냉장고용 제빙기{ICE MAKER FOR REFRIGERATOR}
본 발명은 냉장고용 제빙기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이빙이 완료되는 시점에 이빙히터의 전원을 차단하고 얼음의 만빙을 효과적으로 감지하여 제빙기능을 정지시키는 냉장고용 제빙기에 관한 것이다.
일반적으로 냉장고는 냉각 사이클을 이용하여 냉장고 내의 공기를 냉각시킴에 따라 내부에 저장된 식품을 냉장 또는 냉동 보관하여 변질되지 않고 장시간 보관하기 위한 것이다. 이러한 냉장고는 내부에 냉장실과 냉동실로 분리된 수납공간을 형성하는 본체와, 상기 본체의 일측에 장착되어 냉장실 및 냉동실을 개폐하는 도어로 이루어지며, 상기 본체에는 압축기, 응축기 및 증발기 등으로 구성되는 냉동사이클을 형성하는 기계장치가 구비되어 있다. 그리고 상기 냉동실에는 제빙기가 설치되기도 하며, 이와 같은 제빙기의 일례가 국내 공개특허공보 제10-2006-0007245호(이하, '종래기술'이라 한다)에 개시된 바 있다. 상기 종래기술의 제빙기는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 냉동실(F)의 내측 상부에 장착되어 냉동실(F) 내의 냉기로 급수된 물을 제빙하는 제빙기(8)와, 상기 제빙기(8)에서 제빙된 얼음이 이빙되어 담겨지도록 상기 냉동실(F)의 내측에 장착된 아이스 뱅크(9)와, 냉동실 도어(4)의 개폐없이 얼음을 외부로 취출하도록 상기 냉동실 도어에 장착된 디스펜서(10)와, 상기 아이스 뱅크(9)에 담겨진 얼음이 상기 디스펜서(10)로 낙하되도록 안내하는 아이스 슈트(11)로 구성되어 있다. 그리고 상기 제빙기(8)는 제빙을 위한 물을 담아서 일정한 형상의 얼음으로 만들기 위한 알루미늄으로 형성된 트레이(12)와, 상기 트레이(12)로 물을 공급하는 급수부(14)와, 상기 트레이(12)에서 제빙된 얼음을 이빙시키는 이빙레버(16)와, 상기 이빙레버(16)에 의해 이빙된 얼음이 상기 아이스뱅크(9)로 떨어질 수 있도록 구비된 슬라이더(20)와, 상기 급수부(14)로의 급수를 제어함과 아울러 상기 이빙레버(16)를 제어하는 제어부(22)를 포함한다. 또한, 상기 이빙레버(16)는 그 축(16a)이 트레이(12)의 중앙 상측을 가로지르도록 형성되고, 상기 축(16a) 측면으로는 얼음을 밀어내기 위한 다수개의 핀(16b)이 돌출 형성된다. 그리고, 도시하진 않았지만 상기 트레이(12)의 하단으로 이빙히터(미도시)가 장착되어 트레이(12)에서 제빙된 얼음을 가열하여 이빙레버(16)를 통해 쉽게 이탈시킨다. 그러나, 상기와 같은 구성을 가지는 종래기술의 냉장고용 제빙기는 이빙히터가 일정온도에 도달하면 전원을 차단하게 되는데 통상적으로 제빙완료 후 시간에 의해서만 이루어졌다. 이에 따라, 종래기술에서는 여러 조건에 의해 이빙히터의 전원이 조기에 차단되는 경우에는 제빙된 얼음이 트레이에서 분리되지 않으므로 이빙레버는 강제로 이빙동작을 수행하여 파손 등에 의한 고장이 발생하며, 이빙이 완료되고 소정시간이 지난 후에 이빙히터의 전원이 차단되는 경우에는 과열에 의한 안전사고가 발생함과 아울러 전력소모가 커지게 된다. 또한, 아이스뱅크에 얼음이 부자연스럽게 쌓이게 되면, 만빙상태가 되어도 만빙을 감지하지 못하여 계속 이빙을 반복하고 최종적으로는 얼음에 의해 제빙기 동작이 중지되기에 이르게 된다. 한편, 제빙기의 캔틸레버에 얼음의 양을 확인하여 제빙기를 작동 또는 정지시키는 만빙레버가 개발되어 사용되어 왔다.
