KR0138035B1 - 실내 온도 제어 시스템 및 실내 고정점 온도 제어 프로세스 - Google Patents

실내 온도 제어 시스템 및 실내 고정점 온도 제어 프로세스

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KR0138035B1
KR0138035B1 KR1019940018616A KR19940018616A KR0138035B1 KR 0138035 B1 KR0138035 B1 KR 0138035B1 KR 1019940018616 A KR1019940018616 A KR 1019940018616A KR 19940018616 A KR19940018616 A KR 19940018616A KR 0138035 B1 KR0138035 B1 KR 0138035B1
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지. 피어레트 피터
엘. 웨보우스키 로리
브루스 부크홀쯔 에이.
디. 굿너프 글렌
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스티븐 이. 리바이스
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Abstract

HVAC 시스템에 대한 세트백 제어가 프로그램된 마이크로프로세서와 연결된 제어 패널상의 스위치를 누름으로써 선택가능하다. 그리고나서 프로그램된 마이크로프로세서는 선정된 시간이 경과될 때까지 매 시간마다 정해진 양만큼 고정점 온도를 변화시키기 위해 동작한다. 고정점 온도는 개시 고정점 온도에 복귀되기 전에 시간 계수를 위해 유지된다. 고정점 온도의 직접적인 변화는 HVAC 시스템이 난방 또는 냉방 모드인지에 대한 함수이다.

Description

실내 온도 제어 시스템 및 실내 고정점 온도 제어 프로세스
제1도는 난방, 통풍 및 냉방 시스템에 대한 제어 시스템에 내장된 마이크로프로세서를 도시하는 도면.
제2A도 및 제2B도는 제어 시스템에 연결된 특정 스위치가 눌러질 때 제1도의 제어 시스템에 내장된 마이크로프로세서에 의해 실행될 수 있는 온도 세트백 프로그램을 도시하는 도면.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10:마이크로프로세서11:A/D 인터페이스
12:난방, 통풍 및 냉방(HVAC) 시스템16:수면 스위치
28:제어 패널32:디스플레이
본 발명은 일반적으로 야간에 발생하는 세트백 기간(setback period) 동안의 온도 제어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이 기간 동안 난방, 통풍 및 냉방(heating, venting and air conditioning; HVAC) 시스템에 대한 고정점(detpoint) 온도의 자동 제어에 관한 것이다.
정상 수면 시간 동안 야간 온도의 온도식 제어(thermostatic control)가 본 기술 분야에 공지되어 있다. 이것은 사람이 선정된 시간 동안 유지되는 하나 또는 그 이상의 세트백(setback) 온도를 정할 수 있게 프로그램할 수 있는 온도 조절기(thermostat)에 의해 어느 정도 달성된다. 그 후 온도식 제어는 아침에 이전 온도로 돌아가거나 또는 새로운 온도로 되기 전의 선정된 기간 동안 세트백을 실시할 수 있도록 동작된다.
상기의 온도식 제어의 프로그램 항목(entry)은 사람에 의해 만들어질 필요가 있다. 사람에 의한 각각의 프로그램 가능한 항목은 소정 시간에 발생하는 온도를 선택 및 저장하기 위한 몇개의 단계를 필요로 한다. 특정한 온도의 선택은 안락하지 못한 수면 환경이 되게 할 수 있는 온도의 급격한 하강 또는 상승을 피해야 할 필요성에 관해서는 충족시키지 않는다. 상기의 개인적으로 프로그램된 제어는 또한 HVAC 유니트가 난방 대 냉방시의 온도가 서로 다르게 이완될 필요가 있는 계절에 따라 변화시켜야 한다는 것을 고려할 수 없다.
본 발명은 난방, 통풍 및 냉방 시스템에 대한 자동 세트백 제어를 제공한다. 자동 세트백 제어는 선택된 자동 수면 모드로 사람에 응답한다. 이러한 제어는 처음의 4시간 동안 각 시간마다 현재 고정점 온도를 미리 정해진 양만큼 이완시키기 위해 즉시 진행되도록 동작한다. 이러한 미리 정해진 양은 시스템이 난방 또는 냉방 모드인 지의 여부에 따라 고정점 온도까지 증가 또는 감소한다. 고정점 온도는 그후 최초 고정점 온도에 복귀되기 전에 남은 3시간 동안 유지된다.
