를 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고, 모터부는, 모터부의 모터축이 출력치차의 연결축과 서로 반대방향으로 연장되도록 배치도리 수 있다.

또한, 모터축은 상기 모터부의 몸체와 편심 배치되어 형성될 수 있다.

또한, 모터부는 기어드(geared) 스테핑 모터인, 제빙기.

또한, 연동되는 기어와 제1치차가 연동되어 회전되는 구간에서는 제2치차와 연동되어 회전되는 구간보다 아이스트레이가 고속으로 회전되고, 연동되는 기어와 제2치차가 연동되어 회전되는 구간에서는 제1치차와 연동되어 회전되는 구간보다 아이스트레이가 높은 토크로 회전될 수 있다.

또한, 아이스트레이는, 일측부는 제1치차 및 제2치차의 연동에 의한 회전 시에 회전되고, 타측부는 제1치차의 연동에 의한 회전 시에만 회전될 수 있다.

또한, 아이스트레이는 탄성을 지니는 수지재로 형성될 수 있다.

또한, 연결축의 회전범위는 180도 이하이고, 180도의 회전범위 내에서 회전속도 및 토크가 서로 다른 복 수 개의 구간이 형성될 수 있다.

또한, 연결축의 회전은 기 결정된 각도만큼 정회전 또는 역회전하고, 동일한 각도만큼 복귀회전되는 것을 한 번의 싸이클로 작동될 수 있다.

또한, 한 번의 싸이클은 90초 내지 120초 동안 수행될 수 있다.

또한, 기어군과 연동되어 어군의 회전동력을 통해 작동되는 만빙감지레버를 더 포함할 수 있다.

또한, 아이스트레이의 수용부에 제빙수가 수용되는 양을 감지하기 위한 정정용량센서를 더 포함할 수 있다.

또한, 기어군 내에서 상기 하나 이상의 기어 중 출력치차와 연동이 되는 기어는, 기 결정된 서로 다른 회전구간에서 연동이 되기 전후로 자유회전하는 유동구간이 형성될 수 있다.

또한, 제1치차는, 제1치차가 연동된 상태에서 회전대기 상태인 원점을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

또한, 서로 다른 모듈에 의해, 연동된 출력치차의 토크가 증가되고 회전속도가 감소하는 회전구간이 형성될 수 있다.

또한, 출력치차와 직접 연동되는 제2기어는, 제2-1기어 및 제2-2기어를 포함하고 제2-1기어는 제2-2기어와 결합되어 동일한 회전축을 중심으로 기 결정된 각도만큼 슬라이드 회동이 가능하다.

또한, 기 결정된 각도는 20도일 수 있다.

상기에 기재된 제빙기를 포함하는, 냉장고가 제공된다.

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 고속-저토크 및 저속-고토크 구간으로 구분하여 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 적용할 수 있는 제빙기를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 구분하되, 기 결정된 구간만큼 치차의 결합구간을 형성하여 두 기어의 결합으로 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 제공할 수 있는 제빙기를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 모터에 의해 회전되는 아이스 트레이의 회전구간을 구분하되, 기 결정된 구간만큼 치차의 결합구간을 형성하여 두 기어ㅇ의 결합으로 모터의 동력을 이빙에 효율적으로 제공할 수 있는 제빙기를 포함하는 냉장고를 제빙기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기의 단면도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어군의 배치구조를 나타낸 사시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어군의 배치구조를 나타낸 측면도
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어군의 배치구조를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 아이스트레이가 회전되는 범위를 나타낸 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2기어의 구조를 나타낸 분해사시도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시적 실시예에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.

그리고, 이하에서 설명한 실시예는 제어부, 신호송신부, 교차출력부, 신호수신부, 구동부 등의 구성 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는데 있어서 보조적으로 작용될 수 있으므로, 도시하지는 않았으나 이에 대하여 우선 간략히 설명하고 본 발명에 대하여 구체적으로 후술하도록 한다.

상기의 구성 중 제어부, 신호송신부 및 교차출력부는 냉장고 측에 위치될 수 있고, 제빙기(1) 측에는 신호수신부, 구동부 등의 구성이 포함될 수 있다. 제어부에 의해 신호를 송신하는 구성, 즉, 신호송신부 및 교차출력부는 냉장고에 위치되어 있으므로, 냉장고로부터 신호를 수신받는 상기 제빙기가 될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제빙기(1)의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 제빙기(1)는 냉장고의 냉동온도를 가지는 공간 내에 배치될 수 있다. 제빙기(1)는 구동부(20) 및 아이스트레이(30)를 포함할 수 있다.

아이스트레이(30)는 내부에 제빙수를 수용하는 수용부(31)를 포함할 수 있다. 아이스트레이(30)의 내부에는 복수 개의 격벽이 형성되어 수용부(31)는 복수 개의 공간으로 분리될 수 있다. 아이스트레이(30)에는 제빙수의 온도를 측정하기 위한 온도 센서부(미도시)가 형성될 수 있다. 또한, 수용부(31) 내에 수용된 제빙수의 수량을 감지하기 위하여 정전용량센서(미도시)가 마련될 수 있다.