본 발명은 전술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 이빙이 완료되는 시점에 이빙히터의 전원을 정확하게 차단하며, 효과적으로 얼음의 만빙을 감지하여 제빙기능을 정지시키는 냉장고용 제빙기 및 제어방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 다른 목적은 이빙 중 발생되는 만빙레버의 감지동작을 효과적으로 수행하기 위하여 만빙레버를 동작시켜주는 캠의 형상에 여러 행정을 부여하여 만빙레버가 구속되는 것을 방지하는 냉장고용 제빙기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 물을 담아 일정한 형상으로 얼음을 만드는 트레이; 상기 트레이의 일측에 설치되어 트레이로 물을 공급하는 급수부; 상기 트레이를 사이에 두고 급수부와 마주보게 설치되는 구동부; 상기 구동부와 급수부 사이에 회전 가능하게 조립되어 구동부에 의해 회전하는 이빙레버; 및 상기 트레이로부터 얼음이 분리되도록 열을 가하는 이빙히터;를 포함하되, 상기 구동부는, 구동부 하우징과, 구동기어가 구비되는 구동모터와, 회전캠과 제1마그네트가 구비되며 이빙레버의 회전축에 결합되는 종동기어와, 제2마그네트가 구비되며 상기 회전캠에 의해 회전하는 캔틸레버 및 상기 제1,2마그네트에 각각 대응되는 제1,2홀소자로 구성되고, 상기 캔틸레버는 제2마그네트가 구비된 상단과 하단이 회전중심을 기준으로 절곡되며, 절곡된 하단으로부터 회전캠을 향해 돌출된 로드가 형성되고, 상기 회전캠은 제1반경이 시작되는 제1원주위치, 상기 제1원주위치로부터 상기 제1각도만큼 반시계방향으로 이격되어 있으며, 상기 제1반경이 끝나고 상기 제1반경보다 큰 제2반경이 시작되는 제2원주위치, 상기 제2원주위치로부터 제2각도만큼 반시계방향으로 이격되어 있으며, 상기 제2반경이 끝나고 상기 제2반경보다 큰 제3반경을 갖는 돌출부가 형성된 제3원주위치, 상기 제3원주위치로부터 제3각도만큼 반시계방향으로 이격되어 있으며, 그로부터 상기 제2반경보다 큰 제4반경이 시작되어 상기 제1원주위치에서 끝나는 제4원주위치를 구비하여, 상기 회전캠이 시계방향으로 회전함에 따라, 상기 캔틸레버의 로드의 자유단이 상기 제1원주위치와 상기 제2원주위치 사이에서 상기 회전캠과 접촉할 때, 그 자유단이 최고점에 있게 되고, 상기 제2원주위치와 상기 제3원주위치 사이에서 상기 회전캠과 접촉할 때, 그 자유단이 하강위치에 있게 되고, 상기 제3원주위치에서 상기 회전캠과 접촉할 때, 제1저점에 다다르고, 상기 제3원주위치와 상기 제4원주위치 사이에서 다시 상기 하강위치에 있게 되고, 상기 제4원주위치와 상기 제1원주위치 사이에서 제2저점에 다다르게 되며, 상기 캔틸레버에 연결되며 얼음의 양을 확인하여 제빙기를 작동 또는 정지시키는 만빙레버의 위치는 상기 캔틸레버의 상기 자유단의 위치에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 냉장고용 제빙기가 제공된다. 이때, 상기 제1마그네트와 제1홀소자가 접촉하면 이빙레버의 초기 위치를 감지하여 제빙을 시작하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 제2마그네트와 제2홀소자의 접촉이 분리되면 만빙으로 판단하여, 감지된 온도에 의해 상기 이빙히터의 전원을 차단하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 회전캠이 시계방향으로 회전함에 따라, 상기 캔틸레버의 로드의 자유단이 상기 최고점에 있을 때, 상기 만빙레버의 자유단은 최저점에 있게 되고, 상기 캔틸레버의 로드의 자유단이 상기 하강 위치에 있을 때, 상기 만빙레버의 자유단은 상승위치에 있게 되고, 상기 캔틸레버의 로드의 자유단이 상기 제1, 2저점에 있을 때, 상기 만빙레버의 자유단은 제1, 2고점에 각각 있게 되는 것을 특징으로 한다. 그리고, 상기 제1마그네트와 제1홀소자가 접촉한 상태에서 상기 제2마그네트와 제2홀소자의 접촉이 분리되면 얼음이 만빙인 것으로 판단하여 제빙을 중지하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 캔틸레버의 상기 로드에는 제2마그네트와 제2홀소자가 접촉하도록 탄성력을 인가하는 리턴스프링이 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 냉장고용 제빙기는 상기 구동부 하우징에는 결합구가 더 구비되되, 상기 결합구에는 걸림구가 형성되어 리턴스프링과 결합되는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기는 이빙이 완료되는 시점에 이빙히터의 전원을 정확하게 차단하고, 효과적으로 얼음의 만빙을 감지하여 제빙기능을 정지시킬 수 있다. 또한, 이빙 중 발생되는 만빙레버의 감지동작을 효과적으로 수행하기 위하여 만빙레버를 동작시켜주는 캠의 형상에 2행정을 부여하여 만빙레버가 구속되는 것을 방지할 수 있다. 특히, 얼음이 쌓이는 모양에 따라 이빙 중 얼음이 만빙레버에 다르게 걸려 정상이빙이 되지 않고 에러가 발생하는 것을 방지시킬 수 있다.
