Abstract
The opening angle of the duct cap assembly during the operation of a refrigerator ice dispenser was evaluated by transient structural analysis, and an improved design to maximize the opening angle was obtained. The opening angle of the existing design was found to be 78% of the upper limit. Several design modifications were proposed and analyzed to examine the effects of the design factors on the opening angle. As a result of the design modifications, the opening angle was improved by changing the lever material to a material with a high elastic modulus, moving the position of the support to the motor side, or increasing the lever shaft diameter. Considering the manufacturing cost of the new design, the design modification changing only the lever material was found to be the best because it does not require a change in the structure of the ice dispenser case. In conclusion, the opening angle can be improved by up to 95% of the upper limit value if the lever material is changed to an aluminum alloy. The methods and results presented in this study were found to be of great help in designing the duct cap assembly structure to facilitate the discharge of ice.
본 연구에서는 유한요소해석을 이용하여 냉장고 얼음 디스펜서 작동 시에 덕트 캡 조립체가 열리는 과정을 해석하고 캡의 개방각도를 평가하였으며, 얼음 배출을 원활하게 하기 위하여 캡의 개방각도를 최대화할 수 있는 설계개선안을 도출하였다. 덕트 캡 조립체의 기존설계안에 대하여 모터 작동 시의 입력회전각에 대한 과도구조해석을 수행하였으며 해석결과, 캡의 개방각도는 레버가 강체일 경우에만 가능한 개방각도 상한값의 78%로 나타났다. 캡 개방각도에 미치는 주요 설계인자의 영향을 검토하기 위한 여러 가지의 설계수정안을 도출하고 해석을 수행하였다. 설계수정안의 해석결과, 레버 재질을 탄성계수가 큰 재질로 변경하거나, 지지부의 위치를 모터 측으로 이동하거나, 레버의 축 직경을 증가시키면 개선효과가 높아지는 것으로 나타났다. 구조설계의 변경에 따라 수반되는 제작비용 측면도 고려하면, 얼음 디스펜서 케이스의 기존 구조를 변경하지 않고 레버 재질만 기존의 합성수지에서 알루미늄합금으로 변경하는 설계수정안이 가장 우수한 것으로 나타났다. 결론적으로, 레버 재질을 알루미늄합금으로 변경하면 캡의 개방각도를 상한값의 95%까지 개선할 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 제시한 해석 방법 및 결과는 얼음 배출이 원활하도록 덕트 캡 조립체의 구조를 설계하는데 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