아이스트레이(30)는 수지재로 형성될 수 있으며, 기어군(100)의 회전에 의해서 트위스트되었다가 원래의 형상으로 복귀될 수 있다.

기어군(100)은 아이스트레이(30)의 일측에 마련될 수 있다. 기어군(100)은 아이스트레이(30)를 트위스트(twist)시켜서 아이스트레이(30) 내에서 제빙된 얼음을 이빙시킬 수 있다. 이를 위하여, 기어군(100)은 아이스트레이(30)를 회전시키기 위한 구성을 포함할 수 있다.

예를 들어, 기어군(100)은 하나 이상의 기어 및 아이스트레이(30)와 연결된 출력치차(130)를 포함할 수 있다. 모터부(10)에서 전달된 회전력을 변속하는 상기 하나 이상의 기어는 출력치차(130)와 맞물려서 기 결정된 구간만큼 회전될 수 있다. 여기서, 모터부(10)는 기어드(geared) 스테핑(stepping) 모터일 수 있다. 기어드 스테핑 모터는 펄스 신호를 인가할 때마다 일정한 각도씩 회전될 수 있고, 입력된 펄스 신호의 수와 모터의 회전각도가 비례한다. 따라서, 입력 펄스를 제어함으로써 모터의 회전 각도를 정확하게 제어함과 동시에 변속을 할 수 있다.

상기 모터부(10)가 브러시모터일 경우에는, 카본(carbon)으로 형성된 브러시의 수명이 제한적이고, 카본 브러시에서 발생되는 카본 분진에 의해 모터 주변이 오염된다. 또한, 브러시모터에서 발생되는 소음 및 진동이 크고, 브러시모터의 운전시에는 소비되는 전류가 높을 수 있다. 뿐만 아니라, 브러시모터에 의해 발생되는 온도가 크게 상승되어 에너지 소모가 클 수 있다. 그에 반해, 스테핑 모터는 운전에 의해 소모되는 전류가 낮고, 작동시의 소음 및 진동이 작다. 또한, 스테핑 모터의 운전시에 발생되는 열이 낮아서 에너지 효율이 높다. 또한, 카본 브러시가 없기 때문에 카본 가루에 의해 발생되는 오염이 없고 마모가 되지 않음으로, 수명이 반영구적일 수 있다.

제빙기(1)는 모터부(10)에 의한 아이스트레이(30)의 회전 위치를 감지하기 위한 위치 센서(미도시됨)를 포함할 수 있다. 여기서 회전 위치는 아이스트레이(30)의 각 양단의 위치가 될 수 있다.

기어군(100)은 모터부(10)에서 발생되는 회전의 회전속도를 감속시키고 토크(torque)를 증가시킬 수 있다. 반대로 회전속도를 증가시키고 토크를 저하시킬 수도 있다. 그리고, 기어군(100)은 만빙감지레버(미도시됨)와도 연결되어서, 아이스트레이(30)를 트위스트시킬 뿐만 아니라 제빙기(1)에서 생성되어 얼음 저장부(미도시됨)에 저장되는 얼음의 양을 측정하는 동작도 수행할 수 있다.

제어박스(20)는 그 내부에 모터부(10) 및 기어군(100)이 수용될 수 있으며, 출력기어(130)가 아이스트레이(30)와 연결될 수 있도록 통공(미도시)이 형성될 수 있다. 또한, 제어박스(20)의 일측에는 제어박스(20) 하부에 위치하는 얼음 저장통 내에 저장되는 얼음의 만빙감지를 위하여 만빙감지용 발광부 및 수광부 중 적어도 하나가 위치할 수 있다. 즉, 제어박스(20)의 일측에 위치하는 발광부 및/또는 수광부는 얼음에 비치는 빛의 반사정도에 따라서 얼음의 만빙 여부를 감지할 수 있다.

구동부(20)에서 발생되는 회전력에 의해 아이스트레이(30)가 트위스트될 수 있다. 아이스트레이(30)가 트위스트되기 위해서, 아이스트레이(30)의 일측은 기 결정된 회전거리만큼 회전된 상태에서 정지하고, 아이스트레이(30)의 타측은 기 결정된 회전거리보다 더 회전할 수 있다. 이와 같이, 아이스트레이(30)의 양측이 회전하는 회전 거리가 서로 다름으로써, 아이스트레이(30)가 트위스트될 수 있다.