제1도를 참조하면, 마이크로프로세서(10)이 A/D 인터페이스(11)을 통해서 난방, 통풍 및 냉방(HVAC) 유니트(12)에 동작가능하게 접속된다. HVAC 유니트(12)는 양호하게는 내부(indoor) 열 교환 코일(14), 외부(outdoor) 열 교환 코일(16), 압축기(18), 교환(reversing) 밸브(20) 및 내부 열 교환 코일(14)를 거쳐 공기를 이동시키기 위한 팬(22)를 포함한다. 이들 소자들은 고정점 온도로부터 온도 감지기(24)에 의해 감지된 온도의 소정의 변화에 반응하는 A/D 인터페이스(11)을 통해서 마이크로프로세서(10)에 의해 선택적으로 제어된다. 선택적 제어는 마이크로프로세서 제어된 난방, 통풍 및 냉방 시스템의 기술 분야에 공지된 제어 프로그램에 따른 것이다.
제어 프로그램용 고정점 온도는 마이크로프로세서(10)에 의해 실행가능한 저장된 온도 세트백(temperature setback) 프로그램으로 운용될 수 있다. 온도 세트백 프로그램은 제어 패널(28)상의 수면(sleep) 스위치(26)에 의해 양호하게 활성화된다. 따라서, 활성화된 온도 세트백 프로그램은 제어 패널(28)상의 난방/냉방 모드 스위치(30)의 상태에 따라 고정점 온도를 점진적으로 증가시키거나 감소시키기 위해 동작된다. 따라서, 변화된 고정점 온도는 모든 시간에 제어 패널(28)의 디스플레이(32)상에 디스플레이된다. 온도 세트백 프로그램은 디스플레이된 온도가 수면 스위치(26)을 턴오프시킴으로써 너무 덥거나 너무 춥다고 여겨질 때는 언제든지 중지될 수 있다.
제어 프로그램 및 온도 세트백 프로그램은 모두 마이크로프로세서(10)과 연결된 불휘발성 판독 전용 메모리(34) 내에 저장된다. 제어 시스템의 제조시에 양호하게 저장된 이들 프로그램은 난방, 통풍 및 냉방 시스템의 최종 구입자에 의해 변경될 수 없다. 저장된 프로그램들은 판독되어 반복적으로 실행될 때 마이크로프로세서(10)과 연결된 주 메모리내에 저장된다.
제2도를 참조하면, 온도 세트백 프로그램과 관련된 실행가능한 단계의 플로우차트가 도시된다. 플로우차트는 마이크로프로세서(10)이 처음으로 스위치 온될때 일어나는 초기 루틴(50)을 개시한다. 이 초기 루틴은 수면 플래그(sleep flag)를 0으로 설정하는 것을 포함한다. 이 수면 플래그는 온도 세트백 프로그램이 활성 상태인지 비활성 상태인지를 나타내기 위해 온도 세트백 프로그램에 의해 이용될 수 있다. 0의 플래그값은 비활성 상태를 나타낸다. 초기 루틴에 이어, 마이크로프로세서는 주 제어(52)로 진행한다. 주 제어는 마이크로프로세서(10)이 마이크로프로세서에 의해 실행되도록 저장된 각각의 프로그램을 실행할 때를 결정한다. 이에 관하여, 마이크로프로세서(10)은 온도 세트백 프로그램 뿐만 아니라 HVAC 유니트(12)에 대한 제어 프로그램을 순차적으로 실행한다. 각 프로그램은 마이크로프로세서가 다음 프로그램을 진행하기 전에 실행하기 위한 최소량의 시간을 갖는다. 서로 상호 의존적인 많은 프로그램들은 마이크로프로세서(10)에 의해 호출되어 실행될 수 있다.