도 1은 종래의 냉장고를 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 냉장고용 제빙기를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기를 도시한 개략 사시도이다.
도 4는 도 3의 냉장고용 제빙기를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 5는 도 3의 구동부를 분해 도시한 개략 사시도이다.
도 6 내지 도 7은 구동부의 작동상태를 도시한 개략 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기의 회전캠의 단면형상을 도시하는 도면이다.
도 9는 도 8의 회전캠과 캔틸레버의 로드의 동작관계를 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기의 만빙레버의 동작상태를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 3은 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기를 도시한 사시도이고, 도 4는 도 3의 냉장고용 제빙기를 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 5는 도 3의 구동부를 분해 도시한 사시도이고, 도 6 내지 도 7은 구동부의 작동상태를 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기의 회전캠의 단면형상을 도시하는 도면이고, 도 9는 도 8의 회전캠과 캔틸레버의 로드의 동작관계를 도시하는 도면이다. 도 3 내지 도 7에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기(A)는, 물을 담아 일정한 형상으로 얼음을 만드는 트레이(100)와, 상기 트레이(100)의 일측에 설치되어 트레이(100)로 물을 공급하는 급수부(130)와, 상기 트레이(100)를 사이에 두고 급수부(130)와 마주보게 설치되는 구동부(400) 및 상기 구동부(400)와 급수부(130) 사이에 회전 가능하게 조립되어 구동부(400)에 내장된 모터(420)에 의해 회전하는 이빙레버(110)로 구성된다. 또한, 상기 이빙레버(110)에는 얼음을 트레이(100)로부터 밀어내는 다수개의 핀(111)이 일체로 형성된다. 그리고, 상기 트레이(100)의 하부에는 제빙된 얼음을 보관하는 얼음 저장부(미도시)가 구비된다. 여기서, 상기 이빙레버(110)에 형성된 다수개의 핀(111)은 이빙레버(110)의 길이방향을 따라 트레이(100)의 각각의 칸에 대응하는 간격으로 형성된다. 그리고, 상기 이빙레버(110)의 일측으로는 트레이(100)의 상부 일부분을 덮고, 제빙된 얼음을 얼음 저장부(미도시)로 이동을 안내하는 커버(160)가 추가적으로 설치된다. 이때, 상기 커버(160)에는 핀(111)이 회전하면서 통과할 수 있도록 홈(161)이 형성된다. 한편, 상기 트레이(100)의 하단에는 이빙히터(300)가 더 구비되고, 상기 이빙히터(300)의 가열에 의해 상기 트레이(100)와 접촉되는 얼음은 일부 녹게되며, 이로 인해 얼음은 트레이(100)로부터 용이하게 분리된다. 또한, 상기 트레이(100)는 이빙히터(300)의 열이 용이하게 전달되도록 알류미늄으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 구동부(400)는 구동부 하우징(410)과, 구동기어(421)가 구비되는 구동모터(420)와, 회전캠(432)과 제1마그네트(431)가 구비되며 이빙레버(110)의 회전축에 결합되는 종동기어(430)와, 제2마그네트(441)가 구비되며 상기 회전캠(432)에 의해 회전하는 캔틸레버(440) 및 상기 제1,2마그네트(431,441)에 각각 대응되는 제1,2홀소자(451,452)로 구성된다. 먼저, 상기 제1,2홀소자(451,452)는 제1,2마그네트(431,441)의 위치에 각각 대응되도록 인쇄회로기판(450)에 설치되어 상기 제1,2마그네트(431,441)의 자력을 측정한다. 