KR20020079883A - 냉장 시스템 제어 방법 및 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 냉장실(102) 및 급냉/해동 팬(122)을 구비한 냉장 시스템용 제어 시스템을 제공한다. 메인 제어기 보드(326)는, 직렬 통신 버스(400)를 통하여, 온도 조절 보드(398)와 디스펜서 보드(396)에 전기적으로 연결되어, 냉장실 및 급냉/해동 팬의 온도를 제어한다. 제어 시스템은 다수의 입력을 수용하여 냉장 모드를 결정하고, 급냉 팬이 음식이나 음료 등의 물품을 얼리지 않고 신속하게 냉각하도록 하거나 해동 팬이 냉동된 물품을 온도 레벨이 제어된 상태로 적절히 해동하도록 냉장실을 제어하는 여러 알고리즘을 실행한다.

Description

냉장 시스템 제어 방법 및 제어 시스템{REFRIGERATOR-ELECTRONICS ARCHITECTURE}
현재의 기기 재활성화 연구(current appliance revitalization effort)는 전자 서브시스템(electronic subsystem)이 상이한 기기 플랫폼(appliance platform)을 작동시키도록 한다. 예컨대, 이미 알려져 있는 가정용 냉장고에는 사이드-바이-사이드형 단일 및 이중 냉장 및 냉동실(side-by-side single and double fresh food and freezer compartment)과, 탑 장착형 냉장고와, 바닥 장착형 냉장고가 포함된다. 각 냉장고 유형마다 상이한 제어 시스템이 이용된다. 예를 들어, 사이드-바이-사이드형 냉장고의 제어 시스템은 중간 칸막이 댐퍼(mullion damper)의 동작을 제어하여 냉동실 온도를 제어한다. 또한 이런 유형의 냉장고는 냉장실 송풍기(fan) 및 가변 즉 멀티-속도 송풍기형 증발기 송풍기(variable or multi-speed fan-speed evaporator fan)를 포함할 수 있다. 존재하느냐 존재하지않느냐가 냉장고 제어에 영향을 미치는 중간 칸막이 댐퍼에 관하여, 탑 장착형 냉장고 및 바닥 장착형 냉장고는 이를 구비하여 이용될 수도 있고 구비하지 않고서 이용될 수도 있다. 즉, 탑 장착형 및 바닥 장착형 냉장고에서는 냉동실 온도 제어가 중간 칸막이 댐퍼의 제어를 통한 것이 아니다. 또한, 각 유형의 냉장고, 즉 사이드-바이-사이드형, 탑 장착형 및 바닥 장착형 냉장고는 냉장고 동작을 가장 효율적으로 제어하기 위하여 각기 서로 다른 최적의 제어 알고리즘을 갖는다. 종래에는, 상이한 냉장고 플랫폼을 제어하는데 상이한 제어 시스템이 이용되어왔는데, 이는 제조 및 서비스 관점에서 바람직하지 않은 일이다. 따라서, 사이드-바이-사이드형, 탑 장착형 및 바닥 장착형 냉장고와 같은 다양한 기구 플랫폼을 제어하도록 구성 가능한 제어 시스템(configurable control system)을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 통상적으로 냉장고는 그 안에 저장되는 음식과 음료를 냉각시키는데 오랜 시간을 요구한다. 예를 들면, 6팩의 사이다를 약 45℉ 이하의 신선한 온도로 냉각하는데 약 4시간이 걸린다. 종종 사이다와 같은 음료를 수 시간이 아닌 그 보다 훨씬 짧은 시간 내에 냉각할 필요가 있다. 따라서, 때때로는 신속한 냉각을 위하여 이러한 물품을 냉동실 안에 넣기도 한다. 이런 경우, 주의를 기울이지 않으면, 그 물품들이 얼어서 물품을 포장하고 있는 용기를 파손시켜 냉동실을 지저분하게 할 수 있다.
음식과 음료를 보다 신속하게 냉각하고 그리고/또는 이를 장기 저장에 바람직한 제어 온도로 유지시키기 위하여, 냉장고 냉장실과 냉동실 내에 배치된 많은수의 급냉(quick chill) 및 초냉각(super chill) 실들이 제안되어 왔다. 예컨대, 미국 특허 제 3,747,361호, 제 4,358,932호, 제 4,368,622호 및 제 4,732,009호를 참조하기 바란다. 그러나, 이러한 급냉 및 초냉각실들은 바람직하지 못하게, 냉장고 냉장 및 냉동실 공간을 줄이고, 청소와 수리가 어렵고, 바람직한 시간 프레임(예컨대, 30분 이하)내에 6개의 사이다 팩을 신선한 온도까지 효율적으로 냉각할 수 있다고 입증되어 있지 않다. 또한, 냉동실 안에 위치한 냉각실(chill compartment) 안에 음식이나 음료를 넣은 경우 사용자가 적절한 때 신속하게 이를 치우지 않으면 원치 않게 냉동이 된다.
냉동된 음식을 해동하기 위해 냉장고의 냉장실 내에 해동실을 배치하고자 하는 시도가 이루어지고 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,385,075호를 참조하기 바란다. 그러나, 이미 알려져 있는 해동실 역시 바람직하지 못하게 냉장고의 냉장실 공간을 감소시키며 그 해동실 내부 과잉 온도로 인하여 음식을 손상시키기 쉽다.
따라서, 음식과 음료를 냉동시키지 않고서 급속 냉각시키고, 음식의 부패를 방지하도록 제어된 온도에서 냉장실 내의 냉동 물품을 알맞게 해동하며, 냉장실 내부 공간을 작게 차지하는 냉장실용 급냉 및 해동 시스템을 제공하는 것이 바람직하다.
급냉 및 해동 시스템을 제공하기 위하여, 냉장고의 동작을 제어하고 급냉 해동실의 동작을 제어하는 전자 제어기(electronic controller)를 구비하는 것이 바람직할 것이다.
발명의 개요
예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 냉장실과 그 냉장실 안에 배치된 급냉/해동팬(quick chill/thaw pan)을 포함하는 냉장 시스템이 전자 제어 시스템을 구비한다. 제어 시스템은 메인 제어기 보드(main controller board)와, 온도 조절 보드(temperature adjustment board)와, 디스펜서 보드(dispenser board)와, 직렬 통신 버스(serial communication bus)를 포함한다. 냉장실과 급냉/해동팬의 온도를 제어하기 위하여 메인 제어기 보드가 직렬 통신 버스를 통하여 온도 조절 보드 및 디스펜서 보드에 대해 전기적으로 연결된다. 제어 시스템은 직렬 통신 버스를 통하여 디스펜서 보드와 온도 조절 보드로 명령을 전송한다. 제어 시스템은 냉장실 온도 및 급냉/해동 모드 등의 여러 입력을 받아들이고, 냉장 시스템의 상태를 판정하고, 직렬 통신 버스를 통하여 명령을 전송하고, 여러 알고리즘을 실행하여 직렬 통신 버스를 통해서 냉장실과 급냉/해동팬을 제어한다.
제어 시스템은 또한, 급냉/해동팬 모드 등과 같은 냉장 시스템의 특징을 선택하고, 원하는 냉장실 온도 등과 같은 사용자 선택형 동작 설정 포인트를 입력하고, 냉장고 시스템에 있어서 실제 온도 상태와 선택된 특징을 디스플레이 하도록 하는 사용자 조작을 위하여 메인 제어기 보드에 동작적으로 결합되어 있는 휴먼 기계 인터페이스(human machine interface)를 더 포함한다.
제어 시스템은, 냉장실 송풍기(fresh food fan) 상태와, 응축기 송풍기(condenser fan) 상태와, 증발기 송풍기(evaporator fan) 상태와, 급냉/해동팬 송풍기(quick chill/thaw pan fan) 상태와, 압축기(compressor) 상태와,히터(heater) 상태와, 알람(alarm) 상태와, 크래들(cradle) 상태와, 여러 타이머(various timer) 상태와, 냉장실 도어 개방 또는 폐쇄 상태 등(이에 제한되지는 않음)을 제어하기 위하여 여러 냉장고 부품(refrigeration component)으로부터 상태 정보를 획득하도록 구성된다. 냉장 시스템의 상태에 기초하여, 제어 시스템은 여러 모드, 예컨대, 초기화 모드(initialize mode), 예냉 모드(prechill mode), 정상적 냉각 모드(normal cooling mode), 비정상적 냉각 모드(abnormal cooling mode), 해빙 모드(defrost mode), 진단 모드(diagnostic mode), 그리고 디스펜스 모드 등에 따라 냉장고 부품을 작동시킨다. 밀폐 시스템 알고리즘(sealed system algorithm)과, 센서 판독 및 롤링 평균 알고리즘(sensor-read-and-rolling-average algorithm)과, 해빙 알고리즘 등(이에 제한되지는 않음)의 적절한 모드에 대하여 제어 시스템이 여러 소프트웨어 알고리즘을 실행한다.
밀폐 시스템 알고리즘은 해빙 히터와, 증발기 송풍기와, 압축기와, 응축기 송풍기의 동작을 제어하고, 냉장실 송풍기 알고리즘은 도어의 개방 및 폐쇄 상태에 근거하여 냉장실 송풍기를 제어한다. 센서 판독 및 롤링 평균 알고리즘은 여러 서미스터(thermistor) 및 센서를 캘리브레이션 하고 관련된 데이터를 저장하여 냉장 시스템의 동작 상태를 정확하게 판정하는데 이용된다. 워터 필터(water filter) 리셋과, 냉장 시스템으로부터의 워터 디스펜싱, 분쇄 얼음 디스펜싱, 각얼음 디스펜싱, 라이트 활성화 및 비활성화와, 디스펜서 키패드 인터페이스 잠금(locking dispenser keypad interface) 등의 동작을 제어하기 위하여 추가적 알고리즘이 실행된다.
본 발명은 일반적으로 냉장 장치(refrigeration device)에 관한 것이며, 구체적으로, 냉장고용 제어 시스템에 관한 것이다.
도 1은 급냉 시스템을 포함하는 냉장고의 사시도,
도 2는 도 1의 일부를 절단한 부분 사시도,
도 3은 공기 조절기가 장착된 도 1에 도시된 냉장고 일부의 부분 투시도,
도 4는 도 3에 도시된 공기 조절기의 부분 사시도,
도 5는 도 4에 도시된 공기 조절기의 급냉 모드에서의 기능도,
도 6은 도 4에 도시된 공기 조절기의 급속 해동 모드에서의 기능도,
도 7은 급속 해동 모드에서의 공기 조절기의 다른 실시예의 기능도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 냉장고 제어기의 블록도,
도 9는 도 8에 도시된 메인 제어 보드의 블록도,
도 10은 도 8에 도시된 메인 제어 보드용 인터페이스 도면,
도 11은 냉장고의 냉각/해동 섹션의 개략도,
도 12는 냉각 알고리즘의 상태도,
도 13은 해동 알고리즘의 상태도,
도 14는 냉장고의 냉각/해동 섹션의 상태도,
도 15는 디스펜서를 포함하는 냉장고용 인터페이스 도면,
도 16은 전자적 냉각 제어를 포함하는 냉장고용 인터페이스 도면,
도 17은 냉장고용 인터페이스의 제 2 실시예를 도시하는 도면,
도 18은 밀폐 시스템 동작도,
도 19는 냉장실 동작도,
도 20은 디스펜서 동작도,
도 21은 HMI 동작도,
도 22는 워터 디스펜서 작용도,
도 23은 분쇄 얼음 디스펜서 작용도,
도 24는 각얼음 디스펜서 작용도,
도 25는 온도 설정 작용도,
도 26은 급냉 작용도,
도 27은 터보 모드 작용도,
도 28은 냉장실 필터 리마인더 작용도,
도 29는 워터 필터 리마인더 작용도,
도 30은 도어 개방 작용도,
도 31은 밀폐 시스템 동작 상태도,
도 32는 디스펜서 제어 흐름도,
도 33은 해빙 상태도,
도 34는 해빙 흐름도,
도 35는 송풍기 속도 제어 흐름도,
도 36은 터보 사이클 흐름도,
도 37은 냉장실 필터 리마인더 흐름도,
도 38은 워터 필터 리마인더 흐름도,
도 39는 센서 판독 및 롤링 평균 알고리즘 도면,
도 40은 메인 제어 보드에 관한 제어 구조를 도시하는 도면,
도 41은 제어 구조 흐름도,
도 42는 메인 제어 상태도,
도 43은 HMI 상태도,
도 44는 HMI 구조의 흐름도,
도 45는 메인 제어 보드에 관한 전자 장치 개략도,
도 46은 디스펜서 보드의 전기적 개략도,
도 47은 온도 보드의 전기적 개략도.
도 1은 본 발명이 실시될 수 있는 사이드-바이-사이드형 냉장고(100)를 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 이점은 다른 유형의 냉장고에서도 달성될 수 있음을 알아야 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 설명은 단지 예시를 위한 것으로 본 발명을 제한하고자 의도하는 것은 아니다.
냉장고(100)는 냉장실(102)과 냉동실(104)을 구비한다. 냉동실(104) 및 냉장실(102)은 나란히 배열된다. 냉장고(100)와 같은 사이드-바이-사이드형 냉장고는 미국 켄터키주 루이스빌 어플라이언스 파크 소재의 제너럴일렉트릭 캄파니에 의해 시판되고 있다.
냉장고(100)는 외측 케이스(outer case)(106)와 내측 라이너(inner liner)(108, 110)를 구비한다. 케이스(106)와 라이너(108, 110) 사이 및라이너(108)와 라이너(110) 사이의 공간은 적절한 형태의 단열재(formed-in-place insulation)로 채워진다. 외측 케이스(106)는 통상적으로 사전 도장된 강철(pre-painted steel) 등의 적합한 재료 시트를 역 U자형으로 접어 케이스(106)의 상부벽과 측벽을 형성함으로서 구성된다. 통상적으로 케이스(106)의 바닥벽은 별도로 형성되어 케이스의 측벽 및 냉장고(100)를 지지하는 바닥 프레임에 부착된다. 내측 라이너(108, 110)는 적합한 플라스틱 재료로 성형되어 각각 냉동실(104) 및 냉장실(102)을 형성한다. 이와 달리, 강철 등의 적합한 금속 시트를 구부리고 용접하여 라이너(108, 110)를 형성할 수도 있다. 예시적 실시예는 비교적 대용량 유닛이기 때문에 두 개의 별도의 라이너(108, 110)를 포함하는데, 별도의 라이너는 강도를 증가시키며 제조 공차(manufacturing tolerance) 내에 유지하기가 보다 용이하다. 보다 소형의 냉장고에 있어서는, 단일의 라이너가 형성되고 이 라이너의 대향 측면 사이에 중간 칸막이가 배치되어 냉동실과 냉동실을 나눈다.
케이스의 정면 플랜지(case front flange)와 라이너의 외측 정면 에지(outer front edge) 사이에 차단 스트립(breaker strip)(112)이 배치된다. 차단 스트립(112)은, 압출형 아크릴로-부타디엔-스티렌계 물질(extruded acrylo-butadiene-styrene based material)(통상적으로 ABS로 지칭됨)과 같은 적절한 탄성체로 성형된다.
라이너(108, 110)간 공간의 단열재는 또 다른 적절한 탄성체 스트립에 의해 덮여지며, 일반적으로 이를 중간 칸막이(114)라고 부른다. 중간 칸막이(114)도 역시 압출형 ABS 물질로 성형되는 것이 바람직하다. 냉장고에서 별도의 중간 칸막이에 의하여 일체형 라이너를 냉동실과 냉장실로 분할하고, 그 중간 칸막이의 전방면 부재(front face member)가 중간 칸막이(114)에 대응함을 알아야 할 것이다. 차단 스트립(112)과 중간 칸막이(114)가 전방면을 형성하며, 케이스(106)의 내측 주변 에지를 완전히 둘러싸고 또한 라이너(108, 110) 사이에서 수직으로 전개된다. 중간 칸막이(114), 냉동실과 냉장실간 단열재, 그리고 냉동실과 냉장실을 분리하는 이격형 라이너 벽은 본 명세서에서 때때로 일괄적으로 중앙 중간 칸막이 벽(center mullion wall)(116)이라고 지칭된다. 선반(118)과 미닫이 서랍(slide-out drawer)(120)이 통상적으로 냉장실 내에 제공되어 그 안에 저장되는 물품을 지지한다. 바닥 서랍(bottom drawer) 즉 바닥 팬(122)은 이하에서 상세히 후술되는 급속 냉각 및 해동 시스템(도 1에 도시되지 않음)을 형성하는데, 이 급속 냉각 및 해동 시스템은, 다른 냉장고 특징부와 더불어, 마이크로프로세서(도 1에 도시되지 않음)에 의해서 냉장실(102)의 상부 영역에 장착되며 그 마이크로프로세서에 연결된 제어 인터페이스(control interface)(124)의 조작을 통해 사용자 선호에 따라 선택적으로 제어된다. 선반(126) 및 와이어 바스켓(wire basket)(128)이 냉동실(104) 내에 갖추어진다. 또한, 제빙기(ice maker)(130)가 냉동실(104) 내에 갖추어질 수 있다.
냉동실 도어(132) 및 냉장실 도어(134)는 각각 냉동실(104)과 냉장실(102)에의 접근 개구부(access opening)를 폐쇄한다. 각각의 도어(132, 134)는 상부 힌지(hinge)(136)와 하부 힌지(도시되지 않음)에 의해 장착되고, 도 1에 도시된 바와 같이 개방 상태와 폐쇄 상태(도시되지 않음) 간에 그 외측 수직 에지를 중심으로 회전한다. 냉동실 도어(132)는 다수의 저장 선반(138)과 밀폐 개스킷(sealing gasket)(140)을 포함하며, 냉장실 도어(134)도 역시 다수의 저장 선반(142)과 밀폐 개스킷(144)을 포함한다.
도 2는 냉장실(102)의 부분 단면도로서, 급냉 및 해동 시스템(160)의 위에 배치되고 서로의 위에 적층된 저장 서랍들(120)을 도시하고 있다. 급냉 및 해동 시스템(160)은, 급냉 및 해동 시스템(160)이 차지하는 냉장실 공간을 최소화하기 위해서 오각형 모양 기계실(pentagonal-shaped machinery compartment)(164)(도 2에 파선으로 도시됨)에 인접하여 배치된 공기 조절기(air handler)(162)와 팬(122)을 포함한다. 저장 서랍(120)은 내부 온도를 제어하지 않는 통상적인 미닫이 서랍이다. 따라서, 저장 서랍(120)의 온도는 냉장실(102)의 동작 온도와 실질적으로 동일하다. 기계실(164)을 수용하기 위해 급냉 및 해동 팬(122)이 저장 서랍(120)보다 약간 앞쪽으로 배치되고, 공기 조절기(162)는, 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 팬(122) 내부 공기의 온도를 선택적으로 제어하고 팬(122) 내부 공기를 순환시켜 적절한 해동과 급속 냉각을 위하여 팬 내용물로/로부터의 열 전달을 증가시킨다. 급냉 및 해동 시스템(160)이 동작하지 않을 때는, 팬(122)이 실제로 냉장실(102) 온도와 동일한 온도의 정상 상태에 도달하며, 팬(122)은 제 3의 저장 서랍으로서 기능한다. 다른 실시예에 있어서는, 저장 서랍(120) 및 급냉 및 해동 시스템(160)의 수가 더 많거나 적을 수 있고, 상대적으로 다른 크기의 급냉 팬(122) 및 저장 서랍(120)이 이용될 수도 있다.
이미 알려져 있는 냉장고에 따르면, 기계실(164)은 적어도 부분적으로 공기를 냉각시키기 위하여 증기 압축 사이클(vapor compression cycle)을 실행하는 부품을 갖추고 있다. 이 부품은 직렬로 연결되고 냉매로 채워진 증발기(도시되지 않음)와, 압축기(도시되지 않음)와, 응축기(도시되지 않음)와, 팽창 장치(expansion device)(도시되지 않음)를 포함한다. 증발기는 증발기 주변을 지나는 공기로부터의 열을 증발기를 통하여 흐르는 냉매로 전달하여, 냉매를 기화시키는 일종의 열 교환기(heat exchanger)이다. 냉각된 공기는 하나 이상의 냉장실 또는 냉동실을 냉각하는데 사용된다.
도 3은, 냉장실(102)의 바닥부(182)에서 기계실(164)(도 2에 도시됨)의 외벽(180) 위로 냉장실 라이너(108)에 장착된 공기 조절기(162)를 포함하는 냉장고(100)의 일부분을 도시하는 부분 사시도이다. 냉각된 공기는 냉동실 바닥부(도 3에 도시되지 않음)로부터 중간 칸막이 중앙 벽(116)의 개구부(도시되지 않음)와 공급 덕트 커버(supply duct cover)(184) 내의 공급 및 복귀 덕트(supply and return duct)를 통하여 순환하고 다시 냉동실 바닥부(도 3에 도시되지 않음)로 복귀된다. 공급 덕트 커버(184)내의 공급 및 복귀 덕트는 공기 조절기 공급 덕트(air handler supply duct)(186)와, 그 양측의 재순환 덕트(recirculation duct)(188) 및 복귀 덕트(return duct)(190)와 유체 연통관계에 있어 급냉 및 해동 팬(122)(도 1 및 도 2에 도시됨)이 위치하는 냉장실의 바닥부(182) 전체에 걸쳐 강제적인 공기 대류(forced air convection)를 형성한다. 공급 덕트(186)는 팬(122)(도 2 참조) 위의 뒤쪽으로부터 하방을 향한 각도로 배치되어 팬(122)내로 공기를 배출하고, 베인(vane)(192)은 공기 조절기 공급 덕트(186)내에 배치되어 급속 및 해동 팬(122)으로 공기를 인도하고 고르게 분산시킨다. 공기 조절기(162)의 양측에 라이트 설비(light fixture)(194)가 배치되어 급냉 및 해동 팬(122)을 조명하고, 공기 조절기 커버(196)가 공기 조절기(162)의 내부 부품을 보호하며 덕트(186, 188, 190)를 통한 공기 유동 경로(air flow path)를 완성한다. 다른 실시예에 있어서, 외부에 장착된 라이트 설비(194) 대신에 하나 이상의 전체적 라이트 소스(integral light source)가 하나 이상의 공기 조절기 덕트(186, 188, 190) 내에 형성된다.