온도 세트백 프로그램이 실행될 때, 마이크로프로세서는 단계(54)로 진행할 것이고, 수면 플래그가 1과 동일한 지에 대해 질문한다. 이 플래그가 0으로 초기화될 것이기 때문에, 마이크로프로세서는 아니오 경로를 따라 단계(56)으로 진행하고, 수면 스위치(26)이 눌려졌는지에 대해 질문한다. 눌려진 수면 스위치는 실내 거주자가 제2도의 세트백 프로그램을 활성화시키기를 원한다는 것을 나타낼 것이다. 수면 스위치가 눌려지지 않았다면, 세트백 프로그램은 활성화되지 않을 것이고, 마이크로프로세서는 단계(56)의 아니오 경로를 따라 단계(58)로 진행되어, 마이크로프로세서(10)에 대한 주 제어로 다시 빠져나갈 것이다. 물론, 실내의 거주자에 의해 정해질 수 있는 어떤 고정점 온도에 대해서도, 예를 들어 HVAC 유니트(12)가 제어될 수 있는 다음의 실행가능한 프로그램으로 진행하도록 마이크로프로세스를 프롬프트(prompt)시킨다. 단계(56)을 다시 참조하면, 세트백 프로그램이 활성화되는 경우에, 마이크로프로세서는 단계(56)으로부터 단계(60)으로 진행하여, 수면 플래그를 1과 동일하게 설정할 것이다. 수면 플래그가 1과 동일한 한, 마이크로프로세서는 세트백 온도 프로그램의 세트백 온도 루틴을 실행하게 될 것이다. 마이크로프로세서는 단계(60)으로부터 단계(62)로 진행하고, 온도 세트백 루틴을 위해 개시 고정점 온도를 저장한다. 개시 고정점은 거주자가 수면 스위치(26)을 눌러서 온도 세트백 루틴을 선택하기 전에 실내에 맞추어 결정한 양호한 현재의 고정점이다. 마이크로프로세서는 단계(64)로 진행하고, 타이머 클럭을 초기화한다. 타이머 클럭은 선정된 클럭값으로부터 하향 계수를 시작할 것이다. 클럭값은 단계(64)으로 표시된 것처럼 양호하게는 한 시간이다. 다음으로, 마이크로프로세서는 단계(66)에서 0과 동일한 시간 계수기를 설정하기 위해 진행될 것이다. 마이크로프로세서는 단계(68)로 진행하여 시간 타이머가 0으로 감소되는지에 대해 질문할 것이다. 시간 타이머가 감소되지 않은 경우에, 마이크로프로세서는 단계(58)로 진행하여 주 제어로 다시 빠져나갈 것이다. 이전에 논의된 바와 같이, 주 제어는 제2도의 온도 세트백 프로그램, 특히 단계(54)로 복귀하기 전에 마이크로프로세서(10)에 의해 실행가능한 다른 프로그램을 자극할 것이다. 단계(54)를 참조하면, 마이크로프로세서(10)은 수면 스위치(26)이 온을 유지하고 있는지의 여부에 대해 단계(70)에서 질문하도록 진행하는 것을 프롬프트하는 단계에서 수면 플래그는 1과 동일하게 미리 설정될 것이다. 수면 스위치(26)은 실내의 거주자가 세트백 프로그램을 비활성화시키기 위한 선택을 할때까지 온을 유지할 것이다. 이것이 발생하는 때에는, 마이크로프로세서는 단계(70)에서 수면 스위치 상태로 변하고, 수면 플래그가 단계(74)로 진행하여 단계(62)에서 원래 저장된 개시 고정점과 동일한 고정점 온도를 설정하기 전에 0과 동일하게 설정되는 단계(72)로 아니오 경로를 따라 진행한다. 마이크로프로세서는 단계(74)로부터 단계(58)로 진행하여 주 제어로 다시 빠져나갈 것이다.
