WO2019143087A1 - 제빙장치 - Google Patents

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WO2019143087A1
WO2019143087A1 PCT/KR2019/000568 KR2019000568W WO2019143087A1 WO 2019143087 A1 WO2019143087 A1 WO 2019143087A1 KR 2019000568 W KR2019000568 W KR 2019000568W WO 2019143087 A1 WO2019143087 A1 WO 2019143087A1
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ice
making
heater
shaft portion
rotary shaft
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PCT/KR2019/000568
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송명섭
김민수
윤진국
최진승
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삼성전자(주)
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Definitions

  • the present invention relates to an ice maker capable of selectively producing different kinds of ice with different transparency.
  • a refrigerator is a device for storing cold storage items by supplying cold air to a storage room using a refrigeration cycle. Ice can be generated by supplying cold air to the ice making room.
  • the ice-making chamber maintains a condition lower than 0 ° C, which is a freezing point, in the ice-making water filled state in the ice-making vessel.
  • the ice-making water in the ice-making container starts to be cooled from a portion where the ice-making water first contacts the surrounding cool air, and the ice-making progresses gradually toward the center. That is, the ice-making water of the ice-making container starts to be cooled from a portion of the ice-making container that comes into contact with the surrounding cool air firstly and comes into contact with the inner circumferential surface of the ice-making container, and the ice core is formed, and the icing water spreads toward the center of the ice- Ice is made as a whole.
  • the air bubbles must be quickly released into the air to produce transparent ice.
  • the ice is not released into the air as the water surface first freezes during the ice making process, and remains in the water, resulting in opaque ice.
  • a technique has been disclosed in which a thawing rod that emits heat to ice-making water in an ice-making container during the ice-making process to dump bubbles disturbed by transparent ice to the outside is dumped.
  • the prior art transparent ice-making is frozen in the entire inner circumferential surface of the ice-making container, that is, on the side surface and the bottom surface, toward the centering sea ice rod at the same time.
  • the user does not always need only high-quality transparent ice, and may, if necessary, require regular quality transparent ice or low-quality transparent ice.
  • the high-quality transparent ice-making is problematic in that the ice-making rate is relatively slow and the amount of ice-making is low. In the case of transparent ice-making of low quality, the ice-making speed is fast,
  • An object of the present invention is to provide an ice maker capable of selectively iceing ice with transparency desired by a user.
  • the ice making apparatus includes an ice making chamber having an ice making container capable of receiving iced water, a cooling unit supplying cool air to the ice making chamber to cool the ice making water, an ice making fan circulating the cool air supplied, Controlling the at least one of the cooling unit, the ice-making fan, and the ice-making heater so that the ice-making heater unit supplies heat to the ice-making water at the time of cooling and ice of any one of different kinds of ice having different transparency, And a controller for adjusting a rate of temperature change of the ice tray.
  • the transparency of ice can be selectively de-iced according to the rate of temperature change of the ice tray.
  • the ice maker further includes a temperature sensor installed in the ice-making container to measure the temperature of the ice-making container.
  • the control unit adjusts the temperature change rate of the ice-making container in real time with reference to the temperature of the ice- .
  • the control unit may lower the output of the ice making heater unit and increase the output of the cooling device and the ice making fan so as to follow the set change rate if the rate of temperature change of the ice tray is smaller than a predetermined rate of change.
  • the control unit may increase the output of the ice making heater unit and lower the output of the cooling device and the ice making fan so as to follow the set change rate if the rate of temperature change of the ice tray is larger than the set change rate.
  • the different kinds of ice having different transparency may be generated by the rapid ice-making mode and the transparent ice-making mode, which are set according to the rate of temperature change of the ice-making container, so that the user can select various ice-making modes.
  • the rapid ice-making mode may be set to a temperature change rate exceeding 0.08 (° C / min), and the transparent ice-making mode may be set to a temperature change rate of less than 0.03 (° C / min).
  • the ice maker further includes a normal ice-making mode, and the normal ice-making mode may be set to a temperature change rate that is greater than 0.03 (° C./min) and less than 0.08 (° C./min).
  • the controller may turn off the ice making heater unit in the rapid ice-making mode.
  • the control unit can obtain more improved transparent ice by varying the output of the ice making heater unit in the transparent ice-making mode.
  • the control unit can obtain the improved transparent ice by turning on / off the power of the ice making heater unit a predetermined number of times in the transparent ice-making mode.
  • the temperature of the ice tray can be made higher than the temperature of the ice tray when the ice tray is released in the rapid ice-making mode
  • the ice making heater portion includes a heating rod extending toward the bottom of the ice-making container so as to be immersed in the ice-making water from above the water surface of the ice-making water, And a rotary shaft portion for rotating the heating rod such that the heating rod is separated from the ice making container.
  • the heating rod is extended to the bottom of the ice-making container within a range in which the heating rod is prevented from rotating, so that ice having a high degree of transparency can be obtained by controlling the freezing direction in one direction.
  • the rotary shaft portion has a hollow in the longitudinal direction, and the ice making heater portion includes a heater accommodated in the hollow portion of the rotary shaft portion to heat the heating rod, thereby simplifying the heating and demounting structure.
  • the heater allows a first air gap to exist between the heater and the inner circumferential surface of the rotary shaft portion, thereby preventing a decrease in durability due to rotation of the rotary shaft portion.
  • a rotary shaft for rotating the rotary shaft and a heater for supplying heat to the heating rod wherein the rotary shaft includes: a first rotary shaft supported by the heater and provided with the heating rod; And a second rotation axis portion transmitting the power of the rotation driving portion to the first rotation axis portion.
  • the first rotary shaft portion may be made of a material having a high thermal conductivity and the second rotary shaft portion may be made of a material having a lower thermal conductivity than the high thermal conductive portion so that a uniform temperature condition composition of the ice tray can be achieved.
  • the second rotary shaft may be provided so as to have a second air gap between the second rotary shaft and the first rotary shaft. Thus, it is possible to form a uniform temperature condition of the ice tray.
  • the heating rod may be provided with a hollow therein to allow the heater to be received in the hollow, thereby easily transmitting heat to the heating rod.
  • an ice maker comprising a main body having an ice making chamber, a cooling unit for supplying cool air to the ice making chamber, an ice tray installed in the ice making chamber and capable of receiving the ice-
  • An ice-making unit having an ice-making heater unit for transferring heat to ice water, an ice-making fan for circulating the cold air in the ice-making chamber, a temperature sensor capable of measuring the temperature of the ice- And a controller for controlling at least one of the cooling unit, the ice-making fan, and the ice-making heater unit so as to generate a kind of ice.
  • a method of driving an ice maker includes the steps of filling an ice tray with ice making water, measuring the temperature of the ice tray in real time, Controlling at least one of the cooling unit, the ice-making fan, and the ice-making heater unit so that the temperature change rate of the ice-making container is adjusted so that ice of any one of different types of ice is generated.
  • the ice maker according to the present invention has the following effects.
  • the heating for performing transparent ice making and the heating for performing freezing are simple due to the ice part.
  • the durability of the heating portion can be improved by rotating the rotary shaft with the heating portion inserted into the rotary shaft.
  • the rotary shaft portion is made of a first rotary shaft portion of a metal having good heat conductivity and a second rotary shaft portion of a plastic capable of injection molding, and the second rotary shaft portion is joined so as to have a second air gap therebetween, The conduction of heat can be effectively controlled.
  • FIG. 1 is a front view showing a front side of a door of a stand-type refrigerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional side view of a stand-type refrigerator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of a built-in freezer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a built-in freezer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a perspective view of an ice maker installed in an ice making chamber according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is an exploded perspective view of an ice maker according to an embodiment of the present invention.
  • 7 to 9 are a vertical sectional view, a horizontal sectional view and a flat sectional view of the ice-making unit, respectively.
  • FIG. 10 is a view showing the state of the electric wire connected to the heating unit of FIG.
  • 11 is a graph showing a process of freezing in an ice making container.
  • FIGS. 12 and 13 are views for explaining the process of separating ice from the ice in the ice maker.
  • FIGS. 14 and 15 are views showing a structure of a heating part and a heating part according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a view showing a structure of a heating part according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG 17 and 18 are views showing a structure of a heating part according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Fig. 19 is a view for explaining how the heating according to the fourth embodiment is performed by rotating the ice part.
  • 20 is a block diagram showing the control flow of the ice making device according to the embodiment of the present invention.
  • 21 is a graph and a table showing the relationship between the degree of transparency and the amount of ice making according to the rate of temperature change of the ice tray.
  • FIG. 22 is a flowchart showing an ice-making algorithm of the ice-making device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a view showing a method of controlling the output of the ice-making heater section by the set time in the transparent ice-making mode.
  • FIG. 24 is a view showing a method of on-off control of the ice-making heater unit by a predetermined time in the transparent ice-making mode.
  • 25 is a graph showing the temperature change of the ice tray.
  • 26 is a flowchart showing the ice making algorithm of the ice making device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 27 is a flowchart showing an ice making algorithm of the ice making device according to the third embodiment of the present invention.
  • the ice maker 1 includes both a refrigerator and a refrigerator having a freezing room capable of freezing ice, a freezer having a freezing room capable of generating ice exclusively, or a bingo dedicated for ice making.
  • the icemaker 1 according to the embodiment of the present invention may include a stand-type refrigerator or a built-in freezer of an indirect cooling type or a direct cooling type.
  • FIG. 1 the entire structure of the refrigerator will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 1 the entire structure of the refrigerator will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
  • 1 and 2 are a front view and a cross-sectional view illustrating a front surface of a door of a refrigerator according to an embodiment of the present invention, respectively, opened.
  • the refrigerator includes a main body 10 having a freezing chamber 11, a refrigerating chamber 12 and an ice making chamber 13, a freezing chamber door 14 for opening and closing the freezing chamber 11, A refrigerator compartment door 15 that opens and closes the refrigerator compartment 12 and a refrigerator compartment 20 that can supply cold air to the freezer compartment 11, the refrigerating compartment 12 and the ice making compartment 13.
  • the user may open the freezer compartment door 14 and store the stored article in the freezer compartment 11.
  • the freezer compartment 11 may be provided with a refrigerator box 16, and the user may refrigerate the storage article in the refrigerator box 16.
  • the freezing chamber 11 may be provided with a first cool air supply duct 17 at a rear wall thereof.
  • the first cool air supply duct 17 may be provided with a freezer room evaporator 27 and a freezing fan 17a of the cooling unit 20 and a cool air outlet 17b for the freezer room.
  • the freezing fan 17a can supply the cool air that has been heat-exchanged by the freezing room evaporator 27 to the freezing chamber 11 through the freezing room outlet 17b for the freezing room.
  • the user may open the fridge door 15 to store the stored article in the fridge 12.
  • a plurality of shelves 18 may be installed in the refrigerating compartment 12, and the user may store the refrigerating compartments on each shelf 18.
  • a second cool air supply duct 19 may be provided on a rear wall of the refrigerating chamber 12.
  • the second cold air supply duct 19 may be provided with a refrigerator room evaporator 26 and a refrigerating fan 19a and a cold air outlet 19b for a refrigerator room of the cooling section 20.
  • the refrigerating fan 19a can supply the cold air that has been heat-exchanged by the refrigerating room evaporator 26 to the refrigerating chamber 12 through the cold air discharging opening 19b for the refrigerating room.
  • the ice making chamber 13 may be formed in a state of being insulated from the refrigerating chamber 12 while being separated from the refrigerating chamber 12 by an ice making chamber 31 forming a predetermined space therein.
  • the ice making chamber 13 may be provided with a ice making unit 100 for generating ice and an ice storage container 50 for storing ice generated by the ice making unit 100.
  • the ice produced by the ice making unit 100 can be stored in the ice storage container 50 and the ice stored in the ice storage container 50 can be moved to the ice crushing device 52 by the transfer device 51 And the ice that has been crushed by the ice crusher 52 can be supplied to the dispenser 54 through the ice discharge duct 53.
  • At least some portion of the refrigerant pipe 28 of the cooling unit 20 may be installed in the freezing unit 100.
  • the direct cooling portion 28a of the refrigerant pipe 28 of the cooling portion 20 can be inserted into the ice making chamber 13 and the direct cooling portion 28a of the refrigerant pipe 28 inserted into the ice making chamber 13 can be inserted into the ice making chamber 13, Unit 100 as shown in FIG.
  • the direct cooling portion 28a of the refrigerant pipe 28 can directly cool the freezing unit 100 by directly contacting the freezing unit 100.
  • the ice making chamber 13 may be provided with an ice-making fan 37 for circulating the inside air.
  • the ice making fan 37 forcibly flows the air in the ice making chamber 13 toward the direct cooling portion 28a or the ice making unit 100 side of the refrigerant pipe 28 so that the air in the ice making chamber 13 flows directly into the coolant pipe 28 And can be cooled by heat exchange with the cold portion 28a or the ice making unit 100.
  • the cooling unit 20 includes a compressor 21 and a condenser 22, a switching valve 23, a first expansion valve 24, a second expansion valve 25, a refrigerating room evaporator 26, a freezing room evaporator 27 ), And a refrigerant pipe (28).
  • the refrigerant pipe 28 can connect the compressor 21 and the condenser 22, the first expansion valve 24, the second expansion valve 25, the refrigerator-use evaporator 26 and the freezer-applied evaporator 27.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 28 may be supplied to the refrigerating chamber evaporator 26 and the freezing chamber evaporator 27 through the condenser 22 and the second expansion valve 25 after being discharged from the compressor 21 have.
  • the refrigerant in the refrigerating chamber evaporator 26 exchanges heat with the air in the refrigerating chamber 12 to cool the refrigerating chamber 12 and the refrigerant supplied to the freezing chamber evaporator 27 is also subjected to heat exchange with the air in the freezing chamber 11
  • the air in the freezing chamber 11 can be cooled.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 28 passes through the first expansion valve 24 and then passes through the direct cooling portion 28a of the ice making chamber 13 and is supplied to the refrigerating chamber evaporator 26 and the freezing chamber evaporator 27 sequentially .