다른 실시예에서, 공기 조절기(162)는 다른 위치, 예컨대, 급냉 및 해동 팬(122) 아래 뒤쪽으로부터 또는 팬(122)의 중앙이나 측면으로부터 상방을 향한 각도로 배치되어 공기를 배출한다. 또 다른 실시예에서는, 공기 조절기(162)가 냉장실(102)의 바닥부(182)외의 다른 장소에 위치한 급냉 팬(122)을 향해 방향 설정되어, 예컨대, 중간 저장 서랍을 급냉 및 해동 실로 전환한다. 공기 조절기(162)는 냉장실(102)내에 실제로 수평하게 장착되지만, 다른 실시예에 있어서는, 공기 조절기(162)가 실제로 수직하게 장착된다. 또 다른 실시예에서, 둘 이상의 공기 조절기(162)가 이용되어 냉장실(102)내에서 동일하거나 상이한 급냉 및 해동 팬(122)을 냉각시킨다. 또 다른 실시예에 있어서, 공기 조절기(162)가 냉동실(104)(도 1에 도시됨)내에 이용되고 팬 내부의 내용물이 냉동되지 않도록 냉장실 공기를 급냉 및 해동팬으로 순환시킨다.
도 4는 공기 조절기 커버(196)(도 3에 도시됨)를 제거한 공기 조절기(162)의 정투상 사시도이다. 다수의 직선 및 곡선형 격벽(partition)(250)이 공기 공급 유동 경로(252)와, 복귀 유동 경로(254)와, 재순환 유동 경로(256)를 규정한다. 덕트 공동 부재 베이스(duct cavity member base)(258)는 통상의 이중 댐퍼 소자(260)에 인접하여 배치되어 복귀 기류 포트와 공급 기류 포트(return and supply airflow port)(262, 264) 각각을 통한 복귀 경로(254)와 공급 경로(252)로의 각각의 접근을 개방 및 폐쇄한다. 통상의 단일 댐퍼 소자(266)는 기류 포트(268)를 통한 복귀 경로(254) 및 공급 경로(252) 사이의 접근을 개방 및 폐쇄함으로써 공기 조절기에 대하여 해동 및/또는 급냉 모드 요청에 따라 선택적으로 복귀 경로(254)를 부가적인 재순환 경로로 전환시킨다. 복귀 경로(254)의 바닥면(272)에 히터 소자(270)가 부착되어 급속 해동 모드에서 공기를 데우고, 송풍기(274)가 공급 경로(252)내에 구비되어 그 송풍기 하류(downstream)에 위치한 베인(192)(도 2에 도시됨)을 통해 지정된 규모의 유동률로 공급 경로(252)로부터 공기를 끌어들여 급냉 및 해동 팬(122)으로 주입하며 급냉 및 해동 팬(122)에 들어가는 공기를 베인(192)이 분산시킨다. 온도 센서(276)가 재순환 경로(256) 및/또는 복귀 경로(254)와 유체 연통관계로 배치되어 마이크로프로세서(도 8에 도시되지 않음)에 동작적으로 결합되는데, 공기 조절기(162)의 온도-반응성 동작으로 인하여 마이크로프로세서는 댐퍼 소자(260, 266), 송풍기(274), 그리고 히터 소자(270)에 동작적으로 결합된다.
공기 조절기(162)의 전방부(278)는 실제로 평평한 후방부(flat rear portion)(280)로부터 하방으로 경사져서 기계실(164)(도 2에 도시됨)의 경사진 외벽(180)을 수용하고 공기를 약간 하방으로 경사진 각도로 급냉 및 해동 팬(122)내로 방출한다. 일실시예에 있어서, 통상적 전구와 같은 라이트 설비(194) 및 라이트 소스(282)가 공기 조절기(162)의 대향 측면 상에 배치되어 급냉 및 해동 팬(122)을 조명한다. 다른 실시예에서는, 하나 이상의 라이트 소스가 공기 조절기(162)의 내부에 위치한다.
공기 조절기(162)는 모듈식 구조이고, 일단 공기 조절기 커버(196)가 제거되면, 점검과 수리를 위하여 단일의 댐퍼 소자(266), 이중 댐퍼 소자(260), 송풍기(274), 베인(192)(도 3에 도시됨), 히터 소자(270), 및 라이트 설비(194)가 용이하게 접근 가능하다. 간단하게 공기 조절기(162)로부터 기능 장애 부품을 제거하여 정상 기능 부품으로 신속하게 교체할 수 있다. 또한, 전체 공기 조절기 유닛이 냉장실(102)(도 2에 도시됨)로부터 제거되어 동일하거나 상이한 성능 특성을 갖는 다른 유닛으로 대체될 수도 있다. 본 발명에 관하여 이러한 관점에서 보면, 공기 조절기(162)가 기존의 냉장고에 키트(kit)로서 삽입되어 기존의 저장 서랍이나 저장실을 급냉 및 해동 시스템으로 전환할 수 있다.
도 5는 급냉 모드에 관한 공기 조절기(162)의 기능을 개략적으로 도시하는 도면이다. 이중 댐퍼 소자(260)가 개방되면, 송풍기(274)에 의해서 냉동실(104)(도 1에 도시됨)로부터의 차가운 공기가 중간 칸막이 중앙 벽(116)(도 1 및 도 3에 도시됨)내의 개구부(도시되지 않음)를 통해 공기 조절기 공기 공급 유동 경로(252)로 유입된다. 송풍기(274)는 내부 순환을 위하여 공기 공급 유동 경로(252)로부터 베인(192)(도 3에 도시됨)을 통해 팬(122)(도 5에서 파선으로 도시됨)으로 공기를 방출시킨다. 팬(122)에서 순환하는 공기의 일부가 재순환 유동 경로(256)를 통해공기 조절기(162)로 복귀하여 공기 공급 유동 경로(252)내의 냉동 공기와 섞여서, 다시 송풍기(274)에 의해 공기 공급 유동 경로(252)를 통하여 팬(122)내로 유입된다. 팬(122)내에서 순환하는 공기의 나머지 부분은 복귀 유동 경로(254)로 들어가 개방된 이중 댐퍼 소자(260)를 통해 다시 냉동실(104)로 되돌아간다. 단일 댐퍼 소자(266)가 폐쇄되어 복귀 유동 경로(254)로부터 공급 유동 경로(252)로의 공기 유동을 방지하며, 히터 소자(270)는 동작되지 않는다.
일실시예에 있어서, 댐퍼(260,266)는 선택적으로 완전 개방 상태와 완전 폐쇄 상태에서 작동한다. 다른 실시예에서는, 공기 조절기 공급 유동 경로(252)내에서 냉동 공기와 재순환 공기를 각각 증가 또는 감소시킴으로써 팬(122) 내부의 공기 유동 상태를 보다 미세하게 조절하기 위해, 댐퍼(260, 266)는 완전 개방 상태와 완전 폐쇄 상태 사이의 중간 상태로 부분적으로 개방되고 폐쇄되도록 제어된다. 따라서, 공기 조절기(162)는, 예컨대, 에너지 절약 모드, 특정 음식 및 음료 물품에 대해 맞춰진 냉각 모드, 또는 실온보다 높은 온도의 따뜻한 잔반 등을 급속히 냉각하기 위한 잔반 냉각 사이클 등의 서로 다른 여러 모드에서 동작할 수 있다. 예컨대, 잔반 냉각 사이클에 있어서, 공기 조절기는 댐퍼(260)를 완전 폐쇄하고 댐퍼(266)를 완전 개방한 상태에서 소정 시간 동안 동작하고, 그 뒤 잔반이 차가워짐에 따라 점차적으로 댐퍼(266)를 폐쇄하여 재순환 공기를 감소시키고 점차적으로 댐퍼(260)를 개방하여 냉동실 공기를 유입함으로써 냉동실(104)(도 1에 도시됨)내의 바람직하지 못한 온도 영향을 방지한다. 다른 실시예에서는, 히터 소자(270)가 활성화되어, 잔반 냉각 사이클 동안 냉장고(100)(도 1에 도시됨)내의 극단적 온도경사 및 관련된 효과를 완화시키고, 또한 팬(122)내의 가열 공기, 비가열 공기, 그리고 냉동 공기의 선택된 조합에 의하여 제어된 속도로 잔반을 냉각시킨다.
그러나, 댐퍼(266)의 개방을 중간 위치로 제한하면 공기 조절기로의 냉동 공기 공급을 제한하기 때문에, 그에 따라 팬(122) 내부의 공기 온도가 높아져서 냉각 효율을 감소시키게 됨을 알 수 있다.
냉동실(104)(도 1에 도시됨)과 팬(122) 사이의 허용 가능한 압력 강하(pressure drop)에 의해 팬(122) 내부에서 최적의 공기 온도 및 대류 계수를 달성하도록, 이중 댐퍼 소자 공기 유동 포트(262, 264)(도 4에 도시됨)와, 단일 댐퍼 소자 공기 유동 포트(268)(도 4에 도시됨)와, 유동 경로(252, 254, 256)가 선택되고 크기가 정해진다. 본 발명의 예시적 실시예에 있어서, 냉장실(102)의 온도는 약 37℉로 유지되고, 냉동실(104)의 온도는 약 0℉로 유지된다. 데워지거나 냉각될 물품의 초기 온도와 표면적이 결과적인 냉각 시간 또는 그 물품의 해빙 시간에 영향을 주지만, 이들 파라미터가 급속 냉각 및 해동 시스템(160)(도 2에 도시됨)에 의해 제어될 수는 없다. 오히려, 공기 온도 및 대류 계수는 적절히 밀폐된 팬(122) 내부에서 주어진 물품을 타깃 온도로 냉각하거나 데우는 급냉 및 해동 시스템(160)의 주된 제어 파라미터이다.
본 발명의 특정 실시예에서, 평균 공기 온도 22℉에서 대류 계수가 6BTU/hr.ft2℉인 경우, 6팩의 사이다를 45℉ 이하의 타깃 온도로 냉각하는데 있어서, 99%의 신뢰도로 약 45분 이내에, 그리고 약 25분의 평균 냉각 시간으로, 충분하다는 것이 실험적으로 밝혀졌다. 대류 계수가 송풍기(274)의 용적 유동률(volumetric flow rate)에 관련되므로, 용적 유동률이 결정될 수 있고, 송풍기 모터는 그 결정된 용적 유동률을 달성하도록 선택된다. 특정 실시예에 있어서, 약 6BTU/hr.ft2℉의 대류 계수는 약 45ft3/분의 용적 유동률에 상응한다. 냉동실(104)(도 1에 도시됨)과 급냉 및 해동 팬(122) 사이의 압력 강하가 송풍기 출력 및 모터 성능에 영향을 미치기 때문에, 용적 유동률 곡선에 대한 송풍기 모터 성능 압력 강하로부터 허용 가능한 압력 강하가 결정된다. 특정 실시예에 있어서, 92mm 4.5W DC 전기 모터가 이용되면, 이 특정 모터에 의해 약 45 ft3/분의 공기를 전달하기 위해, H2O 0.11 인치 미만의 압력 강하가 요구된다.
냉동실(104)(도 1에 도시됨)과 공기 조절기(162) 사이에서 적절한 유체 연통을 형성하기 위해 필요한 중간 칸막이 중앙 벽(116)의 개구부 크기 조사 결과가 팬(122)내부의 결과적인 압력 강하와 관련하여 기록되었다. 기록을 검토한 결과, 중간 칸막이 중앙 벽 개구부가 약 12 in2의 면적을 갖는 경우 H2O 0.11 인치 이하의 압력 강하가 달성됨을 알 수 있다. 이와 같은 압력 강하에서 약 22℉의 평균 공기 온도를 달성하는데 있어서, 팬(122)으로부터의 재순환 공기와 냉동실(104) 공기를 50%씩 혼합함으로써 최소의 냉각 시간이 달성된다는 것이 경험적으로 판정되었다. 판정된 압력 강하 H2O 0.11인치에 있어서 공급 경로 내에서 50%의 냉동실 공기/재순환 공기 혼합물을 달성하는데 약 5 in2의 재순환 경로 개구부 면적이 필요하다는 것을 알 수 있다. 냉동실(104) 즉 공기 공급부와 유체 연통하는 중간 칸막이 벽 개구부의 사전 결정된 비율에 대한 압력 강하의 관계를 연구함으로써, 40% 공급 및 60% 복귀의 중간 칸막이 중앙 벽 개구부 면적 분할이 언급된 성능 파라미터를 만족시킨다는 것을 알았다.
따라서, 공기 조절기(162)에 의해 생성된 팬(122) 내부의 대류는 통상의 냉장고보다 4배 이상 빨리 6팩의 사이다를 급냉할 수 있다. 2리터 사이다 병과, 와인병과, 다른 종류의 음료 용기 등의 기타 물품 및 음식 패키지가 모두 공지된 냉장고에 의해 필요한 시간보다 훨씬 빠른 시간 내에 급냉 및 해동 팬(122)내에서 급속 냉각될 수 있다.
도 6은 해동 모드의 공기 조절기(162)의 기능을 개략적으로 도시한 도면으로서, 이중 댐퍼 소자(260)가 폐쇄되고, 히터 소자(270)가 활성화되고, 단일 댐퍼 소자(266)가 개방됨으로써, 송풍기(274)에 의해 복귀 경로(254)내의 공기 유동이 공급 경로(252)로 복귀되어 공급 경로(252)를 통해 팬(122)내로 유입된다. 공기는 또한 팬(122)으로부터 재순환 경로(256)를 통해 공급 경로(252)로 복귀된다. 일실시예에서, 히터 소자(270)는 냉장실(102)의 온도와 독립적으로 냉장 해동(refrigerated thawing)을 위한 최적 온도를 달성하도록 주기적으로 온/오프 되고 제어되는 포일(foil)형 히터 소자이다. 다른 실시예에서는, 포일형 히터 소자(270) 대신에 다른 공지된 히터 소자가 사용된다.
히터 소자(270)가 활성화되어 공기 조절기(162)내의 공기를 가열하여 해빙될 물품의 특정 표면 온도를 초과하지 않고서 음식 및 음료를 해빙시키도록 팬(122)내부에서 공기 온도 및 속도를 제어한다. 즉, 물품은 해빙 즉 해동되어 사용될 때까지 냉장된 상태로 유지된다. 따라서 사용자는 해동 프로세스를 모니터할 필요가 전혀 없다.
예시적인 실시예에 있어서, 히터 소자(270)는, 예컨대, 4시간 사이클, 8시간 사이클 또는 12시간 사이클과 같은 선택된 길이의 해빙 사이클이 지속되는 동안, 약 40° 내지 약 50°(보다 구체적으로는 약 41°)의 공기 온도를 달성하도록 동작한다. 이와 다른 실시예에서, 히터 소자(270)는 물품의 표면 온도를 허용 가능한 한계 내로 유지하면서 보다 급속히 해동하기 위해 동일하거나 상이한 시간 인터벌 동안 둘 이상의 온도 사이에서 공기 온도를 순환시키는데 사용된다. 다른 실시예에 있어서, 팬(122)내에 위치한 특정 음식 및 음료의 최적 해동을 위해 맞춤형 해동 모드가 선택적으로 실행된다. 또 다른 실시예에 있어서, 히터 소자(270)는 팬(122) 및 공기 조절기(162) 내부의변화하는 온도 조건에 응답하여 동적으로 제어된다.
따라서, 단일 팬(122)내에서 급속 냉각과 해빙을 할 수 있는 급속 냉각 및 향상된 해동의 조합을 행하는 공기 조절기(162)가 제공된다. 따라서, 이중 목적의 공기 조절기(162)와 팬(122)에 의하여 냉장실 공간을 차지하는 면적을 줄이는 한편 원하는 특징 조합을 갖출 수 있게 된다.
공기 조절기(162)가 급냉 모드나 해동 모드 어느 것도 아닌 경우,냉장실(102) 온도와 동일한 온도의 정상 상태로 복귀한다. 다른 실시예에 있어서, 공기 조절기(162)가 이용되어 냉장실(102)의 온도와 달리 선택된 온도로 저장 팬(122)을 유지시킨다. 이중 댐퍼 소자(260)와 송풍기(274)는 냉동실 공기를 순환시켜 필요에 따라 팬(122)의 온도를 냉장실(102)의 온도 아래로 유지하도록 제어되며, 단일 댐퍼 소자(266), 히터 소자(270) 및 송풍기(274)는 필요에 따라 팬(122)의 온도를 냉장실(102)의 온도보다 높게 유지하는데 사용된다. 따라서, 급냉 및 해동 팬(122)은 냉장실(102)의 온도 변동에도 불구하고 거의 일정한 정상 상태로 유지되는 장기 저장실로서 사용될 수도 있다.
도 7은, 냉동실(104) 공기와 유체 연통하는 이중 댐퍼 소자(302), 송풍기(306)를 구비한 공기 공급 경로(304)와, 히터 소자(310)를 구비한 복귀 경로(308)와, 1차 재순환 경로(314)에의 접근을 개방 및 폐쇄하는 단일 댐퍼 소자(312)와, 단일 댐퍼 소자(312)에 인접한 2차 재순환 경로(316)를 포함하는 공기 조절기(300)에 관한 또 다른 실시예의 기능적 개략도를 도시하고 있다. 중앙 공급 경로(274)를 구비하는 전술한 공기 조절기(162)와는 달리 공기 조절기(300)의 측면으로부터 공기가 방출되어, 전술한 공기 조절기(162)와 비교하여 상이하고 적어도 다소간 불균일한 팬(122) 내부 공기 유동 패턴을 형성한다. 공기 조절기(300)는 또한 팬(122) 내부 공기 분포를 개선하기 위하여 플레넘 연장부(plenum extension)(318)를 포함한다. 공기 조절기(300)가 급속 해동 모드로 도시되어 있지만, 이중 댐퍼 소자(302)를 개방함으로써 급냉 모드로 동작할 수도 있다. 특히, 공기 조절기(162)(도 5 및 도 6 참조)와 비교하여, 공기가 팬으로부터 복귀 경로(254)와 별개의 재순환 경로(256)를 통해 재순환되는 공기 조절기(162)와 달리, 복귀 경로(308)는 재순환 공기의 공급원이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 제어기(330)를 도시하고 있다. 제어기(330)는, 예컨대, 사이드-바이-사이드형 냉장고(100)(도 1에 도시됨)와 같은 냉장고, 냉동고 및 이들의 조합에 사용될 수 있다. 제어기 휴먼 기계 인터페이스(controller human machine interface; HMI)(도 8에 도시되지 않음)는 냉장고의 고유 특성에 따라 바뀔 수 있다. 이하에서 HMI의 예시적 변형을 상세히 설명할 것이다.
제어기(320)는 비동기 인터프로세서 통신 버스(asynchronous interprocessor communication bus)(328)에 의해 메인 제어 보드(main control board)(326)와 결합된 진단 포트(diagnostic port)(322) 및 휴먼 기계 인터페이스(HMI) 보드(324)를 포함한다. 아날로그-디지털 변환기(A/D 변환기)(330)가 메인 제어 보드(326)에 결합된다. A/D 변환기(330)는 하나 이상의 냉장실 온도 센서(332)와, 특성 팬(즉, 도 1, 도 2, 도 6에 대해 전술한 송풍기(122))(도 4에 도시됨) 센서(276)와, 냉동실 온도 센서(334)와, 외부 온도 센서(도 8에 도시되지 않음)와, 증발기 온도 센서(336)를 포함하는 다수의 센서로부터의 아날로그 신호를 메인 제어 보드(326)에 의해 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환시킨다.
다른 실시예(도시되지 않음)에 있어서, A/D 변환기(320)는 전원 전류 및 전압(power supply current and voltage), 절전 검출(brownout detection), 압축기 사이클 조절(compressor cycle adjustment), 아날로그 시간 및 지연 입력(analogtime and delay input)(사용 및 센서 양자 모두를 기준으로 함)(아날로그 입력은 보조 장치(예컨대, 클록 또는 손가락 가압 동작형 스위치)에 연결됨), 진단을 위한 압축기 밀폐형 시스템의 아날로그 압력 감지, 그리고 전력/에너지 최적화 등과 같은 기타 입력 기능들(도시되지 않음)을 수치화한다. 다른 입력 기능들로는 IR 검출기 또는 사운드 검출기를 통한 외부와의 통신 기능, 주변 밝기에 기초하여 HMI 디스플레이를 흐리게 하는 기능, 적재된 음식을 요청에 따라 확실히 냉각 또는 가열하기 위해 음식 적재 및 공기 유동/압력 변화와 상호 작용하도록 냉장고를 조절하는 기능, 송풍기 속도 및 공기 유동을 변경함으로써 적재된 음식을 확실하게 골고루 냉각하고 다양한 높이의 풀-다운(pull-down) 속도를 향상시키는 높이 조절 기능(altitude adjustment) 등을 들 수 있다.
디지털 입력 및 릴레이 출력은 응축기 송풍기 속도(340), 증발기 송풍기 속도(342), 분쇄 솔레노이드(crusher solenoid)(344), 오거 모터(auger motor)(346), 특징 입력(personality input)(348), 워터 디스펜서 밸브(water dispenser valve)(350), 설정 포인트에 대한 인코더(encoder for set point)(352), 압축기 제어(compressor control)(354), 해빙 히터(defrost door)(356), 도어 검출기(door detector)(358), 중간 칸막이 댐퍼(360), 특성 팬 공기 조절기 댐퍼(260, 266)(도 4에 도시되지 않음)및 특성 팬 히터(270)(도 4에 도시됨)에 대응하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 메인 제어 보드(326)는 또한 응축기 송풍기(364), 냉장실 송풍기(366), 증발기 송풍기(368), 그리고 급냉 시스템 특징 팬의 송풍기(274)(도 4 내지 도 6에 도시됨)의 동작 속도를 제어하는 펄스폭 변조기(pulse widthmodulator)(362)에 결합된다.