모터부(10)를 제어하기 위한 모터 제어부(미도시됨)는 제빙기(1) 내에 위치하거나 냉장고에 위치할 수 있다. 모터 제어부가 제빙기(1) 내에 위치하는 경우에 모터부(10)의 일측에 배치되는 인쇄회로기판(미도시됨) 상에 위치할 수도 있다. 모터부(10)는 스테핑 모터이기 때문에 모터 제어부는 제어 파형을 공급받음으로써 모터부(10)를 제어할 수 있다. 또한, 모터부(10)의 구동파형에 의한 위치 신호가 모터 제어부로 공급될 수 있다. 이를 통해, 모터 제어부는 모터부(10)의 회전 위치를 정확하게 제어할 수 있다. 상기 모터 제어부는 모터부(10)를 구동하기 위한 펄스 신호를 발생시키는 드라이버일 수 있다.

모터부(10)인 스테핑 모터는 정방향 및 역방향 회전이 모두 가능할 수 있다. 따라서, 모터부(10) 만으로 아이스트레이(30)를 트위스트시켰다가 원위치시키는 것이 가능하다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 아이스트레이(30)를 트위스트시키는 것은 모터부(10)에 의하고, 아이스트레이(30)를 다시 원위치시키는 것은 아이스트레이(30)의 일측에 장착되는 탄성 부재(미도시됨)에 의할 수도 있다.

나아가, 제빙기(1)는 제어와 관련하여 앞서 설명한 신호송신부, 교차출력부, 신호송신부 및 드라이브 등의 구성을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 냉장고에 포함된 신호송신부는 전기신호를 송신하여 상기 전기신호에 포함된 정보에 따라 구동부(20)가 구동되도록 할 수 있다. 신호송신부로부터 전송받은 상기 전기신호는 교차출력부에 의해 신호수신부로 전달될 수 있다. 전달되는 방향은 전기신호에 최종적으로 전기신호가 전달될 구동부의 동작정보를 결정할 수 있다.

나아가. 냉장고로부터 수신된 상기 전기신호에 포함된 정보는, 전기신호가 펄스 형태로 전달될 경우 상이한 pps(pulse per secomd)로 전달되어 각 pps(pulse per secomd)는 각각 특정 정보를 포함할 수 있다. 일 예로서, 180pps로 전달될 경우에는 정회전 500pps로 전달될 경우에는 역회전으로 구동부가 구동될 수 있다. 상기와 같이 회전방향과 관련된 정보뿐만아니라, 회전각도 및 토크 등을 포함하는 정보가 될 수 있다.

그리고, 0, 1, -1 등의 디지털 신호일 경우에는 복수 개의 신호선마다 전달되는 신호조합의 결과로 회전속도, 회전방향, 회전각도 및 토크 등이 결정될 수 있다. 즉, 전기신호는 바이폴라(bipolar) 형식일 수 있다. 물론, 유니폴라(unipolar) 형식일 수 있다. 예를 들어 1, 0 의 신호인 디지털 신호일 경우에도 각 신호의 조합을 통해 회전속도, 회전방향, 회전각도 및 토크가 결정될 수 있다. 즉, 전기신호는 바이폴라(bipolar) 및 유니폴라(unipolar) 중 하나 이상이 적용될 수 있다.

상기 냉장고에 포함된 교차출력부로부터 전달된 전기신호는 신호수신부로 수신되어, 구동부로 전달할 수 있다. 상기 구동부는 상기 전기 신호를 수신받아 구동될 수 있다. 여기서 구동부, 드라이브 및 구동모터를 포함할 수 있다. 드라이브는 모터부(10)가 구동되는 정보를 전달함으로써, 모터부(10)가 회전되는 회전정보를 생산할 수 있다. 여기서 생산은 기 수신받은 전기신호에 포함된 정보를 해석하는 과정으로서 기 결정된 규칙에 의할 수 있고, 상기 기 결정된 규칙은 상술한 전기신호에 포함된 정보에 대하여 기술한 내용에 해당한다.

상기 드라이브에서 모터부(10)를 회전시키기 위한 회전정보가 생산되면, 모터부(10)로 전달되고, 구동모터는 기 결정된 회전정보에 대응되는 구동이 이루어질 수 있다. 이때, 모터부(10)가 회전되는 동력은 외부에서 별도로 전원선에 의해 공급될 수 있다. 예를 들면, 전기신호를 보내는 전압은 5V, 모터부(10)를 구동시키는 전압은 12V가 될 수 있다. 상기 전원선은 구동부로 연결되어 동력을 전달할 수 있다. 즉, 상기 동력은 드라이브 또는 구동모터로 연결되어 전달될 수 있다.

전달된 상기 동력은 모터부(10)를 회전시키고 구동부(10)의 축과 연결되어 있는 아이스트레이(30)의 일측부를 회전시킬 수 있다. 아이스트레이(30)는 일측부가 모터부(10)와 연결되어 모터부(10)의 회전에 따라 전구간 함께 회전되고, 타측부는 스토퍼(미도시) 등에 걸려서 기 결정된 구간만큼 함께 회전될 수 있다. 상기 기 결정된 구간은 상기 전구간보다 적은 범위에 해당하며, 상시 전구간만큼이 제외된 기 결정된 구간은 아이스트레이(30)의 일측부만 회전되게 되므로, 아이스트레이(30)는 트위스트(twist)될 수 있다. 제빙수를 수용하고 영하의 온도에 배치되는 아이스트레이(30)는 상기 제빙수가 얼음으로 상태변화하면 이를 제빙하기 위해 아이스트레이(30)가 트위스트가 되어 상기 얼음이 제빙될 수 있다.

