制冰單元和具有所述制冰單元的制冷機的制作方法

專利名稱：制冰單元和具有所述制冰單元的制冷機的制作方法
技術領域：
各實施例涉及一種包括直接冷卻型制冰單元的制冷機，所述制冷機可以增強制冰 性能并減少在制冰操作期間引起的能量損失。
背景技術：
通常，制冷機包括冷藏室和冷凍室，所述冷藏室和冷凍室彼此分開以最有利地長 時間保鮮貯藏各種食物。冷藏室用來在稍高于冰點的溫度保存諸如蔬菜、水果等的食物。冷 凍室用來在冰點溫度或更低的溫度保存諸如肉、魚等的食物。制冰機安裝在冷凍室并用來利用在冷凍室內循環的冷空氣將水冷凍成冰。制冰機包括托盤和存儲冰的存儲容器，水在所述托盤中冷凍成冰。基于制冰機的制冰方法，可將制冰機分類為間接冷卻型制冰機和直接冷卻型制 冰機。所述間接冷卻型制冰機的托盤由供應到制冰機的冷空氣的強制對流來冷卻從而使托 盤中容納的水冷凍成冰。直接冷卻型包括托盤。該托盤或者該托盤中容納的水直接接觸用 來制冰的制冷劑管。通常，家用制冷機的自動制冰機是間接冷卻型，在間接冷卻型中，基于 托盤的溫度自動執行供水、制冰和冰分離操作。上述間接冷卻型制冰器采用相對簡單的冰分離機構、簡單方便的冷卻方法并且容 易制造。然而，由于用于冰分離操作的高能加熱器的使用，這種類型的制冰器可能消耗相當 多的電能并增加制冰室或冷凍室的溫度。此外，由于通過風機的操作強制通過蒸發器的熱 交換產生的冷空氣循環來冷卻托盤，所以間接冷卻型制冰器可能效率低且制冰速度緩慢。

發明內容
因此，本發明的一方面在于提供制冰單元以實現增強的制冰性能和減少的能量損 失以及具有所述制冰單元的制冷機。其他的方面將在隨后的說明書中闡述一部分，另外的部分從說明書明顯得出或者 可通過實施本發明來了解。通過提供制冰單元來實現前述內容和/或多個方面，所述制冰單元包括制冷劑 管，制冷劑移動通過所述制冷劑管；冷卻單元，所述冷卻單元容納制冷劑管的至少一部分； 托盤，所述托盤具有容納水或冰的容納區域，冷卻單元的至少一部分放置在所述容納區域 中以接觸容納在托盤中的水，從而將水冷凍成冰。冷卻單元可包括限定冷卻單元的外觀的殼體和將冷量傳導到容納區域的冷卻器， 冷卻器的內表面可直接接觸布置在冷卻器中的制冷劑管。冷卻器可位于冷卻單元的下端，托盤可位于冷卻器之下。布置在冷卻單元中的制冷劑管可被卷繞成多層以在冷卻單元內部盤繞。布置在冷卻單元中的制冷劑管具有蛇形循環的樣式。冷卻單元的至少一部分可具有曲率。冷卻器可包含高熱導率的金屬和塑料中的至 少一種。金屬可包括鋁和銅中的至少一種。冷卻器可包括涂覆層以容易地分離冰。
冷卻單元還可包括設置在它的一側的冰分離構件以排出冰。冷卻單元可從假想垂 直平面向給定方向傾斜。托盤可被可旋轉地設置。冰分離構件可被布置成接觸冰以通過托盤的旋轉推動 冰，使得冰沿與托盤的旋轉方向相反的方向排出。冷卻單元相對垂直面的傾角范圍可以是 約30°到60°。托盤的旋轉角度的范圍可以是約0°到約150°。容納區域可包括由多個分隔件分開的多個塊，位于容納區域相對的末端的兩個塊 可具有比其他塊更窄的水容納空間。容納區域可具有與冷卻器的曲率相近的曲率。冷卻單元可包括用于使冰容易地分離的加熱器。冷卻單元可包括填充在內部的隔熱材料。制冰單元還可包括托盤電動機以旋轉托盤和檢測存儲容器是否充滿冰的冰滿杠 桿，從制冰單元排出的冰存儲在所述存儲容器中，托盤電動機的操作可關聯到冰滿杠桿的 操作。