도 9 및 도 10은 메인 제어 보드(326)의 보다 상세한 블록도이다. 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 메인 제어 보드(326)는 프로세서(370)를 포함한다. 프로세서(370)는 온도 조절/디스펜서 통신, AC 장치 제어, 신호 조절(signal conditioning), 마이크로프로세서 하드웨어 감시(microprocessor hardware watchdog), 및 EEPROM 판독/기록 기능을 수행한다. 또한, 프로세서(370)는 밀폐된 시스템 제어, 증발기 송풍기 제어, 해빙 제어, 특성 팬 제어, 냉장실 팬 제어, 스텝퍼(stepper) 모터 댐퍼 제어, 워터 밸브 제어, 오거 모터 제어, 각얼음/분쇄 솔레노이드 제어, 타이머 제어, 자체 테스트 동작을 포함하는 많은 제어 알고리즘을 실행한다.
프로세서(370)는 라인 조절 유닛(374)으로부터 AC 파워 신호를 수신하는 전원(372)에 결합된다. 라인 조절 유닛(374)은, 예컨대, AC 90-265 V, 50/60Hz 신호인 라인 전압(398)을 필터링한다. 프로세서(370)는 또한 EEPROM(376) 및 클록 회로(378)에 결합된다.
도어 스위치 입력 센서(380)는 냉장실 및 냉동실 도어 스위치(382)에 결합되어 도어 스위치 상태를 감지한다. 신호는, 도어 스위치 상태를 나타내는 것으로서, 도어 스위치 입력 센서(380)로부터 디지털 형태로 프로세서(370)에 공급된다. 냉장실 서미스터(384)와, 냉동실 서미스터(386)와, 적어도 하나의 증발기 서미스터(388)와, 특성 팬 서미스터(390)와, 주변 서미스터(392)가 센서 신호 조절기(394)를 통해 프로세서(370)에 결합된다. 조절기(394)는 프로세서(370)로부터의다중 제어 신호를 수신하고, 각각의 감지 온도를 나타내는 아날로그 신호를 프로세서(370)에 제공한다. 프로세서(370)는 또한 직렬 통신 링크(400)를 통해 디스펜서 보드(396) 및 온도 조절 보드(398)에 결합된다. 조절기(394)는 또한 전술한 서미스터(384, 386, 388, 390 및 392)를 캘리브레이션 한다.
프로세서(370)는 DC 송풍기 모터 제어부(402), DC 스텝퍼 모터 제어부(404), DC 모터 제어부(406), 및 릴레이 감시부(408)에 제어 출력을 제공한다. 감시부(408)는 워터 밸브(350), 각얼음/분쇄 솔레노이드(344), 압축기(412), 오거 모터(346), 특성 팬 히터(414) 및 해빙 히터(356) 등과 같이 AC 로드로 전력을 제공하는 AC 장치 제어기(410)에 결합된다. DC 송풍기 모터 제어부(402)는 증발기 송풍기(368), 응축기 송풍기(364), 냉장실 송풍기(366), 및 특성 팬 송풍기(274)에 결합된다. DC 스텝퍼 모터 제어부(404)는 중간 칸막이 댐퍼(360)에 결합되며, DC 모터 제어부(406)는 특성 팬 댐퍼(260, 266)에 결합된다.
프로세서 로직은 제어를 판정하기 위해,
옵토아이솔레이터(optoisolator)를 이용하는 냉동실 도어 상태-라이트 스위치 검출,
옵토아이솔레이터를 이용하는 냉장실 도어 상태-라이트 스위치 검출,
증발기 온도-서미스터,
FF에서의 상단실 온도-서미스터,
FF에서의 하단실 온도-서미스터,
존(zone)(특성 팬)실 온도-서미스터,
압축기 온(on) 시간,
해빙 완료 시간,
전자 키보드 및 디스플레이 또는 인코더를 통한 사용자 기대 설정 포인트,
사용자 디스펜서 키,
디스펜서 상의 컵 스위치 그리고
데이터 통신의 입력을 이용한다.
전자 제어 냉장고를 제어하기 위해,
멀티-속도 혹은 가변 속도(PWM을 통한) 냉장실 송풍기,
멀티-속도(PWM을 통한) 증발기 송풍기,
멀티-속도(PWM을 통한) 응축기 송풍기,
단일-속도 존(전용 팬) 송풍기,
압축기 릴레이,
해빙 릴레이,
오거 모터 릴레이,
워터 밸브 릴레이,
분쇄기 솔레노이드 릴레이,
드립(drip) 팬 히터 릴레이,
존(전용 팬) 히터 릴레이,
중간 칸막이 댐퍼 스텝퍼 모터 IC,
2개의 DC 존(전용 팬) 댐퍼 H-브리지 및
데이터 통신 출력의 부하를 활성화한다.
부록표 1 내지 11은 하나의 특징적 제어 보드(326) 구현에 관한 입력 및 출력 특성을 규정한다. 구체적으로, 표 1은 커넥터(J1)에 관한 서미스터 및 특징 핀 입력/출력을 규정하고, 표 2는 커넥터(J2)에 관한 송풍기 제어 입력/출력을 규정하고, 표 3은 커넥터(J3)에 관한 인코더 및 중간 칸막이 댐퍼 입력/출력을 규정하고, 표 4는 커넥터(J4)에 관한 통신 입력/출력을 규정하고, 표 5는 커넥터(J5)에 관한 팬 댐퍼 제어 입력/출력을 규정하고, 표 6은 커넥터(J6)에 관한 플래시 프로그래밍 입력/출력을 규정하고, 표 7은 커넥터(J7)에 관한 AC 부하 입력/출력을 규정하고, 표 8은 커넥터(J8)에 관한 압축기 구동 입력/출력을 규정하고, 표 9는 커넥터(J8)에 관한 해빙 입력/출력을 규정하고, 표 10은 커넥터(J11)에 관한 라인 입력 입/출력을 규정하며 표 11은 커넥터(J12)에 관한 팬 히터 입력/출력을 규정한다.
급속 냉각/해동
도 11을 참조하면, 예시적인 실시예에 있어서, 급냉 및 해동 팬(160)(앞에서도 도시되고 기술됨)은 제어될 4개의 주요 장치 즉, 공기 조절기 이중 댐퍼(260), 단일 댐퍼(266), 송풍기(274) 및 히터(270)를 포함한다. 이들 장치의 동작은 시간, 서미스터(온도) 입력(276), 및 사용자 입력에 의해 결정된다. 사용자 관점에서 보면, 임의의 주어진 시간에 팬(122)에 대해 하나의 해동 모드 또는 하나의 냉각 모드가 선택될 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 제어기(320)(도 8에 도시됨)에 의해 3개의 해동 모드가 이용 가능하고 3개의 냉각 모드가 이용 가능하여 선택적으로 실행될 수 있다. 또한, 급냉 및 해동 팬(122)은 음식 및 음료의 장기 저장을 위해 선택된 온도 또는 온도 존 내로 유지될 수 있다. 즉, 급냉 및 해동 팬(122)은 주어진 시간에 수 개의 상이한 방식 또는 모드(예컨대, 냉각 1, 냉각 2, 냉각 3, 해동 1, 해동 2, 해동 3, 존 1, 존 2, 존 3 또는 오프) 중 하나에서 수행될 수 있다. 이와 다른 실시예에서는, 급냉 및 해동 특성을 선택함에 있어서 사용자의 선택을 결정하는 각각 달리 구성된 휴먼 기계 인터페이스 보드(324)(도 8에 도시됨)를 이용하여 사용자는 기타 모드 또는 보다 적은 수의 모드를 이용할 수 있다.
도 5에 관하여 앞서 기술된 바와 같이, 냉각 모드에 있어서, 공기 조절기 이중 댐퍼(260)가 개방되고, 단일 댐퍼(266)는 폐쇄되고, 히터(270)는 턴오프(turn off)되고, 송풍기(274)(도 4 내지 도 6에 도시됨)가 온(on)된다. 급냉 기능이 활성화되는 경우, 냉각 설정, 예컨대, 냉각 1, 냉각 2 또는 냉각 3 등을 사용자가 선택함에 의하여 결정된 미리 정해진 시간동안 이 구성이 유지된다. 각각의 냉각 설정은 변화된 냉각 성능을 수행하기 위해 상이한 시간동안 공기 조절기를 동작시킨다. 또 다른 실시예에서, 하한 온도에 도달하는 경우 이중 댐퍼(260)가 자동 폐쇄되도록 하는 하한 온도 제한을 부과함으로써 냉각 동작에 고장 안전 조건을 설정한다. 이와 다른 실시예에서, 하한 온도에 접근함에 따라 송풍기(274) 속도가 느려지거나 정지된다.
온도 존 모드에 있어서, 댐퍼(260, 266), 히터(270) 및 송풍기(274)가 동적으로 조절되어 냉장실(102) 또는 냉동실(104)에서 서로 다른 고정된 온도로팬(122)을 유지한다. 예를 들어, 송풍기 온도가 너무 따뜻하면, 이중 댐퍼(260)가 개방되고, 단일 댐퍼(266)가 개방되며, 송풍기(274)는 온 된다. 다른 실시예에서, 송풍기(274)의 속도는 변하고, 송풍기가 온/오프 스위치되어 팬(122) 내부 냉각 속도를 변화시킨다. 다른 실시예에서, 팬 온도가 너무 차가우면, 이중 댐퍼(260)는 폐쇄되고, 단일 댐퍼(266)는 개방되고, 히터(270)는 온 되며 송풍기(274)도 온 된다. 또 다른 실시예에서, 송풍기(270)는 턴오프 되고, 송풍기(274)에 의한 에너지가 분산되어 팬(122)을 가열한다.
해동 모드에 있어서, 도 6과 관련하여 앞에서 설명된 바와 같이, 이중 댐퍼(260)는 폐쇄되고, 단일 댐퍼(266)는 개방되고, 송풍기(274)는 온 되고, 히터(270)는 피드백 소자로서 서미스터(276)(도 4에 도시됨)를 사용하여 특정 온도로 제어된다. 이러한 형태는 해동될 여러 패키지 크기에 따라 상이한 가열 프로파일이 적용되도록 한다. 해동 1, 해동 2 또는 해동 3과 같은 사용자 설정이 패키지 크기 선택을 결정한다.
히터(270)는 메인 제어 보드(326)에서 떨어져 배치된 솔리드 상태(solid state)의 릴레이에 의해 제어된다. 댐퍼(260, 266)는 메인 제어 보드(326)에 의해 직접 제어되는 가역적인 DC 모터이다. 서미스터(276)는 메인 제어 보드(326)에 의해 판독되는 온도 캘리브레이션 장치이다. 송풍기(274)는 메인 제어 보드(326)에 의해 직접 제어되는 저 전력의 DC 송풍기이다.
도 12를 참조하면, 급냉 및 해동 시스템(160)(도 2 내지 도 6에 도시됨)에 대한 냉각 상태도(416)가 도시되어 있다. 사용자가 이용 가능한 냉각 모드, 예컨대 냉각 1, 냉각 2 또는 냉각 3을 선택한 후, 급냉 모드가 구현되어 공기 조절기 송풍기(274)(도 4 내지 도 6에 도시됨)가 온 된다. 송풍기(274)는 급냉 모드가 선택된 경우 급냉 모드의 활성화를 시각적으로 디스플레이 하도록 활성화되는 인터페이스 LED(도시되지 않음)와 병렬로 와이어링(wired)된다. 일단 냉각 모드가 선택되면, 초기화 상태(418)가 되어, (히터(270)가 활성화되었다고 가정할 경우) 히터(270)(도 4 내지 도 6에 도시됨)가 턴오프 되고 예시적인 실시예에 있어서 대략 1분인 초기화 시간(ti) 동안 송풍기(274)가 턴온 된다.
초기화 시간(ti)이 만료되면, 위치 댐퍼 상태(420)가 된다. 구체적으로, 위치 댐퍼 상태(420)에 있어서는, 송풍기(274)가 오프 되고, 이중 댐퍼(260)가 개방되고, 단일 댐퍼(266)가 폐쇄된다. 송풍기(274)는 전력 관리를 위하여 댐퍼(260, 266)를 배치하는 동안 턴오프 되며, 송풍기(274)는 댐퍼(260, 266)가 제 위치에 있을 때 턴온 된다.
일단 댐퍼(260, 266)가 배치되면, 냉각 활성 상태(Chill Active state)(456)가 되어, 냉각 시간("tch")이 만료되기까지 급냉 모드가 유지된다. 특정 tch 시간 값은 사용자에 의해 선택된 냉각 모드에 좌우된다.
냉각 활성 상태(422)가 된 경우, 냉각 시간(tch)보다 작은 델타 시간("td")으로 다른 타이머가 설정된다. 시간(td)이 만료되면, 공기 조절기 서미스터(276)(도 4에 도시됨)가 판독되어 공기 조절기 재순환 경로(256)와 복귀 경로(254) 사이의 온도차를 결정한다. 온도차가 허용할 수 없을 정도로 크거나 또는 작은 경우, 위치 댐퍼 상태(420)로 다시 돌아가 공기 조절기 댐퍼(260, 266) 및 팬(122)내의공기 경로를 변경하거나 또는 조절하여 온도차가 허용 가능한 값이 되도록 한다. 온도차가 허용 가능한 경우, 냉각 활성 상태(424)가 유지된다.
시간(tch)이 경과된 후, 종료 상태(426)로 된다. 종료 상태에서는, 양 댐퍼(260, 266)가 폐쇄되고, 송풍기(274)가 턴오프 되어, 추가의 동작이 중지된다.
도 13을 참조하면, 급냉 및 해동 시스템(160)에 대한 해동 상태도(430)가 도시되어 있다. 구체적으로는, 초기화 상태(432)에 있어서, 히터(270)가 정지하고, 초기화 시간(ti)(예시적인 실시예에서는 대략 1분)동안 송풍기(274)가 턴온 된다. 해동 모드가 선택된 경우 송풍기(274)가 턴온 되도록 해동 모드가 동작된다. 송풍기(274)는 사용자에 의해 해동 모드가 선택되는 경우 급냉 모드의 활성화를 시각적으로 디스플레이 하도록 활성화되는 인터페이스 LED(도시되지 않음)와 병렬로 와이어링 되어있다.
일단 초기화 시간(ti)이 경과하면, 위치 댐퍼 상태(434)가 된다. 위치 댐퍼 상태(434)에서, 송풍기(274)가 정지하고, 단일 댐퍼(266)가 개방되도록 설정되고 이중 댐퍼(260)가 폐쇄된다. 전력 관리를 위해 댐퍼(260, 266)를 배치하면서 송풍기(274)가 턴오프 되고, 일단 댐퍼가 배치되면 송풍기(274)는 턴온 된다.
댐퍼(260, 266)가 배치될 때, 예비가열 상태(436)에 들어간다. 예비가열 상태(436)는 미리 정해진 시간(tp)동안 온도(Th)로 해동 팬 온도를 조절한다. 예비가열이 요구되지 않는 경우, tp는 0으로 설정될 수 있다. 시간(tp)이 경과된 후, 동작은 저열 상태(438)에 들어가고, 팬 온도는 온도(T1)로 조절된다. 총 시간(tt)이 경과되고 나면, 저열 상태(438)로부터 종료 상태(440)가 되고, 또는 (적절한 가열 프로파일에 의해 결정된 바와 같은) 저온 시간(tl)이 경과된 경우에는 고열 상태(442)로 된다. 고열 상태(442)의 경우, (적절한 가열 프로파일에 의해 결정된 바와 같은) 고온 시간(th)이 경과된 때 저열 상태(438)로 복귀할 것이다. 고열 상태(442)로부터, 시간(tt)이 경과된 때 종료 상태(440)로 된다. 종료 상태(440)에서, 양 댐퍼(260, 266)는 폐쇄되고, 송풍기(274)가 정지되어, 추가 동작이 중단된다. 고열 상태 및 저열 상태에 관한 제각각의 설정 온도(Th 및 T1)는 원하는 대로 서로 동일하게 설정되거나 혹은 서로 상이하게 설정될 수 있는 프로그램 가능한 파라미터라는 것을 알 것이다.
도 14는 전술된 각각의 모드간의 상호관계를 나타내는 상태도(444)이다. 구체적으로, 냉각_해동 상태(446)에서, 즉, 급냉 및 해동 시스템(160)이 냉각 모드 또는 해동 모드로 진입하는 경우, 초기화 상태(448), 냉각 상태(416)(도 12에도 도시되어 있음), 오프 상태(450), 그리고 해동 상태(430)(도 13에도 도시되어 있음) 중 하나로 진입할 수 있다. 각 상태에서, 단일 댐퍼(260)(도 4 내지 도 6에 도시됨), 이중 댐퍼(266)(도 4 내지 도 6에 도시됨) 및 송풍기(274)(도 4 내지 도 6에 도시됨)가 제어된다. 히터 제어 알고리즘(452)은 해동 상태(430)로부터 실행될 수 있다. 다른 실시예에서는, 급냉 및 해동 시스템(160)에서, 전술한 바와 같이, 원하는 온도 존을 유지하도록 냉각 모드 및 해동 모드가 동시에 수행될 수 있다는 점을 고려해야 한다.
후술하는 바에 따르면, 고기나 주로 물로 이루어진 음식 등의 냉동 패키지가 팬(122) 내부에서 해동되는 상태를, 그 패키지에 관한 온도 정보나 그 패키지의 물리적 성질에 관계없이, 감지하는 것이 가능하다. 구체적으로, 공기 조절기 재순환 공기 경로(256)(도 4 내지 도 6에 도시됨)내에 배치된 센서(276)(도 4 내지 도 6 에 도시됨)를 사용하여 공기 배출 온도를 감지함으로써, 그리고 일정한 공기 온도를 유지하도록 히터(270)를 정기적으로 모니터링 함으로써, 해동된 물품의 상태를 판정할 수 있다. 센서(384)(도 8 및 도 9에 도시됨)와 같은 냉장실(102)(도 1에 도시됨)내에 위치한 선택적 부가 센서가 해동 상태 검출을 향상시킨다.
해동 모드에서의 급냉 및 해동 시스템(160)(도 2 및 도 6에 도시됨)에 의해 요구되는 열량이 주로 두 개의 성분, 즉, 냉동 패키지를 해동하는데 필요한 열량과 팬(122)의 벽을 통해 냉장실(102)(도 1에 도시됨)에서 손실되는 열량에 의해 결정된다.
구체적으로, 해동 모드에서 필요한 열량이 다음 관계식에 의해 결정될 수 있다.
Q = ha(t공기-t표면)+A/R (t공기-tff) (1)
여기서, ha는 히터 상수, t표면은 해동 패키지의 표면 온도, t공기는 팬(122) 내부 순환 공기 온도, tff는 냉장실 온도, A/R은 실험적으로 결정된 빈 팬의 열손실 상수이다. 패키지 표면 온도(t표면)는 패키지가 용융점(melting point)에 도달할 때까지 급속히 증가할 것이며, 그 뒤 모든 얼음이 녹을 때까지 비교적 일정한 온도로 유지된다. 모든 얼음이 녹은 후에, t표면은 다시 급속히 증가할 것이다.
tff가 일정하다고 가정하면, 공기 조절기(162)는 팬(122) 내에서 일정한 온도의 기류를 생성하도록 구성되기 때문에, t표면이 식(1)에서 변하는 유일한 온도이다. t공기를 일정하게 유지하도록 팬(122) 내부로의 열 유입량(Q)을 모니터링 함으로써, t표면의 변화가 판정될 수 있다.
히터(270) 듀티 사이클이 빈 팬(122)을 일정한 온도로 유지하기 위한 기준 듀티 사이클에 비해 긴 경우, t표면은 패키지 용융점까지 상승할 것이다. 물의 전도성이 공기로의 열전달 계수 보다 매우 크기 때문에, 용융 프로세스를 완료하도록 열이 중심(core)으로 전달됨에 따라 패키지 표면이 비교적 일정하게 유지될 것이다. 따라서, 히터 듀티 사이클이 비교적 일정한 경우, t표면이 비교적 일정하고 패키지가 해동된다. 패키지가 해동되는 경우, 시간이 경과함에 따라 히터 듀티 사이클이 짧아져서 빈 팬에 필요한 정상 상태 부하(steady state load)에 접근하여, 해동 사이클을 종료하며, 이 때 히터(270)는 비활성화되고, 팬(122)은 냉장실(102)(도 1에 도시됨)의 온도로 복귀한다.
다른 실시예에 있어서는, 해동된 상태를 보다 정확하게 감지하기 위해 tff도 모니터링 한다. tff가 알려져 있는 경우에는, 빈 팬의 상수 A/R이 역시 알려져 있다고 가정한다면, tff가 이용되어 팬(122)이 비어있을 때 필요한 정상 상태 히터 듀티 사이클을 결정할 수 있다. 실제 히터 듀티 사이클이, 팬이 비어있는 경우의 기준 정상 상태 듀티 사이클에 접근하는 경우, 패키지는 해동되고 해동 모드는 종료될 것이다.
펌웨어
예시적 실시예에서, 전자 제어 시스템은 다음의 기능, 즉 압축기 제어, 냉동실 온도 제어, 냉장실 온도 제어, 응축기 송풍기용 멀티 속도 제어, 증발기 송풍기용 멀티 속도 제어(폐쇄 루프), 냉장실 송풍기용 멀티 속도 제어, 디스펜서 제어, 특징 팬 제어(해빙, 냉각) 및 사용자 인터페이스 기능을 수행한다. 이러한 기능은 소형의 독립형 기계로서 구현되는 펌웨어의 제어에 따라 수행된다.
사용자 인터페이스/디스플레이
예시적 실시예에서, 사용자 인터페이스는 디스플레이를 포함하는 하나 이상의 휴먼 기계 인터페이스(HMI) 보드로 분할된다. 예를 들어, 도 15는 디스펜서를 포함하는 냉장고용 HMI 보드(456)를 도시하고 있다. 보드(456)는 다양한 옵션을 선택하기 위하여 다수의 터치형 키나 버튼(458)을 포함하고, 그 옵션 선택을 표시하기 위한 LED(460)를 포함한다. 다양한 옵션은 워터, 분쇄 얼음, 각얼음, 라이트, 도어 알람 및 로크 선택을 포함한다.