따라서, 제빙을 위해 아이스트레이(30)를 트위스트시키는데, 이 때 모터부(10)를 구동하여 아이스트레이(30)를 트위스트시킬 수 있고, 모터부(10)는 전기신호를 기초로 드라이브에 의해 회전정보로 생산되어 전달될 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 회전정보가 될 전기신호를 교차출력부의 선택적인 전송에 의해 결정이 되어, 이빙을 행할 수 있다.

물론, 이에 한정되지 않고, 각 구성 중 일부 구성은 미포함되어 전기신호 및 회전신호의 송출방식을 달리하여 모터부(10)의 회전을 행하도록 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기어군(100)의 배치구조를 나타낸 사시도이다.

도 2를 참조하면, 기어군(100)은 제1기어(110), 제2기어(120) 및 출력치차(130)를 포함할 수 있다. 본 예시에서, 기어군(100)에 포함된 변속구성은 상기 세가지 구성이나, 이는 하나의 예에 불과하며, 하나 이상의 변속가능한 기어를 포함할 수 있다.

구체적으로, 제1기어(110)는 제1-1기어(111) 및 제1-2기어(112)를 포함할 수 있다. 제1-1기어(111)는 모터부(10)의 회전동력이 최초로 전달되는 기어군(100)에 포함된 기어로서, 제1-2기어(112)보다 피치원이 더 크게 형성될 수 있다. 물론, 제1-1기어(111) 및 제1-2기어(112)는 회전중심축이 동일하므로, 제1-1기어(111)에 전달된 모터부(10)의 회전동력은 제1-2기어(112)에 전달되어 감속된 회전속도가 제2기어(120)로 전달될 수 있다.

상기 제2기어(120)의 제2-1기어(121)로 전달된 회전동력은 출력치차(130)로 전달될 수 있다. 여기서, 출력치차(130)는 제2-1기어(121)와 제1치차(131)의 결합에 의해 회전될 수 있다. 제2기어(120)는 제2-1기어(121) 및 제2-2기어(122)를 포함하는데, 제2-2기어(122)의 피치원은 제2-1기어(121)의 피치원보다 작게 형성되며 회전중심축은 동일할 수 있다.

상기 제1치차(131)는 출력치차(130)의 회전중심축을 기준으로 360도 방향으로 모두 형성되어 있지는 않으며, 기 결정된 구간 형성될 수 있다. 따라서, 출력치차(130)는 출력치차(130)의 회전구간 중에서 기 결정된 구간만큼 제2-1기어(121)와 제1치차(131)의 결합에 의해 회전될 수 있다.

상기 제1치차(131)와 제2-1기어(121)의 연동에 의해 회전되는 상기 기 결정된 구간 이후에는 출력치차(130)에 포함되는 제2치차(132)와 제2-2기어(122)의 연동에 의해 출력치차(130)가 회전될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 제2기어(120)에 포함되는 제2-1기어(121)기어와 제2-2기어(122)의 동일한 회전중심축과 상이한 피치원에 의해, 제2기어(120)의 제2-1기어(121) 및 제2-2기어(122)과 연동되는 출력치차(130)는 회전속도 및 토크가 회전구간별로 달라질 수 있다.

구체적으로, 도 3을 참조하여 이하에서 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어군(100)의 배치구조를 나타낸 측면도이다.

도 3을 참조하면, 출력치차(130) 및 제2기어(120)의 연동에 의해 아이스트레이(30)의 회전속도, 회전범위(회전각도) 및 토크 등을 알 수 있다. 모터부(10)로부터 발생하는 회전동력이 제1기어(110)를 통해 변속을 거치면서 회전수가 저하되고 제2기어(120)에 전달되면서 토크가 증가될 수 있다. 회전수 저하와 토크의 증가는 모터부(10)로부터 전달되는 회전동력이 일정하게 유지된다는 전제를 할 때 서로 반비례관계가 될 수 있으므로 각 수치의 증감이 이루어질 수 있다.

물론, 회전동력은 앞서 설명한 바와 같이 공급신호 또는 전력 등의 요인으로 달라질 수 있으나, 변속비 및 기어군(100)의 구조를 설명하기 위하여 일정한 회전동력이 제공되는 상황을 가정하고 설명하도록 한다.

기어군(100)에서는 모터축(도 4의 12a)에 마련되는 피니언(12)으로부터 회전동력을 전달받아 제1기어(110) 및 제2기어(120)가 동일한 회전수로 회전될 수 있다. 물론, 회전은 정회전 및 역회전이 가능하고, 이러한 제어는 제어부를 통해 스테핑 모터인 모터부(10)가 회전됨으로써 행해질 수 있다.