  • the direct cooling method in which the refrigerant passes directly through the direct cooling portion 28a of the refrigerant pipe 28 is taken as an example.
  • indirect cooling through the evaporator for the ice making chamber can be applied.
  • FIG. 3 and 4 are a schematic perspective view and a schematic cross-sectional view of the freezer according to the present embodiment.
  • the freezer according to the present embodiment employs indirect cooling, but may employ direct cooling.
  • like parts as those described with reference to Figs. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the freezer includes a cooling section 40, at least one ice making fan 47, and two ice making units 100, which are applied in the ice making chamber 13.
  • Two ice making units 100 for ice making are installed in the ice making chamber 13, and cool air supplied from the evaporator 45 flows through the ice making fan 37.
  • an ice storage container (not shown) for storing the ice cubes is disposed below the two ice making units 100.
  • the ice making chamber 13 is provided with two ice-making water supply pipes (not shown) for supplying ice-making water to the two ice making units 100 as ice-making water supply portions.
  • the icing water supplied by the icing water supply pipe may be subjected to pretreatment such as filtering and sterilization.
  • the cooling section 40 includes a compressor 41 and a condenser 42, an expansion valve 44, first and second evaporators 45-1 and 45-2, and a refrigerant pipe 48.
  • the refrigerant pipe 48 connects the condenser 42, the expansion valve 44, and the first and second evaporators 45-1 and 45-2.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipe 48 is discharged from the compressor 41 and then supplied to the first and second evaporators 45-1 and 45-2 after passing through the condenser 42 and the expansion valve 44.
  • the refrigerant can exchange heat with the air in the ice making chamber 13 to cool the air in the ice making chamber 13.
  • the ice-making fan (47) forcibly circulates the air cooled by the first and second evaporators (45-1, 45-2) to lower the temperature of each of the ice-making chambers (13).
  • the ice making unit 100 is an apparatus for producing ice by cooled air.
  • One of the two ice-making units 100 is normally used for transparent ice-making, and the other is used for rapid ice-making. Depending on the situation, both of the two ice making units 100 may be used as transparent ice making or rapid ice making.
  • 5 to 9 are a perspective view, an exploded perspective view, a longitudinal sectional view, a cross sectional view, and a flat sectional view, respectively, of a freezing unit 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the ice making unit 100 includes an ice making container 110 having a space capable of receiving iced water, ice making heater portions 120 and 130 for supplying heat to ice making water in the ice making container 110, a ice guide portion 140, And a wire 170 for applying power to the rotation driving unit 150, the container supporting unit 160, and the ice making heater units 120 and 130, in which the heating unit rotates the ice part to freeze the ice cubes.
  • the ice making unit (100) includes a temperature sensor (103) mounted on the ice tray (110).
  • the temperature sensor 103 measures the temperature of the ice tray 110 and provides information for controlling the temperature in the ice tray 13 and in the ice tray 110.
  • the ice making container 110 is made of a material having a thermal conductivity of a predetermined value or more, for example, an aluminum material.
  • the ice-making container 110 includes four ice-making cells 112 arranged in parallel and separated from each other by, for example, a separating wall 113 as an ice-making tray.
  • the separating wall 113 includes an overflow portion 115 for allowing the ice-making water to flow over the adjacent ice-making cell 112.
  • Each ice-making cell 112 includes a hemispherical inner peripheral surface which is not limited.
  • the ice making heater units 120 and 130 extend from the heater 120 generating heat and the bottom of ice-making water to the bottom of the ice-making vessel 110 to be immersed in iced water, and are supplied from the heater 120 during cooling of ice- To the ice making water, and the ice making part 130 is provided so as to be rotatable during ice making.
  • the heater 120 is made of a material such as tungsten that emits heat by resistance when power is applied by the electric wire 170.
  • the heater 120 includes a first heating line 121 and a second heating line 123 to which +, - power is applied.
  • the electric wire 170 includes a first electric wire 171 and a second electric wire 172 connected to the first heating wire 121 and the second heating wire 123, respectively.
  • the first heating line 121 and the second heating line 123 are connected to each other at the ends to generate heat by resistance when the power is applied.
  • the heater 120 is supported by the ice tray 110 on the upper portion of the ice-making cell 112 along the arrangement direction of the ice-making cells 112.
  • the heater 120 may be coated or covered with a material whose thermal conductivity is not less than a predetermined value, or may be inserted into a metal pipe whose thermal conductivity is not less than a predetermined value.
  • the heater 120 fixedly serves as a center of rotation of the ice part 130.
  • the heater 120 may be supported so that the non-fixed heating is rotated together with the ice 130.
  • the electric wire 170 is wound in the longitudinal direction of the heater 120 in the transverse direction, that is, in the rotating direction and is wound around the heater 120 at least once during the deicing.
  • the electric wire 170 has an allowance wire 172 that is wound without being rolled so that the electric wire 170 can be further wound when the heater 120 is rotated when the electric motor is rotated.
  • the electric wire 170 is further wound on the spare electric wire 172 before the heater 120 is turned.
  • the electric wire 170 is loosened and loosened by the spare electric wire 172 wound by the reverse rotation of the heater 120.
  • the electric wire 170 is arranged in a structure capable of smoothly performing winding and unwinding in accordance with the normal rotation and the reverse rotation of the ice sheet and the ice sheet.
  • the durability can be further improved by adopting a flexible material such as silicone or Teflon for covering the electric wire 170 in addition to the structural design of the electric wire.
  • durability can be improved by increasing the bending radius of the electric wire 170 in designing the moving mechanism for winding and uncoiling the electric wire.
  • the smooth winding and loosening structure of the wire 170 makes it possible to reduce the wire core wire from, for example, 0.16? To 0.08?.
  • the heating ice portion 130 includes rotary shafts 131 and 132 having a hollow portion and a heating rod 133 for heating de-iced water in the ice-making cell 112.
  • the rotary shafts 131 and 132 include a first rotary shaft 131 and a second rotary shaft 132 that are mutually coupled and detachable.
  • the second rotary shaft portion 132 is coupled with the first rotary shaft portion 131 to transmit rotational power.
  • the rotary shaft portion is not limited to being divided into the first rotary shaft portion 131 and the second rotary shaft portion 132, and may be integrally formed.
  • the heater 120 is inserted or supported in the hollow of the first rotating shaft 131.
  • the first rotary shaft portion 131 is inserted such that a first gap G1 exists between the first rotary shaft portion 131 and the heater 120.
  • the first gap G1 may be filled with air or thermal grease.
  • the first rotating shaft portion 131 and the heating rod 133 may be made of a metal material having a thermal conductivity equal to or greater than a predetermined value.
  • the first rotary shaft portion 131 includes at least a pair of hooks 134 facing each other for hook engagement with the second rotary shaft portion 132 on the outer circumferential surface.
  • the hook 134 protrudes upward from the outer circumferential surface of the first rotary shaft 131 and is elastically deformable and has a hook at its end.
  • the first rotary shaft portion may be configured as a semi-cylindrical shape with the upper portion thereof opened, and the second rotary shaft portion may be formed into a semi-cylindrical shape with the lower portion thereof opened. It is possible to form the shaft hole in a cylindrical shape in which the heater can be inserted by deflecting the first rotary shaft portion and the second rotary shaft portion to each other.
  • the heater may be inserted into the shaft hole such that there is a gap with the inner circumferential surfaces of the first rotating shaft portion and the second rotating shaft portion. At this time, the gap may be filled with air or thermal grease.
  • the second rotary shaft portion 132 is coupled to the first rotary shaft portion 131 in the longitudinal direction, and the rotary drive portion 150 is connected to one end of the second rotary shaft portion 132 to receive rotational power.
  • the second rotary shaft portion 132 is coupled such that a semicircular second gap G2 exists between the first rotary shaft portion 131 and the heater 120.
  • the second gap G2 may be filled with air or thermal grease.
  • the second gap G2 prevents the heat generated by the internal heater 120 from being transmitted to the second rotary shaft portion 132 through the upper portion of the first rotary shaft portion 131.
  • the second rotating shaft portion 132 includes at least a pair of hooking portions 135 for hooking the hook 134 of the first rotating shaft portion 131 on the outer circumferential surface thereof.
  • Each of the pair of hooking portions 135 has a hooking ring extending laterally from the outer circumferential surface of the second rotating shaft portion 132, respectively.
  • the hook 134 of the first rotating shaft 131 is hooked in a state of passing through the hook of the hooking part 135.
  • the second rotary shaft portion 132 is made of a material such as plastic, which has a thermal conductivity of a predetermined value or less and which can be injection-molded.
  • the second rotary shaft 132 may be omitted, and the first rotary shaft 131 may receive the power from the rotary driver 150 directly.
  • the hooking of the first rotating shaft 131 and the second rotating shaft 132 can be combined by various methods, for example, contact bonding or forced fit.
  • the heating rod 133 may have any one of various shapes such as a columnar object, for example, a cylinder.
  • the heating rod 133 extends integrally, for example, vertically with respect to the longitudinal direction of the first rotary shaft portion 131.
  • the heating rod 133 extends from above the water surface of the ice-making water toward the bottom of the ice-making cell 112, and is immersed in iced water.
  • the heating rod 133 may extend to the bottom of the ice-making cell 112.
  • the end portion of the heating rod 133 can be positioned at a clearance with the inner peripheral surface of the ice-making cell 112 for proper rotation.
  • the heating rod 133 is described as being integrally formed with the first rotary shaft 131, the heating rod 133 may be separately manufactured and assembled according to the design.
  • the guide portion 140 is made of a material which can be injection-molded, for example, a plastic material.
  • the ice guide portion 140 includes a ice guide 142 having four ice slots 144 through which four heating rods 133 pass during rotation.
  • the ice-making guide 142 extends from the edge of the ice-making container 110 toward the second rotary shaft portion 132 within the rotation radius of the heating rod 133.
  • the ice guide unit 140 is coupled to the side surface of the ice-making container 110 to guide the discharge of ice, which is released by the rotation of the ice-
  • the ice making guide 142 has a shape of arc whose radius of curvature gradually increases toward the edge of the ice-making container 110 at the end adjacent to the second rotary shaft portion 132. As a result, the heating rod 133 inserted in the ice is gradually released from the ice through the arc-shaped ice guide 142.
  • the rotation driving unit 150 is coupled to one end of the second rotation shaft 132 to transmit the power so that the second rotation shaft 132 repeats the normal rotation and the reverse rotation.
  • the rotation driving unit 150 may be implemented as a stepping motor, and a cam (not shown) may be connected to a driving shaft (not shown) for power transmission.
  • the container supporting portion 160 is made of a material which can be injection-molded, for example, a plastic material.
  • the container supporting portion 160 is disposed to cover the upper portion of the ice-making container 110 and is fixed to the inner wall of the ice-
  • the container supporting portion 160 fastens and supports the ice-making container 110.
  • the container supporting portion 160 includes a cup 162 for storing the iced water supplied from the icing water supply pipe.
  • the cup 162 supplies ice-making water to the adjacent first ice-making cell 112 of the lower ice-making container 110.
  • the cup for storing the iced water is integrally attached to the icemaker.
  • the ice making unit 100 of the present invention can uniformly control the temperature of a plurality of ice-making cells by mounting the cup on the upper container supporting portion 160.
  • icing starts from the water surface of the ice-making cell 112 and the entire inner peripheral surface of the ice-making cell.
  • the heating ice tray 130 has a structure in which the heating rod 133 is rotatable and extends from the center of the ice tray cell 112 having the hemispherical inner circumference surface to the bottom. Since the heat is applied to the icemaking water by the heating rod 133, the icing starts from a position far from the heating rod 133 as shown in Fig.
  • FIG. 11 is a diagram showing a stepwise simulation of a freezing direction in the ice-making cell 112.
  • the ice-making inducing unit As the ice-making inducing unit, the ice-making water starts to freeze from the water surface and the edge of the ice-making cell 112.
  • freezing is performed from the edge of the ice-making cell 112 toward the central heating rod 133 in a direction unidirectional, that is, parallel to the water surface.
  • the freezing is completed in the vicinity of the heating rod 133 as an ice-stopper, and the ice-making is completed.
  • the ice making unit 100 advances toward the heating rod 133 in a single direction parallel to the water surface at a position distant from the heating rod 133 with respect to the ice making unit 100, Lt; / RTI >
  • FIG 12 and 13 are views for explaining the ice making process of the ice making unit 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the heating rod 133 is inserted in the center of the ice as shown in Fig.
  • the heating rod 133 rotates in the counterclockwise direction by the rotation of the rotation driving unit 150, the heating rod 133 is separated from the ice-making cell 112 while being inserted into the ice 2 as shown in FIG. do. 13, when the heating rod 133 further rotates and passes through the ice-making slot 144 and the ice-making guide 142, the ice completely deviates from the heating rod 133.
  • the heating rod 133 conveys heat to the ice-making water for guiding the direction of the ice in one direction for the transparent ice making during the ice-making, As well as providing a convenient advantage of performing roles together.
  • FIG 14 and 15 are views showing the structure of a heater 220 and a heating ice part 230 according to a second embodiment of the present invention.
  • the heater 220 includes four bends 222 individually inserted into the hollows inside the four heating rods 233, respectively.
  • the bent portion 222 directly heats each heating rod 233 separately from the conduction method of the above-described embodiment.
  • the heater 220 includes a first heating line 221 and a second heating line 223 made of a material such as tungsten that generates heat by resistance.
  • the first heating line 221 extends along the longitudinal direction of the first rotary shaft portion 231 and has four first bent portions 222 bent in a U shape for each of the four heating rods 233.