도 16은 전자 냉각 제어를 포함하는 냉장고용 HMI 보드(462)의 예를 도시하고 있다. 보드(462)는 또한 선택된 제어 특성의 활성화를 표시하는 LED를 포함하여 다수의 터치형 키나 버튼(464)과, 냉장실 및 냉동실용 실제 온도디스플레이(466)와, 온도 설정 조절용 슬루 키(slew key)(468)를 포함한다.
도 17은 선택된 제어 특성의 활성화를 표시하는 LED(474)를 포함하여 다수의 터치형 키나 버튼(472)과, 냉장실 및 냉동실용 온도 존 디스플레이(476)와, 온도 설정 조절용 슬루 키(478)를 포함하는 냉각 제어 HMI 보드(470)의 또 다른 예를 도시하고 있다. 일실시예에서, 슬루 키에는 해동 키, 냉각 키, 터보 키, 냉장실 필터 리셋 키, 그리고 워터 필터 리셋 키가 포함된다.
예시적 실시예에서, 온도 설정 시스템은 각각의 HMI 사용자 인터페이스마다 실질적으로 동일하다. 냉장실 도어(134)(도 1에 도시되어 있음)가 폐쇄되어 있는 경우, HMI 디스플레이는 오프 된다. 냉장실 도어(134)가 개방되어 있는 경우, 디스플레이는 온으로 전환되고 다음의 규칙에 따라 동작한다. 도 16에 관한 실시예는 실제 온도를 디스플레이하고, 도 17에 도시된 다양한 LED에 관한 설정 포인트는 부록표 12에 도시되어 있다.
도 16을 참조하면, 실시예의 냉동실 온도는 다음과 같이 설정된다. 정상 동작시, 현재 냉동실 온도가 디스플레이 된다. 냉동실 슬루 키(468) 중 하나를 누르면, "SET"(도 16에서 슬루 키(468) 바로 아래에 위치한) 옆의 LED가 켜지고, 제어기(160)(도 2 내지 도 4에 도시됨)는 조작자의 입력을 대기한다. 그 후, 냉동실 냉각/슬루-다운 키(468)를 누를 때마다, 냉동실 온도 디스플레이(466)상의 디스플레이 값은 1만큼씩 감소하고, 사용자가 가온/슬루-업 키(468)를 누를 때마다, 냉동실 온도 디스플레이(466) 상의 디스플레이 값은 1만큼씩 증가할 것이다. 따라서, 사용자는 보드(462)상의 냉동실 슬루 키(468)를 이용하여 냉동실 설정 온도를 증감할 수 있다.
일단 SET LED가 켜지고 나면, 냉동실 슬루 키(468)가 수 초, 예컨대 10초 내에 눌러지지 않는다면, SET LED는 꺼지고, 현재의 냉동실 설정 온도가 유지될 것이다. 이 주기가 지난 다음, 사용자는 냉동실 슬루 키(468) 중 하나를 눌러서 SET LED가 다시 켜지게 하지 않는다면 냉동실 설정을 바꿀 수 없을 것이다.
냉동실 온도가 표준 동작 범위 밖의 사전 설정된 온도, 예컨대 7℉로 설정되면, 냉장실과 냉동실 모두의 디스플레이(466)는 "오프" 표시를 디스플레이할 것이고, 제어기(160)는 밀폐 시스템을 중지시킨다. 냉동실 냉각/슬루-다운 키(468)를 눌러서 밀폐 시스템이 재활성화되어 냉동실 온도 디스플레이가 6℉나 그 이하의 동작 범위 내의 온도를 표시할 수 있다.
일실시예에서, 냉동실 온도는 -6℉와 6℉ 사이 범위에서만 설정될 수 있다. 이와 다른 실시예에서는, 다른 설정 증가분 및 설정 범위가 전술한 실시예를 대신하여 고려될 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 도 17에 도시된 바와 같이, 다수의 레벨, 예컨대 레벨 "1" 내지 레벨 "9"의 여러 레벨(여기서 한 쪽 끝, 예컨대 레벨 "1"은 최고온 설정(warmest setting)이고, 다른 쪽 끝, 예컨대 레벨 "9"는 최저온 설정(coldest setting))에서 선택적으로 동작할 수 있는 시스템에서와 같이, 실제 온도와 다른 온도 표시기가 디스플레이 된다. 응용 가능한 가온/슬루-업 또는 냉각/슬루-다운 키(478)를 눌러서 온도 존이나 레벨 디스플레이(476) 상 양끝간에 설정을 증감한다. 냉동실 온도는 전술한 바와 같이 보드(470)를 이용하여 실질적으로 설정된다.
유사하게, 도 16을 다시 참조하면, 냉장실 온도는 다음과 같이 설정될 수 있다. 정상 동작시, 현재의 냉장실 온도가 디스플레이 된다. 냉장실 슬루 키(468) 중 하나를 누르면, "SET" 옆의 LED(도 16에서 냉장고 슬루 키(468) 바로 아래에 위치함)가 켜지고, 제어기(16)는 사용자 입력을 대기한다. 냉장고 온도 디스플레이(466)상의 표시값은 사용자가 냉각/슬루-다운 키(468)를 누를 때마다 1만큼씩 감소하고, 냉장고 온도 디스플레이(466)상의 표시값은 사용자가 가온/슬루-업 키(468)를 누를 때마다 1만큼씩 증가할 것이다.
일단 SET LED가 켜지면, 냉장실 슬루 키(468)가 사전 설정된 시간 간격, 예컨대 1초 내지 10초 내에 눌러지지 않는 경우, SET LED는 턴오프 되고, 현재의 냉장실 설정 온도가 유지될 것이다. 이 주기 후에, 사용자는 슬루 키(468) 중 하나를 다시 눌러서 SET LED가 다시 켜지도록 하지 않으면 냉장실 설정을 바꿀 수 없을 것이다.
사용자가 냉장실 온도를 정상 동작 온도 범위 이상, 예컨대 46℉로 설정하려 한다면, 냉장실과 냉동실 모두의 디스플레이(466)는 "오프" 표시를 디스플레이 할 것이고, 제어기(160)는 밀폐 시스템을 정지시킨다. 냉각/슬루-다운 키를 눌러서 밀폐 시스템이 재활성화되어 냉장실 설정 온도가 정상 동작 범위 내, 예컨대 45℉이하의 범위가 되도록 할 수 있다.
일실시예에서, 냉동실 온도는 34℉ 내지 45℉ 사이의 범위로만 설정될 수 있다. 이와 다른 실시예에서, 다른 설정 증가분 및 설정 범위가 전술한 실시예를 대신하여 고려될 수 있다.
이와 다른 실시예에서는, 도 17에 도시된 바와 같이, 다수의 레벨, 예컨대 레벨 "1" 내지 레벨 "9"의 여러 레벨(여기서 한 쪽 끝, 예컨대 레벨 "1"은 최고온 설정이고, 다른 쪽 끝, 예컨대 레벨 "9"는 최저온 설정임)에서 선택적으로 동작할 수 있는 시스템과 같이 실제 온도와 다른 온도 표시가 디스플레이 된다. 응용 가능한 가온/슬루-업 혹은 냉각/슬루-다운 키(478)를 눌러서 온도 존이나 레벨 디스플레이(476) 상의 양끝간에 설정을 증감하여, 냉장실 온도를 설정할 수 있다.
냉장실 온도와 냉동실 온도가 설정되면, (도 16에 도시된 실시예에 관한) 실제 온도 혹은 (도 17에 도시된 실시예에 관한) 온도 레벨이 사용자에게 모니터링되고 디스플레이 된다. 기능 장애가 발생했다고 사용자가 오신할 수 있는 냉장고 시스템의 다양한 동작 모드 동안의 지나친 온도 변화를 피하기 위하여, 냉장고 시스템이 고객 기대와 더욱 정합하도록 냉장고(100)의 서로 다른 동작 모드에서 온도 디스플레이 동작이 변경된다. 일실시예에서는, 고객 이용 편의를 위하여 제어 보드(462, 470) 및 온도 디스플레이(466, 476)가 자동 온도 조절기의 동작을 에뮬레이트 하도록 구성된다.
정상 동작 디스플레이
후술하는 바와 같이 온도 설정에 있어서, 일실시예에서의 정상 동작 모드는 도어 개방 혹은 해빙 동작으로 인해 제 1 상태 변화 사이클, 즉 "온"에서 "냉"으로 혹은 "냉"에서 "온"으로의 상태 변화 후의 폐쇄 도어 동작으로 규정된다. 정규 동작 조건하에서, 냉장실 및 냉동실(102, 104) 실제 온도가 냉동실 혹은 냉장실의 무반응 영역(dead band)내이고 HMI 보드(462)가 냉장실 및 냉동실(102, 104)의 설정 온도를 디스플레이 한다는 것을 제외하면, HMI 보드(462)(도 16에 도시됨)는 냉장실 및 냉동실(102, 104)의 실제 평균 온도를 디스플레이 한다.
그러나, 무반응 영역 밖에서, HMI 보드(462)는 냉장실 및 냉동실(102, 104)의 실제 평균 온도를 디스플레이 한다. 예를 들어, 37℉ 냉장실 온도 설정 및 +/-2℉의 무반응 영역에 관해, 실제 온도 및 디스플레이 온도는 다음과 같다.
사용자 기대에 따라서, 실제 온도 디스플레이(466)는 실제 온도가 무반응 영역내일 때 변하지 않고, 표시되는 온도 디스플레이는 실제 온도가 무반응 영역 밖일 때 실제 온도에 빠르게 접근한다. 냉동실 설정은 또한 사전 설정된 무반응 영역내외에서 유사하게 디스플레이 된다. 또한, 온도 디스플레이는, 실제 온도가 설정 온도 이상이면, 30초 시간 상수로 댐핑되고, 실제 온도가 설정 온도 미만이면 사전 설정된 시간 상수, 예컨대 20초로 댐핑된다.
도어 개방 디스플레이
예시적 실시예에서, 도어 개방 동작 모드는 해빙 이벤트 동안의 도어 개방 동작을 제외하면, 밀폐 시스템이 한 사이클을 순환(온에서 냉으로, 또는 냉에서 온으로 한 번의 상태 변화)할 때까지 도어가 개방되어 있는 시간과 도어 개방 후 그 도어가 폐쇄되어 있는 시간으로 규정된다. 도어 개방 이벤트 동안에, 냉장실 온도는 천천히 그리고 지수적으로 증가한다. 도어 개방 이벤트 후에, 냉장고의 냉장실과 냉동실의 온도 센서는 전체적 동작을 결정하고 이는 디스플레이에 매칭될 것이다.
냉장실 디스플레이
예시적 실시예에서는, 도어 개방 동작 동안의 냉장실의 온도 디스플레이가 실제 냉장실 온도, 설정 온도, 그리고 실제 온도가 증가하고 있는지 감소하고 있는지에 따라 다음과 같이 수정된다.
실제 냉장실 온도가 설정 온도 이상이고 또한 증가하고 있을 때, 실제 온도와 설정 온도간 차이에 따라서 냉장실 온도 디스플레이 댐핑 상수가 활성화된다. 예를 들어, 일실시예에서, 냉장실 온도 디스플레이 댐핑 지연 상수는, 설정 온도 대 실제 온도 차이가, 예컨대, 2°F 대 4°F인 경우 5분이고, 예컨대, 4°F 대 7°F인 경우 10분이며, 예컨대, 7°F 보다 큰 차이를 보이는 경우 20분이다.
실제 냉장실 온도가 설정 온도 이상이고 또한 감소하고 있을 때, 냉장실 온도 디스플레이 댐핑 지연 상수는 예컨대 3분이다.
실제 냉장실 온도가 설정 온도 미만이고 또한 증가하고 있을 때, 냉장실 온도 디스플레이 댐핑 지연 상수는 예컨대 3분이다.
실제 냉장실 온도가 설정 온도 미만이고 또한 감소하고 있을 때, 댐핑 지연상수는, 설정 온도 대 실제 온도 차이가, 예컨대, 2°F 대 4°F인 경우 5분이고, 예컨대, 4°F 대 7°F인 경우 10분이며, 예컨대, 7°F 보다 큰 차이를 보이는 경우 20분이다.
이와 다른 실시예에서, 다른 설정치 및 범위가 전술한 예시적인 설정치 및 범위 대신에 고려될 수 있다.
냉동실 디스플레이
예시적 실시예에서, 도어 개방 동작 동안, 냉동실 온도 디스플레이는 실제 냉동실 온도, 설정 냉동실 온도, 그리고 실제 온도가 증가하고 있는지 감소하고 있는지에 따라서 다음과 같이 수정된다.
일예로, 실제 냉동실 온도가 설정 온도 이상이고 또한 증가하고 있을 때, 댐핑 지연 상수는, 설정 온도 대 실제 온도 차이가, 예컨대, 2°F 대 4°F인 경우 5분이고, 예컨대, 8°F 대 15°F인 경우 10분이며, 예컨대, 15°F 보다 큰 차이를 보이는 경우 20분이다.
실제 냉동실 온도가 설정 온도 이상이고 또한 감소하고 있을 때, 댐핑 지연 상수는 예를 들어 3분이다.
실제 냉동실 온도가 설정 온도 미만이고 또한 증가하고 있을 때, 댐핑 지연 상수는 예를 들어 3분이다.
실제 냉동실 온도가 설정 온도 미만이고 또한 감소하고 있을 때, 댐핑 지연 상수는, 설정 온도 대 실제 온도 차이가, 예컨대, 2°F 대 8°F인 경우 5분이고,예컨대, 8°F 대 15°F인 경우 10분이며 예컨대, 15°F 보다 큰 차이를 보이는 경우 20분이다.
이와 다른 실시예에서, 다른 설정치 및 범위가 전술한 예시적인 설정치 및 범위 대신에 고려될 수 있다.
해빙 모드 디스플레이
예시적 실시예에서, 해빙 동작 모드는 예냉 인터벌(pre-chill interval)과, 해빙 가열 인터벌과, 제 1 사이클 인터벌로 규정된다. 해빙 동작 동안에, 냉동실 온도 디스플레이(466)는 밀폐 시스템이 온 상태이면 냉동실 설정 온도에, 예컨대, 1°F 더하여 표시하고, 밀폐 시스템이 오프 상태이면 설정 온도를 표시하며, 냉장실 디스플레이(466)는 설정 온도를 표시한다. 따라서, 사용자는 해빙 동작을 명확히 알 수 없을 것이다.
해빙 모드, 도어 개방 디스플레이
예시적 실시예에서, 도어(132, 134)(도 1에 도시됨)가 개방되어 있는 상태에서 해빙 동작을 수행하는 모드는 해빙 동작 중에 도어가 개방되어 경과한 시간으로 규정된다. 냉동실 디스플레이(466)는 실제 냉동실 온도가 설정 온도 미만일 때의 설정 온도를 표시하고, 실제 냉동실 온도가 설정 온도 이상이라면 냉동실 디스플레이(466)는 20분의 지연 상수를 갖는 댐핑된 실제 온도를 표시한다. 냉장실 디스플레이(466)는 냉장실 온도가 설정 온도 미만일 때의 설정 온도를 표시하고, 냉장실온도가 설정 온도 이상이라면 냉장실 디스플레이(466)는 10분의 지연 상수를 갖는 댐핑된 실제 온도를 표시한다.
사용자 온도 변경 디스플레이
예시적 실시예에서, 사용자 온도 변경 모드는 사용자가 냉장실 또는 냉동실 중 하나의 설정 온도를 변경하는 때로부터 제 1 밀폐 시스템 사이클이 완료될 때까지의 시간으로 규정된다. 실제 온도가 무반응 영역내이고 또한 새로운 사용자 설정 온도가 무반응 영역 내라면, 밀폐 시스템이 사용자 기대에 따라 새로운 사용자 설정치에 응답하도록 사용자가 설정 온도를 낮춘 경우 하나 이상의 밀폐 시스템 송풍기가 최소 시간 동안 온 된다.
실제 온도가 무반응 영역내이고 또한 새로운 사용자 설정 온도가 무반응 영역 내라면, 설정 온도가 증가하는 한 어떠한 부하도 가해지지 않는다. 실제 온도가 무반응 영역내이고, 새로운 사용자 설정 온도가 무반응 영역 밖이라면, 정규 동작이 수행된다.
고온 동작
냉장실 온도와 냉동실 온도 모두의 평균 온도가 냉장고(100)의 정규 동작 범위 밖의 사전 설정된 상한 온도 이상, 예컨대 50°F이면, 냉장실 실제 온도와 냉동실 실제 온도 모두의 디스플레이는 냉장실 실제 온도로 맞춰진다. 이와 다른 실시예에서, 양 디스플레이는 냉장실 온도와 냉동실 온도 모두가 정규 동작 범위 밖의사전 설정된 상한 온도 이상일 때 냉동실 실제 온도로 맞춰진다.
진열실 모드(showroom mode)
예시적 실시예에서, 버튼(464, 472)(도 16 및 도 17에 도시됨)의 일부 조합을 선택함으로써 진열실 모드에 진입하게 된다. 이 모드에 있어서, 압축기는 언제나 오프이고, 냉장실 및 냉동실 조명은 정규(예를 들어, 도어가 개방될 때 온)로 동작하며, 도어가 개방되면 어떠한 송풍기도 구동되지 않는다. 터보 냉각 송풍기를 동작시키기 위해, 사용자는 터보 냉각 버튼(도 16 및 도 17에 도시됨)을 누르고, 송풍기는 고속 모드로 온 된다. 사용자가 터보 냉각 버튼을 두 번째로 누를 때, 송풍기는 오프 된다. 또한, 송풍기 속도를 제어하기 위해, 사용자는 터보 냉각 버튼을 한 번 눌러 송풍기를 저속 모드로 구동시키고, 터보 냉각 버튼을 두 번 눌러 송풍기를 고속 모드로 구동시키며 터보 냉각 버튼을 세 번 눌러 송풍기를 구동 해제시킨다.
온도 제어
예시적 실시예에서, 온도 제어는 정규(송풍기 또는 압축기를 온 시키지 않고서) 동작, 즉, 도어가 개방된 경우, 온도는 약 70°F의 "실제" 온도를 표시한다. 급냉 또는 급속 해동 버튼(도 16 및 도 17에 도시됨)을 선택하면, 각각의 LED가 바닥 팬 커버 및 송풍기(청각적 신호)와 함께 활성화된다. 버튼을 다시 선택함으로써 LED 및 송풍기는 비활성화된다.
디스펜서 제어
또한, 예시적 실시예에서, 디스펜서는 정규 동작을 수행하고, 도어가 폐쇄된 경우 "리셋" 기능(즉, 송풍기 및 LED가 오프)을 수행한다. 데모 모드(demo mode)는, 냉장고의 플러그를 뽑거나 또는 데모 모드에 진입하는데 이용되는 버튼 조합과 동일한 버튼 조합을 선택하여 해제된다.
워터/분쇄/각얼음 디스펜스 기능은 오직 펌웨어에 의해서만 링크된다. 구체적으로, 이러한 버튼 중 하나를 선택하면 그 버튼의 기능을 수행하고, 나머지 두 기능은 오프 된다. 기능이 선택되면, 그 기능의 LED가 켜진다. 타깃 스위치가 눌러지고 아울러 도어가 폐쇄된 경우에, 선택된 기능에 따라 디스펜스가 발생한다. 파워 업(power up) 상태에서는 워터 선택이 디폴트이다.
예를 들어, 사용자가 "워터" 버튼(도 15를 참조)을 누를 때, 워터 LED가 켜지고, "분쇄" 및 "각얼음" LED는 꺼질 것이다. 도어가 폐쇄되고, 사용자가 유리잔을 타깃 스위치에 가져갈 때, 워터가 디스펜스될 것이다. 각얼음 혹은 분쇄 얼음을 디스펜스 하려면 디스펜스 덕트 도어가 디스펜서 보드(396)(도 9 및 도 10에 도시됨)에 결합된 전자석에 의해 개방되는 것을 필요로 한다. 덕트 도어는 사용자가 얼음을 디스펜스 하는 것을 중지한 후에 약 5초간 개방되어 있다. 예시적 실시예에서, 사전 설정된 지연, 예컨대 4.5초 후에, 덕트 도어를 폐쇄하기 위하여 자석의 극성이 3초간 반전된다. 도어가 확실하게 계속 폐쇄되어 있도록 하기 위해 전자석은 매 5분마다 펄싱된다. 각얼음을 디스펜스할 때, 분쇄 얼음 우회 솔레노이드(crushed ice bypass solenoid)가 활성화되어 각얼음이 분쇄기를 우회하도록 한다.
사용자가 디스펜서 타깃 스위치를 누르면, 디스펜서 보드(396)에 결합된 라이트(도 9 및 도 10에 도시됨)가 활성화된다. 예시적 실시예에서, 타깃 스위치가 비활성화될 때, 사전 설정된 시간, 예컨대 약 20초 동안 라이트가 온 상태를 유지한다. 사전 설정된 시간이 종료하는 시점에, 라이트는 "꺼진다(fade out)".
"도어 알람" 스위치(도 15를 참조)는 도어 알람 특성을 발현시킨다. "도어 알람" LED는 도어가 개방될 때 켜진다. 도어가 2분 이상 개방되어 있으면, HMI는 경고음을 낼 것이다. 도어가 개방된 상태에서 사용자가 "도어 알람"을 건드리면, 도어가 폐쇄되기까지 HMI는 경고음을 멈출 것이다(LED는 여전히 켜져 있음). 도어를 폐쇄하면 알람이 정지하고, "도어 알람" 버튼이 눌러졌었다면 청각 알람을 재가동한다.
"라이트" 버튼(도 15를 참조)을 선택하면, 그 결과 라이트가 오프인 경우 라이트를 온 시키고, 라이트가 온인 경우 라이트를 오프 시킨다. 라이트 오프는 "꺼진다"는 것이다. 인터페이스를 로크하기 위해, 사용자는 로크 버튼(도 15를 참조)을, 예시적 실시예에서는, 3초간 누른다. 인터페이스를 로크 해제시키기 위해, 사용자는 사전 설정된 시간, 예시적 실시예에서는, 예컨대 3초간 로크 버튼을 누른다. 사전 설정된 시간 동안에, LED가 켜져서 버튼 활성화를 표시한다. 인터페이스가 로크되면, 로크 버튼과 연관된 LED가 켜질 수 있다.