동일한 회전속도로 회전되는 기어부(100)의 구성인 제1기어(110) 및 제2기어(120)가 있는 반면에, 출력치차(130)는 회전속도가 회전구간에 따라 달라질 수 있다. 이러한 구성은 출력치차(130)에 포함된 제1치차(131) 및 제2치차(132)가 각각 제2기어(120)의 제2-2기어(122) 및 제2-1기어(121)와 서로 맞물려 회전되되, 출력치차(130)에 형성된 기어이빨(jaw)이 피치원 방향으로 일부구간 형성됨으로써 가능할 수 있다.

구체적으로, 상기 기어이빨(jaw)은 제1치차(131) 및 제2치차(132)에 모두 형성되어 있으나, 일부구간 형성될 수 있고, 상기 일부구간은 출력치차(130)의 회전중심으로부터 기 결정된 각도만큼 형성될 수 있으며, 제1치차(131) 및 제2치차(132)에 기어이빨(jaw)이 형성된 기 결정된 각도는 서로 중첩되는 것을 피할 수 있다. 다만, 각각의 상기 기 결정된 각도는 전구간(360도) 각도 상에서 연이어 배치될 수 있다.

제1치차(131)가 제2-2기어(122)와 연동되어 맞물려서 제1치차(131)의 기어이빨(jaw)이 형성된 각도만큼 이루어지는 회전이 고속회전이라고 할 때, 제2치차(132)가 제2-1기어(121)와 연동되어 맞물려서 제1치차(131)의 기어이빨(jaw)이 형성된 각도만큼 이루어지는 회전은 고토크회전이라고 할 수 있다.

상기의 고속 및 고토크는 제1치차(131) 및 제2치차(132)가 기어군(100) 내에서 연동되어 회전될 때 서로 상대적으로 증가된 효과를 의미하는 것이다.

또한, 기어군(100) 내에서 출력치차(130)와 연동이 되는 제2기어(120)는, 출력치차(130)와 연동이 되기 전후로 자유회전하는 유동구간이 형성될 수 있다. 즉, 기 결정된 구간에 기어이빨(jaw)이 형성된 출력치차(130)와의 연동은 구간에 따라 이루어지므로 제1치차(131) 및 제2치차(132)와의연동이 되지 않은 상태의 제2-1기어(121) 및 제2-2기어(122)는 자유회전하는 유동구간이 형성될 수 있다.

또한, 서로 다른 모듈에 의해, 연동된 출력치차(130)의 토크가 증가되고 회전속도가 감소하는 회전구간이 형성될 수 있다.

또한, 제1치차(131)는, 제1치차(131)가 연동된 상태에서 회전대기 상태로 배치된 것을 시각정보 등으로 표시할 수 있는, 즉, 원점을 표시하는 표시부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 표시부는 특정 기어이빨(jaw)의 색이 인적한 기거이발(jaw)과 다르거나 눈금 등으로 표시될 수 있다. 따라서, 표시부(미도시)의 위치에 따라, 원점상태여부를 확인할 수 있다.

나아가, 출력치차(130)의 고속회전 및 고토크회전은 연결축(133)과 연결된 아이스트레이(30)를 회전시킬 수 있으므로, 아이스트레이(30)를 고속회전 또는 고토크회전을 가능하게 할 수 있다. 이에 대하여, 이하에서 도 5를 참조하여 더욱 상세하게 설명하도록 한다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 기어군(100)의 배치구조를 나타낸 평면도이다.

도 4를 참조하면, 모터부(10)의 몸체로부터 일방향으로 모터축(12a)이 연장되고, 연장된 모터축(12a)에 피니언(12)이 마련될 수 있다. 상기 피니언(12)과 연동되어 회전하는 기어군(100)은 출력축(133)을 통해 아이스트레이(30)와 연결될 수 있다. 아이스트레이(30)와 연결되는 출력축(133)이 연장되는 방향은 상기 모터축(12a)이 모터부(10)의 몸체로부터 연장되는 방향의 반대방향일 수 있다. 제어박스(20) 내에 위치된 기어군(100) 및 모터(10)는 상기와 같은 구조로 배치됨으로서 제어박스(20)의 부피를 감소할 수 있다.

또한, 제어박스의 부피를 감소하기 위한 방법으로 모터부(10)로서 기어드(geared) 모터가 채용될 수 있다. 기어드(geared) 모터가 채용됨으로써, 모터부(10)에 내장된 로터의 회전중심(MC)과 몸체 외부로 연장되는 모터축(12a) 간의 편심거리(E)가 형성될 수 있다. 편심거리(E)에 의해 모터부(10)의 몸체를 제어박스(20) 내측으로 보다 인접되도록 배치시킬 수 있다. 즉, 로터회전중심(MC)과 모터축(12a)의 중심 간에 형성되는 편심거리(E)에 의해 제어박스(20) 내측으로 모터부(10)를 배치시킴으로써 제어박스(20)를 보다 소형화 할 수 있게 된다.