또한, 상기 캔틸레버(440)는 제2마그네트(441)가 구비된 상단(440a)과 하단(440b)이 회전중심을 기준으로 절곡되며, 절곡된 하단(440b)으로부터 회전캠(432)을 향해 돌출된 로드(442)가 형성된다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 회전캠(432)은 제1반경(r1)이 시작되는 제1원주위치(432a), 상기 제1원주위치(432a)로부터 상기 제1각도(α)만큼 반시계방향으로 이격되어 있으며, 상기 제1반경(r1)이 끝나고 상기 제1반경보다 큰 제2반경(r2)이 시작되는 제2원주위치(432b), 상기 제2원주위치(432b)로부터 제2각도(β)만큼 반시계방향으로 이격되어 있으며, 상기 제2반경(r2)이 끝나고 상기 제2반경(r2)보다 큰 제3반경(r3)을 갖는 돌출부가 형성된 제3원주위치(432c), 상기 제3원주위치(432c)로부터 제3각도(γ)만큼 반시계방향으로 이격되어 있으며, 그로부터 상기 제2반경(r2)보다 큰 제4반경(r4)이 시작되어 상기 제1원주위치(432a)에서 끝나는 제4원주위치(432d)를 구비하여, 상기 회전캠(432)이 시계방향으로 회전함에 따라, 상기 캔틸레버(440)의 로드(442)의 자유단이 상기 제1원주위치(432a)와 상기 제2원주위치(432b) 사이에서 상기 회전캠(432)과 접촉할 때, 그 자유단이 최고점에 있게 되고, 상기 제2원주위치(432b)와 상기 제3원주위치(432c) 사이에서 상기 회전캠(432)과 접촉할 때, 그 자유단이 하강위치에 있게 되고, 상기 제3원주위치(432c)에서 상기 회전캠(432)과 접촉할 때, 제1저점에 다다르고, 상기 제3원주위치(432c)와 상기 제4원주위치(432d) 사이에서 다시 상기 하강위치에 있게 되고, 상기 제4원주위치(432d)와 상기 제1원주위치(432a) 사이에서 제2저점에 다다르게 된다. 도 9에는 일실시예로서 회전캠의 여러 위치들이 구체적인 각도로서 표시되어 있으나, 이는 하나의 바람직한 실시예이며 본 발명의 범위를 한정하지는 않는다. 그리고, 상기 제1마그네트(431)와 제1홀소자(451)가 접촉하면 이빙레버(110)의 초기 위치를 감지하여 제빙을 시작한다. 아울러, 상기 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)의 접촉이 분리되면 상기 이빙히터(300)의 전원을 차단한다. 한편, 상기 캔틸레버(440)에는 얼음의 양을 확인하여 제빙기를 작동 또는 정지시키는 만빙레버(443)가 연결되며, 상기 만빙레버(443)는 캔틸레버(440)의 회전중심에 결합된다. 이때, 상기 캔틸레버(440)의 로드(442)의 자유단이 상기 최고점에 있을 때, 상기 만빙레버(443)의 자유단은 최저점에 있게 되고, 상기 캔틸레버(440)의 로드(442)의 자유단이 상기 하강 위치에 있을 때, 상기 만빙레버(443)의 자유단은 상승위치에 있게 되고, 상기 캔틸레버(440)의 로드(442)의 자유단이 제1, 2저점에 있을 때, 상기 만빙레버(443)의 자유단은 각각 제1, 2고점에 있게 된다. 또한, 상기 제1마그네트(431)와 제1홀소자(451)가 접촉한 상태에서 상기 만빙레버(443)에 의해 상기 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)의 접촉이 분리되면 얼음이 만빙인 것으로 판단하여 제빙을 중지하게 되는 것이다. 결국, 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)의 접촉여부에 따라 이빙히터(300)의 전원을 차단 또는 연결시킬 수 있으며, 또한 얼음의 만빙 여부도 감지할 수 있는 것이다. 또한, 상기 캔틸레버(440)에는 회전캠(432)과 캔틸레버(440)의 로드(442)가 접촉하지 않을 때 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)가 접촉상태를 유지하도록 탄성력을 인가하는 리턴스프링(444)이 구비된다. 그리고, 상기 구동부 하우징(410)에는 결합구(460)가 더 구비되며, 상기 결합구(460)에는 걸림구(461)가 형성되어 리턴스프링(444)과 결합될 수 있다. 