  • the second heating line 223 is disposed adjacent to the first heating line 221 and extends along the longitudinal direction of the first rotary shaft portion 231 so that four heating rods 233 ' 2 bent portions 224. As shown in Fig.
  • the first heating line 221 and the second heating line 223 are disposed adjacent to each other in pairs and connected to each other to generate heat by resistance when the + and - power sources are respectively applied.
  • the second rotating shaft portion 232 is coupled to the upper portion of the first rotating shaft portion 231 along the longitudinal direction to transmit the rotational power to the upper portion of the first rotating shaft portion 231, And a heating rod 233 integrally provided at a lower portion of the first rotary shaft portion 231 and extending downward.
  • the first rotary shaft portion 231 is provided with a first heating line 221 and a second heating line 223 which are adjacent to each other on the inner circumferential surface of the semicylinder.
  • the first rotary shaft portion 231 includes at least one hook 234 for engagement with the second rotary shaft portion 232.
  • the second rotary shaft portion 232 is made of a plastic material having low thermal conductivity and being injection-molded.
  • the second rotary shaft portion 232 is coupled to the upper portion of the first rotary shaft portion 231 and receives the rotational power from the rotary drive portion and provides the rotary shaft to the first rotary shaft portion 231.
  • the second rotary shaft portion 232 includes at least one hook securing portion 235 hooked to the hook 234 of the first rotary shaft portion 231.
  • the second rotating shaft portion 232 includes four insertion projections 236 extending downward. The insertion protrusion 236 is inserted into the hollow portion of the heating rod 233 when the first rotary shaft portion 231 and the second rotary shaft portion 232 are engaged.
  • the heating rod 233 When the insertion protrusion 236 is inserted into the heating rod 233, the heating rod 233 is inserted into the first bent line 222 and the second bent line 222 of the first heating line 221 and the second heating line 223, 224 are fixedly supported in the hollow.
  • the heating rod 233 extends downward from the lower portion of the outer circumferential surface of the first rotary shaft portion 231.
  • the heating rod 233 includes a hollow into which the first bent line 222 and the second bent line 224 of the first heating line 221 and the second heating line 223 are inserted.
  • 16 is a view showing the structure of the heating rod 333 according to the third embodiment of the present invention.
  • the heating rod 333 includes a plurality of pores 337 on its outer circumferential surface.
  • the pores 337 may be formed to be exposed to the outside along the inner passage (not shown) of the heating rod 333.
  • the heating rod 333 extends from above the water surface of the ice-making water toward the bottom of the ice-making cell 312 and is immersed in the ice-making water. 10, the freezing in the ice-making cell 312 proceeds from the side of the inner circumferential surface toward the central heating rod 333, and is finally completed by the heating rod 333. [ At this time, the bubbles in the ice-making water enter the pores 337 of the heating rod 333, and ice around the heating rod 333 can maintain transparency.
  • the heating rod 333 may extend to the bottom of the ice-making cell 312. The end portion of the heating rod 333 can be positioned at a clearance with the inner peripheral surface of the ice-making cell 312 for proper rotation.
  • the heating rods 133, 233, and 333 may be subjected to a hydrophilic treatment to prevent the occurrence of clouding of ice on the surface of the heating rod in the freezing stage.
  • a method of treating the outer circumferential surface of the heating rod 333 with a hydrophilic property include a chemical treatment, an ultraviolet irradiation, and an oxygen plasma treatment.
  • FIG 17 and 18 are views showing the structure of the heating ice part 430 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the heating part 430 includes a first rotating shaft portion 431 having a hollow portion, a second rotating shaft portion 432 coupled to the first rotating shaft portion 431 to transmit rotational power, And a heating rod 433 which sinks from the center of the ice-making cell 412 to the bottom.
  • the first rotary shaft portion 431 is cylindrical and has a heater 420 with a first air gap G1 inside.
  • the first rotary shaft portion 431 and the heating rod 433 may be made of a metal material having a thermal conductivity equal to or greater than a predetermined value.
  • the first rotating shaft portion 431 includes at least one hook 434 on the outer circumferential surface for hook coupling with the second rotating shaft portion 432.
  • the hooks of the first rotating shaft portion 431 and the second rotating shaft portion 432 can be coupled with each other by various methods such as touching, interference fit, screw or the like.
  • the second rotary shaft portion 432 is coupled to the first rotary shaft portion 431 in the longitudinal direction such that the second air gap G2 exists in a semicylindrical shape.
  • the second rotary shaft portion 432 is connected to a rotary drive portion at one end thereof to receive rotational power.
  • the second rotary shaft portion 432 is provided with four ejectors 439 for ejecting ice at the time of ice release.
  • the ejector 439 rotates in accordance with the rotation of the second rotary shaft portion 432.
  • the second rotation axis portion 432 includes at least one hook engagement portion 435 for hook engagement with the hook 434 of the first rotation axis portion 431 on the outer circumferential surface.
  • the heating rod 433 integrally extends, for example, vertically with respect to the longitudinal direction of the first rotary shaft portion 431.
  • the heating rod 433 includes a heating head 438 having a dot-shaped cross-section at its end.
  • the heating head 438 includes an outer peripheral surface having a curvature corresponding to the inner peripheral surface curvature of the ice-making cell 412.
  • the inner circumferential surface of the ice-making cell 412 and the outer circumferential surface of the heating head 438 can have the same shortest distance, and the freezing starting from the inner circumferential surface of the ice-making cell 412 simultaneously ends at the outer circumferential surface of the heating head 438 .
  • FIG. 19 is a view for explaining the unloading of the ice portion 430 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the heating head 438 moves away from the ice 2
  • the rotating ejector 439 pushes up the ice 2 from the ice-making cell 112 .
  • the ice making guide 442 may be formed in a flat plate extending horizontally from the edge of the ice tray.
  • the ice maker 1 includes a mode setting unit 101, a display unit 102, a temperature sensor 103, a storage unit 104, a control unit 105, and a cooling system 106.
  • the target temperature of the ice-making device 1 is set so that ice is produced by cooling the ice-making water in the ice-making chamber 13 to a freezing point or less.
  • the target temperature is set to its initial value when the ice maker 1 is manufactured, and can be changed by the user's operation thereafter.
  • the target temperature of the ice making chamber 13 provided with the ice making unit 100 may be set to, for example, -20 ° C as an initial value.
  • the ice making unit 100 operates in one of a normal ice-making mode, a transparent ice-making mode, and a rapid ice-making mode according to the user's selection through the mode setting unit 101.
  • the transparent ice-making mode is a mode in which ice is produced at a low speed or transparency is higher than a predetermined value
  • the rapid ice-making mode is a mode in which transparency Regardless of whether or not the ice cubes are ice cubes, and a large amount of ice is produced in a short time, and any one of these modes can be selected by the user.
  • the setting mode can be divided into two types, that is, normal ice making and transparent ice making, or more finely divided by transparency.
  • the ice making device 1 adjusts the ice making temperature of the ice making chamber 13, the temperature condition of the ice making container 110, and the like through the cooling system 106 in accordance with the setting mode.
  • the mode setting unit 101 may be a button switch, a switch, a touch screen, or the like.
  • the mode setting unit 101 allows the user to select one of the general ice-making mode, the transparent ice-making mode, and the rapid ice-making mode, and additionally receives a command related to the ice-making amount, transparency, and the like in accordance with each ice-making mode.
  • the display unit 102 may be a liquid crystal display (LCD) panel or an organic light emitting diode (OLED) panel.
  • the display unit 102 displays information related to the operation such as setting mode information, ice making environment information of the ice making chamber 13, target temperature and current temperature of the freezing compartment 11 and the freezing compartment 12, and whether or not the power saving operation is performed.
  • the temperature sensor 103 is installed in the ice-making container 110 to measure the temperature of the ice-making container 110.
  • the temperature of the ice-making container 110 measured by the temperature sensor 103 is used as information such as the ice-making control for controlling the temperature in accordance with the setting ice-making mode, the timing of the ice-making, and the like.
  • the storage unit 104 may be a flash memory or the like.
  • the storage unit 104 stores control information of the cooling system 106, that is, the cooling units 20 and 40, the ice making fans 37 and 47, the ice making heater units 120 and 130, the ice making chamber 13, Temperature information, environment information, and the like related to the control operation such as the target temperature and the operation mode of the refrigerator compartment 12 and the refrigerating compartment 11.
  • the controller 105 controls each component constituting the ice maker 1 such as the cooling units 20 and 40, the ice maker 20, and the ice maker 20 so as to generate ice according to the general ice-making mode, the transparent ice- The fans 37 and 47, and the ice-making heater units 120 and 130 as a whole.
  • the control unit 105 may be implemented as an integrated circuit having a control function such as a system-on-chip (SoC) or a general-purpose processor such as a CPU (Central Processing Unit) or an MPU (Micro Processing Unit).
  • SoC system-on-chip
  • MPU Micro Processing Unit
  • the general-purpose processor executes a control program (or an instruction) that enables a control operation to be performed.
  • the control unit 105 includes a nonvolatile memory in which a control program is installed and a volatile memory in which at least a part of the installed control program is loaded .
  • the cooling system 106 includes cooling units 20 and 40, ice making fans 37 and 47, and ice making heater units 120 and 130.
  • the cooling units 20 and 40 are connected to the compressors 21 and 41 and the condensers 22 and 42, the expansion valves 24 and 44, the direct cooling unit 28a, 2 evaporators 45-1 and 45-2, and refrigerant pipes 28 and 48, respectively.
  • the refrigerant pipes 28 and 48 connect the condensers 22 and 42, the expansion valves 24 and 44, the direct cooling section 28a or the first and second evaporators 45-1 and 45-2.
  • the refrigerant flowing through the refrigerant pipes 28 and 48 is discharged from the compressors 21 and 41 and then flows through the condensers 22 and 42 and the expansion valves 24 and 44 and then flows into the refrigerating unit 28a or the first and second evaporators And the air in the ice making chamber 13 can be cooled by heat exchange with the air in the ice making chamber 13.
  • the ice making fans 37 and 47 are disposed in the ice making chamber 13 to circulate cool air to adjust the ice making speed in the ice making chamber 13.
  • the ice-making fans 37 and 47 can be mounted at various positions in the ice-making chamber 13 for precise control. Also, a plurality of the ice-making fans 37 and 47 may be installed in one ice-making chamber 13.
  • the ice making heater units 120 and 130 are attached to the ice making container 110 to increase the transparency of the ice to control the temperature of the heating rod 133 and to control the ice making temperature , And the ice-making speed.
  • FIG. 21 is a graph and a table showing the relationship between the degree of transparency and the amount of ice making according to the rate of temperature change of the ice-making container 110.
  • Fig. As shown in the figure, as the temperature change rate of the ice tray becomes smaller, the transparency becomes higher and the ice making amount becomes smaller. The larger the temperature change rate is, the lower the transparency becomes and the ice making amount becomes larger.
  • FIG. 22 is a flowchart showing an ice-making control process of the ice-making device 1 according to the embodiment of the present invention.
  • step S10 the control unit 105 controls the ice-making container (ice-making tray) 110 to be supplied with ice-making water.
  • step S11 the control unit 105 determines whether the user sets the mode through the mode setting unit 101, or whether it is an initially set ice-making mode, that is, a high ice-making amount mode, a general ice-making mode, or a transparent ice-making mode. In the high ice-making amount mode, the process proceeds to step S12.
  • step S12 the control unit 105 controls the cooling units 20 and 40 so that the temperature of the ice making chamber is the lowest, for example, -23 deg.
  • step S13 the control unit 105 controls the ice-making fans 37 and 47 to the maximum output.
  • step S14 the control unit 105 turns off the ice-making heater units 120 and 130.
  • step S15 the control unit 105 monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 and determines whether or not the ice tray temperature reaches the ice tray temperature (-7.5 DEG C).
  • step S40 the control unit 105 controls so that the ice-making is performed as the ice-making container temperature reaches the freezing temperature (-7.5 DEG C).
  • step S11 the control unit 105 proceeds to step S22 if the ice-making mode is the normal ice-making mode.
  • step S22 the control unit 105 controls the cooling units 20 and 40 so that the temperature of the ice making chamber is, for example, about -20 ⁇ ⁇ .
  • step S23 the control unit 105 controls the ice making fans 37 and 47 to the maximum and minimum intermediate outputs.
  • step S24 the control unit 105 turns on the ice-making heater units 120 and 130.
  • step S25 it is determined whether the rate of change of the ice tray temperature has reached 0.03 to 0.08. If it is less than 0.03 or exceeds 0.08, the output of the ice-making fan and the ice-making heater is adjusted so that the rate of temperature change of the ice-making container reaches 0.03 to 0.08.
  • the control unit 105 performs step S26 when the rate of change of the ice tray temperature reaches 0.03 to 0.08.
  • step S26 the control unit 105 monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 to determine whether the ice tray temperature has reached the freezing temperature (-6.5 DEG C).
  • step S40 the control unit 105 controls the ice making operation to be performed as the ice making container temperature reaches the freezing temperature (-6.5 DEG C).
  • step S11 the control unit 105 proceeds to step S32 if the ice-making mode is the transparent ice-making mode.
  • step S32 the control unit 105 controls the cooling units 20 and 40 so that the ice making room temperature is maintained at -17 deg. C, for example.
  • step S33 the control unit 105 lowers the output of the ice making fans 37 and 47.
  • step S34 the control unit 105 increases the output of the ice-making heater units 120 and 130.
  • the control unit 105 may variably control the output of the ice-making heater units 120 and 130 as shown in Fig. 23, repeatedly turn on and off the power source at regular intervals as shown in Fig. 24, The container temperature change rate can be efficiently managed.
  • step S34 is a diagram showing a method of controlling the output of the ice-making heater units 120 and 130 according to the set time in step S34.