도 5은 본 발명의 실시예들에 따른 아이스트레이(30)가 회전되는 범위를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하여 앞서 설명한 출력치차(130)의 회전에 따른 아이스트레이(30)의 회전범위에 대하여 구체적으로 설명할 수 있다.

먼저, 아이스트레이(30)의 양측부는 회전될 수 있고 회전은 제1구간 제2구간 및 제3구간으로 구분되며, 이를 이하에서는 각각 A-B 구간, B-C 구간 및, C-A구간으로 설명하기로 한다.

도 5을 참조하면, 상술한 실시예에 포함된 출력치차(130)에 의해 회전되는 아이스트레이(30)의 회전각도 범위의 일 예로서, 아이스트레이(30)에 제빙수가 공급되고 영하의 온도환경에 의해 얼음으로 상태가 변경되면, 제빙이 행해질 수 있다. 이 때 본 발명의 실시예들에서는 아이스트레이(30)를 트위스트함으로써, 얼음을 제빙할 수 있다.

제빙은 기본적으로 모터부(10)에 의한 정회전 및 역회전을 통해 이루어질 수 있다. 구체적으로, 예를 들면, 모터부(10)에 의해 정회전이 될 때 약 160도 회전된다면, 역회전을 160도 회전되어 정회전 및 역회전이 수행된 후에는 아이스트레이(30)가 원점에 복귀될 수 있다. 여기서 역회전이 상기 원점에 복귀하는 과정이고 상기 정회전이 제빙하기 위한 과정일 때, 상기 정회전은 A-B 및 B-C로 회전구간이 나뉘어질 수 있다. 또한, 상기 160도는 일 예로서 180도 이하의 범위에서 결정될 수 있다. 여기서 정회전 및 정회전을 한 회전범위만큼 다시 역회전을 수행하는 과정이 한 번의 싸이클이 될 수 있다.

나아가, 일 예로, A-B 구간(전회전구간) 및 C-A 구간(역회전구간)은 1 RPM 으로 회전되고, 토크는 10 kgfcm 가 될 수 있다. 그리고 B-C 구간(정회전구간)은 0.25 RPM 으로 회전되고, 토크는 40 kgfcm 가 될 수 있다. 또한 상기 한 번의 싸이클을 수행하는데 소모되는 시간은 A-C 구간의 각도 범위에 따라 다르나, 예를 들면 90초 내지 120초 가 될 수 있다. 물론 회전 속도에 따라 달라지면 회전속도는 앞서 설명한 요인에 따라 달라질 수 있다.

특히, 이빙을 위해 아이스트레이(30)를 트위스트시키는 B-C 구간과 고속회전을 하는 A-B 구간 및 C-A 구간에서의 기어비는 서로 상이하고 일 예로 1.5 배 내지 4.7 배 사이에서 형성될 수 있다.

도시한 도 5에서는 아이스트레이 회전중심(O)을 기준으로 A-B 구간(제 1 구간)만큼 아이스트레이(30)가 회전될 수 있다. 상기 회전이 제1치차에 의한 고속회전에 해당하며, 상기 회전은 아이스트레이(30)가 트위스트되지 않고, 아이스트레이(30)가 출력치차(130)와 연결된 일측부 및 타측부를 포함하는 양단부가 함께 동일한 회전각도만큼 회전되는 구간이 될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이 A-B 구간은 얼음이 자중에 의해 자중방향으로 이동될 수 있는 정도의 각도가 될 수 있고, 예를 들면 90도 이상의 각도일 수 있고, 구체적인 일 예로는 120도가 될 수 있다. 그리고 B 지점에서 C 지점으로, 출력치차(130)의 회전에 의해 연결축(133)과 연결된 아이스트레이(30)의 일측부가 회전이동되면, 타측부는 도시하지 않은 스토퍼 등에 의해 이동이 제한되어 정지될 수 있다. 즉, 상기 일측부가 연결축(133)에 의해 전달받은 회전동력은 일측부에 가해서 아이스트레이(30)가 트위스트될 수 있다(제 2 구간). 이미 A-B 구간을 회전한 아이스트레이(30)는 트위스트됨에 따라 이빙된 얼음이 자중방향으로 이동될 수 있다. 얼음이 제빙된 후에는 아이스트레이(30)가 원점인 A지점으로 복귀(제 3 구간)하게 된다.

따라서, 제1치차(131)가 연동되어 회전되는 구간에서는 아이스트레이(30)의 양단이 B 지점으로 회전이동되고, 제2치차(132)가 연동되어 회전되는 구간에서는 아이스트레이(30)의 양단 중 연결축(133)과 연결된 상기 일측부만 C 지점으로 연결될 수 있다.