通過提供制冷機來實現前述內容和/或其他方面，所述制冷機包括制冰的制冰單 元和存儲從制冰單元排出的冰的制冰容器，所述制冰單元包括制冷劑管，通過制冷循環而 循環的制冷劑移動經過所述制冷劑管；冷卻單元，所述冷卻單元包圍制冷劑管的一部分； 可旋轉的托盤，所述托盤具有容納水或冰的容納區域，浸入容納在容納區域中的水中的冷 卻單元的下部將水冷凍成冰。冷卻單元的下部可包括高熱導率的金屬和塑料中的至少一種。冷卻單元可包括限定冷卻單元的外觀的殼體和將冷量傳導到容納區域的冷卻器， 所述殼體可包括固定到殼體一側的冰分離構件用于排出冰。


通過下面結合附圖對實施例的描述，這些和/或其他方面將會變得清楚和更容易 理解，其中圖1是示出根據一個實施例的制冷機的整體構造的透視圖；圖2是示出根據所述實施例的制冷機的冷凍室的側視剖視圖；圖3是示出根據所述實施例的制冰單元的透視圖；圖4是示出圖3的制冰單元的分解透視圖；圖5是沿圖3的線I-I截得的剖視圖；圖6是沿圖3的線II-II截得的剖視圖；圖7是根據另一實施例的冷卻單元的俯視剖視圖；圖8是示出根據又一實施例的制冷機的內部的透視圖。
具體實施例方式現在將詳細說明各實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標號始 終指示相同的元件。圖1是示出根據一個實施例的制冷機的整體構造的透視圖，圖2是示出根據所述 實施例的制冷機的冷凍室的側視剖視圖。如圖1和2所示，制冷機包括主體10，其限定制冷機的外觀；儲藏室20和30，所述儲藏室20和30在豎直方向上縱長地限定在主體10內且具有敞開的前側；門11和12，用 于打開或關閉儲藏室20和30的敞開的前側；制冰器100，其設置在儲藏室20和30中的一 個(即冷凍室30)中；分配器40，其將制冰器100中制造的冰排出到冷凍室30的門12的 的前表面。用于制造冷空氣的蒸發器13安裝在主體10的后壁上，機械室14被限定在主體10 的后側底部區域中。另外，用于隔熱的泡沫材料57填充在主體10的外殼IOb和內殼IOa 之間。諸如壓縮機16等的電元件被布置在主體10中限定的機械室14中。儲藏室20和 30均位于機械室14上方。主體10還包含制冷循環的多個構成元件，諸如，冷凝器(未示出)和蒸發器。為 實現制冷循環，制冷劑循環通過壓縮機16、冷凝器、蒸發器和制冰器單元105，將在下文中 描述制冰單元105。垂直分隔壁17將儲藏室20和30彼此水平地分開。位于圖右側的冷藏室20以冷 藏狀態保藏食物，位于圖左側的冷凍室30以冷凍狀態保藏食物。內面板19豎立在儲藏室20和30的后部區域中，以限定制造將要供應到儲藏室20 和30中的冷空氣的冷空氣制造室23。蒸發器13設置在冷空氣制造室23中，用于通過與空 氣的熱交換來制造冷空氣。以預定間隔在內面板19上打上多個排出孔19a，以讓冷空氣均勻地分配和排放到 儲藏室20和30。內面板19還限定冷空氣路徑19b以將冷空氣導向排放孔19a。循環風扇 18被設置成向冷空氣路徑19b和排放孔19a吹送冷空氣，所述冷空氣在經過蒸發器13時進 行過熱交換。儲藏室20和30包括用于食物存儲的架子21和31以及盒子22和31。提供一對門11和12以分別打開或關閉冷藏室20和冷凍室30。具體地說，門11 和12包括可旋轉地結合到主體10以打開或關閉冷藏室20的冷藏室門11和可旋轉地結合 到主體10以打開或關閉冷凍室30的冷凍室門12。