  • the first unit is a section for inducing a phase change from iced water to ice.
  • the control unit 105 applies a single voltage of about 6.8 V to the icemaker for about 0 to 30 minutes, for example, .
  • the control unit 105 controls a voltage of 5.9 V for 30 to 60 minutes, a voltage of 6.2 V for 60 to 80 minutes, a voltage of 80 V for 60 to 80 minutes, And a voltage of 6.4 V is applied to the heater for 90 minutes to grow ice.
  • the third stage (stopper) is the section with the fastest ice-making speed, and the control section 105 applies a voltage of 6.6V to the freezing heater section for 90 to 160 minutes, for example.
  • FIG. 24 is a diagram showing a method for controlling the on-off control of the ice-making heater unit by a predetermined time in step S34.
  • the horizontal axis represents the time (min)
  • the left vertical axis represents the heating power (W)
  • the right vertical axis represents the deicing water temperature ( ⁇ ⁇ ).
  • the control unit 105 performs the process of turning on the power of the ice-making heater unit for a predetermined time and turning off the ice-making heater unit for a predetermined number of times until the icing is completed.
  • the power source of the ice-making heater section is turned on and off at a power of 1.6 W for about a predetermined time (irregular time) every about 10 minutes.
  • a predetermined time irregular time
  • step S35 the control unit 105 continuously monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 to determine whether or not the rate of change of the ice tray temperature is, for example, less than 0.003. If the rate of change of the temperature of the ice-making container is 0.003 or more, the control unit 105 lowers the output of the ice-making fans 37 and 47 and further increases the output of the ice-making heater units 120 and 130.
  • the control unit 105 controls the ice-making fans 37 and 47 and the ice-making heater units 120 and 130 to repeatedly control the temperature change rate of the ice-making container to less than 0.003 according to the set transparent ice- .
  • step S36 the control unit 105 determines whether the ice tray temperature change rate is less than 0.003 and the ice tray temperature reaches the ice tray temperature (-5 DEG C).
  • the freezing temperature in the transparent ice-making mode is -5 ° C, which is higher than the freezing temperature of -6.5 ° C in the normal ice-making mode and -7.5 ° C, which is the freezing temperature in the high ice-making amount mode.
  • step S40 the control unit 105 performs the ice-making as the ice-making container temperature reaches the freezing temperature (-5 DEG C).
  • control unit 105 returns to the beginning and repeatedly performs the ice-making control.
  • 26 is a flowchart showing the ice-making control process of the ice-making device 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • the ice-making mode is classified into a high ice-making amount mode and a transparent ice-making mode.
  • step S50 the control unit 105 supplies the ice-making water to the ice-making container (ice-making tray)
  • step S51 the control unit 105 determines whether the user sets the ice-making mode set through the mode setting unit 101 or initially set to the transparent ice-making mode. If the control unit 105 is not in the transparent ice-making mode, the process proceeds to step S52.
  • step S52 the control unit 105 controls the cooling unit 20, 40 to cool the ice making chamber temperature to the lowest temperature.
  • step S53 the control unit 105 controls the ice-making fans 37 and 47 to operate at the maximum output.
  • step S54 the control unit 105 controls the ice-making heater units 120 and 130 to be OFF.
  • step S55 the control unit 105 monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 to determine whether the ice tray temperature reaches, for example, -7.5 ⁇ ⁇ .
  • step S70 the control unit 105 performs the icing as the ice tray temperature reaches -7.5 ⁇ ⁇ .
  • control unit 105 returns to the beginning and repeatedly performs the ice-making control.
  • step S51 if the control unit 105 is in the transparent ice-making mode, the process proceeds to step S61.
  • step S61 the control unit 105 keeps the ice making room temperature at, for example, -17 ⁇ ⁇ .
  • step S62 the control unit 105 increases the output of the ice-making heater units 120 and 130.
  • the control unit 105 may variably control the output of the ice-making heater units 120 and 130 as shown in Fig. 23, repeatedly turn on and off the power source at regular intervals as shown in Fig. 24, The container temperature change rate can be efficiently managed.
  • step S63 the control unit 105 continuously monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 to determine whether the ice tray temperature change rate is, for example, 0.003 to 0.015.
  • the control unit 105 further increases the output of the ice-making heater units 120 and 130 if the rate of change of the temperature of the ice-making container exceeds 0.003.
  • step S64 the controller 105 determines whether the ice tray temperature change rate is, for example, 0.003 to 0.015 and the ice tray temperature has reached -5 ⁇ ⁇ , for example.
  • the freezing temperature in the transparent ice-making mode is -5 ⁇ ⁇ , which is higher than -7.5 ⁇ ⁇ , which is the freezing temperature in the high ice-making amount mode.
  • step S70 the control unit 105 performs the ice removal as the ice tray temperature reaches -5 deg.
  • control unit 105 returns to the beginning and repeatedly performs the ice-making control.
  • control unit 105 adjusts the rate of change of the temperature of the ice tray by only the ice making room temperature and the ice-making heater thrust.
  • FIG. 27 is a flowchart showing an ice-making control process of the ice-making device 1 according to the third embodiment of the present invention.
  • the ice-making mode is classified into a high ice-making amount mode and a transparent ice-making mode.
  • step S80 the control unit 105 supplies the ice-making water to the ice-making container (ice-making tray)
  • step S81 the control unit 105 determines whether the user sets the ice-making mode set through the mode setting unit 101 or initially set to the high ice-making amount mode or the transparent ice-making mode. In the high ice-making amount mode, the process proceeds to step S82.
  • step S82 the control unit 105 controls the cooling unit 20, 40 to lower the temperature of the ice making chamber.
  • step S83 the control unit 105 controls the ice making fans 37 and 47 to the maximum output.
  • step S84 the control unit 105 controls the ice-making heater units 120 and 130 to be OFF.
  • step S85 the control unit 105 monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 and determines whether or not the ice tray temperature reaches, for example, -7.5 deg.
  • step S100 the control unit 105 performs the ice-making as the ice tray temperature reaches -7.5 ⁇ ⁇ .
  • control unit 105 returns to the beginning and repeatedly performs the ice-making control.
  • step S81 if the control unit 105 is in the transparent ice-making mode, the process proceeds to step S92.
  • step S91 the control unit 105 controls the cooling units 20 and 40 so that the ice making room temperature is, for example, -17 degrees centigrade.
  • step S92 the control unit 105 lowers the output of the ice making fans 37 and 47.
  • step S93 the control unit 105 continuously monitors the temperature value measured by the temperature sensor 104 to determine whether the ice tray temperature change rate is, for example, 0.003 to 0.015.
  • the control unit 105 further lowers the output of the ice making fans 37 and 47 if the rate of change of the temperature of the ice tray 200 exceeds 0.003.
  • step S94 the control unit 105 determines whether the ice tray temperature change rate is, for example, 0.003 to 0.015 and the ice tray temperature reaches -5 ⁇ ⁇ , for example.
  • the freezing temperature in the transparent ice-making mode is -5 ⁇ ⁇ , which is higher than -7.5 ⁇ ⁇ , which is the freezing temperature in the high ice-making amount mode.
  • step S100 the control unit 105 performs the ice-making as the temperature of the ice tray reaches -5 deg.
  • control unit 105 returns to the beginning and repeatedly performs the ice-making control.
  • the rate of change in the temperature of the ice-making container was controlled by only the output of the ice-making fan except for the ice-making heater.
  • Table 1 below is a table showing the element control of the cooling system 106 according to the ice-making mode.
  • the controller 150 controls the ice-making heater to the maximum, the temperature of the ice-making chamber to the lowest of -23 ° C, and the ice-making fan to the maximum, with the transparency of 20%.
  • the controller 150 controls the output of the ice-making heater unit so that the rate of temperature change is 0.03 to 0.08 at a transparency of 60%, and controls the ice-making chamber temperature to -20 ° C.
  • control unit 150 controls the output of the ice-making heater unit so that the rate of temperature change is less than 0.03 with transparency of 90%, and controls the ice-

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Abstract

서로 다른 투명도를 가진 얼음을 선택적으로 생성할 수 있는 제빙장치가 개시된다. 제빙장치는 제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기를 구비하는 제빙실과, 상기 제빙수가 냉각되도록 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와, 상기 공급되는 냉기를 순환시키는 제빙팬과, 상기 제빙수의 냉각 시 상기 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부와, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의한 제빙장치는 제빙용기의 온도변화율을 조절하여 사용자가 원하는 투명도를 가진다.

Description

제빙장치
본 발명은 투명도가 다른 이종의 얼음을 선택적으로 만들 수 있는 제빙장치에 관한 것이다.
냉장고는 냉동사이클을 이용하여 저장실로 냉기를 공급하여 저장 용품을 저온으로 저장하는 장치로서, 제빙실에 냉기를 공급하여 얼음을 생성할 수 있다.
제빙실은 제빙용기에 제빙수를 채운 상태에서 빙점인 0℃보다 낮은 조건을 유지한다. 제빙용기 내의 제빙수는 주변의 냉기와 먼저 접촉되는 부위부터 냉각되기 시작하여 점점 중심방향으로 결빙이 진행된다. 즉, 제빙용기의 제빙수는 주변의 냉기와 먼저 접하는 수면이나 제빙용기의 내주면과 접하는 부위부터 냉각이 시작되어 빙핵이 결성되고, 그 빙핵을 시점으로 하여 점차 제빙수가 채워진 제빙용기의 중심 쪽으로 퍼져 나가면서 전체적으로 얼음이 만들어진다. 제빙용기로 급수되는 제빙수에는 일정량의 공기가 기포형태로 존재하게 된다. 이 기포는 공기 중으로 신속하게 배출되어야 투명한 얼음이 만들어질 수 있지만, 실제 제빙 중에는 전술한 바와 같이 수면이 먼저 결빙됨에 따라 기포가 공기 중으로 배출되지 못하고 물속에 잔류하게 되어 결국 불투명한 얼음이 생성된다.
투명 얼음에 방해되는 기포를 외부로 배출하기 위해 제빙 중에 제빙용기 내의 제빙수에 열을 발산하는 해빙봉을 침잠시키는 기술이 개시된 바 있다. 종래 기술에 의한 투명제빙은 제빙용기 내주면 전체, 즉 측면과 저면에서 동시에 중심의 해빙봉을 향해 결빙된다.
사용자는 항상 고품질의 투명얼음만을 필요하지 않으며, 필요에 따라 보통품질의 투명얼음 또는 저품질의 투명얼음 등을 요구할 수 있다. 고품질의 투명제빙은 상대적으로 제빙속도가 느려져 제빙량이 낮은 문제가 있고, 저품질의 투명제빙은 제빙속도는 빠르나 얼음 투명도가 낮은 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 사용자가 원하는 투명도 가진 얼음을 선택적으로 제빙할 수 있는 제빙장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치가 제공된다. 제빙장치는 제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기를 구비하는 제빙실과, 상기 제빙수가 냉각되도록 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와, 상기 공급되는 냉기를 순환시키는 제빙팬과, 상기 제빙수의 냉각 시 상기 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부와, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 의하면 제빙용기의 온도 변화율에 따라 얼음의 투명도를 선택적으로 제빙할 수 있다.
상기 제빙장치는 상기 제빙용기에 설치되어 상기 제빙용기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함함으로써, 제어부가 온도센서가 실시간으로 측정한 제빙용기의 온도를 참조하면서 제빙용기의 온도 변화율을 실시간으로 조정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제빙용기의 온도 변화율이 설정된 변화율보다 작으면 상기 제빙히터부의 출력을 낮추고 상기 냉각장치와 상기 제빙팬의 출력을 높여 설정된 변화율을 추종하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제빙용기의 온도 변화율이 설정된 변화율보다 크면 상기 제빙히터부의 출력을 높이고 상기 냉각장치와 상기 제빙팬의 출력을 낮춰, 설정된 변화율을 추종하도록 할 수 있다.
상기 투명도가 서로 다른 이종의 얼음은 상기 제빙용기의 온도 변화율에 따라 설정된 급속제빙모드 및 투명제빙모드에 의해 생성하도록 하여, 사용자가 다양한 제빙모드를 선택하도록 할 수 있다.
상기 급속제빙모드는 0.08(℃/min) 초과의 온도 변화율로 설정되고, 상기 투명제빙모드는 0.03(℃/min) 미만의 온도 변화율로 설정될 수 있다.
제빙장치는 일반제빙모드를 더 포함하며, 상기 일반제빙모드는 0.03(℃/min)보다 크고 0.08(℃/min)보다 작은 온도 변화율로 설정될 수 있다.
상기 제어부는 상기 급속제빙모드에서 상기 제빙히터부를 오프시킬 수 있다.
상기 제어부는 상기 투명제빙모드에서 상기 제빙히터부의 출력을 가변시킴으로써 더욱 향상된 투명얼음을 얻을 수 있다.
상기 제어부는 상기 투명제빙모드에서 상기 제빙히터부의 전원을 사전 설정된 횟수로 온오프 시킴으로써 더욱 향상된 투명얼음을 얻을 수 있다.
상기 투명제빙모드에서 이빙 시 제빙용기 온도는 상기 급속제빙모드에서 이빙 시 제빙용기온도보다 높게 할 수 잇다
상기 제빙히터부는 상기 제빙수의 수면 상방으로부터 상기 제빙수에 침잠되도록 상기 제빙용기의 바닥을 향해 연장되어, 상기 제빙수에 열을 전달하는 히팅로드 및 상기 히팅로드가 연결되고 상기 제빙용기 상부를 가로지르도록 연장하며, 상기 히팅로드를 상기 제빙용기로부터 이탈하도록 회전시키는 회전축부를 포함하도록 구성하여 제빙과 이빙을 함께 수행하도록 할 수 있다.