인터페이스가 로크된 경우는, 타깃 스위치를 포함하여 어떠한 디스펜서 키 누름도 승인되지 않기 때문에, 어린이 혹은 애완 동물에 의해 야기될 수 있는 우발적 디스펜스를 방지할 수 있다. 일실시예에서는, 시스템이 로크된 상태에서 키가 눌러지면, 예컨대, 청각 음과 함께 로크 LED의 3 펄스로써 이를 알 수 있다.
디스펜서 모델에 따라서, 사전 결정된 양만큼 메인 워터 밸브 활성화 시간이 누적된 다음 또는 사전 선택된 최대 경과 시간(예컨대, 6 및 12 개월)이 지난 다음, "워터 필터" LED(도 17 참조)가 활성화된다. 6개월의 서비스가 누적된 다음 "냉장실 필터" LED(도 16 및 도 17 참조)가 활성화된다. 필터 리마인더 타이머(filter reminder timer)를 리셋하고 LED를 비활성화시키기 위하여, 사용자는 3초 동안 적절한 리셋 버튼을 누른다. 3초의 지연 시간 동안, LED가 켜져서 버튼 활성화를 알린다. 적절한 시간이 리셋되고 적절한 LED가 비활성화된다. 사용자가 필터를 조기(즉, LED가 켜지기 이전)에 교환한 경우, 예시적 실시예에서 사용자는 3초 동안 리셋 버튼을 눌러서 타이머를 리셋할 수 있으며, 예시적 실시예에서는 이로써 3초 동안 적절한 LED가 켜진다.
터보 냉각
"터보 냉각" 버튼(도 16 및 도 17 참조)을 선택함으로써 냉장고에서 터보 냉각 모드가 시작된다. HMI 상의 "터보" LED는 터보 모드를 표시한다. 터보 모드는 시스템 성능에 있어서 3가지 기능 변화를 야기한다. 구체적으로, 터보 모드가 활성화되어 있는 동안, 현재 최대의 경과 시간(예컨대, 8시간)까지, 모든 송풍기가 고속으로 설정될 것이며, 냉장실에서 냉장실 설정 포인트가 최저 설정으로 변화하는데, 이로써 그 온도는 변화되지만 사용자 디스플레이를 변화시키지는 않을 것이며, 압축기 및 지원 송풍기는 사전 결정된 시간 주기(예컨대, 일실시예에서는 약 10분) 동안 켜져서 사용자가 시스템 상태를 점검할 수 있도록 할 것이다.
터보 냉각 모드가 완료되면, 냉장실 설정 포인트가 사용자 선택 설정 포인트로 바뀌고 송풍기가 적절히 저속으로 바뀐다. 사용자가 터보 버튼을 두 번째로 누르거나 8시간 주기가 만료된 시점에 터보 냉각이 종료한다. 터보 냉각 기능은 전력 사이클을 통하여 유지된다.
급냉/해동
해동 팬(122) 동작을 위하여, 사용자가 "해동" 버튼(도 16 및 도 17 참조)을 누르면, 해동 알고리즘이 시작된다. 일단 해동 버튼이 눌러지면, 냉각 팬 송풍기가 사전 결정된 시간(예컨대, 예시적 실시예에서는 12시간) 동안 또는 사용자가 냉각 버튼을 두 번째 누를 때까지 가동할 것이다. 해동과 냉각은 별도의 기능이며 서로 다른 가동 시간을 가질 수 있으며, 예컨대, 해동은 12시간 동안 가동되고 냉각은 8시간 동안 가동될 수 있다.
서비스 진단
서비스 진단은 HMI의 냉각 제어 패널(도 16 참조)을 통하여 액세스될 수 있다. HMI를 가지지 않는 냉장고가 서비스될 경우, 서비스 호출 동안 서비스 기술자가 HMI 보드에서 작업할 것이다. 일실시예에서는, 부록표 13에 설명된 것과 같이, 14개의 진단 시퀀스, 즉 진단 모드가 있다. 이와 다른 실시예에서는, 14보다 많거나 적은 진단 모드가 이용된다.
진단 모드에 액세스하기 위하여, 일실시예에서는, 전체 4개의 슬루 키(도 16 참조)를 사전 결정된 시간(예컨대, 2초) 동안 동시에 누른다. 원하는 테스트 모드에 대응하도록 디스플레이가 이후 수 초(예컨대, 30초)내에 조절되는 경우라면, 그 모드에 진입하기 위하여 임의의 다른 버튼을 누른다. 냉각 버튼이 눌러지는 경우, 숫자 디스플레이가 플래시되어, 특정한 테스트 모드를 확인한다. 냉각 버튼(도 16에 도시됨)이 진단 모드에 진입하는 30초 내에 눌러지지 않는다면, 냉장고는 정상 동작으로 돌아간다. 이와 다른 실시예에서는, 전술된 실시예를 대신하여, 더 길거나 짧은 시간 주기를 이용해서 진단 모드에 진입하고 진단 모드를 조절한다.
일실시예에서는 시스템 재시작을 실행하기 위하여, 테스트 세션 끝에, 기술자가, 예컨대 디스플레이 상에서 "14"를 입력하고 그런 다음 냉각을 누른다. 두 번째 옵션은 그 유닛을 언플러그(unplug)하고 그것을 출력단에 다시 플러그 인(plug in)하는 것이다. 경계 수단으로서, 15분의 불활성 시간이 지난 다음 그 시스템은 자동으로 진단 모드를 타임아웃 할 것이다.
자체 테스트
HMI 자체테스트는 냉장실 내부의 온도 제어 보드에만 적용될 수 있다. 디스펜서 보드의 동작은 각각의 버튼을 눌러 테스트될 수 있으므로 디스펜서 보드에 대해서 어떠한 자체테스트도 규정되어 있지 않다.
일단 HMI 자체테스트가 호출되면, 모든 LED 및 숫자 세그먼트에 불이 들어온다. 기술자가 해동(Thaw) 버튼을 누르면(도 16 및 도 17에 도시됨), 해동 라이트(light)에 불이 꺼진다. 냉각 버튼을 누르면, 냉각 라이트가 꺼진다. 디스플레이 상의 각 LED/버튼 쌍에 대하여 이러한 과정이 계속된다. 7 세그먼트 LED를 테스트하기 위해서는 냉온 슬루 키(colder and warmer slew key)를 각각 7회 눌러야 한다.
일실시예에서는, HMI 테스트가 예시적 실시예에서의 유닛 곳곳에 배치된 6개의 서미스터(thermistor)(도 9 참조)를 체크한다. 테스트 동안은, 테스트 모드 LED가 발광을 멈추고 대응하는 서미스터 번호가 HMI의 냉동실 디스플레이 상에 디스플레이 된다. 각각의 서미스터에 있어서, HMI는, OK의 경우라면 터보 냉각(Turbo cool) LED(녹색)에 빛을 내어 응답하고, 문제가 있는 경우라면 냉장실 필터(Freshness Filter) LED(적색)에 빛을 내어 응답한다.
다음 서미스터로 이동하기 위하여 냉온 화살표를 누를 수 있다. 예시적 실시예에서, 서미스터의 순서는 다음과 같다.
냉장실 1
냉장실 2
냉동실
증발기
특성 팬
기타(있다면).
다양한 실시예에 있어서, "기타"에는 제 2 냉동실 서미스터나, 응축기 서미스터나, 제빙기(ice maker) 서미스터, 그리고 주위 온도(ambient temperature) 서미스터가 하나 이상 포함되고, 이에 제한되지는 않는다.
공장 진단(Factory Diagnostics)
공진 진단은 시스템 버스에 대한 액세스를 이용하여 지원된다. 진단 동작 시작 시에 인터럽트를 허용하는 1초의 지연이 있다. 부록표 14는 가벼운 고장 발생 시 유닛이 정상적으로 기능하도록 하는 고장 관리 모드를 보여주고 있다. 표 14는 장치와, 이용된 검출과, 이용되는 기법을 알려준다. 통신이 두절된 경우, 디스펜서와 메인보드는 물이 바닥으로 쏟아지는 것을 방지하기 위하여 일시적으로 타임아웃(time-out)된다.
짧은 주기의 시간 동안 진단 회로를 스위치 인(switching in)하고 특정한 송풍기를 턴온 함으로써 각각의 송풍기(274,364,366,368)가 테스트될 수 있다. 저항기를 가로지르는 전압 강하를 판독함으로써, 송풍기가 유도하는 전류 양이 판정될 수 있다. 송풍기가 올바르게 동작한다면, 진단 회로가 스위치 아웃될 것이다.
통신
메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)는 어드레스(0×10)에 대응한다. 메인 제어 보드(326)가 대부분의 미션 임계 부하(mission critical load)를 제어하므로, 보드내의 각 기능은 타임아웃 기능을 포함할 것이다. 이러한 경우 통신 시스템에서의 고장이 치명적인 고장을 야기하지는 않을 것이다(예컨대, 워터 밸브가(350) 관련되어 있다면, 통신 시스템이 중단될 경우 많은 양의 물이 쏟아지는 것을 방지할 것이다). 부록표 15는 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 명령에 대하여 설명하고 있다.
센서 상태 명령(sensor state command)은 한 바이트를 반환한다. 그 바이트 내의 각 비트는 부록표 16에서 설명되어 있는 값에 대응한다. 냉장고 상태는 부록표 17에서 설명되어 있는 바이트를 반환한다.
HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)는 어드레스(0×11)에 대응한다. 명령 바이트, 수신 명령, 통신 응답, 및 물리적 응답이 부록표 18에서 설명되고 있다. 버튼 설정 명령(set button command)은 부록표 19에서 지정되는 바이트를 전송한다. 처음 두 바이트의 비트들은 표 19에 도시된 바에 대응한다. 바이트 2 내지 바이트 7은 표 19에 도시된 바와 같이 각각의 LED에 대응한다. 버튼 판독 명령(read button command)은 부록표 20에서 지정되는 바이트를 반환한다. 처음 두 바이트의 비트들은 부록표 20에 설명되고 있는 값에 대응한다.
디스펜서 보드(396)(도 9 내지 도 10에 도시됨)는 어드레스(0×12)에 대응한다. 명령 바이트, 수신 명령어, 통신 응답, 및 물리적 응답이 부록표 21에서 설명되고 있다. 버튼 설정 명령은 부록표 22에서 지정되는 바이트를 전송한다. 처음 두 바이트의 비트들은 표 22에서 도시된 바에 대응한다. 버튼 판독 명령은 부록표 23에서 지정되는 바이트를 반환한다. 처음 두 바이트의 비트들은 표 23에서 설명되고 있는 값에 대응한다.
HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)에 관하여, 파라미터 데이터가 부록 표 24에서설명되고 있으며 데이터 저장은 부록표 25에서 설명되고 있다. 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)에 있어서, 파라미터 데이터는 부록표 26에서 설명되고 있으며, 데이터 저장은 부록표 27에서 설명되고 있다. 예시적 ROM 상수는 부록표 28에서 설명되고 있다.
메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 메인 의사(pseudo) 코드가 이하에 설명되고 있다.
MAIN(){
Update Rolling Average(Initialize)
Sealed System(Initialize)
Fresh Food (FF0 Fan Speed & Control(Initialize)
Defrost(Initialize)
Command Processor(Initialize)
Dispenser(Initialize)
Update Fan Speeds(Initialize)
Update Timers(Initialize)
Enable interrupts
Do Forever{
Update Rolling Average(Run)
Sealed System(Run)
FF Fan Speed & Control(Run)
Defrost(Run)
}
}
동작 알고리즘
전력 관리(Power Management)
입/출력(I/O)에 영향을 주는 각각의 알고리즘으로 구현된 설계 규칙에 따라 전력 관리가 처리된다. 그 규칙은 각각의 I/O 루틴으로 구현될 수 있다. 스웨트 히터(sweat heater)(도 1 참조)와 전자석(electromagnet)(도 10 참조)은 동시에 온(on) 상태가 될 수 없다. 압축기(412)가 온 상태이면(도 9 참조), 송풍기(274,364,366,368)(도 8 내지 도 10에 도시됨)는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)(376)(도 9에 도시됨)에 의한 설정에 따라 최대 5분 동안만 디스에이블될 수 있다.
감시장치 타이머
HMI 보드(324)(도 8에 도시됨) 및 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 양자 모두는 감시장치 타이머를 포함하고 있다(마이크로제어기 칩 상에 포함하거나 보드 상의 추가적 소자로서 포함함). 감시장치 타이머는 시스템 소프트웨어에 의하여 리셋되지 않을 경우 주기적으로 리셋을 호출된다. 최대 시간 복잡도 평가(maximum time complexity estimate)(예컨대, 50% 이상의 감시장치 타임아웃)를 갖는 임의의 루틴은 루프 내에 감시장치 액세스를 포함하고 있다. 펌웨어 내의 어떠한 루틴도 이와 같이 큰 시간 복잡도 평가를 가지지 않는 경우, 감시장치는 단지 메인 루틴에서 리셋될 것이다.
타이머 인터럽트(Timer Interrupt)
타이머 인터럽트가 여전히 제대로 기능하고 있는지를 체크하는데 소프트웨어가 이용된다. 코드의 메인 부분은 플래그(보통 타이머 인터럽트 루틴에 의하여 설정됨)를 주기적으로 모니터링 한다. 플래그가 설정되어 있다면, 메인 루프가 플래그를 클리어 한다. 그러나, 플래그가 클리어상태라면, 고장이 난 것이며 메인 루프는 마이크로프로세서를 다시 개시한다.
자기 H 브리지 동작(Magnetic H Bridge Operation)
디스펜서 보드(324) 상의 H 브리지(도 9 및 도 10에 도시됨)는 소프트웨어에 타이밍 요청 및 스위칭 요청을 부가한다. 예시적 실시예에서, 스위칭 요청은 다음과 같다.
자석을 디스에이블 시키려면, 인에이블 신호가 하이(high) 상태가 되고 2.5mS의 지연이 발생한 다음 방향 신호(direction signal)가 로우(low) 상태로 된다.
자석을 어느 일 방향으로 인에이블 하려면, 인에이블 신호가 하이 상태가 되고 2.5ms의 지연이 발생한 다음 그 방향 신호가 로우 상태가 된다. 다시 2.5mS가지연되고 난 다음 인에이블 신호가 로우 상태가 된다.
반대쪽 방향으로 자석을 인에이블 하려면, 인에이블 신호가 하이 상태가 되고 2.5mS의 지연이 발생한 다음 그 방향 신호가 하이 상태가 된다. 다시 2.5mS가 지연되고 난 다음 인에이블 신호가 로우 상태가 된다.
초기(리셋)에 자석 디스에이블 프로세스가 실행되어야 한다.
키보드 디바운스(Keyboard Debounce)
예시적 실시예에서 키보드 판독 루틴은 다음과 같이 구현된다. 각각의 키는 세 가지 상태, 즉 누름 해제 상태(not pressed), 디바운싱 상태, 그리고 누름 상태(pressed)중 하나이다. 각각의 키마다 그 상태와 현재 디바운스 카운트(current debounce count)가 어레이 구조에 저장된다. 스캔동안 키 누름(keypress)이 검출되면, 그 키의 상태는 누름 해제 상태에서 디바운싱 상태로 변화한다. 그 키는 50 밀리초 동안 디바운싱 상태를 유지한다. 50 밀리초가 지난 다음, 키의 행을 스캔하는 동안 여전히 그 키가 눌러져 있다면, 그 키의 상태가 누름 상태로 변화된다. 키의 상태는 후속적 키패드 스캔에서 그 키가 더 이상 눌려져 있지 않다고 밝혀질 때까지 누름 상태를 유지한다. 순차적 키 누름은 60 밀리초 동안 디바운싱 된다.
다음의 도 18 내지 도 44는, 예시적 실시예에서, 사용자의 입력에 응답하는 냉장고 소자의 서로 다른 행동 특성을 도시하고 있다. 이하에서 설명되는 특정적 행동 특성은 예시적 목적을 위한 것일 뿐이며, 다른 실시예에서 본 발명의 영역을벗어나지 않는 범위 내에서 여러 변형이 고찰될 수 있음을 이해해야 한다.
밀폐 시스템(Sealed System)
도 18은 사용자와, 냉장고 전자 장치와, 밀폐 시스템 사이의 관계를 도시하는 예시적 밀폐 시스템 제어 작용도(480)이다. 밀폐 시스템은 냉동실과 냉장실 온도 조건에 응답하여 압축기와 증발기와 응축기 송풍기를 시동하고 정지시킨다. 사용자는 메모리에 저장된 냉동실 온도를 선택한다. 예컨대, 해빙(defrost) 동작 등이 아닌, 정상적 동작에서는, 전자 장치가 냉장실 및 냉동실 온도를 모니터링 한다. 온도가 설정 온도 이상으로 높아지면, 압축기와 응축기 송풍기가 시동되고 증발기 송풍기가 켜진다. 온도가 설정 온도 아래로 떨어지면, 그 다음 증발기 송풍기가 꺼지고 압축기와 응축기도 비활성화된다. 다른 실시예에서는, 냉장실이 설정 온도로 정해지는 바에 따라 냉각(cooling)을 필요로 하는 경우이든, 냉장실이 그 설정 온도로 정해지는 바에 따라 냉각을 필요로 하지 않는 경우이든, 증발기 송풍기는 켜져 있고 반면 설정 온도로 정해지는 바에 따라, 냉장실에서의 온도 조건이 만족되기까지 밀폐 시스템 및 응축기가 꺼져 있다.
냉동실에서 해빙을 필요로 하는 경우, 전자 장치는 응축기 송풍기와, 압축기와, 증발기 송풍기를 정지시키고 해빙 히터를 켠다. 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 밀폐 시스템은 또한 해빙 제어의 지시에 따라 해빙 히터를 시동하고 정지시킨다. 밀폐 시스템은 또한 냉장실 도어나 냉동실 도어가 열린 경우 증발기 송풍기 동작을 정지시킨다.
냉장실 송풍기
도 19는 사용자와, 냉장고 전자 장치와, 냉장실 송풍기 사이의 관계를 도시하는 예시적 냉장실 송풍기 행동 다이어그램(482)이다. 냉장실 송풍기는 냉장실 온도 조건에 따라 시동되고 정지되는데, 이러한 온도 조건은 사용자가 냉장실 온도 설정을 변경하거나 도어를 여닫는데 따라서 변경된다. 도어가 닫혀 있다면, 전자 장치가 냉장실 온도를 모니터링 한다. 냉장실내의 온도가 설정 온도 이상으로 증가하면 냉장실 송풍기가 시동되고, 그 온도가 설정 온도 아래로 떨어지면 정지된다. 도어가 열려 있다면, 냉장실 송풍기가 정지된다.
디스펜서
도 20은 사용자와, 냉장고 전자 장치와, 디스펜서의 관계를 도시하는 예시적 디스펜서 행동 다이어그램(484)이다. 사용자는 6가지 선택 사항, 즉 각얼음을 얻기 위한 각얼음 선택, 분쇄형 얼음을 얻기 위한 분쇄형 얼음 선택, 워터 디스펜스를 위한 워터 선택, 라이트를 활성화하기 위한 라이트 선택, 키패드를 잠그기 위한 로크 선택, 그리고 워터 필터를 리셋하기 위한 리셋 선택 중 어느 하나의 사항을 선택한다(도 15 참조). 전자 장치 제어는 워터 밸브를 활성화하고, 라이트를 토글하고, 키패드를 로크 모드로 설정하고, 워터 필터 타이머를 리셋하고 워터 리셋 필터 LED를 턴 온/오프 한다. 디스펜서는 5개의 루틴을 수행하여 사용자 선택을 처리한다.
사용자가 각얼음을 선택하면, 크래들 스위치(cradle switch)가 활성화되고,디스펜서는 분쇄기 우회 루틴(crusher bypass routine)을 호출하여 얼음을 디스펜스한다.
사용자가 분쇄형 얼음을 선택하면, 크래들 스위치가 활성화되고, 디스펜서는 전자석 및 오거(auger) 모터 루틴을 호출하여 덕트(duct) 도어와, 오거 모터와, 분쇄기의 동작을 제어한다. 크래들 스위치를 활성화하면, 전자석 루틴이 덕트 도어를 개방하고, 오거 모터 루틴이 오거 모터를 시동하고, 분쇄기가 동작된다. 크래들 스위치가 사전 결정된 시간(예컨대, 예시적 실시예에서는 5초) 동안 해제되면, 디스펜서가 덕트 도어를 폐쇄하고 오거 모터가 정지한다.
사용자가 워터를 선택하면, 크래들 스위치가 활성화되고, 전자 장치가 디스펜서에 대하여 워터 밸브 활성화 신호를 전송하는데, 워터 밸브 활성화 신호는 크래들 스위치가 비활성화되기까지 워터 밸브 루틴에 대하여 워터 밸브를 개방하도록 요청한다.
사용자가 라이트 활성화를 선택하면, 전자 장치는 디스펜서에 대하여 라이트 토글 신호를 전송하며, 디스펜서는 라이트 루틴에 대하여 그 라이트를 켜도록 한다. 또한, 그 라이트는 임의의 디스펜서 기능 동안 활성화된다.
사용자가 키패드 로크를 선택하려면 적어도 2초 동안 "로크"를 눌러야만 하고, 그러면 전자 장치가 그 키패드를 로크 모드로 설정한다.
사용자는 워터 필터 타이머를 리셋하려면 적어도 2초 동안 워터 필터 "리셋"을 눌러야만 한다. 그러면 전자 장치는 워터 필터 타이머를 리셋하고 그 LED를 끌 것이다.