用于存儲食物的多個門架Ila和12a設置在冷藏室門11和冷凍室門12的內表面。分配器40設置在冷凍室門12處以允許用戶不打開門12而排出諸如水或冰的物 質。制冰器100安置在冷凍室30的頂部區域并用于將冰供應到分配器40。分配器40包括排放區域42，其形式為冷凍室門12的前表面向內縮進的空間；排 放口 41，其位于排放區域42的一側以使物質通過所述排放口 41排放；打開/關閉構件43， 用于打開或關閉排放口 41 ；操作桿44，其布置在排放區域42中，且不僅用于操作打開/關 閉構件43而且用于操作設置在冷凍室30中的制冰器100 ；冰排放通道45，其從冷凍室門12 的后表面延伸到前表面以將冰從制冰器100引導到排放口 41。設置在冷凍室30的頂部區域的制冰器100可包括制冰單元，其制造冰；存儲容 器180，其設置在制冰單元105下方，在所述存儲容器180中存儲制冰單元105制成的冰； 傳送單元190，其傳送存儲在存儲容器180中的冰；破碎器200，從傳送單元190傳送的冰在 所述破碎器200中被破碎成碎冰。以下將詳細描述制冰單元105。存儲容器180設置在制冰單元105下方。存儲容器180包括容納區域181，所述容納區域181從前部到后部縱長延伸且具有敞開的上側以容納從制冰單元105落下的冰； 冰出口 183，其穿孔于存儲容器的前部底側位置以排出冰；蓋185，其結合到存儲容器180的 前端以覆蓋制冰器100的前側。存儲容器180采用抽屜的形式以被推入冷凍室30或從冷凍室30拉出。蓋185具 有用于使冷凍室30的冷空氣和制冰器100的冷空氣之間進行交換的通風孔186。傳送單元190包括螺旋傳送構件191和傳送電動機193。螺旋傳送構件191可旋 轉地安裝在存儲容器180中并用于向冰出口 183傳送存儲容器180里面的冰。傳送電動機 193固定在存儲容器180的后部位置，用于旋轉螺旋傳送構件191。當存儲容器180與冷凍 室30分開時，螺旋傳送構件191與傳送電動機193的軸分開；當存儲容器180安裝到冷凍 室30中時，螺旋傳送構件191結合到傳送電動機193的軸。破碎器200向著存儲容器180中的冰出口 183定位。如圖2中所示，破碎器200 包括靜止刀片201，其被保持在冰出口 183附近的固定位置；多個旋轉刀片203，其被安裝 成相對靜止刀片201旋轉。旋轉刀片203結合到從傳送單元190的螺旋傳送構件191延伸 的軸205。因此，當通過傳送電動機193的操作旋轉螺旋傳送構件191時，破碎器200的旋 轉刀片203旋轉。破碎器200還可包括開閉器(未示出)，所述開閉器被設計成部分地關閉或打開冰 出口 183以排放冰塊或碎冰。開閉器的構造是眾所周知的，因此在圖中省略對它的圖示。例如，開閉器可包括可旋轉地結合到冰出口 183的打開/關閉構件，啟用打開/ 關閉構件的打開/關閉操作的螺線管驅動裝置，以及將螺線管驅動裝置和打開/關閉構件 彼此連接的連接構件。以下，將參照附圖詳細描述根據該實施例的制冰單元105。圖3是示出根據該實施例的制冰單元的透視圖，圖4是示出圖3的制冰單元的分 解透視圖，圖5是沿圖3的線I-I截得的剖視圖，圖6是沿圖3的線II-II截得的剖視圖；如在圖3到6中所示，制冰單元105包括冷卻單元110，其用于制冰；托盤150， 其位于冷卻單元110之下，存儲水或冰的容納區域155被限定在所述托盤150中；冰滿杠桿 175，其檢測存儲容器180是否充滿了冰；固定構件177，其將制冰單元105固定地安裝到主 體10中。