상기 히팅로드는 회전에 방해되지 범위 내에서 상기 제빙용기의 바닥까지 연장되도록 함으로써 결빙방향을 단방향으로 제어하여 투명도가 높은 얼음을 얻을 수 있다.
상기 회전축부는 길이방향으로 중공을 가지며, 상기 제빙히터부는 상기 회전축부의 중공 내에 수용되어 상기 히팅로드를 가열하는 히터를 포함하도록 구성하여 가열과 이빙구조를 간단하게 할 수 있다.
상기 히터는 상기 회전축부의 내주면과의 사이에 제1에어갭이 존재하도록 함으로써 회전축부의 회전에 의한 내구도 저하를 방지할 수 있다.
상기 회전축부를 회전시키는 회전구동부와 상기 히팅로드에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며, 상기 회전축부는, 상기 히터가 지지되며 상기 히팅로드가 마련되는 제1회전축부와, 상기 제1회전축부에 결합하여, 상기 회전구동부에 의한 동력을 상기 제1회전축부에 전달하는 제2회전축부를 포함하도록 구성할 수 있다.
상기 제1회전축부는 열전도도가 높은 재질로 구성되고, 상기 제2회전축부는 상기 고열전도부보다 낮은 열전도를 갖는 재질로 구성될 수 있으며, 이에 의해 제빙용기의 균일한 온도 조건 조성이 가능하다.
상기 제2회전축부는 상기 제1회전축부와의 사이에 제2에어갭이 존재하도록 마련될 수 있으며, 이로 인해, 제빙용기의 균일한 온도 조건 조성이 가능하다.
상기 히팅로드에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며, 상기 히팅로드는 내부에 중공이 마련되어, 상기 히터를 상기 중공에 수용하도록 하여 히팅로드에 쉽게 열을 전달할 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 의한 제빙장치는 제빙실을 구비한 본체와, 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와, 상기 제빙실에 설치되고 상기 제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기와 상기 제빙수에 열을 전달하는 제빙히터부를 구비한 제빙유닛과, 상기 제빙실의 냉기를 순환시키는 제빙팬과, 상기 제빙용기의 온도를 측정할 수 있는 온도센서와, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따른 제빙장치의 구동방법은 제빙용기에 제빙수를 채우는 단계와, 상기 제빙용기의 온도를 실시간으로 측정하는 단계와, 상기 실시간으로 측정한 제빙용기의 온도를 기초로, 투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 단계를 포함한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 제빙장치는 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 소비자의 다양한 요구에 맞게 다양한 투명도 품질을 가진 얼음과 제빙량을 선택적으로 생성할 수 있다.
둘째, 투명 제빙을 위한 히팅과 이빙을 함께 수행하는 히팅이빙부에 의해 구조가 간단하다.
셋째, 제빙 시에 히터 출력을 가변시키거나 히터 전원을 반복해서 온오프시켜 투명도가 향상된 얼음을 얻을 수 있다.
넷째, 회전축부가 내부에 삽입된 히팅부와 갭을 두고 회전함으로써 히팅부의 내구성을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 회전축부를 열전도가 좋은 금속의 제1회전축부와 사출성형이 가능한 플라스틱의 제2회전축부로 제작하고, 제1회전축부와 사이에 제2에어갭을 존재하도록 제2회전축부를 결합함으로써 제작이 쉽고 열의 전도를 효과적으로 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스탠드형 냉장고의 도어를 개방한 정면을 나타낸 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스탠드형 냉장고의 측단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빌트인 냉동고의 개략적 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빌트인 냉동고의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 5은 본 발명의 실시예에 따른 제빙실에 장착되는 제빙장치의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치의 분해사시도이다.
도 7 내지 9는 각각 제빙유닛의 종단면도, 횡단면도 및 평단면도이다.
도 10은 도 6의 히팅부에 연결된 전선의 제빙과 이빙 시의 상태를 나타낸 도이다
도 11은 제빙용기 내에서 결빙되는 과정을 시뮬레이션 하여 나타낸 도이다.
도 12 및 13은 제빙장치에서 제빙된 얼음을 이빙하는 과정을 설명하는 위한 도이다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 히팅부 및 히팅이빙부의 구조를 나타낸 도이다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 히팅이빙부의 구조를 나타낸 도이다.
도 17 및 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 히팅이빙부의 구조를 나타낸 도이다.
도 19는 제4실시예에 따른 히팅이빙부의 회전에 의한 이빙을 설명하기 위한 도이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치의 제어흐름을 도시하는 블록도이다.
도 21은 제빙용기의 온도 변화율에 따른 투명도와 제빙량 관계를 나타내는 그래프 및 표이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 23은 투명제빙모드 시에 설정 시간 별로 제빙히터부의 출력을 제어하는 방식을 나타낸 도이다.
도 24는 투명제빙모드에서 정해진 시간 별로 제빙히터부를 온오프 제어하는 방식을 나타낸 도이다.
도 25는 제빙용기의 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 26은 본 발명의 제2실시예에 따른 제빙장치의 제빙 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
도 27은 본 발명의 제3실시예에 따른 제빙장치의 제빙 알고리즘을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙이도록 한다.
본원 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)는 냉장실과 얼음을 얼릴 수 있는 냉동실을 가진 냉장고, 전용으로 얼음을 생성할 수 있는 냉동실을 가진 냉동고, 또는 얼음 생성 전용의 제빙고 모두를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)는 간접냉각 방식 또는 직접 냉각방식의 스탠드형 냉장고 또는 빌트인형 냉동고를 포함할 수 있다.
이하에서는, 먼저 도 1및 도 2를 참조하여 냉장고의 전체구조를 설명한다.
도 1및 2는 각각 본 발명의 실시예에 따른 냉장고의 도어를 개방한 정면을 나타낸 정면도 및 측단면을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 냉장고는 냉동실(11), 냉장실(12) 및 제빙실(13)을 가지는 본체(10)와, 냉동실(11)을 개폐하는 냉동실도어(14)와, 냉장실(12)을 개폐하는 냉장실도어(15)와, 냉동실(11), 냉장실(12) 및 제빙실(13)로 냉기를 공급할 수 있는 냉각부(20)를 포함하여 구성될 수 있다.
사용자는 냉동실도어(14)를 개방하여 냉동실(11)에 저장 용품을 저장할 수 있다. 냉동실(11)에는 냉동박스(16)가 설치될 수 있고, 사용자는 저장 용품을 냉동박스(16)에 냉동 보관할 수 있다.
냉동실(11)은 후벽에 제1냉기공급덕트(17)가 마련될 수 있다. 제1냉기공급덕트(17)에는 냉각부(20)의 냉동실용 증발기(27)와 냉동팬(17a), 냉동실용 냉기배출구(17b)가 설치될 수 있다. 냉동팬(17a)은 냉동실용 증발기(27)에 의해서 열 교환된 냉기를 냉동실용 냉기배출구(17b)를 통하여 냉동실(11)로 공급할 수 있다.
사용자는 냉장실도어(15)를 개방하여 냉장실(12)에 저장 용품을 저장할 수 있다. 냉장실(12)에는 복수 개의 선반(18)이 설치될 수 있고, 사용자는 저장 용품을 각 선반(18)에 적재하여 냉장 보관할 수 있다.
냉장실(12)의 후벽에는 제2냉기공급덕트(19)가 마련될 수 있다. 제2냉기공급덕트(19)에는 냉각부(20)의 냉장실용 증발기(26)와 냉장팬(19a), 냉장실용 냉기배출구(19b)가 설치될 수 있다. 냉장팬(19a)은 냉장실용 증발기(26)에 의해서 열 교환된 냉기를 냉장실용 냉기배출구(19b)를 통하여 냉장실(12)로 공급할 수 있다.
제빙실(13)은 내부에 소정 공간을 형성하는 제빙실 케이스(31)에 의해서 냉장실(12)로부터 구획되면서 냉장실(12)과는 단열된 상태로 형성될 수 있다.
제빙실(13)에는 얼음을 생성하는 제빙유닛(100)과, 제빙유닛(100)에 의해서 생성된 얼음을 저장하는 얼음저장용기(50)가 설치될 수 있다. 제빙유닛(100)에 의해서 생성된 얼음은 얼음저장용기(50)에 저장될 수 있고, 얼음저장용기(50)에 저장되는 얼음은 이송장치(51)에 의해서 얼음분쇄장치(52)로 이동할 수 있고, 얼음분쇄장치(52)에 의해서 조각난 얼음은 얼음배출덕트(53)를 통과하여 디스펜서(54)로 공급될 수 있다.
제빙유닛(100)에는 냉각부(20)의 냉매파이프(28)의 적어도 어느 일 부분이 설치될 수 있다. 냉각부(20)의 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)가 제빙실(13)에 삽입될 수 있고, 제빙실(13)로 삽입된 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)가 제빙유닛(100)에 설치될 수 있다. 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)는 제빙유닛(100)과 직접 접촉함으로써 제빙유닛(100)을 직접 냉각할 수 있다.
또한 제빙실(13)에는 내부의 공기를 순환시키는 제빙팬(37)이 설치될 수 있다. 제빙팬(37)은 냉매파이프(28)의 직냉부(28a) 또는 제빙유닛(100) 측으로 제빙실(13)의 공기를 강제 유동시킴으로써 제빙실(13)의 공기가 냉매파이프(28)의 직냉부(28a) 또는 제빙유닛(100)과 열 교환하여 냉각되도록 할 수 있다.
냉각부(20)는 압축기(21)와 응축기(22), 전환밸브(23), 제1팽창밸브(24), 제2팽창밸브(25), 냉장실용 증발기(26), 냉동실용 증발기(27), 냉매파이프(28)를 포함하여 구성될 수 있다.
냉매파이프(28)는 압축기(21)와 응축기(22), 제1팽창밸브(24), 제2팽창밸브(25), 냉장실용 증발기(26), 냉동실용 증발기(27)를 연결할 수 있다. 냉매파이프(28)를 흐르는 냉매는 압축기(21)에서 토출된 후 응축기(22)와 제2팽창밸브(25)를 거친 후 냉장실용 증발기(26)와 냉동실용 증발기(27)로 공급되도록 할 수 있다. 냉장실용 증발기(26)에서 냉매는 냉장실(12)의 공기와 열 교환하여 냉장실(12)의 공기를 냉각시키고, 냉동실용 증발기(27)로 공급되는 냉매도 냉동실(11)의 공기와 열 교환하여 냉동실(11)의 공기를 냉각시킬 수 있다. 또한 냉매파이프(28)를 흐르는 냉매는 제1팽창밸브(24)를 거친 후 제빙실(13)의 직냉부(28a)를 통과하고 냉장실용 증발기(26) 및 냉동실용 증발기(27)로 순차적으로 공급되도록 할 수 있다.
도 2에서는 냉매가 냉매파이프(28)의 직냉부(28a)를 직접 통과하는 직접 냉각방식을 예로 들어 설명하였지만, 제빙실용 증발기를 통해 간접적으로 냉각하는 방식이 적용될 수 있다.
도 3 및 4는 본 실시예에 의한 냉동고의 개략적 사시도, 및 개략적 단면도이다. 본 실시예에 의한 냉동고는 간접 냉각방식을 채용하나 직접 냉각 방식을 적용할 수도 있다. 본 실시예에 의한 냉동고에 관하여, 도 1 및 2를 참조하여 설명한 냉장고와 유사한 부분은 동일한 부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
도 3 및 4에 도시한 바와 같이, 냉동고는 제빙실(13) 내에 적용된 냉각부(40), 적어도 하나의 제빙팬(47) 및 2개의 제빙유닛(100)을 포함한다.
제빙실(13)은 제빙을 위한 2개의 제빙유닛(100)이 장착되고, 증발기(45)에서 공급하는 냉기가 제빙팬(37)을 통해 유입된다. 2개의 제빙유닛(100)의 아래에는 이빙된 얼음을 수용하는 얼음저장용기(미도시)가 배치되어 있다. 제빙실(13)은 제빙수공급부로서 2개의 제빙유닛(100)에 제빙수를 공급하는 2개의 제빙수공급관(미도시)이 유입되어 있다. 제빙수공급관에 의해 공급되는 제빙수는 필터링 및 살균처리 등의 사전처리 과정을 거칠 수 있다.
냉각부(40)는 압축기(41)와 응축기(42), 팽창밸브(44), 제1 및 제2증발기(45-1,45-2) 및 냉매파이프(48)를 포함한다. 냉매파이프(48)는 응축기(42), 팽창밸브(44), 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)를 연결한다. 냉매파이프(48)를 흐르는 냉매는 압축기(41)에서 토출된 후 응축기(42)와 팽창밸브(44)를 거친 후 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)로 공급된다. 증발기(45)에서 냉매는 제빙실(13)의 공기와 열 교환하여 제빙실(13)의 공기를 냉각시킬 수 있다.
제빙팬(47)은 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)에 의해 냉각된 공기를 강제 순환시켜 각각의 제빙실(13)의 온도를 낮춘다.
제빙유닛(100)은 냉각된 공기에 의해 얼음을 제조하는 장치이다. 평상 시에 2개의 제빙유닛(100) 중 하나는 투명 제빙을 위한 용도로, 다른 하나는 급속 제빙을 위한 용도로 사용된다. 상황에 따라, 2개의 제빙유닛(100) 모두 투명 제빙 또는 급속 제빙으로 사용할 수도 있다.
도 5 내지 9는 각각 본 발명의 제1실시예에 따른 제빙유닛(100)의 사시도, 분해사시도, 종단면도, 횡단면도 및 평단면도이다.