인터페이스
도 21은 HMI 행동의 예시적 다이어그램(486)이다. 사용자는 냉동실 및/또는 냉장실의 온도 설정을 상승 또는 하강시키기 위하여 콜드 제어 보드(cold control board)상에서 "업(up)" 또는 "다운(down)" 슬루 키(도 16 내지 도 17에 도시됨)를 선택한다. 새로운 설정 값이 EEPROM(376)에 저장된다(도 9에 도시됨). 사용자가 보드 상에서 "터보 냉각", "해동", 또는 "냉각" 키(도 16 내지 도 17에 도시됨)를 누르면, 제어 시스템에 의하여 대응하는 알고리즘이 수행된다. 사용자가 냉장실 필터 "리셋" 키(도 17에 도시됨)를 3초 동안 누르면, 워터 냉장 필터 타이머가 리셋되고 LED가 꺼진다.
디스펜서 상호작용(Dispenser Interaction)
도 22는 라이트 및 워터 밸브를 제어함에 있어서 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)와, 디스펜서 장치 자체 사이의 상호작용을 도시하는 예시적 워터 디스펜서 상호작용 다이어그램(488)이다.
사용자는 워터 디스펜스를 선택하고 크래들이나 타깃 스위치를 누른다. 워터가 선택되고 타깃 스위치가 눌러지면, 지연 타이머가 개시되고, 디스펜서 라이트를 켜도록 하는 요청이 HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)에 의하여 이루어진다. 타깃 스위치가 해제되면 지연 타이머가 리셋될 것이다. HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)로부터 워터를 디스펜스 하도록 하는 요청이 통신 포트로 전송되어 워터밸브(350)(도 9에 도시됨)를 개방한다. 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 9에 도시됨)는 그 요청을 승인하고, 워터 릴레이를 폐쇄하고 워터 밸브(350)를 개방하도록 명령한다. 워터 릴레이가 폐쇄되면, 타이머가 리셋되고 디스펜서 내의 감시장치 타이머가 활성화된다. 타이머가 종료되면, 메인 제어 보드(326)는 워터 릴레이(도시되지 않음)를 개방하고 워터 밸브(350)를 폐쇄한다.
디스펜싱 동안 사용자가 타깃 스위치를 해제하거나 냉동실 도어가 열리면, 워터 릴레이가 개방될 것이다. 초기에, HMI 보드(326)(도 8에 도시됨)는 통신 포트가 전체 릴레이를 개방하고 디스펜서 라이트를 끄도록 요청한다. HMI 보드(324)는 워터 릴레이를 폐쇄하도록 통신 포트로 메시지를 전송한다. 제어기 보드는 워터 릴레이를 폐쇄하고 워터 밸브(350) 개방함으로써 응답한다. 타깃 스위치가 해제된 다음 냉동실 도어(134)(도 1에 도시됨)가 개방되면, 제어기(320)(도 8에 도시됨)는 워터 릴레이를 개방하고 워터 밸브(350)를 폐쇄할 것이다.
도 23은 사용자가 분쇄형 얼음을 선택한 경우 라이트와, 냉장고 덕트 도어와, 오거 모터(346)(도 9에 도시됨)를 제어함에 있어서 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 사이의 상호작용을 보여주는 예시적 분쇄형 얼음 디스펜서 상호작용 다이어그램(490)이다. 분쇄형 얼음을 얻기 위하여, 사용자는 먼저 제어 패널 상에서 분쇄형 얼음 버튼을 눌러 분쇄형 얼음을 선택하고(도 11 참조), 그 다음 컵이나 유리잔으로 눌러서 얼음 디스펜서 내의 타깃 스위치 또는 크래들을 활성화한다. HMI 보드(324)는 디스펜서 덕트 도어를 개방하고 디스펜서 라이트를 켜도록 하는신호를 전송하고, 통신 포트에 대하여 오거 모터(346)(도 8에 도시됨)를 켜고 지연 타이머를 시작하도록 하는 요청을 전송한다. 지연 타이머는 HMI 보드(324)로부터 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 9에 도시됨)로의 전송이 완료되는 것을 보장하도록 기능한다. 통신 포트는 메인 제어 보드(326)로 오거 시동 명령을 전송한다.
메인 제어 보드(326)는 통신 포트를 통하여 HMI 보드(324)로부터 오거 시동 명령을 수신하였음을 승인하고 오거 릴레이를 활성화하여 오거 모터(346)를 시동한다. 메인 제어 보드(326)는 지연 타이머를 재시동하고 디스펜서의 감시장치 타이머를 시동한다. 감시장치 타이머가 종료되면, 오거 릴레이가 개방되고, 오거 모터(346)가 정지된다.
이러한 과정 동안 언제라도 타깃 스위치가 해제되면, HMI 보드(324)는 오거 및 디스펜서 라이트를 턴오프하고 덕트 도어를 폐쇄할 것을 요청한다. 또한, 냉동실 도어가 열리면 오거 모터(346)는 정지하고 덕트 도어가 폐쇄된다.
도 24는 사용자가 각얼음을 선택하는 경우 라이트와, 냉장고 덕트 도어와, 오거 모터(346)(도 8에 도시됨)를 제어함에 있어서 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(도 8 내지 도 10에 도시됨) 사이의 상호작용을 도시하는 예시적 각얼음 디스펜서 상호작용 다이어그램(492)이다. 각얼음을 얻기 위하여, 사용자는 먼저 제어 패널 상에서 각얼음 버튼을 눌러 각얼음을 선택하고, 그 다음 컵이나 유리잔으로 눌러서 얼음 디스펜서 내의 타깃 스위치 또는 크래들을 활성화한다. HMI 보드(324)는 도어 덕트를 개방하고 디스펜서 라이트를 턴온 하도록 하는 신호를 전송하고, 통신 포트에 대하여 오거 모터(346)를 턴온하고 지연 타이머를 시작하도록 하는 요청을 전송한다. 지연 타이머는 HMI 보드(324)로부터 메인 제어 보드(326)로의 전송이 완료됨을 보장하도록 기능한다. 그런 다음 통신 포트는 메인 제어 보드(326)로 오거 시동 명령을 전송한다.
메인 제어 보드(326)는 통신 포트를 통하여 HMI 보드(324)로부터 오거 시동 명령을 수신하였음을 승인하고 오거 릴레이를 활성화하여 오거 모터(346)를 시동한다. 메인 제어 보드(326)는 지연 타이머를 재시작하고 디스펜서의 감시장치 타이머를 시작한다. 감시장치 타이머가 종료되면, 오거 릴레이가 개방되고, 오거 모터(346)가 정지된다.
이러한 프로세스 동안 언제라도 타깃 스위치가 해제되면, HMI 보드(324)는 오거 모터(346) 및 디스펜서 라이트를 턴오프하고 덕트 도어를 폐쇄할 것을 요청할 것이다. 또한, 냉동실 도어(132)(도 1에 도시됨)가 개방되면, 오거 모터(346)가 정지되고 덕트 도어가 폐쇄된다.
온도 설정(Temperature Setting)
도 25는 예시적 온도 설정 상호작용 다이어그램(494)이다. 전술된 바에 따라 사용자가 온도 선택 모드를 입력하면, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)는 통신 포트를 통하여 현재 온도 설정 포인트를 위한 요청을 전송하는데, 이는 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)에 의하여 반환된다. HMI 보드(324)는 전술된 바와 같이 설정 포인트를 디스플레이 한다. 사용자는 슬루 키(도 16 내지 도 17에 도시되고 전술됨)를 눌러서 새로운 온도 설정 포인트를 입력한다. 통신 포트를 통하여 메인 제어 보드(326)로 새로운 설정 포인트가 전송되고, 이는 EEPROM(376)(도 9에 도시됨)을 새로운 온도 값으로 갱신한다.
급냉 상호작용(Quick Chill Interaction)
도 26은, 사용자 입력에 반응하는, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326)(도 8내지 도 10에 도시됨)와, 급냉 장치의 반응을 도시하는 예시적 급냉 상호작용 다이어그램(496)이다. 예시적 실시예에서, 사용자가 급냉 시스템(160)을 활성화하기 원한다면, 사용자는 냉각 버튼(도 16 내지 도 17에 도시됨)을 누르고, 이로써 시스템(160)은 급냉 모드를 개시하고, 타이머를 설정하고, 급냉 LED 표시기를 활성화한다. 급냉 시스템 송풍기(274)(도 4 내지 도 6에 도시되고 전술됨)를 개시하고 댐퍼(260,266)(도 4 내지 도 6에 도시되고 전술됨)를 배치하도록 요청하는 신호가 통신 포트로 전송되고, 그 요청이 승인되면 송풍기 드라이브 트랜지스터 및 댐퍼 드라이브 브리지가 활성화되어 급냉 시스템 팬(122)(도 1 내지 도 2에 도시되고 전술됨)에서 급냉(도 4 내지 도 7과 관련하여 전술됨)을 시작한다. 타이머가 종료되거나, 또는 사용자가 냉각 버튼을 두 번째로 누르면, 급냉 시스템 송풍기(274)를 정지시키고 댐퍼(206.266)를 적절히 배치하도록 하는 신호가 전송되고, 그 요청이 승인되면, 송풍기(274)가 비활성화되어 급냉 팬(122)에서 냉각을 멈추고, 급냉 시스템 LED가 비활성화된다.
터보 모드 상호작용(Turbo Mode Interaction)
도 27은 터보 모드 시스템을 제어함에 있어서 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 사이의 상호작용을 도시하는 예시적 터보 모드 상호작용 다이어그램(498)이다. 사용자는 터보 냉각 버튼(도 16 내지 도 17을 참조)을 누르고 HMI 보드(324)는 냉장고를 터보 냉각 모드가 되도록 하고 8시간 타이머를 시작한다. HMI 보드(324)는 통신 포트를 통하여 터보 냉각 명령을 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)로 전송한다. 메인 제어 보드(326)가 그 요청을 승인하고 터보 냉각 알고리즘을 실행한다. 또한, 메인 제어 보드(326)는 터보 냉각 LED를 활성화한다. 냉장고 시스템 및 모든 송풍기가 터보 냉각 알고리즘에 따라 고속 모드로 턴 온 된다.
사용자가 두 번째로 터보 냉각 버튼을 누르거나, 8시간 타이머가 종료되면, 통신 포트는 메인 제어 보드(326)로 터보 모드 해제 명령을 전송할 것이다. 메인 제어 보드(326)는 명령 요청을 승인할 것이며 냉장고가 정상적 동작 모드에 있도록 하고 터보 냉각 LED를 비활성화한다.
냉장실 필터
도 28은 냉장실 필터 라이트를 제어함에 있어서, 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 사이의 상호작용을 도시하는 예시적 냉장실 필터 리마인더(reminder) 상호작용 다이어그램(500)이다. 사용자는 냉장실 필터 재시작 버튼(도 16 내지 도 17에 도시됨)을 누르고 LED가 플래시(flash) 되기까지 적어도 3초간 그 상태를 유지한다. HMI 보드(324)는 냉장고 필터 리마인더를 타이머 리셋 모드로 설정하고, 냉장실 필터 라이트를 끄고, 통신 포트를 통하여 EEPROM(376)(도 9에 도시됨)에서 타이머 값을 클리어 하도록 하는 명령을 메인 제어 보드(326)로 전송한다.
HMI 보드(324)는 또한 적어도 6개월의 주기로 냉장실 필터 타이머를 리셋한다. 시간 주기가 종료되면, 냉장고의 냉장실 필터 라이트가 켜진다. 일상적으로, HMI 보드(324)는 6개월 타이머를 기초로 하여 타이머 값을 갱신한다. 데일리 타이머 갱신이 통신 포트를 통하여 HMI 보드(324)에 의해서 메인 제어 보드(326)로 전송되고, 그 데일리 타이머 갱신은 EEPROM(376)(도 9에 도시됨)에서 새로운 타이머 값으로 로그된다.
워터 필터
도 29는 워터 필터 라이트(도 16 내지 도 17에 도시됨)를 제어함으로써 워터 필터가 교체될 필요가 있음을 사용자에게 리마인드시키는데 있어서 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨) 사이의 상호작용을 도시하는 예시적 워터 필터 리마인더 상호작용 다이어그램(502)이다. 사용자는 워터 필터 재시작 버튼(464)(도 16 내지 도 17에 도시됨)을 누르고, LED가 플래시 되기까지 사전 결정된 시간(예시적 실시예에서는 적어도 3초) 동안 그 상태를 유지한다. HMI 보드(324)는 냉장고 필터 리마인더를 타이머 리셋 모드로 설정하고, 워터 필터 라이트를 끄고, 통신 포트를 가로질러 메인제어 보드(326)로 EEPROM(3769)(도 9에 도시됨)에서의 타이머 값을 클리어 하도록 하는 명령을 전송한다.
HMI 보드(324)는 또한 적어도 6개월의 주기로 워터 필터 타이머를 리셋한다. 시간 주기가 종료되면, 냉장고의 워터 필터 라이트가 켜져서 사용자에게 워터 필터를 교체하도록 리마인드 시킨다. 일상적으로, HMI 보드(324)는 그 타이머를 기초로 하여 타이머 값을 갱신한다. 데일리 타이머 갱신은 HMI 보드에 의해서 통신 포트를 통하여 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)로 전송되는데, 그 데일리 타이머 갱신은 EEPROM(376)(도 9에 도시됨)에서의 새로운 타이머 값으로 로그된다.
도어 상호작용
도 30은 냉장고 도어가 개방되거나 도어 알람 버튼(도 15에 도시됨)이 눌러진 때, 사용자와, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)와, 통신 포트와, 메인 제어 보드(326) 사이의 상호작용을 도시하는 예시적 도어 개방 상호작용 다이어그램(504)이다. HMI 보드(324)에 파워가 들어오면 도어 알람이 인에이블 된다. 사용자가 도어 알람 버튼을 누르면, 도어 알람 상태가 토글 온/오프 된다. 도어 알람이 인에이블 되면 LED가 온 스테디(on-steady) 상태가 되고 도어 알람이 꺼지면 오프 상태가 된다.
도어 센서 입력(358)(도 8에 도시됨)은 도어가 개방되거나 폐쇄될 때 메인 제어 보드(326)로 신호를 전송한다. 도어가 개방되는 경우, 메인 제어 보드(326)는 통신 포트를 가로질러 인에이블된 도어 알람 상태와 함께 도어 개방 메시지를 HMI 보드(324)로 전송해서 도어 알람 라이트가 깜박이도록 한다(도 15 참조). HMI 보드(324)는 타이머를 적어도 2분 지속되도록 개시한다. 타이머가 종료되면, 사용자가 도어 알람 버튼을 누르기까지 도어 알람이 울리고, 버튼을 누르면 도어 알람이 조용해진다. 도어가 폐쇄되는 경우, 메인 제어 보드(326)는 통신 포트를 가로질러 인에이블된 도어 알람 상태와 함께 도어 폐쇄 메시지를 HMI 보드(326)로 전송하여 도어 알람을 멈추게 하고, 조건에 따라 라이트가 솔리드 상태가 되도록 하고, 도어 알람을 인에이블 한다.
밀폐 시스템 상태(Sealed System State)
도 31은 일실시예에서, 밀폐 시스템의 예시적 동작 상태 다이어그램(506)이다. 도 31을 참조하면, 밀폐 시스템은 냉동실 온도가 설정 온도에 이하에서 설명되는 히스테리시스를 더한 온도 보다 더 따뜻한 경우 켜진다(상태 0). 증발기 송풍기가 지연된 다음, 압축기가 사전 결정된 시간 동안 구동되고(상태 1), 그 다음 냉동실 온도가 체크된다(상태 2). 냉동실 온도가 설정 온도 마이너스 히스테리시스보다 더 차갑고 이하에서 설명되는 바와 같이 예냉이 신호되지 않았다면, 압축기 및 송풍기가 설정 시간(상태 4) 동안 스위치 오프 된다(상태 3). 냉동실 온도가 다시 체크되고(상태 5), 설정 온도 플러스 히스테리시스보다 더 따뜻하다면, 밀폐 시스템이 다시 한번 상태 0이 된다. 그러나. 상태 2 동안 예냉이 신호되면, 냉동실 온도가 예냉 타깃 온도보다 더 크거나 최대 냉각 시간이 종료하기까지 예냉(상태 8)에 들어가며, 그런 다음 해빙(상태 9)에 들어간다. 해빙은 유지(dwell) 플래그 및 해빙 플래그가 종료하기까지 지속된다.
디스펜서 제어
도 32는 디스펜서 제어 알고리즘에 대한 예시적 디스펜서 제어 흐름도(508)이다. 크래들 스위치가 눌러지면 알고리즘이 시작된다. 크래들 스위치 키가 전자적으로 디바운싱 되고 디스펜서를 위한 활성 메시지가 형성된다. 그 메시지는 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)로 전송되어, 크래들이 눌러졌는지 그리고 도어가 폐쇄되었는지를 체크한다. 크래들이 눌러졌고 도어가 폐쇄되었다면, 디스펜서는 활성 상태를 유지한다. 제어기(320)(도 8에 도시됨)가 크래들이 해제되었거나 도어가 개방되었다고 판단한 경우는, 비활성 메시지가 형성된다. 그런 다음 그 비활성 메시지는 디스펜서로 전송되어 동작을 정지한다.
해빙 제어
도 33은 해빙 제어 알고리즘을 위한 예시적 흐름도(510)이다. 알고리즘은 냉장고(100)가 정상적 냉각 모드에 있는 상태(상태 0)로 시작하고 압축기 구동 시간이 해빙 인터벌(interval) 보다 더 커지거나 같아지면 예냉(상태 1)에 들어간다. 히터를 켜고 증발기 온도가 최대 해빙 온도보다 더 커지거나 해빙 시간이 최대 해빙 시간 보다 더 커지기까지 그 히터 상태를 유지함으로써 해빙이 수행된다. 해빙 시간이 종료되면 유지 상태(상태 3)에 들어가고 유지 플래그가 설정된다. 해빙 히터가 요구되는 시간 보다 더 짧은 시간 주기동안 켜져 있었다면, 시스템은 정상적 냉각 모드(상태 0)로 돌아간다. 그러나, 해빙 히터가 정상적 해빙 시간보다 더 오래 켜져 있었다면, 비정상적 해빙 인터벌이 시작된다(상태 4). 냉장고(100)가 리셋되는 경우도 비정상적 냉각이 시작될 수 있다. 압축기 구동 시간이 8시간 보다 더 큰 경우, 시스템은, 비정상적 냉각 모드로부터, 정상적 냉각에 들어가거나 예냉에 들어갈 수 있다. 정상적 냉각 모드(상태 0)에 들어가면, 해빙, 예냉 및 유지 플래그가 클리어 된다. 또한, 도어가 개방된 경우 해빙 인터벌이 줄어든다.
도 34는 해빙 순서를 도시하는 예시적 흐름도(512)이다. 본 다이어그램은 해빙 알고리즘과, 시스템 모드와, 밀폐 시스템 알고리즘 사이의 관계를 설명한다. 냉장고(100)의 표준 동작은 전술된 바와 같은 정상적 냉각 사이클이다. 해빙 동안, 압축기가 켜지면, 밀폐 시스템이 예냉 모드에 들어간다. 예냉 시간이 종료하면, 해빙 플래그가 설정되고 밀폐 시스템은 해빙 및 유지 모드로 들어가고, 송풍기가 디스에이블 된다. 냉장고(100)가 해빙 사이클에 있으면, 히터가 켜지고 해빙 플래그가 설정된다. 해빙 최대 시간에 도달하면, 히터가 꺼지고 유지 사이클이 개시되어 해빙 사이클이 종료된다. 유지 사이클에 있는 동안 유지 플래그가 설정되고 송풍기가 디스에이블 된다. 유지 시간이 종료되면, 비정상적 냉각 모드에 들어가고 타이머가 종료되기까지 압축기가 켜져 있게 된다. 비정상적 냉각 모드에 있는 동안, 예냉과, 해빙과, 유지 플래그가 클리어 된다. 타이머가 종료되면, 해빙 시간이 검출되지만, 예냉 플래그가 설정되고, 예냉이 실행되고, 해빙 플래그가 설정되기까지 해빙 상태에 들어가지 않는다. 해빙 기능이 최종 온도에 도달함으로써종료되면, 정상적 냉각 사이클이 실행된다.
송풍기 속도 제어
도 35는 증발기 및 응축기 송풍기를 실시하는 방법의 일실시예에 관한 예시적 흐름도(514)이다. 진단 모드가 지정되지 않았다면, 전술된 바와 같이, 속도 제어 회로가 스위칭되어, 진단 능력이 디스에이블 된다. 전력 공급 전압 값 V가 판독되고 이전에 판독된 전압 값의 큐로 푸시(push)된다. 큐의 구동 평균 A가 계산된다. 또한, 가장 최근의 큐 값 및 이전의 큐 값 사이의 차이 D가 계산된다.
K 값, 즉 제어 Kp, Ki, 및 Kd가 예컨대, 냉동실 및 주위 온도와, 밀폐 시스템 구동 시간에 따라, 그리고 냉장고가 터보 모드에 있는지 여부에 따라 하이 또는 로우로 설정된다. PWM 듀티 사이클이 다음과 같은 관계식에 따라 설정된다.
D = KpV + KiA + KdD(2)
밀폐 시스템이 켜지면, 응축기 송풍기가 펄스 폭 변조기의 출력으로 인에이블 되고, 모드 설정에 따라서 증발기가 체크되어 온도가 차가운지 또는 타임아웃이 경과되었는지를 알 수 있으며, 그런 다음 그 증발기 송풍기가 인에이블 된다. 그렇지 않으면, 증발기 송풍기가 인에이블 된다. 밀폐 시스템이 꺼지면, 응축기 송풍기가 꺼지고, 증발기가 그 모드 설정에 따라서 체크되어 온도가 따뜻한지 또는 타임아웃이 경과되었는지를 알아낼 수 있다. 증발기 송풍기가 꺼진다.
진단 모드가 지정된 경우는, 전술된 바와 같이 회로 진단 능력이 인에이블 된다. 저항기 Rsense 근처의 전압이 판독되고 모터 전력이 다음 관계식에 따라서계산된다.