여기서, 상기 회전구간은, 상기 아이스트레이(30)가 트위스트될 수 있도록 상기 스토퍼(미도시)에 인접한 위치를 기준으로 구분되는 제1구간 및 제2구간을 포함하는 정회전구간, 및 제3구간을 포함하는 역회전구간을 포함하고, 상기 아이스트레이(30)의 회전은 상기 제1구간, 상기 제2구간 및 상기 제3구간 순으로 행해지며, 상기 아이스트레이(30)의 타측부가 상기 스토퍼(미도시)에 인접하면 출력치차(130)의 회전 토크가 증가되도록 상기 제2치차(132)가 연동되어 회전될 수 있다. 나아가, 아이스트레이(30)의 회전속도가 저하되도록 낮은 펄스수(pulse per second)에 의해 상기 제2구간의 회전이 제어될 수도 있다.

한편, 상기 회전구간은 아이스트레이(30)의 트위스트가 개시되는 아이스트레이(30)의 회전각도에 인접한 각도 전후의 위치로 구분되는 제1구간 및 제2구간을 포함하는 정회전구간, 및 제3구간을 포함하는 역회전구간으로 구분될 수 있다. 회전은 제1구간, 제2구간 및 제3구간 순으로 행해지며, 제1구간 및 제3구간은 상기 제2구간보다 회전 토크가 감소되도록 펄스 제어될 수 있다. 예를 들어, 제1구간 및 제3구간은 제2구간보다 높은 펄스수(pulse per second)에 의해 구동될 수 있다.

상술한 아이스트레이(220)의 회전경로를 구분하면 A-B구간(제 1 구간), B-C구간(제 2 구간) 및 C-A구간(제 3 구간)으로 구분될 수 있다. 즉, A-B구간은 얼음이 자중방향으로 이동될 수 있는 각도를 마련하기 위한 회전이고, B-C구간은 모터부(10)의 회전동력으로 아이스트레이(30)를 트위스트시켜, 제빙하는 회전이다. 또한, C-A구간은 아이스트레이(30)가 원점으로 복귀함에 따라, 제빙수를 다시 수용할 수 있는 상태가 되도록 하는 회전이 될 수 있다.

그리고, 탄성을 지닌 수지재로 아이스트레이(30)가 형성될 경우 아이스트레이(30)를 회전시키는 A-B 구간보다 B-C 구간에서 아이스트레이(30)를 트위스트시킬 때의 토크가 더 크게 요구되므로 회전속도를 감소하고 토크를 증가시킬 수 있다. 회전속도와 토크 간의 관계는 이미 앞선 설명에서 설명한 바와 같이 모터부(10)로부터 동일한 회전동력이 제공될 때 변속비를 통한 회전속도의 변화는 토크를 변화시키고 이 때, 회전속도와 토크는 서로 반비례로 변할 수 있다. 즉, 동일한 회전동력이 전달되어도 기어비를 구간에 따라 가변적으로 결정할 수 있으므로 회전속도 및 토크를 변동시킬 수 있다.

따라서, 상술한 세 구간 중에서 토크가 가장 크게 작용하는 구간은 B-C구간이며, A-B 구간 및 C-A 구간은 속도를 우선적으로 고려하여 조정될 수 있다. 그리고, 상술한 각 구간의 각도는 일 예이며, 구간별 회전각도는 당업자에 의하여 다양하게 변경실시될 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이 모터부(10)는, 스테핑 모터일 수 있다. 나아가 스테핑 모터임과 동시에 기어드(geared) 모터일 수 있다. 상기 모터부(10)로부터 모터축(121)이 연장된 측면에 복수 개의 기어가 마련되어 변속비가 조절됨으로써 모터부(10)의 회전수를 증감시킬 수 있다. 물론 회전수와 토크는 반비례할 수 있으므로, 회전수와 토크를 고려하여 당업자는 기어드(geared) 모터의 기어비를 결정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2기어(120)의 구조를 나타낸 분해사시도이다.

도 6을 참조하면, 출력치차(130)와 연동되어 회전되는 제2기어(120)는 제2-1기어(121)와 제2-2기어(122)의 결합에 의해 작동이 될 수 있다. 상기 작동이란, 회동각(R)만큼 제2-1기어(121)와 제2-2기어(122)가 각도유격이 발생하여 움직이는 것을 의미하며, 회동각(R)은 제2-1기어(121)와 제2-2기어(122)의 회전속도차이를 보상할 수 있는 회전범위를 의미한다. 예를 들어, 회동각(R)은 20도가 될 수 있다.

제1치차(131) 및 제2치차(132)가 연동될 시의 모듈은 서로 다를 수 있으므로 회전속도 차이가 발생하고 회전동력의 전달경로가 제1치차(131)에서 제2치차(132)로 이동되는 순간 속도차이가 발생하므로 회동각(R)이 형성되지 않으면 기어회전이 정지될 수 있다.