제빙유닛(100)은 제빙수를 수용할 수 있는 공간을 가지는 제빙용기(110), 제빙용기(110) 내의 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부(120,130), 이빙가이드부(140), 상기 제빙된 얼음을 이빙하기 위해 상기 히팅이빙부를 회전시키는 회전구동부(150), 용기지지부(160), 및 제빙히터부(120,130)에 전원을 인가하는 전선(170)을 포함한다. 제빙유닛(100)은 제빙용기(110)에 장착된 온도센서(103)를 포함한다. 온도센서(103)는 제빙용기(110)의 온도를 측정하여 제빙실(13) 내 그리고 제빙용기(110) 내 온도 조절을 위한 정보를 제공한다.
제빙용기(110)는 열전도도가 소정치 이상인 재질, 예를 들면 알루미늄 재질로 이루어진다. 제빙용기(110)는 제빙트레이로서 예를 들면 분리벽(113)에 의해 분리되어 나란히 배열된 4개의 제빙셀(112)을 포함한다. 분리벽(113)은 인접하는 제빙셀(112)로 제빙수가 넘쳐 흘러가 들어가게 하는 오버플로우 부(115)를 포함한다. 각 제빙셀(112)은 한정되지 않는 반구 형상의 내주면을 포함한다.
제빙히터부(120,130)는 열을 생성하는 히터(120) 및 제빙수의 수면 상방으로부터 제빙용기(110)의 바닥을 향해 연장되어 제빙수에 침잠되며, 제빙수의 냉각 중 히터(120)로부터 공급되는 열을 제빙수에 전달하고, 이빙중 회전 가능하도록 마련된 히팅이빙부(130)를 포함한다.
히터(120)는 전선(170)에 의해 전원이 인가되면 저항에 의해 열을 방출하는 예를 들면 텅스텐과 같은 재질로 이루어진다. 히터(120)는 +, - 전원이 인가되는 제1히팅선(121)과 제2히팅선(123)을 포함한다. 전선(170)은 제1히팅선(121)과 제2히팅선(123)에 각각 연결되는 제1전선(171)과 제2전선(172)을 포함한다. 제1히팅선(121)과 제2히팅선(123)은 끝에서 서로 연결되어 +, - 전원 인가 시에 저항에 의해 열을 발생시킨다. 히터(120)는 제빙셀(112)의 상부에 제빙셀(112)의 배열방향을 따라 연장하면서 제빙용기(110)에 지지된다. 히터(120)의 일측은 히터캡(122)에 의해 고정되고 타측은 히터홀더(124)에 의해 고정된다. 히터(120)는 열전도가 소정치 이상인 재질로 코팅 또는 피복되거나 열전도가 소정치 이상인 금속파이프 내에 삽입될 수 있다. 여기서 히터(120)는 고정적으로 히팅이빙부(130)의 회전 중심이 된다. 그러나 설계에 따라 히터(120)가 고정 상태가 아닌 히팅이빙부(130)와 함께 회전하도록 지지될 수도 있다.
도 10은 히터(120)에 연결된 전선(170)의 제빙과 이빙 시의 상태를 나타낸 도이다. 도시한 바와 같이, 제빙 시에 전선(170)은 초기 상태에서 히터(120)의 길이방향에 가로방향, 즉 회전하는 방향으로 연장하여 히터(120)를 중심으로 1회 이상 감겨져 있다. 이때, 전선(170)은 이빙 시에 히터(120)가 회전할 때 추가로 감길 수 있도록 감기지 않고 늘어진 여유전선(172)을 가진다. 이빙 시에, 전선(170)은 히터(120)의 정회전에 따라 여유전선(172)이 추가로 감긴다. 다시 제빙 시에, 전선(170)은 히터(120)의 역회전으로 감겨진 여유전선(172)이 풀려 다시 늘어진다. 이와 같이 전선(170)은 이빙과 제빙의 정회전과 역회전에 따라 감김과 풀림을 원활하게 수행할 수 있는 구조로 배열된다. 더불어 전선의 구조적 설계 외에 전선(170)의 피복을 실리콘이나 테프론과 같은 유연소재를 채용하면 내구성이 더욱 향상될 수 있다. 또한, 전선을 감고 푸는 가동기구 설계 시에 전선(170)의 굴곡반경을 크게 함으로써 내구성을 좋게 할 수 있다. 이러한 전선(170)의 원활한 감김 및 풀림 구조는 와이어 심선을 예를 들면 0.16φ에서 0.08φ로 줄일 수 있게 한다.
히팅이빙부(130)는 중공을 가진 회전축부(131,132) 및 제빙셀(112) 내의 제빙수를 가열하는 히팅로드(133)을 포함한다.
회전축부(131,132)는 상호 결합 및 분리 가능한 제1회전축부(131)와 제2회전축부(132)를 포함한다. 제2회전축부(132)는 제1회전축부(131)와 결합하여 회전 동력을 전달한다. 회전축부는 제1회전축부(131)와 제2회전축부(132)로 분리되는 것으로 한정되지 않으며, 일체로 제작될 수도 있다.
제1회전축부(131)는 중공 내에 히터(120)가 삽입 또는 지지된다. 제1회전축부(131)는 히터(120)와의 사이에 제1갭(G1)이 존재하도록 삽입된다. 제1갭(G1)에는 에어(air)나 써멀 그리스(thermal grease)가 채워질 수 있다. 제1회전축부(131)와 히팅로드(133)는 일체로서 열전도성이 소정치 이상인 금속재질로 이루어질 수 있다.
제1회전축부(131)는 외주면에 제2회전축부(132)와의 후크 결합을 위해 서로 마주보는 적어도 한 쌍의 후크(134)를 포함한다. 후크(134)는 제1회전축부(131)의 외주면에 상향 돌출하고 탄성적으로 변형 가능하고 단부에 걸림턱을 가진다.
다른 실시예로서, 제1회전축부는 상부가 개방된 반원통형상으로 구성하고, 제2회전축부는 하부가 개방된 반원통형상으로 구성할 수 있다. 제1회전축부와 제2 회전축부를 서로 결함으로써 히터를 삽입할 수 있는 원통형으로 축공을 형성할 수 있다. 여기서, 히터는 제1회전축부와 제2 회전축부의 내주면과 갭이 존재하도록 축공에 삽입될 수 있다. 이때, 갭에는 에어나 써멀 그리스가 채워질 수 있다.
제2회전축부(132)는 제1회전축부(131)와 길이방향으로 결합되고 일단부에 회전구동부(150)가 연결되어 회전 동력을 전달받는다. 제2회전축부(132)는 제1회전축부(131)와, 히터(120)와의 사이에 반원형의 제2갭(G2)이 존재하도록 결합된다. 제2갭(G2)에는 에어(air)나 써멀 그리스(thermal grease)가 채워질 수 있다. 제2갭(G2)은 내부의 히터(120)에 의한 열이 제1회전축부(131)의 상부를 통해 제2회전축부(132)로 전달되는 것을 방지한다. 제2회전축부(132)는 외주면에 제1회전축부(131)의 후크(134)와 후크 결합을 위한 적어도 한 쌍의 후크걸림부(135)를 포함한다. 후크걸림부(135) 쌍은 각각 제2회전축부(132)의 외주면에서 좌우로 연장하는 걸림고리를 가진다. 제1회전축부(131)의 후크(134)는 후크걸림부(135)의 걸림고리를 통과한 상태에서 후크 결합한다. 제2회전축부(132)는 열전도가 소정치 이하이고 사출성형이 가능한 재질, 예를 들면 플라스틱과 같은 재질로 이루어진다. 다른 실시예로서, 제2회전축부(132)는 생략되고, 제1회전축부(131)가 직접 회전구동부(150)로부터 동력을 전달받을 수도 있다.
제1회전축부(131)와 제2회전축부(132)의 후크 결합은 하나의 예로서 다양한 방법, 예를 들면 접(점)착제, 억지끼움 등으로의 결합이 가능하다.
히팅로드(133)는 막대상, 예를 들면 원기둥 등 다양한 입체 중 어느 하나의 형상을 가질 수 있다. 히팅로드(133)는 제1회전축부(131)의 길이방향에 대해 일체로 예를 들면 수직 연장한다. 히팅로드(133)는 제빙수의 수면 상방으로부터 제빙셀(112)의 바닥을 향해 연장되어 제빙수에 침잠된다. 히팅로드(133)는 제빙셀(112)의 바닥까지 연장될 수 있다. 히팅로드(133)의 단부는 적절한 회전을 위해 제빙셀(112) 내주면과의 여유 간격을 두고 위치할 수 있다. 히팅로드(133)는 제1회전축부(131)에 일체로 마련되는 것으로 설명하였지만 설계에 따라 분리 제조되어 조립될 수도 있다.
이빙가이드부(140)는 사출성형 가능한 재질, 예를 들면 플라스틱 재질로 이루어진다. 이빙가이드부(140)는 4개의 히팅로드(133)가 회전 시에 통과하는 4개의 이빙슬롯(144)을 가진 이빙가이드(142)를 포함한다. 이빙가이드(142)는 히팅로드(133)의 회전 반경 내에서 제빙용기(110)의 가장자리로부터 제2회전축부(132)를 향해 연장한다. 이빙가이드부(140)는 제빙용기(110)의 측면에 결합되어 히팅이빙부(130)의 회전에 의해 이탈되는 얼음의 배출을 안내한다. 이빙가이드(142)는 제2회전축부(132)에 인접한 단부에서 제빙용기(110)의 가장자리로 갈수록 곡률반경이 점차 증가하는 호형상을 가진다. 결과적으로, 이빙되는 얼음에 삽입되어 있던 히팅로드(133)는 호형상 이빙가이드(142)를 지나면서 얼음으로부터 점차적으로 이탈하게 된다.
회전구동부(150)는 제2회전축(132)의 일단에 결합되어 제2회전축부(132)가 정회전과 역회전을 반복하도록 동력을 전달한다. 회전구동부(150)는 스테핑 모터로 구현될 수 있으며, 동력전달을 위해 구동축(미도시)에 캠(미도시)이 연결될 수 있다.
용기지지부(160)는 사출성형 가능한 재질, 예를 들면 플라스틱 재질로 이루어진다. 용기지지부(160)는 제빙용기(110)의 상부를 덮도록 배치되고 제빙실(13)의 내벽에 고정된다. 용기지지부(160)는 제빙용기(110)를 체결 지지한다. 용기지지부(160)는 제빙수공급관에서 공급한 제빙수를 저장하는 컵(162)을 포함한다. 컵(162)은 하부 제빙용기(110)의 인접 한 첫째 제빙셀(112)에 제빙수를 공급한다. 첫 제빙셀(112)에 제빙수가 다 채워지면 오버플로우 부(115)를 통해 다음 제빙셀에 채워지고, 이렇게 단계적으로 모든 제빙셀에 제빙수가 채워진다. 종래의 제빙장치는 제빙수를 저장하는 컵이 제빙용기에 일체로 부착되었다. 그 결과 소정 규모의 체적을 가진 컵은 인접한 제빙셀에 냉기를 추가로 전달함으로써 4개의 제빙셀 중 컵에 인접한 제빙셀의 투명 제빙을 위한 온도제어가 힘들었다. 그러나, 본원 발명의 제빙유닛(100)은 컵을 상부의 용기지지부(160)에 장착함으로써 다수 제빙셀의 균일한 온도제어가 가능하다.
제빙 시 결빙은 제빙셀(112)의 수면, 및 제빙셀 내주면 전체에서부터 시작된다. 히팅이빙부(130)는 히팅로드(133)가 회전 가능한 구조로서 반구형 내주면을 가진 제빙셀(112)의 중앙에서 바닥까지 연장되어 있다. 히팅로드(133)에 의해 열이 제빙수에 가해지기 때문에, 도 7에 나타낸 바와 같이 히팅로드(133)로부터 먼 위치부터 결빙이 시작된다.
도 11은 제빙셀(112)에서 결빙방향을 단계적으로 시뮬레이션으로 나타낸 도면이다. 1단계는 제빙유도기로서 제빙수의 수면 및 제빙셀(112)의 가장자리부터 결빙이 시작된다. 2단계는 결빙 성장기로서 제빙셀(112)의 가장자리에서 중앙의 히팅로드(133)를 향해 단방향, 즉 수면에 평행한 방향으로 결빙이 수행된다. 3단계는 결빙 정지기로서 히팅로드(133)에 근접하게 결빙이 마무리되어 제빙이 완료된다. 이와 같이 본 발명의 제빙유닛(100)은 결빙이 히팅로드(133)를 기준으로 먼 위치에서 수면에 평행한 단일 방향으로 히팅로드(133)를 향해 진행됨으로써 균일한 제빙속도 제어가 가능하여 투명 결빙을 유도할 수 있다.
도 12 및 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 제빙유닛(100)의 이빙과정을 설명하기 위한 도면이다.
제빙이 완료된 상태에서, 도 7과 같이 히팅로드(133)는 얼음의 중앙에 삽입되어 있다. 이때, 히팅로드(133)가 회전구동부(150)의 회전에 의해 반시계 방향으로 회전하면, 히팅로드(133)는 도 12와 같이 얼음(2)에 삽입된 상태로 제빙셀(112)로부터 이탈한다. 이후 도13에 나타낸 바와 같이, 히팅로드(133)가 추가 회전하여 이빙슬롯(144)을 지나 이빙가이드(142)를 통과하면 얼음이 히팅로드(133)로부터 완전히 이탈한다. 이와 같이 본 발명의 제빙유닛(100)은, 결빙 시에는 히팅로드(133)가 투명제빙을 위해 열을 제빙수에 전달하여 결빙의 방향을 단방향으로 유도하는 역할을 수행하고, 이빙 시에는 얼음 이젝터로서 역할을 함께 수행하는 편리한 장점을 제공한다.
도 14 및 도 15는 본 발명의 제2실시예에 따른 히터(220) 및 히팅이빙부(230)의 구조를 나타낸 도이다.