한편, 상기 리턴스프링(444)은 구동부 하우징(410)에 직접 연결되어도 무방하다. 이와 같이 구성되는 냉장고용 제빙기(A)의 동작을 설명한다. 먼저, 상기 제1마그네트(431)와 제1홀소자(451)가 접촉하면 이빙레버(110)의 초기 위치를 감지하여 제빙을 시작한다. 이후, 마이컴(제어부)에 의해 제빙조건(온도,시간)이 충족되면 제빙이 완료된 것으로 판단하여 이빙히터(300)는 트레이(100)에 열을 가해 얼음을 분리시킨다. 이때, 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)는 접촉된 상태를 유지한다. 그리고, 모터(420)에 전원이 인가되어 이빙레버(110)는 회전하여 이빙을 시작하며, 이와 동시에 종동기어(430)의 회전캠(432) 또한 회전한다. 이후, 회전캠(432)이 캔틸레버(440)의 로드(442)를 하단으로 밀어내면 상기 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)의 접촉이 분리되어 상기 이빙히터(300)의 전원을 차단한다. 이어서, 이렇게 로드(442)를 하단으로 밀어내 상태로 회전캠(432)이 추가로 회전하여 이빙을 완료한다. 그리고, 상기 회전캠(432)으로부터 로드(442)가 이탈할 때 캔틸레버(440)는 리턴스프링(444)에 의해 복귀되는 힘을 받는다. 이 상태는 초기상태로서 제1마그네트(431)와 제1홀소자(451)가 접촉한 상태가 된다. 이때, 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)가 접촉이 해제되어 만빙으로 판단되면 제빙기(A)의 운전을 중지하며, 제2마그네트(441)와 제2홀소자(452)가 접촉상태가 유지되어 만빙이 아닌 것으로 판단되면 상술한 동작을 반복한다. 한편, 본 발명에 따르면, 상기 회전캠(432)가 시계방향으로 회전함에 따라, 상기 캔틸레버(440)의 로드(442)의 자유단이 상기 제1원주위치(432a)와 상기 제2원주위치(432b) 사이에서 상기 회전캠(432)과 접촉할 때, 그 자유단이 최고점에 있게 되고, 상기 제2원주위치(432b)와 상기 제3원주위치(432c) 사이에서 상기 회전캠(432)과 접촉할 때, 그 자유단이 하강위치에 있게 되고, 상기 제3원주위치(432c)에서 상기 회전캠(432)과 접촉할 때, 제1저점에 다다르고, 상기 제3원주위치(432c)와 상기 제4원주위치(432d) 사이에서 다시 상기 하강위치에 있게 되고, 상기 제4원주위치(432d)와 상기 제1원주위치(432a) 사이에서 제2저점에 다다르게 된다. 도 10은 본 발명에 따른 냉장고용 제빙기의 만빙레버의 동작상태를 보여주는 도면이다. 도 10을 참조하면, 상기 캔틸레버(440)에 연결된 만빙레버(443)는, 상기 로드(442)의 자유단이 최고점에 있을 때 그 자유단이 최저점(aa)에 있게 되고, 상기 로드(442)의 자유단이 하강위치에 있을 때 그 자유단이 상승위치(bb)에 있게 되고, 상기 로드(442)의 자유단이 제1저점에 다다르면 그 자유단이 제1고점(cc)에 다다르다가, 상기 로드(442)의 자유단이 그 하강 위치에 다시 있게 되면 그 자유단이 다시 상승위치(bb)에 있게 되고, 상기 로드(442)의 자유단이 제2저점에 다다르면, 상기 만빙레버(443)의 자유단은 그 제2고점(dd)에 다다르고, 이후 최저점(aa)으로 원위치된다. 이와 같이, 상기 만빙레버(443)의 자유단이 최저점(aa)-상승위치(bb)-제1고점(cc)-상승위치(bb)-제2고점(dd)-최저점(aa)에 위치하게 되는 사이클을 수행함으로써 고점을 2회 겪는 2행정 사이클을 이루게 된다. 이와 같이, 만빙레버(443)가 고점을 2회 겪는 2행정 사이클을 수행함으로써, 만빙레버(443)가 2회 급상승했다가 떨어지는 동작을 하게 되어 얼음이 부자연스럽게 쌓인 경우라도 만빙레버(443)가 만빙을 제대로 감지하지 못하는 현상을 방지하여 준다.
A: 냉장고용 제빙기 100: 트레이
110: 이빙레버 300: 이빙히터
400: 구동부 432: 캠
440: 캔틸레버 442: 로드
443: 만빙레버 |