다시 단계(70)을 참조하면, 실내의 거주자가 온도 세트백 루틴을 종료시키지 않는다면, 마이크로프로세서는 단계(68)로 예 경로를 따라 진행하여, 시간 타이머가 0과 동일한 지에 대해 질문할 것이다. 마이크로프로세서는 단계(76)으로 진행할 것이고 시간 계수기를 1씩 증가시킨다. 마이크로프로세서는 그후 시간 계수기가 단계(78)에서 7과 동일한 지에 대해 질문할 것이다. 시간 계수기가 1이기 때문에, 마이크로프로세서는 단계(80)으로 진행하여, 다시 시간 클럭 타이머를 초기화시킨다. 그런후 마이크로프로세서는 단계(82)로 진행하여, 시간 계수기가 4보다 큰 지에 대해 질문할 것이다. 시간 계수기가 1이기 때문에, 마이크로프로세서는 단계(84)로 진행하여 모드 스위치(30)이 난방 모드인 지에 대해 질문할 것이다. 응답이 예이면, 마이크로프로세서는 단계(86)으로 진행하여 현재 고정점 온도를 감소시킬 것이다. 고정점 온도의 감소량은 난방 또는 냉방되는 공간에 대한 온도의 느린 이완을 결정하는 소정의 현재 양일 수 있다. 화씨 1도(one degree Fahrenheit)의 온도 변화는 시간당 적절한 양으로 밝혀졌다. 단계(84)를 다시 참조하면, 모드 스위치(30)이 난방 모드를 표시하지 않는 경우에, 마이크로프로세서는 단계(88)로 아니오 경로를 따라 진행하여, 정해진 양만큼 현재의 고정점 온도를 증가시킬 것이다. 그러므로 시간 계수기가 4를 초과하지 않은 결과로서, 모든 스위치(30)이 난방 도는 냉방 모드를 나타내는 지의 여부에 따라 마이크로프로세서는 단계(86)의 현재 고정점 온도를 증가시키든지, 단계(88)의 현재 고정점 온도를 감소시킬 것이다. 어떤 경우이든, 마이크로프로세서가 단계(90)으로 진행하여 디스플레이(32)상에 증가된 또는 감소된 고정점 온도를 디스플레이할 것이다. 마이크로프로세서는 단계(90)으로부터 단계(58)로 진행하여 주 제어로 다시 빠져나갈 것이다. 주 제어는 HVAC 유니트(12)에 대한 제어 프로그램을 순차적으로 자극하리라는 것을 알 수 있다. 프로그램은 고정점 온도의 변화에 반응하기 위해 HVAC 유니트(12)를 프롬프트시킬 것이다. 이에 관하여, 제어된 HVAC 유니트가 사실상 냉방 모드라면 정해진 양만큼 온도가 상승하고, 난방 모드에 대해서는 정해진 양만큼 온도가 떨어지게 할 것이다. 마이크로프로세서(10)에 대한 주 제어가 제2도의 세트백 프로그램에 의해 지시된 고정점 온도의 소정 변화에 반응하도록 제어 프로그램을 자극하는 것을 계속할 것이다. 이러한 변화들은 마이크로프로세서가 세트백 프로그램의 단계(54,70,68,76,78 및 82)를 거쳐 진행할 때 일어나고, 어떤 경우이든 시간 계수기가 4에 도달할 대까지 단계(86 및 88)의 현재의 고정점 온도를 감소 또는 증가시킬 것이다. 이때에, 마이크로프로세서는 예 경로를 따라 단계(82)를 벗어나서 단계(58)을 통해 주 제어로 다시 빠져나갈 것이다. 제어 프로그램은 동시에 시간 계수기가 4의 계수에 도달할 때에 HVAC 유니트(12)가 설정된 현재 고정점 온도를 유지시켜 줄 것이다.
온도 세트백 제어 프로그램은 시간 계수기가 단계(76)에서 7로 증가될 때까지 패턴을 유지하는 동안에 완전히 실행되기 위해 계속될 것이다. 단계(78)의 마이크로프로세서는 시간 계수기가 7에 도달된 것을 나타내고, 단계(72)로 진행하여 수면 플래그를 0과 동일하게 설정할 것이다. 고정점은 단계(58)의 주 제어로 다시 빠져나가기 전에 단계(74)의 개시 고정점 온도에 복귀될 것이다. 제어 프로그램은 후속적으로 HVAC 유니트(12)가 제어된 공간이 온도를 개시 고정점 온도에 복귀시킨다. 이 온도는 고정점 온도가 더 변경될 때까지 주 제어에 의해 유지될 것이다. 제2도의 온도 세트백 제어 프로그램에 의한 고정점 온도의 변경은 물론 실내 거주자가 수면 스위치(26)을 활성화시키는 경우에 일어날 수 있을 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 기술된 것임을 알 수 있다. 본 기술 분야의 숙련된 자들은 이 특정 실시예를 쉽게 변경, 변형 및 개량할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예는 난방 및 냉방 성능을 모두 갖고 적절하게 내부 공간을 난방 및 냉방하기만 하는 시스템에서의 고정점 온도를 제어할 수 있을 것이다. 다라서, 이전의 설명은 단지 예시를 위한 것이고, 본 발명은 특허 청구범위에 의해서만 제한된다.