冷卻單元110包括殼體120，其限定冷卻單元110的外觀；冷卻器115，其設置在 殼體120的下端以傳導冷量；多個冰分離構件130，其設置在殼體120的一側上并用于將冰 排放到存儲容器180中。從蒸發器13延伸的制冷劑管13a連接到冷卻單元110的上側位置。如在圖4和5中所示，冷卻單元110以預定角度Xl從假想垂直面向圖的右側傾斜。 連接到蒸發器13的制冷劑管13a穿透冷卻單元110以在冷卻單元110的內部盤繞。冷卻單元110的傾角Xl在30°到60°的范圍內，更具體地說，可以是45°。傾斜 冷卻單元110的原因是在冰通過托盤150的旋轉排出時，輔助附著在冷卻單元110上的冰 分離構件130的排冰功能，這將在下文描述。冷卻單元110內包含單個制冷劑管112。制冷劑管112被卷繞成多層并盤繞遍及 冷卻單元110的內部。具體地說，冷卻器115內的制冷劑管112直接接觸冷卻器115，從而 制冷劑管112的所述卷繞的多層彼此密集地疊置。采用該布置以使冷量易于通過冷卻器
6115傳導。隔熱材料125填充在冷卻單元110內除布置制冷劑管112的區域之外的內部區域。冷卻器115具有曲率，更具體地說，常曲率。S卩，冷卻器115具有恒定彎曲度的曲 面。另外，冷卻器115可具有與容納區域155的曲率中心相同的曲率中心0，這將在下文描 述。另外，為了增強冷量傳導效率，用高熱導率材料構成冷卻器115是有效的。冷卻器115 含有高熱導率的金屬或塑料，從而，可由鋁或銅構成。在實施例中，冷卻器115可采用彎曲 的鋁板124的形式。涂覆層126可設置在冷卻器115的外表面上，以確保容易地分離托盤150中制造 的冰A。另外，加熱器122可附著在冷卻器115的內表面，以容易地分離冰A。托盤150可旋轉地設置在冷卻單元110的底部。為了使其旋轉，托盤150連接到 安裝在固定構件177中的托盤電動機170。托盤150包括容納區域155以輪流存儲水或冰，容納區域155通過多個分隔壁163 分成多個塊160。雖然使用了術語“冰塊”，但是應當理解，這是通用術語，形成的冰不需要 必須是立方體。容納區域155可具有曲率，具體地說，常曲率。容納區域155具有與冷卻器 115的曲率中心相同的曲率中心0，這樣的構造用于使通過托盤150的旋轉進行的冰分離操
作變得容易。位于容納區域155的相對的末端的一對塊165a和165b，提供比其他塊160更窄 的水容納空間。如圖6所示，雖然制冷劑管112接觸冷卻器115，制冷劑管112的末端部分 112a和112b均遠離冷卻器115的表面，因而存在冷量傳導效率的減小。因此，通過減少設 置在容納區域155的相對末端的塊165a和165b的寬度以實現更窄的水容納空間，可以實 現各個塊160均勻的制冰速度。托盤150在冰分離操作期間通過托盤電動機170旋轉以從容納區域155將冰A排 放到存儲容器180中。托盤150的旋轉角X2在0°到150°的范圍。旋轉角X2的范圍可 以考慮到冷卻單元110的傾角Xl而進行各種改變。托盤150可被旋轉直到托盤150接觸 冷卻單元110的殼體120的表面為止。冰滿杠桿175附著在固定構件177的側表面并且用于感測存儲容器180是否充滿 冰。冰滿杠桿175可垂直移動以感測在存儲容器180中的冰的存在，且該感測的信息發送 到控制器(未示出)。