따라서, 기어의 회전속도차를 수용하기 위한 회동각(R)이 형성되어야 하며, 이를 위해 제2-1기어(121) 내측에 제2-2기어(122)가 결합되어 슬라이드부(122a)는 가이드부(121a) 내에서 회동될 수 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1 : 제빙기
10 : 모터부
11 : 내장기어부
12 : 피니언
20 : 제어박스
30 : 아이스트레이
31 : 수용부
100 : 기어군
110 : 제1기어
111 : 제1-1기어
112 : 제1-2기어
120 : 제2기어
121 : 제2-1기어
122 : 제2-2기어
130 : 출력치차
131 : 제1치차
132 : 제2치차
133 : 연결축
150 : 고속연결부
160 : 고토크연결부
E : 편심거리
MC : 로터회전중심
A : 제1지점
B : 제2지점
C : 제3지점
O : 아이스트레이 회전중심

Claims

제어박스;
상기 제어박스 내에 마련되고, 회전동력을 발생시키는 모터부;
상기 모터부의 상기 회전동력이 전달되고, 상기 회전동력에 의한 회전속도가 변속될 수 있는 변속비를 지닌 하나 이상의 기어 및 상기 하나 이상의 기어와 연동되고 상기 제어박스 외측으로 변속된 회전을 전달하는 출력치차를 포함하는 기어군; 및
상기 기어군의 상기 출력치차로부터 연장된 연결축과 일측부가 연결되어 상기 출력치차가 전달하는 상기 최종 회전수에 의해 회전되되, 상기 일측부의 회전각도가 타측부의 회전각도보다 더 크게 형성되는 아이스트레이를 포함하고,
상기 출력치차는,
상기 모터부의 회전동력을 상기 하나 이상의 기어를 통해 전달받되, 회전 중에 두 개의 변속비를 통해 회전될 수 있도록 서로 다른 모듈로 형성되는 제1치차 및 제2치차가 형성되고,
상기 제1치차 및 상기 제2치차는 기 결정된 서로 다른 회전구간에 형성되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 모터부는,
상기 모터부의 모터축이 상기 출력치차의 상기 연결축과 서로 반대방향으로 연장되도록 배치되는, 제빙기.
청구항 2에 있어서,
상기 모터축은 상기 모터부의 몸체와 편심 배치되어 형성되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 모터부는 기어드(geared) 스테핑 모터인, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 출력치차는,
상기 연동되는 기어와 제1치차가 연동되어 회전되는 구간에서는 상기 제2치차와 연동되어 회전되는 구간보다 상기 아이스트레이가 고속으로 회전되고,
상기 연동되는 기어와 제2치차가 연동되어 회전되는 구간에서는 상기 제1치차와 연동되어 회전되는 구간보다 상기 아이스트레이가 높은 토크로 회전되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 아이스트레이는,
상기 일측부는 상기 제1치차 및 상기 제2치차의 상기 연동에 의한 회전 시에 회전되고,
상기 타측부는 상기 제1치차의 상기 연동에 의한 회전 시에만 회전되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 아이스트레이는 탄성을 지니는 수지재로 형성되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 연결축의 회전범위는 180도 이하이고,
상기 180도의 회전범위 내에서 회전속도 및 토크가 서로 다른 복 수 개의 구간이 형성되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 연결축의 회전은 기 결정된 각도만큼 정회전 또는 역회전하고, 동일한 각도만큼 복귀회전되는 것을 한 번의 싸이클로 작동되는, 제빙기.
청구항 11에 있어서,
상기 한 번의 싸이클은 90초 내지 120초 동안 수행되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 기어군과 연동되어 상기 기어군의 회전동력을 통해 작동되는 만빙감지레버를 더 포함하는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 아이스트레이의 수용부에 제빙수가 수용되는 양을 감지하기 위한 정정용량센서를 더 포함하는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 기어군 내에서 상기 하나 이상의 기어 중 상기 출력치차와 연동이 되는 기어는, 상기 기 결정된 서로 다른 회전구간에서 상기 연동이 되기 전후로 자유회전하는 유동구간이 형성되는, 제빙기
청구항 1에 있어서,
상기 서로 다른 모듈에 의해,
연동된 상기 출력치차의 토크가 증가되고 회전속도가 감소하는 회전구간이 형성되는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 제1치차는,
상기 제1치차가 연동된 상태에서 회전대기 상태인 원점을 표시하는 표시부를 더 포함하는, 제빙기.
청구항 1에 있어서,
상기 출력치차와 직접 연동되는 제2기어는,
가이드부를 포함하는 제2-1기어 및 슬라이드부를 포함하는 제2-2기어를 포함하고 상기 가이드부를 따라 상기 슬라이드부가 동축 상에서 기 결정된 각도만큼 슬라이드 회동이 가능한, 제빙기.
청구항 16에 있어서
상기 기 결정된 각도는 20도인, 제빙기.
청구항 1 내지 17 중 한 항에 기재된 제빙기를 포함하는, 냉장고.