히터(220)는 4개의 히팅로드(233) 내부의 중공에 각각에 개별 삽입되는 4개의 절곡부(222)를 포함한다. 절곡부(222)는 전술한 실시예의 전도방식과 다르게 개별적으로 각 히팅로드(233)를 직접 가열한다. 히터(220)는 저항에 의해 열을 발생시키는 텅스텐 등과 같은 재질로 이루어진 제1히팅선(221) 및 제2히팅선(223)을 포함한다. 제1히팅선(221)은 제1회전축부(231)의 길이방향을 따라 연장하면서 4개의 히팅로드(233) 마다 'U'자형으로 절곡한 4개의 제1절곡부(222)를 가진다. 제2히팅선(223)은 제1히팅선(221)에 인접하면서 제1회전축부(231)의 길이방향을 따라 연장하면서 4개의 히팅로드(233) 마다 'U'자형으로 절곡한 4개의 제2절곡부(224)를 포함한다. 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)은 서로 인접하여 나란히 쌍으로 배치되고 끝이 서로 연결되어, +, - 전원이 각각 인가되면 저항에 의해 열을 발생한다.
히팅이빙부(230)는 예를 들면 반원통 형상의 제1회전축부(231), 제1회전축부(231)의 상부에 길이방향을 따라 결합하여 회전 동력을 전달하는 제2회전축부(232) 및 제1회전축부(231)의 하부에 일체로 마련되어 하측으로 연장하는 히팅로드(233)를 포함한다.
제1회전축부(231)는 반원통의 내주면에 서로 인접한 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)이 배치된다. 제1회전축부(231)는 제2회전축부(232)와의 결합을 위한 적어도 하나의 후크(234)를 포함한다.
제2회전축부(232)는 열전도성이 낮고 사출성형이 가능한 플라스틱 재질로 제작된다. 제2회전축부(232)는 제1회전축부(231)의 상부에 결합되어 회전구동부로부터 회전 동력을 전달받아 제1회전축부(231)에 제공한다. 제2회전축부(232)는 제1회전축부(231)의 후크(234)에 후크 결합되는 적어도 하나의 후크걸림부(235)를 포함한다. 제2회전축부(232)는 하측으로 연장하는 4개의 삽입돌기(236)를 포함한다. 삽입돌기(236)는 제1회전축부(231)과 제2회전축부(232)의 결합 시에 히팅로드(233) 내의 중공에 삽입된다. 삽입돌기(236)는 히팅로드(233) 내 삽입될 때 히팅로드(233)는 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)의 제1절곡부(222)와 제2절곡부(224)를 중공 내에 고정 지지한다.
히팅로드(233)는 제1회전축부(231)의 외주면 하부에서 하측으로 연장한다. 히팅로드(233)는 제1히팅선(221)과 제2히팅선(223)의 제1절곡부(222)와 제2절곡부(224)가 삽입되는 중공을 포함한다.
도 16은 본 발명의 제3실시예에 따른 히팅로드(333)의 구조를 나타낸 도이다.
히팅로드(333)는 외주면에 다수의 기공(337)을 포함한다. 기공(337)은 히팅로드(333)의 내부 통로(미도시)를 따라 외부로 노출되도록 형성될 수도 있다. 히팅로드(333)는 제빙수의 수면 상방으로부터 제빙셀(312)의 바닥을 향해 연장되어 상기 제빙수에 침잠된다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 제빙셀(312) 내에서 결빙은 내주면의 측면으로부터 중앙의 히팅로드(333)를 향해 진행하고, 최종적으로 히팅로드(333)에서 완료된다. 이때, 제빙수 내의 기포는 히팅로드(333)의 기공(337)으로 들어가 히팅로드(333) 부근의 얼음도 투명도를 유지할 수 있다. 히팅로드(333)는 제빙셀(312)의 바닥까지 연장할 수 있다. 히팅로드(333)의 단부는 적절한 회전을 위해 제빙셀(312) 내주면과의 여유 간격을 두고 위치할 수 있다.
히팅로드(133,233,333)는 결빙 완료 단계에서 히팅로드 표면 부위의 얼음에 백탁이 발생하는 것을 방지하기 위해 외주면을 친수성 처리할 수도 있다. 히팅로드(333)의 외주면을 친수성으로 처리하는 방법으로는 화학적 처리, 자외선 조사, 산소 플라즈마 처리 등의 방법이 있다.
도 17 및 18은 본 발명의 제4실시예에 따른 히팅이빙부(430)의 구조를 나타낸 도이다.
히팅이빙부(430)는 중공을 가진 제1회전축부(431), 제1회전축부(431)와 결합하여 회전 동력을 전달하는 제2회전축부(432) 및 제1회전축부(431)의 외주면으로부터 제빙셀(412) 중앙에서 바닥으로 침잠하는 히팅로드(433)를 포함한다.
제1회전축부(431)는 원통 형상으로, 내부에 제1에어갭(G1)을 두고 히터(420)가 놓인다. 제1회전축부(431)와 히팅로드(433)는 일체로서 열전도성이 소정치 이상인 금속재질로 이루어질 수 있다. 제1회전축부(431)는 외주면에 제2회전축부(432)와의 후크 결합을 위한 적어도 하나의 후크(434)를 포함한다. 제1회전축부(431)와 제2회전축부(432)의 후크 결합은 하나의 예로서 다양한 방법, 예를 들면 접(점)착제, 억지끼움, 나사 등으로 결합이 가능하다.
제2회전축부(432)는 반원통 형상으로 제2에어갭(G2)이 존재하도록 제1회전축부(431)와 길이방향으로 결합된다. 제2회전축부(432)는 일단부에 회전구동부가 연결되어 회전 동력을 전달받는다. 제2회전축부(432)는 이빙 시에 얼음을 배출하는 4개의 이젝터(439)가 마련되어 있다. 이젝터(439)는 제2회전축부(432)의 회전에 따라 회전한다. 제2회전축부(432)는 외주면에 제1회전축부(431)의 후크(434)와 후크 결합을 위한 적어도 하나의 후크걸림부(435)을 포함한다.
히팅로드(433)는 제1회전축부(431)의 길이방향에 대해 일체로 예를 들면 수직 연장한다. 히팅로드(433)는 단부에 반달(닷) 단면 모양의 히팅헤드(438)를 포함한다. 히팅헤드(438)는 제빙셀(412)의 내주면 곡률에 대응하는 곡률을 가진 외주면을 포함한다. 결과적으로, 제빙셀(412)의 내주면과 히팅헤드(438)의 외주면은 동일한 최단거리를 가질 수 있어, 제빙셀(412)의 내주면에서 시작되는 결빙이 동시에 히팅헤드(438)의 외주면에서 종료할 수 있다.
도 19는 제4실시예에 따른 히팅이빙부(430)의 이빙을 설명하기 위한 도이다. 도시한 바와 같이, 제2회전축부(432)가 회전하면 히팅헤드(438)가 얼음(2)으로부터 이탈하고, 동시에 회전하는 이젝터(439)가 얼음(2)을 제빙셀(112)로부터 밀어 올린다. 이빙가이드(442)는 제빙용기 가장자리로부터 수평으로 연장하는 평판상으로 형성될 수 있다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)의 제어흐름을 도시하는 블록도이다. 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 제빙장치(1)의 제어 흐름을 설명한다. 도시된 바와 같이, 제빙장치(1)는 모드설정부(101), 표시부(102), 온도센서(103), 저장부(104), 제어부(105), 및 냉각시스템(106)를 포함한다.
제빙장치(1)의 목표온도는 제빙실(13) 내의 제빙수를 빙점 이하로 냉각시켜 얼음이 생성되도록 설정된다. 목표온도는 제빙장치(1)가 제조될 때 그 초기값으로 설정되며, 이후 사용자의 조작에 의하여 변경될 수 있다. 제빙유닛(100)이 구비된 제빙실(13)의 목표온도는, 예컨대, -20℃가 초기값으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 제빙유닛(100)은 모드설정부(101)를 통한 사용자의 선택에 따라 일반제빙모드, 투명제빙모드 및 급속제빙모드 중 어느 하나의 모드로 동작한다. 일반제빙모드는 고품질의 투명도보다 낮은 투명도의 얼음을 생성하는 모드이고, 투명제빙모드는 얼음을 생성하는 속도는 느리나 투명도가 소정 값 이상인 고투명도의 얼음을 생성하는 모드이고, 급속제빙모드는 투명도에 관계없이 급속으로 제빙하여 짧은 시간에 많은 양의 얼음을 생성하는 모드로서, 이들 모드 중 어느 하나를 사용자가 선택 가능하다. 다른 실시예로서, 설정모드는 일반제빙과 투명제빙 둘로만 나누거나, 투명도 별로 보다 세밀하게 나누는 것도 가능하다.
또한 제빙장치(1)는 설정모드에 따라 냉각시스템(106)을 통하여 제빙실(13)의 제빙온도, 제빙용기(110)의 온도 조건 등을 조절한다.
모드설정부(101)는 버튼 스위치, 스위치 또는 터치스크린 등이 채용될 수 있다. 모드설정부(101)는 사용자로부터 일반제빙모드, 투명제빙모드 및 급속제빙모드 중 하나를 선택할 수 있게 하고, 추가적으로 각 제빙모드에 따른 제빙량이나 투명도 등과 관련된 명령을 입력 받을 수 있다.
표시부(102)는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD) 패널 또는 유기발광다이오드(Organic Light Emitting Diode: OLED) 패널 등이 채용될 수 있다. 표시부(102)는 설정모드 정보, 제빙실(13) 제빙 환경정보, 냉장실(11)과 냉동실(12)의 목표온도 및 현재온도, 절전 운전 여부 등 동작과 관련된 정보를 표시한다.
온도센서(103)는 제빙용기(110)에 설치되어 제빙용기(110)의 온도를 측정한다. 온도센서(103)에 의해 측정된 제빙용기(110)의 온도는 설정제빙모드에 따른 온도를 제어하기 위한 제빙제어, 이빙 타이밍의 등의 정보로 사용된다.
저장부(104)는 플레쉬 메모리 등이 채용될 수 있다. 저장부(104)는 제빙모드에 따라 냉각시스템(106), 즉 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47), 제빙히터부(120,130)의 제어정보, 제빙실(13), 냉동실(12) 및 냉장실(11)의 목표온도, 운전모드 등 제어동작과 관련된 각종 정보, 측정정보, 환경정보 등을 저장한다.
제어부(105)는 사용자가 설정한 일반제빙모드, 투명제빙모드 또는 급속제빙모드에 따라 얼음을 생성하도록 제빙장치(1)을 구성하는 각 구성부품, 예를 들면 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47), 제빙히터부(120,130)를 전반적으로 제어한다.
제어부(105)는 예를 들면 시스템온칩(SoC)과 같은 제어기능을 가진 집적회로, 또는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processing Unit)와 같은 범용프로세서로 구현될 수 있다.
범용프로세서는 제어 동작을 수행할 수 있도록 하는 제어프로그램(혹은 인스트럭션)을 실행하며, 제어부(105)는 제어프로그램이 설치되는 비휘발성의 메모리와, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리를 더 포함할 수 있다.
냉각시스템(106)은 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47) 및 제빙히터부(120,130)를 포함한다.
냉각부(20,40)는 2 및 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 압축기(21,41)와 응축기(22,42), 팽창밸브(24,44), 직냉부(28a) 또는 제1 및 제2증발기(45-1,45-2) 및 냉매파이프(28,48)를 포함한다. 냉매파이프(28,48)는 응축기(22,42), 팽창밸브(24,44), 직냉부(28a) 또는 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)를 연결한다. 냉매파이프(28,48)를 흐르는 냉매는 압축기(21,41)에서 토출된 후 응축기(22,42)와 팽창밸브(24,44)를 거친 후 직냉부(28a) 또는 제1 및 제2증발기(45-1,45-2)로 공급되고, 제빙실(13)의 공기와 열 교환하여 제빙실(13)의 공기를 냉각시킬 수 있다.
제빙팬(37,47)은 제빙실(13) 내에 배치되어 냉기를 순환시켜 제빙실(13) 내에서 제빙속도를 조절한다. 제빙팬(37,47)은 정밀한 제어를 위해 제빙실(13) 내의 다양한 위치에 장착될 수 있다. 제빙팬(37,47)은 또한 하나의 제빙실(13) 내에 복수 개가 설치될 수도 있다.
제빙히터부(120,130)는 얼음의 투명도를 높이기 제빙용기(110)에 장착되어 히팅로드(133)의 온도를 조절하며, 냉각부(20,40), 제빙팬(37,47)과 함께 제빙온도, 제빙속도 등을 조절한다.
도 21은 제빙용기(110)의 온도 변화율에 따른 투명도와 제빙량 관계를 나타내는 그래프 및 표이다. 도시한 바와 같이, 제빙용기의 온도변화율이 작을수록 투명도가 높아지고 제빙량은 작아지며, 온도변화율이 클수록 투명도가 낮아지고 제빙량은 커진다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 제어 과정을 나타내는 순서도이다.
단계 S10에서, 제어부(105)는, 제빙용기(제빙트레이)(110)에 제빙수가 공급되도록 제어한다.
단계 S11에서, 제어부(105)는, 사용자가 모드설정부(101)를 통해 설정하거나, 또는 초기에 설정된 제빙모드, 즉 고제빙량모드, 일반제빙모드, 투명제빙모드인지를 판단한다. 고제빙량모드이면 단계 S12를 진행한다.
단계 S12에서, 제어부(105)는, 제빙실 온도를 최저, 예를 들면 -23℃가 되도록 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S13에서, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)을 최대 출력으로 제어한다.
단계 S14에서, 제어부(105)는, 제빙히터부(120,130)를 오프(OFF)시킨다.
단계 S15에서, 제어부(105)는, 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가 이빙온도(-7.5℃)에 도달하는지를 판단한다.
단계 S40에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도가 이빙온도(-7.5℃)에 도달함에 따라 이빙이 수행되도록 제어한다.