(V 1 - V 2 ) 2 /Rsense(3)
예상된 모터 와트수(wattage) 및 공차(tolerance)가 EEPROM(376)(도 9에 도시됨)으로부터 판독되고 실제 모터 전력과 비교되어 진단 정보를 제공한다. 실제 와트수가 타깃 범위 내에 있지 않으면, 고장이 보고된다. 진단 모드를 끝마치면, 모터가 꺼진다.
터보 모드 제어
도 36은 예시적 터보 사이클 흐름도(516)이다. 처음에, 사용자는 HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)에 전기적으로 연결된 터보 냉각 버튼(도 16 내지 도 17에 도시됨)을 누른다. 터보 LED가 현재 켜져 있는지 조건이 체크된다. LED가 켜져 있다면, 터보 모드 LED가 꺼지고, 제어 알고리즘에 의하여 냉장고는 터보 모드에서 빠져 나오고, 시스템은 냉장실 및 밀폐 시스템 제어 알고리즘과 사용자 규정형 온도 설정 포인트로 되돌아간다.
사용자가 터보 버튼을 눌렀을 때 터보 LED가 켜져 있지 않다면, 적어도 8시간 동안 LED가 켜져 있고, 냉장고는 터보 모드에 놓인다. 그 적어도 8시간의 주기 동안 모든 송풍기는 고속 모드로 설정되고 냉장고 온도 및 냉장실 온도 설정 포인트가 사용자가 선택한 값으로 설정되는데, 그 값은 35°F 미만이다. 냉장고가 해빙 모드에 있다면, 응축기 송풍기가 적어도 10분 동안 켜져 있고, 그렇지 않다면,압축기와 모든 송풍기가 적어도 10분 동안 켜져 있다.
필터 리마인더 제어(Filter Reminder Control)
도 37은 예시적 냉장실 필터 리마인더 흐름도(518)이다. 가장 먼저 체크할 제 1 조건은 리셋 버튼이 3초가 넘도록 눌러졌는지 여부이다. 리셋 버튼이 눌러졌으면, 날짜 카운터가 0으로 리셋되고, 냉장실 LED가 2초간 켜진 다음 꺼진다. 리셋 버튼이 눌러지지 않았다면, 경과 시간 양이 체크된다. 24시간이 경과되었다면, 날짜 카운터가 증가되고, 필터가 인스톨된 이후의 날짜 수가 체크된다. 날짜 수가 180일을 넘으면, 냉장실 LED가 켜진다.
도 38은 예시적 워터 필터 리마인더 흐름도(520)이다. 가장 먼저 체크할 제 1 조건은 리셋 버튼(도 16 내지 도 17에 도시됨)이 3초가 넘도록 눌러졌는지 여부이다. 리셋 버튼이 눌러졌으면, 날짜/밸브 카운터가 0으로 리셋되고, 워터 LED가 2초 동안 켜져 있다가 꺼진다. 리셋 버튼이 눌러지지 않았다면, 24시간이 경과했는지 또는 워터가 디스펜스 되는지의 두 가지 조건이 체크된다. 어느 조건이라도 만족되는 경우라면, 날짜/밸브 카운터가 증가되고 워터 필터가 이용된 시간 양이 체크된다. 예시적 실시예에서는, 워터 필터가 180일 또는 365일 이상동안 냉장고에 설치되어 있었거나, 디스펜서 밸브가 사전 결정된 시간(예시적 실시예에서는 7시간 56분) 보다 오랫동안 닫혀있었다면, 워터 LED가 켜져서 워터 필터를 교체하도록 사용자를 리마인드 시킨다.
센서 캘리브레이션(Sensor Calibration)
도 39는 센서 판독 및 롤링 평균 알고리즘에 관한 일실시예에서의 예시적 흐름도(522)이다. 각각의 센서에 있어서, 센서 입력 값의 롤링 평균이 유지되는 시간 주기를 나타내는 "alpha" 값과 함께, 교정 경사(m) 및 오프셋(b)이 EEPROM(376)(도 9에 도시됨)에 저장된다. 센서가 판독되는 매 시간마다, 대응하는 경사, 오프셋 및 alpha 값이 EEPROM(376)에서 검출된다. 경사(m) 및 오프셋(b)은 다음과 같은 관계식에 따라 입력 센서 값에 적용된다.
SensorVal = SensorVal ＊ m+b(4)
다음의 관계식에 따라서 각각의 사이클마다 경사 및 오프셋 조절형 센서값이 조절형 대응 롤링 평균에 통합된다.
RollingAVG n = alpha ＊ SensorVal + (1-alpha) ＊ RollingAVG (n-1) (5)
여기서, n은 현재 사이클에 대응하고 (n-1)은 이전 사이클에 대응한다.
메인 제어기 보드 상태(Main Controller Board State)
도 40은 메인 제어 보드(326)(도 8 내지 도 9에 도시됨)를 위한 예시적 제어 구조(524)를 도시하고 있다(도 8 내지 도 9에 도시됨). 메인 제어 보드(326)는 초기 상태(I) 및 구동 상태(R)의 두 가지 상태 사이에서 토글한다. 메인 제어 보드(326)는 초기 상태로 시작하여 상태 코드가 R인 때 구동 상태로 옮겨간다. 메인 제어 보드(326)는 상태 코드가 I인 때 구동 상태로부터 초기 상태로 다시 변화할 것이다.
도 41은 예시적 제어 구조 흐름도(526)이다. 제어 구조는 초기화 루틴 및 메인 루틴으로 구성된다. 메인 루틴은 명령 프로세서와, 롤링 평균 갱신, 냉장실 송풍기 속도 및 제어, 냉장실 라이트, 해빙, 밀폐 시스템, 디스펜서, 송풍기 속도 갱신, 그리고 회수 갱신 루틴과 상호 작용한다. 전원이 들어오면, 명령 프로세서(370)(도 9에 도시됨), 디스펜서(396)(도 9에 도시됨), 송풍기 속도 갱신, 그리고 회수 갱신 루틴이 초기화된다. 초기화 동안 메인 루틴은 회수 갱신 루틴에 대하여 상태 코드 정보를 제공하는데, 회수 갱신 루틴은 해빙 타이머와, 냉장실 도어 개방 타이머와, 디스펜서 타임아웃과, 밀폐 시스템 오프 타이머와, 냉동실 도어 개방 타이머와, 타이머 상태 플래그와, 데일리 롤오버(rollover)와, 급냉 데이터 저장을 차례로 갱신한다.
정상 동작에서, 명령 프로세서 루틴은 시스템 모드 데이터 저장과 상호 작용한다. 또한 명령 프로세서 루틴은 명령을 전송하고 상태 정보를 프로토콜 데이터 전송 루틴 및 프로토콜 데이터 패스 루틴으로부터 수신한다. 프로토콜 데이터 패스 루틴은 상태 정보를 클리어 버퍼 루틴 및 프로토콜 패킷 준비 루틴과 교환한다. 세 가지 루틴 모두는 Rx 버퍼 데이터 저장과 상호 작용한다. RX 버퍼 데이터 저장은 또한 물리적 획득(get) Rx 문자와 상호 작용한다. 프로토콜 데이터 전송 루틴은 물리적 전송 문자 루틴 및 전송 포트 루틴과 상태 정보를 교환한다. 통신 인터럽트가 제공되어 명령 프로세서와, 물리적 획득 Rx 문자와, 물리적 전송 문자와, 전송 포트 루틴을 중단시킨다.
메인 루틴은 정상적 동작 동안 롤링 평균 갱신 루틴으로 상태 정보를 제공한다. 롤링 평균 갱신 루틴은 롤링 평균 버퍼 데이터 저장과 상호 작용한다. 이러한 루틴은 센서 번호와, 상태 코드 및 값을 적용 캘리브레이션 상수(apply calibration constant) 및 선형화 루틴(linearize routine)과 교환한다. 선형화 루틴은 센서 번호와, 상태 코드 및 아날로그 디지털(A/D) 정보를 판독 센서 루틴과 교환한다.
또한, 정상적 동작 동안 메인 루틴은 상태 정보를 냉장실 송풍기 속도 및 제어 루틴과, 냉장실 라이트 루틴과, 해빙 루틴과, 밀폐 시스템 루틴으로 제공한다.
냉장실 송풍기 속도 및 제어 루틴은 상태 코드와, 설정/클리어 명령과, 장치 리스트에 대한 포인터를 I/O 구동 루틴으로 제공한다. I/O 구동 루틴은 또한 해빙과, 밀폐 시스템과, 디스펜서와, 송풍기 속도 갱신 루틴과 상호 작용한다.
밀폐 시스템 루틴은 상태 코드를 송풍기 속도 설정/클리어 루틴으로 제공하고, 밀폐 시스템 루틴은 시간 및 상태 코드 정보를 지연 루틴으로 제공한다.
타이머 인터럽트는 디스펜서, 송풍기 속도 갱신, 및 회수 갱신 루틴과 상호 작용한다. 디스펜서 루틴은 디스펜서 제어 데이터 저장과 상호 작용한다. 송풍기 속도 갱신 루틴은 송풍기 상태/제어 데이터 저장과 상호 작용한다.
초기화 동안 메인 루틴은 회수 갱신 루틴에 대하여 상태 코드 정보를 제공하는데, 이는 해빙 타이머와, 냉장실 도어 개방 타이머와, 디스펜서 타임아웃과, 밀폐 시스템 오프 타이머와, 밀폐 시스템 온 타이머와, 냉동실 도어 개방 타이머와, 타이머 상태 플래그와, 데일리 롤오버와, 급냉 데이터 저장을 차례로 갱신한다.
도 42는 메인 제어를 위한 예시적 상태 다이어그램(528)이다. HMI 메인 상태 기계는, 전체 모듈을 초기화하는 상태와 구동하는 상태 두 가지 상태를 갖는다. 초기화한 다음, HMI 보드(324)(도 8에 도시됨)는 리셋 명령이 일어나지 않는다면 구동 상태에 있다. 리셋 명령은 보드가 구동 상태에서 전체 모듈 초기화 상태로 스위칭 하도록 한다.
인터페이스 메인 상태
도 43은 HMI 메인 상태 기계를 위한 예시적 상태도(530)이다. 일단 파워 초기화가 완료되면, 진단을 수행하는 경우를 제외하고 기계는 구동 상태에 있다. 진단 상태는 두 가지가 있는데, 즉 HMI 진단과 기계 진단 상태가 있다. 구동 상태로부터 HMI 진단 또는 기계 진단 상태에 들어가서 그 진단이 완료되면, 제어가 구동 상태로 복귀한다.
도 44는 HMI 구조를 위한 예시적 흐름도(532)이다. HMI 상태 기계는 도 44에 도시되어 있으며 제어 보드 상태 기계(도 41에 도시됨)와 유사한 구조를 갖는다. 시스템이 리셋되고 그 시스템이 초기화된 다음 시스템은 HMI 보드를 위한 메인 소프트웨어 루틴에 들어간다. HMI 구조는 명령 프로세서와, 디스펜스, 진단, HMI 진단, 설정 포인트 조절, 프로토콜 데이터 파스(Protocol Data Parse), 프로토콜 데이터 전송(Protocol Data Xmit) 및 키보드 스캔(Keyboard scan) 루틴과 상호 작용한다. 메인 루틴은 또한 데이터 저장, 즉 일수 카운트(DayCount), 터보 타이머(Turbo Timer), 일분(OneMinute), 그리고 급냉 타이머(Quick Chill Timer)와 상호 작용한다.
명령 프로세서 루틴은 프로토콜 데이터 파스(Protocol Data Parse), 프로토콜 데이터 전송(Protocol Data Xmit), 및 LED 제어(LED Control)와 상호 작용한다. 디스펜스 루틴은 프로토콜 데이터 파스, 프로토콜 데이터 전송, LED 제어, 및 키보드 스캔(Keyboard Scan) 루틴과 상호 작용한다. 진단 루틴은 프로토콜 데이터 파스, 프로토콜 데이터 전송, LED 제어, 키보드 스캔 루틴뿐만 아니라 일분 데이터 저장과 상호 작용한다. HMI 진단 루틴은 LED 제어 및 키보드 스캔 루틴과 일분 데이터 저장과 상호 작용한다. 설정 포인트 조절(Setpoint adjust) 루틴은 프로토콜 데이터 파스, 프로토콜 데이터 전송, LED 제어, 키보드 스캔 루틴 및 일분 데이터 저장과 상호 작용한다. 프로토콜 데이터 파스 루틴은 클리어 버퍼(Clear Buffer) 및 프로토콜 패킷 준비(Protocol Packet Ready) 루틴과 RX 버퍼 데이터 저장과 상호 작용한다. 프로토콜 데이터 전송 루틴은 물리적 전송 문자(Physical Xmit Char) 및 전송 포트 이용 가능성 루틴(Xmit Port avail routine)과 상호 작용한다. 물리적 전송 문자 및 전송 포트 이용 가능성 루틴 양자 모두 인터럽트를 디스에이블 시킨다.
두 세트의 인터럽트가 있는데, 통신 인터럽트 및 타이머 인터럽트가 그 두 인터럽트이다. 타이머 인터럽트는 데이터 저장 날짜 카운트, 데일리 롤오버, 급냉 타이머, 일분, 및 터보 타이머와 상호 작용한다. 반면, 통신 인터럽트는 물리적 겟(Get) RX 문자, 물리적 전송 문자 및 전송 포트 이용 가능성의 소프트웨어 루틴과 상호 작용한다.
에너지 관리 및 온도 성능의 제어를 달성하기 위하여, 메인 제어기 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)는 디스펜서 보드(396)(도 9에 도시됨) 및 온도 조절 보드(398)(도 9에 도시됨)와 상호 작용한다.
하드웨어 구성(Hardware Schematics)
도 45는 메인 제어 보드를 위한 예시적 전자 장치 구성도(534)이며, 이는 메인 제어 보드(326)는 전력 공급 회로(536)와, 바이어싱(biasing) 회로(538)와, 마이크로제어기(540)와, 클록 회로(542)와, 리셋 회로(544)와, 증발기/응축기 송풍기 제어(546)와, DC 모터 구동기(548,550)와, EEPROM(552)과, 스텝퍼(stepper) 모터(554)와, 통신 회로(556)와, 인터럽트 회로(558)와, 릴레이 회로(560)와, 비교기 회로(562)를 포함한다.
마이크로제어기(540)는 전기적으로 크리스털 클록 회로(542)와, 리셋 회로(544)와, 증발기/응축기 송풍기 제어(546)와, DC 모터 구동기(548,550)와, EEPROM(552)과, 스텝퍼 모터(554)와, 통신 회로(556)와, 인터럽트 회로(558)와, 릴레이 회로(560)와, 비교기 회로(562)로 연결되어 있다.
클록 회로(542)는 5MHz 크리스털(566)과 전기적으로 병렬로 연결된 저항기(564)를 포함한다. 클록 회로(542)는 마이크로 제어기(540)의 클록 라인(568)에 연결되어 있다.
리셋 회로(544)는 다수의 저항기 및 캐패시터에 연결된 5V 공급을 포함한다. 리셋 회로(544)는 리셋 라인(570)에서 마이크로 제어기(540)로 연결되어 있다.
증발기/응축기 송풍기 제어(546)는 5V 및 12V 전력을 포함하고, 라인(572)에서 마이크로 제어기(540)로 연결된다.
DC 모터 드라이브(548,550)는 12V 전력으로 연결되어 있다. DC 모터 드라이브(548)는 라인(574)에서 마이크로 제어기(540)로 라인(574)에서 연결되고, DC 모터(550)는 라인(576)에서 마이크로 제어기(540)로 연결되어 있다.
스텝퍼 모터(554)는 12V 전력과, 제너 다이오드(zener diode)(578)와, 바이어싱 회로(580)로 연결된다. 스텝퍼 모터(554)는 라인(582)에서 마이크로 제어기(540)로 연결된다.
인터럽트 회로(558)는 메인 제어기 보드(326) 상의 두 지점에 제공된다. 저항성-용량성(resistance-capacitive) 디바이더(divider) 네트워크(584)는 라인(586)에서 마이크로 제어기(540) INT2, INT3, INT4, INT5, INT6, 그리고 INT7로 연결된다. 또한, 인터럽트 회로(558)는 한 쌍의 광학 커플러(588)를 포함하는 네트워크를 포함하며, 이 네트워크는 라인(590)에서 마이크로제어기(540) INT0 및 INT1로 연결된다.
통신 회로(556)는 송신/수신 회로(592) 및 테스트 회로(596)를 포함한다. 송신/수신 회로(592)는 라인(594)에서 마이크로제어기(540)로 연결된다. 테스트 회로(596)는 라인(598)에서 마이크로제어기(540)로 연결된다.
비교기 회로(562)는 기준 소스를 갖는 입력 신호를 확인하는 다수의 비교기를 포함한다. 각각의 비교 회로가 마이크로제어기(540)로 연결되어 있다.
메인 제어기 보드(326)에 대한 전력이 전력 공급 회로(536)에 의하여 제공된다. 전력 공급 회로(536)는 터미널(600) 및 중립 터미널(602)에서 AC 라인 전압으로 연결된다. AC 라인 전압(600)은 퓨즈(604) 및 고주파수 필터(606)로 연결된다. 고주파수 필터(606)는 노드(610)에서 퓨즈(604) 및 필터(608)로 연결된다. 필터(608)는 노드(614,616)에서 전파동 브리지 정류기(full-wave bridge rectifier)(612)로 연결된다. 캐패시터(618) 및 캐패시터(620)는 직렬로 연결되고 노드(622)로 연결된다. 캐패시터(626,628)는 노드(622) 및 노드(624) 사이에서 연결된다. 또한 다이오드(630)가 노드(622)로 연결된다. 다이오드(632)는 다이오드(630)로 연결된다. 다이오드(632)는 노드(634)로 연결된다. 또한 IC 드레인(636)은 노드(634)로 연결된다. IC 소스(636)는 노드(642)로 연결되고, 제어는 광학 커플러(638)의 이미터(emitter) 출력으로 연결된다. 변압기(transformer)의 일차 권선(640)은 노드(622)와 노드(634) 사이에서 연결된다. 변압기(640)는 스텝 다운(step down) 변압기이고, 2차 권선이 노드(642)를 포함한다. 다이오드(644)가 변압기(640)의 2차 권선의 상위 절반으로 연결된다. 다이오드(644)는 노드(646) 및 유도성-용량성 필터 네트워크(648)로 연결된다. 노드(646)는 메인 제어기 보드(326)에 12V DC를 공급한다. 반파동(half-wave) 정류기(650)가 변압기(640)의 2차 권선의 하위 절반으로 연결된다. 반파동 정류기(650)는 노드(656) 및 캐패시터(654)로 연결된 다이오드(652)를 포함한다. 캐패시터(654)는 또한 노드(656)로 연결된다. 광학 커플러(638)가 노드(656)로 연결된다. 노드(658)에서, 광학 커플러(638)의 다이오드(660)의 캐소드가 제너 다이오드(662)로 연결된다. 광학 커플러(638)의 출력은 노드(656) 및 IC(636) 제어로연결된다. 또한, 광학 커플러(638) 이미터 출력은 RC 필터 네트워크(664)로 연결된다. 제너 다이오드(662)의 애노드로 5V 발전(generation) 네트워크(666)가 연결된다. 5V 발전 네트워크(666)는 노드(668)에서 12V를 발전하고 이를 5V로 변환하며, 그런 다음 네트워크(666)는 노드(667)로부터 메인 제어기 보드(326)로 그 5V를 공급한다.
바이어싱 회로(538)는 12V 및 5V 공급으로 서로 연결된 다수의 트랜지스터 및 MOSFET을 포함하여 메인 제어기 보드(326)로 전력을 공급해서 응축기 송풍기(364)(도 10에 도시됨)와, 증발기 송풍기(368)(도 10에 도시됨)와, 냉장실 송풍기(366)(도 10에 도시됨)에 전력을 제공한다.
전력 공급 회로(536)는 공칭적으로 85V AC 내지 265V AC를 12V DC 및 5V DC로 변환하고 메인 제어기 보드(326)에 전력을 공급하도록 기능한다. AC 전압은 라인 터미널(600) 및 중립 터미널(602)에서 전력 공급 회로(536)와 연결된다. 라인 터미널(600)은 입력 전류가 2amp를 초과하는 경우 그 회로를 보호하도록 기능하는 퓨즈(604)로 연결된다. AC 전압은 먼저 고주파수 필터(606)에 의하여 필터링되고 그런 다음 전파동 브리지 정류기(612)에 의하여 DC로 변환된다. 또한 DC 전압이 변압기(640)로 전송되기 이전에 캐패시터(626,628)에 의하여 필터링된다. 다이오드(630,632)의 직렬 조합은 변압기(640)를 보호하도록 지원한다. 노드(622)에서의 전압은 다이오드(630)의 정격 전압 180 볼트를 넘어선다.
변압기(640)의 2차 코일 상위 절반의 출력이 노드(646)에서 테스트된다. 노드(646)에서 전압 강하로 노드(646)에서 고전류 상태가 유지되면, 광학커플러(638)는 바이어스 IC(636)를 켤 것이다. IC(636)가 켜지면, IC(636) 드레인을 통하여 고전류가 유도되고, 이는 변압기(640)를 보호하고 또한 그 출력 전압을 안정화시킨다.
메인 제어기 보드(326)는 냉장고(100)의 동작을 제어한다. 메인 제어기 보드(326)는 펌웨어, 통신 루틴 및 전술된 행동 규정을 저장하고 실행하는 전기적으로 삭제가능하며 프로그램 가능한 마이크로제어기(540)를 포함한다.
메인 제어기 보드(326)에 의하여 실행되는 펌웨어 기능은 제어 기능과, 사용자 인터페이스 기능과, 진단 기능과, 예외 및 결함 검출과 관리 기능이다. 사용자 인터페이스 기능은 온도 설정, 디스펜싱 기능, 도어 알람, 라이트, 로크, 필터, 터보 냉각, 해동 팬 및 냉각 팬 기능을 포함한다. 진단 기능은 서비스 진단 루틴, 예컨대 HMI 자체 테스트 및 제어와 센서 시스템 자체 테스트를 포함한다. 서미스터와 송풍기는 두 가지 예외 및 결함 검출과 관리 루틴이다.