控制器(未示出)基于所述信息控制托盤電動機170的操作，使得托 盤150沿冷卻單元110的傾斜方向旋轉。即，托盤電動機170的操作關聯到冰滿杠桿175 的操作。固定構件177結合到制冷機的主體10并且不僅用于在其中容納托盤電動機170 而且用于支撐冰滿杠桿175。以下，將描述根據實施例的制冰單元的操作。通過供水管15將水注入托盤150的容納區域155，并且流經制冷劑管13a的制冷 劑移動到冷卻單元110。具體地說，隨著制冷劑管112接觸冷卻單元110的冷卻器115的內 表面時，制冷劑管112的冷量直接傳導到外部，用于冷凍容納區域155中的水。冷量的直接 傳導防止熱和流量損失，實現增強的制冰性能。此外，冰徑向地連續形成在冷卻單元110的 周圍，使得水中溶解的氣體易于排出并使得冰的透明度得到改善。
在如上所述地制成冰A時，操作加熱器122并驅動托盤電動機170以使托盤150 沿冷卻單元110的傾斜方向旋轉。當容納區域155中的冰接觸保持在冷卻單元110的固定 位置的冰分離構件130時，冰分離構件130推動冰A，從而冰在與托盤150的旋轉方向相反 的方向被推出并落入到存儲容器180中以裝入存儲容器180中。一旦存儲容器180充滿了冰A，冰滿杠桿175檢測裝在存儲容器180中的冰的存 在，進而冰分離操作完成。然后，如果用戶嘗試經由分配器40移除冰，傳送單元190和打開/關閉裝置(未 示出)被操作為通過冰出口 183和冰排放通道45將冰排放到排放區域42中。由于排放了 存儲在存儲容器180中的冰，因此存儲容器180不再充滿冰，將水再次供應到托盤150中以 準備制造冰。上述制冰和排放操作在控制器(未示出)的控制下執行。以下，將參照附圖詳細描述根據另一實施例的制冰單元。將省略對與第一實施例 的部件相同的部件的描述。圖7是根據另一實施例的冷卻單元的俯視剖視圖。除了與冷卻器215的內表面接觸的制冷劑管212的布置以外，描述的第二實施例 中的冷卻單元210具有與第一實施例相同的構造。制冷劑管212連接到蒸發器13并且以 蛇形循環的樣式(serpentine circulating pattern)放置在冷卻器215的內表面上。制 冷劑管212的布置用于確保經由冷卻器215進行冷量的有效傳導。根據第二實施例的冷卻單元210的操作與第一實施例的相同。以下，將描述根據又一實施例的制冷機。對與第一實施例中的部件相同的部件的 描述將省略。圖8是示出根據又一實施例的制冷機的內部的透視圖。如在圖8中所示，制冷機包括分離地限定在冷藏室20中的制冰室500以及放置在 制冰室500中的制冰器600。與第一實施例相似，制冰器600可包括制冰單元105、存儲容器180、傳送單元190 以及破碎器200，它們的構造和功能可與第一實施例中的那些相同。具體地說，傳統的間接冷卻型制冰方法受到外部空氣的溫度的極大影響。因此，即 使制冰器安置在冷藏室中，在冷藏室20的溫度的影響下，制冰器也可能在制冰性能上表現 相當程度的劣化。然而，圖8的實施例使用了直接冷卻型制冰方法，因此沒有受到外部空氣 溫度的很大影響。因此，制冰器600可被安裝在冷藏室20中，使用制冰單元105的有效制冰可以在 冷藏室20和冷凍室30中實現。從上面的描述明顯得知，根據圖8的實施例的制冷機被構造為設置有制冷劑管的 冷卻器直接接觸水以將水冷凍成冰。直接冷卻型制冰構造可改善制冰性能(即，更高的制 冰能力和更快的制冰速度)。進一步，根據實施例的制冷機可不與蒸發器進行熱交換而完成制冰操作，實現提 高的操作效率而沒有熱量和流量損耗。雖然已經示出和描述了一些實施例，但本領域技術人員將認識到在不脫離各實 施例的原理和精神的情況下，可以在這些實施例中作出改變，實施例的范圍在權利要求和 它們的等同物中限定。