계속해서, 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙을 수행한다.
단계 S11에서, 제어부(105)는, 제빙모드가 일반제빙모드이면 단계 S22를 진행한다.
단계 S22에서, 제어부(105)는, 제빙실 온도를 예를 들면 -20℃ 정도가 되도록 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S23에서, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)을 최대와 최저의 중간 출력으로 제어한다.
단계 S24에서, 제어부(105)는, 제빙히터부(120,130)를 온(ON)시킨다.
단계 S25에서, 제빙용기 온도변화율을 0.03~0.08에 도달하는지를 판단한다. 만일 0.03미만 또는 0.08 초과하면, 제빙팬과 제빙히터부의 출력을 조절하여 제빙용기 온도변화율을 0.03~0.08에 도달하게 한다. 제어부(105)는, 제빙용기 온도변화율이 0.03~0.08에 도달하면 단계 S26을 수행한다.
단계 S26에서, 제어부(105)는, 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가 이빙온도(-6.5℃)에 도달하는지를 판단한다.
단계 S40에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도가 이빙온도(-6.5℃)에 도달함에 따라 이빙이 수행되도록 제어한다.
계속해서, 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙을 수행한다.
단계 S11에서, 제어부(105)는, 제빙모드가 투명제빙모드이면 단계 S32를 진행한다.
단계 S32에서, 제어부(105)는, 냉각부(20,40)를 제어하여, 제빙실 온도가 예를 들면 -17℃가 유지되도록 한다.
단계 S33에서, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)의 출력을 낮춘다.
단계 S34에서, 제어부(105)는, 제빙히터부(120,130)의 출력을 높인다. 제어부(105)는 도 23에 나타낸 바와 같이 제빙히터부(120,130)의 출력을 가변적으로 제어하거나, 도 24에 나타낸 바와 같이 전원을 일정주기마다 반복적으로 온(ON)오프(OFF) 제어하여, 제빙용기 온도변화율을 효율적으로 관리할 수 있다.
도 23은 단계 S34에서 설정 시간 별로 제빙히터부(120,130)의 출력을 제어하는 방식을 나타낸 도이다.
1기(유도기)는 제빙수에서 얼음으로의 상변화를 유도하는 구간으로서, 제어부(105)는, 예를 들면 약 0~30분 동안, 약 6.8V의 단일 전압을 제빙히터부에 가하여 결빙을 제어한다.
2기(성장기)는 일정 속도 이하의 조건에서 얼음 성장을 가속화하는 구간으로서, 제어부(105)는, 예를 들면 30~60분 동안 5.9V전압을, 60~80분 동안 6.2V 전압을, 80~90분 동안 6.4V전압을 제빙히터부에 인가하여 얼음을 성장시킨다.
3기(정지기)는 제빙속도가 가장 빠른 구간으로서, 제어부(105)는, 예를 들면 90~160분 동안, 6.6V전압을 제빙히터부에 인가한다.
도 24는 단계 S34에서, 정해진 시간 별로 제빙히터부를 온오프 제어하는 방식을 나타낸 도이다. 그래프에서, 가로축은 시간(min), 좌측 세로축은 히팅 파워(W), 우측 세로축은 제빙수 온도(℃)를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 제어부(105)는, 설정 시간 별로 제빙히터부의 전원을 온 시킨 후 일정 시간 유지하다가 오프 시키는 과정을 결빙이 완료될 때까지 다수 회 수행한다. 구체적으로 제빙히터부의 전원은 약 10분 마다 소정 시간 동안(불규칙 시간 동안) 1.6W의 전력으로 온오프된다. 결과적으로 제빙히터부의 온오프 제어 동안에, 제빙수 온도는 완만하게 낮아짐으로써 동결속도가 저하됨을 알 수 있다.
단계 S35에서, 제어부(105)는, 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 계속적으로 감시하여 제빙용기 온도변화율이, 예컨대, 0.003 미만이 되는지를 판단한다. 만일 제빙용기 온도변화율이 0.003를 이상이면, 제어부(105)는, 제빙팬(37,47)의 출력은 더 낮추고, 제빙히터부(120,130) 출력은 더 높인다.
도 25는 제빙용기의 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 그래프에 나타낸 바와 같이, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)과 제빙히터부(120,130)를 제어하여 반복적으로 일정 시간 동안 제빙용기의 온도변화율을 설정된 투명제빙모드에 따라 0.003 미만으로 제어하고 있음을 알 수 있다.
단계 S36에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도변화율이 0.003 미만이면서 제빙용기 온도가 이빙온도(-5℃)에 도달하는지를 판단한다. 여기서, 투명제빙모드의 이빙온도는 -5℃로서 일반제빙모드의 이빙온도인 -6.5℃와 고제빙량모드의 이빙온도인 -7.5℃보다 높다.
단계 S40에서, 제어부(105)는, 제빙용기 온도가 이빙온도(-5℃)에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는, 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
도 26은 본 발명의 제2실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 제어 과정을 나타내는 순서도이다. 여기서, 제빙모드는 고제빙량모드와 투명제빙모드 2개로 구분하였다.
단계 S50에서, 제어부(105)는 제빙용기(제빙트레이)(110)에 제빙수를 공급한다.
단계 S51에서, 제어부(105)는 사용자가 모드설정부(101)를 통해 설정된 또는 초기에 설정된 제빙모드가 투명제빙모드인지를 판단한다. 제어부(105)는 투명제빙모드가 아니면 단계 S52를 진행한다.
단계 S52에서, 제어부(105)는 제빙실 온도를 최저로 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S53에서, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)을 최대 출력으로 동작하도록 제어한다.
단계 S54에서, 제어부(105)는 제빙히터부(120,130)를 오프(OFF) 제어한다.
단계 S55에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가, 예컨대 -7.5℃에 도달하는지를 판단한다.
단계 S70에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -7.5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙제어를 수행한다.
단계 S51에서, 제어부(105)는 투명제빙모드이면 단계 S61를 진행한다.
단계 S61에서, 제어부(105)는 제빙실온도를, 예를 들면 -17℃를 유지하도록 한다.
단계 S62에서, 제어부(105)는 제빙히터부(120,130)의 출력을 높인다. 제어부(105)는 도 23에 나타낸 바와 같이 제빙히터부(120,130)의 출력을 가변적으로 제어하거나, 도 24에 나타낸 바와 같이 전원을 일정주기마다 반복적으로 온(ON)오프(OFF) 제어하여, 제빙용기 온도변화율을 효율적으로 관리할 수 있다.
단계 S63에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 계속적으로 감시하여 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015가 되는지를 판단한다. 제어부(105)는 만일 제빙용기 온도변화율이 0.003를 초과하면, 제빙히터부(120,130) 출력을 더 높인다.
단계 S64에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015이면서 제빙용기 온도가, 예컨대 -5℃에 도달하는지를 판단한다. 여기서, 투명제빙모드의 이빙온도는 -5℃로서 고제빙량모드의 이빙온도인 -7.5℃보다 높다.
단계 S70에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
상술한 제2실시예에서, 제어부(105)는 제빙실온도와 제빙히터추력만으로 제빙용기온도 변화율을 조절하였다.
도 27은 본 발명의 제3실시예에 따른 제빙장치(1)의 제빙 제어 과정을 나타내는 순서도이다. 여기서, 제빙모드는 고제빙량모드와 투명제빙모드 2개로 구분하였다.
단계 S80에서, 제어부(105)는 제빙용기(제빙트레이)(110)에 제빙수를 공급한다.
단계 S81에서, 제어부(105)는 사용자가 모드설정부(101)를 통해 설정된 또는 초기에 설정된 제빙모드가 고제빙량모드인지 투명제빙모드인지를 판단한다. 고제빙량모드이면 단계 S82를 진행한다.
단계 S82에서, 제어부(105)는 제빙실 온도를 최저로 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S83에서, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)을 최대 출력으로 제어한다.
단계 S84에서, 제어부(105)는 제빙히터부(120,130)를 오프(OFF) 제어한다.
단계 S85에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 감시하여 제빙용기 온도가, 예컨대 -7.5℃에 도달하는지를 판단한다.
단계 S100에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -7.5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
단계 S81에서, 제어부(105)는 투명제빙모드이면 단계 S92를 진행한다.
단계 S91에서, 제어부(105)는 제빙실온도를 예를 들면 -17℃가 되도록 냉각부(20,40)를 제어한다.
단계 S92에서, 제어부(105)는 제빙팬(37,47)을 출력을 낮춘다.
단계 S93에서, 제어부(105)는 온도센서(104)에서 측정되는 온도 값을 계속적으로 감시하여 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015가 되는지를 판단한다. 제어부(105)는 만일 제빙용기 온도변화율이 0.003를 초과하면, 제빙팬(37,47)의 출력을 더 낮춘다.
단계 S94에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도변화율이, 예컨대 0.003~0.015이면서 제빙용기 온도가, 예컨대 -5℃에 도달하는지를 판단한다. 여기서, 투명제빙모드의 이빙온도는 -5℃로서, 고제빙량모드의 이빙온도인 -7.5℃보다 높다.
단계 S100에서, 제어부(105)는 제빙용기 온도가 -5℃에 도달함에 따라 이빙을 수행한다.
계속해서, 제어부(105)는 처음으로 돌아가 반복적으로 제빙 제어를 수행한다.
상술한 투명제빙모드에서는 제빙히터부를 제외하고 제빙팬 출력만으로 제빙용기 온도변화율 제어하였다.
아래의 표 1은 제빙모드에 따른 냉각시트템(106)의 각 요소 제어를 나타내는 표이다.
급속제빙 일반제빙 투명제빙
투명도 20% 60% 90%
제빙실온도 -23℃ -20℃ -17℃
제빙히터부 OFF 출력제어 출력제어
제빙팬 최대 출력제어 출력제어
제빙용기 온도변화율 0.08초과 0.03~0.08 0.03미만
급속제빙모드의 경우, 제어부(150)는, 예컨대, 투명도 20%로서 온도변화율이 0.08을 초과하도록 제빙히터부를 오프, 제빙실온도를 최저인 -23℃, 제빙팬을 최대로 제어한다.
일반제빙모드의 경우, 제어부(150)는, 예컨대, 투명도 60%로서 온도변화율이 0.03~0.08을 유지하도록 제빙히터부 출력을 제어, 제빙실온도를 -20℃, 제빙팬 출력을 제어한다.
투명제빙모드의 경우, 제어부(150)는, 예컨대, 투명도 90%로서 온도변화율이 0.03미만을 유지하도록 제빙히터부 출력을 제어, 제빙실온도를 -17℃, 제빙팬 출력을 제어한다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

Claims (15)

  1. 제빙장치에 있어서,
    제빙수를 수용할 수 있는 제빙용기를 구비하는 제빙실과;
    상기 제빙수가 냉각되도록 상기 제빙실에 냉기를 공급하는 냉각부와;
    상기 공급되는 냉기를 순환시키는 제빙팬과;
    상기 제빙수의 냉각 시 상기 제빙수에 열을 공급하는 제빙히터부와;
    투명도가 서로 다른 이종의 얼음 중 어느 한 종의 얼음이 생성되도록, 상기 냉각부, 상기 제빙팬 또는 상기 제빙히터부 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제빙용기의 온도 변화율을 조정하는 제어부를 포함하는 제빙장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제빙용기에 설치되어 상기 제빙용기의 온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하는 제빙장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제빙용기의 온도 변화율이 설정된 변화율보다 작으면 상기 제빙히터부의 출력을 낮추고 상기 냉각장치와 상기 제빙팬의 출력을 높이는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 투명도가 서로 다른 이종의 얼음은 상기 제빙용기의 온도 변화율에 따라 설정된 급속제빙모드 및 투명제빙모드에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 투명도가 서로 다른 이종의 얼음은 상기 제빙용기의 온도 변화율이 0.03 ~ 0.08(℃/min)인 일반제빙모드에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 급속제빙모드에서 상기 제빙히터부를 오프시키는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 투명제빙모드에서 상기 제빙히터부의 출력을 가변시키는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 투명제빙모드에서 이빙 시 제빙용기 온도는 상기 급속제빙모드에서 이빙 시 제빙용기 온도보다 높게 하는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제빙히터부는 상기 제빙수의 수면 상방으로부터 상기 제빙수에 침잠되도록 상기 제빙용기의 바닥을 향해 연장되어, 상기 제빙수에 열을 전달하는 히팅로드 및 상기 히팅로드가 연결되고 상기 제빙용기 상부를 가로지르도록 연장하며, 상기 히팅로드를 상기 제빙용기로부터 이탈하도록 회전시키는 회전축부를 포함하는 제빙장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전축부는 길이방향으로 중공을 가지며,
    상기 제빙히터부는 상기 회전축부의 중공 내에 수용되어 상기 히팅로드를 가열하는 히터를 포함하는 제빙장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 히터는 상기 회전축부의 내주면과의 사이에 제1에어갭이 존재하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 회전축부를 회전시키는 회전구동부와 상기 히팅로드에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며,
    상기 회전축부는,
    상기 히터가 지지되며 상기 히팅로드가 마련되는 제1회전축부와,
    상기 제1회전축부에 결합하여, 상기 회전구동부에 의한 동력을 상기 제1회전축부에 전달하는 제2회전축부를 포함하는 제빙장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1회전축부는 열전도도가 높은 재질로 구성되고,
    상기 제2회전축부는 상기 고열전도부보다 낮은 열전도를 갖는 재질로 구성되는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 제2회전축부는 상기 제1회전축부와의 사이에 제2에어갭이 존재하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 히팅로드에 열을 공급하는 히터를 더 포함하며,
    상기 히팅로드는 내부에 중공이 마련되어, 상기 히터를 상기 중공에 수용하는 것을 특징으로 하는 제빙장치.
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