통신 루틴은 비동기식 프로세서간 통신 버스(328)(도 8에 도시됨)를 통하여 메인 제어기 보드(326)(도 8 내지 도 10에 도시됨)를 HMI 보드(324)(도 8에 도시됨) 및 디스펜서 보드(396)(도 9에 도시됨)와 물리적으로 상호 연결하도록 기능한다.
행동 규정은 이전에 논의된 밀폐 시스템(480)(도 18에 도시됨), 냉장실 송풍기(482)(도 19에 도시됨), 디스펜서(484)(도 20에 도시됨), 그리고 HMI(486)(도 21에 도시됨)를 포함한다.
펌웨어, 통신 및 행동 등과 같은 핵심 기능에 더하여, 메인 제어기보드(326)는 전술된 전력 관리, 감시장치 타이머, 타이머 인터럽트, 키보드 디바운스, 디스펜서 제어(508)(도 32에 도시됨), 증발기 및 응축기 송풍기 제어(514)(도 35에 도시됨), 냉장실 평균 온도 설정 포인트 결정 오차, 터보 사이클 냉각, 해빙/냉각 팬, 냉장실 필터 교체, 및 워터 필터 교체와 같은 키(key) 동작 알고리즘을 마이크로제어기(540)에 저장한다. 또한, 마이크로 제어기(540)는 센서 판독 및 롤링 평균 알고리즘과 교정 알고리즘(522)(도 39에 도시됨)을 저장하는데, 이는 모두 메인 제어기 보드(326)에 의하여 실행된다.
메인 제어기 보드(326)는 또한 사용자와 냉장고(100)의 다양한 기능 사이의 상호 작용, 예컨대 전술된 디스펜서 상호작용, 온도 설정 상호작용(494)(도 25에 도시됨), 급냉(496) 상호작용(도 26에 도시됨), 터보(498)(도 27에 도시됨), 그리고 진단 상호작용 등을 제어한다. 디스펜서 상호작용은 워터 디스펜서(488)(도 22에 도시됨)와, 분쇄형 얼음 디스펜서(490)(도 23에 도시됨)와, 각얼음 디스펜서(492)(도 24에 도시됨)를 포함한다. 진단 상호작용은 냉장실 필터 리마인더(500)(도 28에 도시됨), 워터 필터 리마인더(502)(도 29에 도시됨) 및 도어 개방(504)(도 30에 도시됨)을 포함한다.
도 46은 디스펜서 보드(396)의 전기 배선도이다. 디스펜서 보드(396)는 마이크로제어기(670)와, 리셋 회로(672)와, 클록 회로(674)와, 알람 회로(676)와, 램프 회로(678)와, 히터 제어 회로(680)와, 컵 스위치 회로(682)와, 통신 회로(684)와, 테스트 회로(686)와, 디스펜서 선택 회로(688)와, LED 드라이버 회로(690)를 포함한다.
마이크로제어기(670)는 5V DC에 의하여 전력 공급되고 리셋 라인(692)에서 리셋 회로(672)로 연결된다.
클록 회로(674)는 크리스털(696)에 병렬로 연결되고 클록 입력(698)에서 마이크로제어기(670)로 연결된 저항기(694)를 포함한다.
알람 회로(676)는 바이어싱 네트워크(702)로 연결된 스피커(700)를 포함한다. 알람 회로(676)는 라인(704)에서 마이크로제어기(670)로 연결된다.
램프 회로(678)는 MOSFET(708)에 연결된 저항기(706)를 포함하는데, 이는 다이오드(710) 및 저항기(712)로 연결된다. 다이오드(710)는 노드(714)에서 12V 공급으로 연결된다. 노드(714) 및 저항기(712)는 접합부2(716)로 연결된다. 램프 회로(678)는 참조 번호(718)에서 마이크로제어기(670)로 연결된다.
히터 제어 회로(680)는 MOSFET(722)로 직렬로 연결된 저항기(720)를 포함하는데, 이는 접합부2(716) 및 접합부4(724)로 연결된다. 히터 제어 회로(680)는 참조 번호(726)에서 마이크로제어기(670)로 연결된다.
컵 스위치 회로(682)는 노드(734)에서 저항기(730)와 캐패시터(732)에 병렬로 연결된 제너 다이오드(728)를 포함한다. 노드(734)는 저항기(736) 및 접합부2(678)로 연결된다. 컵 스위치 회로(682)는 참조 번호(738)에서 마이크로제어기(670)로 연결된다.
마이크로제어기(670)는 또한 통신 회로(684)에 연결된다. 통신 회로(684)는 접합부4(724) 및 테스트 회로(686)로 연결된다. 통신 회로(684) 송신 라인은 참조 번호(740)에서 마이크로제어기(670)로 연결되고 통신 회로(684) 수신 라인은 참조번호(742)에서 연결된다. 테스트 회로(686) 송신 및 수신 라인은 또한 라인(740,742)에서 각각 마이크로제어기(670)로 연결된다.
마이크로제어기(670)는 또한 디스펜서 선택 회로(688)로 연결된다. 디스펜서 선택 회로(688)는 5V에 연결되고 저항기에 연결된 푸시(push) 버튼을 포함하는데, 이는 마이크로제어기(670) 및 스위치_통과 접합부6(744)(switch_through junction6)으로 연결된다. 각각의 디스펜서 기능, 즉, 워터 필터, 각얼음, 라이트, 분쇄형 얼음, 도어 알람, 워터, 및 로크 기능 등과 같은 기능을 위한 다수의 저항기 및 스위치로 다수의 푸시 버튼이 연결된다.
LED 드라이버 회로(690)는 접합부(744)를 통하여 LED로 연결된 저항기에 직렬 연결된 인버터(inverter)를 포함한다. LED 드라이버 회로(690)는 워터 필터 LED, 각얼음 LED, 분쇄형 얼음 LED, 도어 알람 LED, 워터 LED, 로크 LED 등과 같은 여러 기능을 위한 저항기 및 LED로 연결된 다수의 인버터를 포함한다. LED 드라이버 회로(690)는 참조 번호(748)에서 마이크로제어기(670)로 연결된다.
또한, 마이크로제어기(670)는 사용자가, 전술된 바와 같이, 워터 필터 리셋, 각얼음 디스펜스, 분쇄형 얼음 디스펜스, 도어 알람 설정, 워터 디스펜스 및 로크 등의 기능을 선택하도록 하는 펌웨어 루틴을 저장하고 실행하도록 기능한다. 마이크로제어기(670)는 또한 알람과, 라이트와, 히터를 켜고 끄는 것을 제어하는 펌웨어를 포함한다. 또한, 디스펜서(396) 컵 스위치 회로(682)는 사용자가 얼음을 디스펜스하고자 원하는 경우를 위한 크래들 스위치를 눌렀는지 또는 워터를 디스펜스하고자 원하는 경우를 위한 크래들 스위치를 눌렀는지 판정한다. 마지막으로, 디스펜서(396)는 메인 제어기 보드(326)와 통신하는 통신 회로(684)를 포함한다.
도 47은 온도 보드(398)의 전기 배선도이다. 온도 보드(398)는 마이크로제어기(750)와, 리셋 회로(752)와, 클록 회로(754)와, 알람 회로(756)와, 통신 회로(758)와, 테스트 회로(760)와, 레벨 시프팅(level shifting) 회로(762)와, 드라이버 회로(764)를 포함한다.
마이크로제어기(750)는 5V DC에 의하여 전력이 공급되고 리셋 라인(766)에서 리셋 회로(752)로 연결된다.
클록 회로(754)는 크리스털(770)에 병렬로 연결되고 클록 입력(772,774)에서 마이크로제어기(750)로 연결된 저항기(768)를 포함한다.
알람 회로(756)는 바이어싱 네트워크(778)에 연결된 스피커(776)를 포함한다. 알람 회로(756)는 라인(780)에서 마이크로제어기(750)로 연결된다.
마이크로제어기(750)는 또한 통신 회로(758)로 연결된다. 통신 회로(758)는 접합부2(782)로 연결되고 테스트 회로(760)로 연결된다. 통신 회로(758) 송신 라인은 참조 번호(784)에서 마이크로제어기(750)에 연결되고 통신 회로(758) 수신 라인은 참조 번호(786)에서 연결된다. 테스트 회로(760) 송신 및 수신 라인은 또한 라인(784,786)에서 각각 마이크로제어기(750)로 연결된다.
레벨 시프팅 회로(762)는 다수의 레벨 시프팅 회로를 포함하는데, 여기서 각각의 회로는 서미스터를 구동하기 위하여 전압을 5V에서 12V로 시프팅 하도록 구성된 다수의 트랜지스터를 포함한다. 각각의 레벨 시프팅 회로는 한쪽 선단에서는 참조 번호(766)에서 마이크로제어기로 연결되고 다른 쪽 선단에서는 접합부1(790)로 연결된다.
드라이버 회로(764)는 다수의 드라이버 회로를 포함하는데, 여기서 각각의 회로는 이미터-팔로어(emitter-follower)로서 구성된 다수의 트랜지스터를 포함한다. 각각의 드라이버 회로는 참조 번호(792) 및 접합부1(790)에서 마이크로제어기(750)로 연결된다.
본 발명은, 다양한 특정 실시예의 관점에서 설명되었지만, 당업자라면 청구범위의 사상과 영역을 벗어나지 않는 범위에서 본 발명이 변형되어 실시될 수 있음을 알 것이다.
부록
(표 1)
(표 2)
(표 3)
(표 4)
(표 5)
(표 6)
(표 7)
(표 8)
(표 9)
(표 10)
(표 11)
(표 12)
(표 13)
(표 14)
(표 15)
(표 15 계속)
(표 15 계속)
(표 15 계속)
(표 15 계속)
(표 15 계속)
(표 15 계속)
(표 16)
(표 17)
(표 18)
(표 19)
(표 20)
(표 21)
(표 22)
(표 23)
(표 24)
(표 25)
(표 25 계속)
(표 25 계속)
(표 26)
(표 27)
(표 27 계속)
(표 27 계속)
(표 27 계속)
(표 27 계속)
(표 28)
(표 28 계속)

Claims (31)

  1. 적어도 하나의 냉장실(refrigeration compartment)(102) 및 상기 냉장실 내에 배치된 급냉/해동 팬(quick chill/thaw pan)(122)과, 메인 제어기 보드(main controller board)(326)와, 온도 조절 보드(temperature adjustment board)(398)와, 디스펜서 보드(dispenser board)(396)와, 직렬 통신 버스(serial communication bus)(400)를 포함- 상기 메인 제어기 보드는 상기 냉각/해동 팬의 온도를 제어하기 위하여 상기 직렬 통신 버스를 통해서 상기 온도 조절 보드 및 상기 디스펜서 보드로 전기적으로 연결됨 -하는 냉장 시스템(refrigeration system)을 제어하는 방법으로서,
    다수의 사용자 선택형 입력(user-selected input)- 적어도 냉장실 온도와 급냉/해동 모드를 포함함 -을 수용(accepting)하는 단계와,
    상기 냉장 시스템의 상태를 판정하는 단계와,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 명령(command)을 송신하는 단계와,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 송신된 상기 명령을 근거로 하여 상기 냉장실 및 급냉/해동 팬을 제어하기 위하여 다수의 알고리즘을 실행하는 단계를 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉장 시스템은 상기 메인 제어기 보드에 동작적으로 연결되어 있는 휴먼 기계 인터페이스 보드(human-machine interface board)(324)- 상기 휴먼 기계 인터페이스는 냉장 특성(refrigeration feature)을 선택하기 위하여 사용자가 조작할 수 있는 다수의 키를 포함함 -를 포함하고, 다수의 사용자 선택형 입력을 수용하는 상기 단계는 사용자가 상기 키를 조작하는 경우 상기 키를 디바운싱(debouncing)시키는 단계를 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    냉장 시스템의 상태를 판정하는 상기 단계는 상태 정보를 획득하는 단계를 포함하되, 상기 상태 정보는 적어도 하나의 타이머 상태(timer status)와, 냉장실 송풍기 상태(fresh food fan status)와, 응축기 송풍기 상태(condenser fan status)와, 증발기 송풍기 상태(evaporator fan status)와, 급냉/해동 팬 송풍기 상태(quick chill/thaw pan fan status)와, 압축기 상태(compressor status)와, 히터 상태(heater status)와, 도어 개방/폐쇄 상태(door open/close status)와, 알람 상태(alarm status)와, 크래들 상태(cradle status)를 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 냉장 시스템의 상태를 판정하는 상기 단계는,
    상기 상태 정보에 근거하여 상기 냉장고(refrigerator)(100)가 초기화 모드(initialize mode)와, 예냉 모드(prechill mode)와, 정상 냉각 모드(normal cooling mode)와, 비정상 냉각 모드(abnormal cooling mode)와, 해빙 모드(defrost mode)와, 진단 모드(diagnostic mode)와, 디스펜스 모드(dispense mode) 중 적어도 하나의 모드인지를 판정하는 단계를 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 직렬 통신 버스(400)를 통하여 명령을 송신하는 상기 단계는 디스펜서 보드(396)와 온도 조절 보드(398) 중 적어도 한 쪽으로 명령을 송신하는 단계를 더 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    다수의 알고리즘을 실행하는 상기 단계는, 워터 필터 리셋(resetting awater filter)(502) 동작과, 워터 디스펜스 동작(dispensing water)(488)과, 분쇄형 얼음 디스펜스 동작(dispensing crushed ice)(490)과, 각얼음 디스펜스 동작(dispensing cubed ice)(492)과, 라이트 토글링 동작(toggling a light)과, 키패드 로크 동작(locking keypad) 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 알고리즘을 실행하는 단계를 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    다수의 알고리즘을 실행하는 상기 단계는,
    냉장고 설정 온도(refrigerator set temperature)에 근거하여 해빙 히터(defrost heater)와, 증발기 송풍기(368)와, 압축기(412)와, 응축기 송풍기(364) 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 밀폐 시스템 알고리즘(sealed system algorithm)(506)을 실행하는 단계를 더 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    다수의 알고리즘을 실행하는 상기 단계는,
    도어(134) 개방/폐쇄와 냉장고 설정 온도에 근거하여 냉장실 송풍기의 동작을 제어하기 위한 냉장실 송풍기 알고리즘을 실행하는 단계를 더 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    다수의 알고리즘을 실행하는 상기 단계는,
    교정 경사 및 오프셋(calibration slope and offset)을 교정하고 저장하기 위한 센서 판독 및 롤링 평균(sensor-read-and-rolling-average) 알고리즘(522)을 실행하는 단계를 더 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    다수의 알고리즘을 실행하는 상기 단계는,
    해빙 알고리즘(510)을 실행하는 단계를 더 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    해빙 알고리즘(510)을 실행하는 상기 단계는 히터(356)와, 압축기(412)와,다수의 송풍기를 제어하는 단계를 포함하는
    냉장 시스템 제어 방법.
  12. 적어도 하나의 냉장실(102) 및 상기 냉장실 내에 배치된 급냉/해동 팬을 구비한 냉장 시스템용 제어 시스템으로서,
    메인 제어기 보드(326)와,
    온도 조절 보드(398)와,
    디스펜서 보드(396)와,
    직렬 통신 버스(400)를 포함- 상기 메인 제어기 보드는 상기 냉장실 및 상기 냉각/해동 팬의 온도를 제어하기 위하여 상기 직렬 통신 버스를 통해서 상기 온도 조절 보드 및 상기 디스펜서 보드로 전기적으로 연결됨 -하고,
    다수의 입력- 적어도 냉장실 온도와 급냉/해동 모드를 포함함 -을 수용하고,
    상기 냉장 시스템의 상태를 판정하고,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 명령을 송신하고,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 송신된 상기 명령을 근거로 하여 상기 냉장실 및 급냉/해동 팬을 제어하기 위하여 다수의 알고리즘을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 메인 제어기 보드- 상기 메인 제어기 보드는 사용자 선택형 입력을 수용함 -에 동작적으로 연결되어 있는 휴먼 기계 인터페이스 보드(324)- 상기 휴먼 기계 인터페이스는 냉장 특성을 선택하기 위하여 사용자가 조작할 수 있는 다수의 키를 포함함 -를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    사용자에 의하여 조작되는 경우 상기 키(458)를 디바운싱 시키도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상태 정보를 획득하도록 구성되되,
    상기 상태 정보는 적어도 하나의 타이머 상태와, 냉장실 송풍기 상태와, 응축기 송풍기 상태와, 증발기 송풍기 상태와, 급냉/해동 팬 송풍기 상태와, 압축기 상태와, 히터 상태와, 도어 개방/폐쇄 상태와, 알람 상태와, 크래들 상태를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 상태 정보에 근거하여 냉장 모드를 판정하도록 구성되되,
    상기 냉장 모드는 초기화 모드와, 예냉 모드와, 정상 냉각 모드와, 비정상 냉각 모드와, 해빙 모드와, 진단 모드와, 디스펜스 모드 중 적어도 하나의 모드를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 상기 직렬 통신 버스(400)를 통하여 상기 디스펜서 보드(396)와 상기 온도 조절 보드(398) 중 적어도 한 쪽으로 명령을 송신하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    워터 필터 리셋(502) 동작과, 워터 디스펜스 동작(488)과, 분쇄형 얼음 디스펜스 동작(490)과, 각얼음 디스펜스 동작(492)과, 라이트 토글링 동작과, 키패드 로크 동작 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 알고리즘을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    상기 냉장고 설정 온도에 근거하여 해빙 히터(356)와, 증발기 송풍기(368)와, 압축기(412)와, 응축기 송풍기(364) 중 적어도 하나의 동작을 제어하기 위한 밀폐 시스템 알고리즘(506)을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    도어(134) 개방/폐쇄와 냉장고 설정 온도에 근거하여 냉장실 송풍기의 동작을 제어하기 위한 냉장실 송풍기 알고리즘(482)을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    교정 경사 및 오프셋을 교정하고 저장하기 위한 센서 판독 및 롤링 평균 알고리즘(522)을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  22. 제 12 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    해빙 알고리즘(510)을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 제어 시스템은,
    해빙 알고리즘(510)을 실행하는 경우 히터(356)와, 압축기(412)와, 다수의송풍기를 제어하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  24. 제 12 항에 있어서,
    상기 메인 제어기 보드(326)는 비교기 회로(comparator circuit)(562)에 전기적으로 연결된 마이크로 제어기(microcontroller)(540)와, 리셋 회로(reset circuit)(544)와, 클록 회로(clock circuit)(542)와, 증발기/응축기 송풍기 제어(546)와, 다수의 DC 모터 구동기(DC motor driver)(548,550)와, EEPROM(552)과, 스텝퍼 모터(stepper motor)(554)와, 인터럽트 회로(interrupt circuit)(558)와, 통신 회로(556)와, 릴레이 회로(relay circuit)(560)와, 바이어싱 회로(biasing circuit)(580)와, 전력 공급 회로(power supply circuit)를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  25. 제 12 항에 있어서,
    상기 디스펜서 보드(396)는 리셋 회로(672)에 전기적으로 연결된 마이크로제어기(670)와, 클록 회로(674)와, 알람 회로(676)와, 램프 회로(678)와, 히터 제어 회로(680)와, 컵 스위치 회로(cup switch circuit)(682)와, 통신 회로(684)와, 테스트 회로(686)와, 디스펜서 선택 회로(688)와, LED 구동 회로(690)를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  26. 제 12 항에 있어서,
    상기 온도 조절 보드(398)는 리셋 회로(752)에 전기적으로 연결된 마이크로제어기(398)와, 클록 회로(754)와, 알람 회로(756)와, 통신 회로(758)와, 테스트 회로(760)와, 레벨 변화 회로(level shifting circuit)(672)와, 구동 회로(764)를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  27. 적어도 하나의 냉장실(102) 및 상기 냉장실 내에 배치된 급냉/해동 팬(122)을 구비한 냉장 시스템용 제어 시스템으로서,
    전자 제어기(electronic controller)(320)와,
    직렬 통신 버스(400)를 포함- 상기 제어기는 상기 급냉/해동 팬과 상기 직렬 통신 버스로 전기적으로 연결됨 -하고,
    다수의 입력- 적어도 냉장실 온도와 급냉/해동 모드를 포함함 -을 수용하고,
    상기 냉장 시스템의 상태를 판정하고,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 명령을 송신하고,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 송신된 상기 명령을 근거로 하여 상기 냉장실및 급냉/해동 팬을 제어하기 위하여 다수의 알고리즘(452,522)을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  28. 적어도 하나의 냉장실(102) 및 상기 냉장실 내에 배치된 급냉/해동 팬(122)을 구비한 냉장 시스템용 제어 시스템으로서,
    전자 제어기(320)와,
    다수의 입력 선택 키(input selection key)를 포함하는 HMI 보드(324)를 포함- 상기 제어기는 상기 HMI 보드로 전기적으로 연결되고 사용자가 급냉 모드와 급속 해동 모드 중 선택할 수 있도록 구성됨 -하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 입력 선택기 키(458)는 급냉 키와 급속 해동 키 중 적어도 하나를 포함하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  30. 제 28 항에 있어서,
    상기 전자 제어기(320)는,
    메인 제어기 보드(326)와,
    온도 조절 보드(398)와,
    디스펜서 보드(386)와,
    직렬 통신 버스(400)를 포함- 상기 메인 제어기 보드는 상기 냉장실(102) 및 상기 급냉/해동 팬(122)의 온도를 제어하기 위하여 상기 직렬 통신 버스를 통해서 상기 온도 조절 보드 및 상기 디스펜서 보드로 전기적으로 연결됨 -하는
    냉장 시스템용 제어 시스템.
  31. 제 29 항에 있어서,
    다수의 입력- 적어도 냉장실 온도와 급냉/해동 모드를 포함함 -을 수용하고,
    상기 냉장 시스템의 상태를 판정하고,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 명령을 송신하고,
    상기 직렬 통신 버스를 통하여 송신된 상기 명령을 근거로 하여 상기 냉장실 및 급냉/해동 팬(122)을 제어하기 위하여 다수의 알고리즘을 실행하도록 구성된
    냉장 시스템용 제어 시스템.
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