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權利要求
一種具有制冷循環的制冰單元，所述制冷循環用于制冷劑的循環，所述制冰單元包括制冷劑管，通過制冷循環而循環的制冷劑移動通過所述制冷劑管；冷卻單元，在所述冷卻單元中容納制冷劑管的至少一部分；托盤，所述托盤具有容納水的容納區域，其中，冷卻單元的至少一部分放置在所述容納區域中并接觸容納在容納區域中的水以制冰，冷卻單元從假想垂直平面向給定方向傾斜并保持在傾斜姿態。
2.根據權利要求1所述的制冰單元，其中，所述冷卻單元包括限定冷卻單元的外觀的殼體和將冷量傳導到容納區域的冷卻器，制 冷劑管設置在冷卻器內。
3.根據權利要求2所述的制冰單元，其中，冷卻器位于冷卻單元的下端，托盤位于冷卻 器之下。
4.根據權利要求1所述的制冰單元，其中，布置在冷卻單元中的制冷劑管被卷繞成多層以在冷卻單元內部盤繞。
5.根據權利要求3所述的制冰單元，其中，冷卻器和容納區域均具有曲率；冷卻器的曲率與容納區域的曲率相近，從而使冷卻器 接觸制冷劑管以將冷量傳導到容納區域。
6.根據權利要求3所述的制冰單元，其中，冷卻器和容納區域均具有曲率；冷卻器和容納區域具有相同的曲率中心。
7.根據權利要求1所述的制冰單元，其中，布置在冷卻單元中的制冷劑管具有蛇形循 環的樣式。
8.根據權利要求2所述的制冰單元，其中，冷卻器包括高熱導率的金屬和塑料中的至 少一種。
9.根據權利要求8所述的制冰單元，其中，所述金屬包括鋁或銅中的至少一種。
10.根據權利要求2所述的制冰單元，其中，冷卻器包括涂覆層以容易地分離冰。
11.根據權利要求1所述的制冰單元，所述制冰單元還包括托盤電動機以可旋轉地驅 動托盤。
12.根據權利要求11所述的制冰單元，所述制冰單元還包括控制器，以為了進行冰分 離操作而使托盤沿著冷卻單元的傾斜方向旋轉。
13.根據權利要求12所述的制冰單元，其中，冰分離構件設置在冷卻單元的冷卻器的 上側。
14.根據權利要求10所述的制冰單元，其中， 冷卻單元，包括冰分離構件以排出冰；冰分離構件被布置為通過托盤的旋轉而接觸冰；當托盤旋轉時，冰被冰分離構件推動并沿與托盤的旋轉方向相反的方向排出。
15.根據權利要求1所述的制冰單元，其中，容納區域包括由多個分隔件分開的多個塊；位于容納區域相對的末端的兩個塊具有比 其他塊更窄的水容納空間。
全文摘要
這里公開了一種制冰單元和具有所述制冰單元的制冷機，所述制冰單元使用容納制冷劑管的冷卻單元。冷卻單元包括用于傳導冷量的冷卻器，冷卻器的內表面直接接觸制冷劑管，實現直接冷卻型制冰操作。可旋轉托盤設置在冷卻單元之下，從而在托盤旋轉時使附著到冷卻單元的冰分離構件推動冰，使冰沿與托盤的旋轉方向相反的方向排出。
文檔編號F25D11/02GK101929774SQ20101017106
公開日2010年12月29日 申請日期2010年5月4日 優先權日2009年6月23日
發明者可汗卡西姆, 樸相炫, 申英植, 鄭進 申請人:三星電子株式會社