Claims (12)

  1. 실내의 온도를 제어하기 위한 시스템에서, 고정점 온도 제어를 포함하는 상기 시스템이, 경과할 선정된 기간을 클럭시키기 위한 클럭 타이머; 선정된 기간의 클럭킹을 개시하기 위해 상기 클럭 타이밍 수단을 트리거시키기 위한 트리거 논리; 선정된 기간이 경과된 횟수를 계수하기 위한 계수기; 선정된 기간이 경과된 횟수를 계수하는데 있어 변화가 생길 때마다 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키기 위한 온도 변화 논리, 선정된 기간이 경과된 횟수에 대한 계수가 선정된 수에 도달할 때, 상기 온도 변화 논리가 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키는 것을 정지시키기 위한 논리를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 선정된 기간이 경과된 횟수에 대한 계수가 제2선정된 수에 도달할 때 개시 고정점 온도에 고정점 온도를 복귀시키기 위한 논리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키기 위한 상기 온도 변화 논리가 난방 또는 냉방 동작 모드를 선택하기 위한 적어도 하나의 스위치; 난방 모드 선택에 응답하여, 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 감소시키기 위한 논리; 및 냉방 모드 선택에 응답하여 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 증가시키기 위한 논리를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 클럭 타이머를 트리거링시키기 위한 상기 트리거링 논리가 고정점 온도의 정해진 제어를 초기화시키기를 원하는 사람에 의해 동작하는 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 고정점 온도의 정해진 제어가 초기화 또는 종료될 때를 선택하기 위한 스위치; 스위치 선택이 정해진 제어의 종료를 나타낼 때, 상기 고정점 온도를 정해진 제어가 처음으로 초기화되었을 때 발생하는 고정점 온도에 복귀시키기 위해, 상기 스위치에 반응하는 논리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  6. 실내의 온도를 제어하기 위한 시스템에서, 고정점 온도 제어를 포함하는 상기 시스템이, 고정점 온도의 정해진 제어가 초기화될 때를 선택하기 위한 스위치; 및 스위치 선택이 이루어질 때 고정점 온도의 정해진 제어를 실시하기 위해 상기 스위치에 접속되고, 불휘발성 메모리에 접속된 프로그램가능한 프로세서를 포함하고, 상기 불휘발성 메모리는 경과할 시간의 선정된 기간을 클럭킹하기 위해 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해 실행가능한 클럭 타이밍 논리; 기간이 경과된 횟수를 계수하기 위해 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해 실행가능한 카운팅 논리; 선정된 기간이 경과된 횟수를 계수하는데 있어 변화가 생길 때마다 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키기 위해 상기 프로그램 가능한 프로세서에 의해 실행가능한 논리; 및 경과된 선정된 기간에 대한 계수가 선정된 수에 도달할 때, 상기 수단이 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키는 것을 정지시키기 위해 상기 프로그램 가능한 프로세서에 의해 실행가능한 논리를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 불휘발성 메모리는 선정된 기간이 경과한 횟수의 계수가 제2선정된 수에 도달할 때 상기 고정점 온도를 개시 고정점 온도에 복귀시키기 위해 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해 실행가능한 논리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 난방, 통풍 및 냉방 시스템의 동작 중 난방 또는 냉방 모드를 선택하기 위해 상기 프로그램가능한 프로세서에 접속된 적어도 하나의 스위치를 포함하고, 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키기 위한 상기 불휘발성 메모리내의 상기 논리는 난방 모드가 선택될 때 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 감소시키기 위해 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해 실행가능한 논리; 및 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 증가시키기 위해 사익 프로그램가능한 프로세서에 의해 실행가능한 논리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  9. 제6항에 있어서, 상기 불휘발성 메모리는 고정점 온도의 변화에 응답하여 난방, 통풍 및 냉방을 제어하기 위해 상기 프로그램가능한 프로세서에 의해 실행가능한 제어 논리를 더 포함하고, 고정점 온도의 제어 및 난방,통풍 및 공기 조절 시스템의 제어는 상기 프로그램가능한 프로세서의 제어하에 있는 것을 특징으로 하는 실내 온도 제어 시스템.
  10. 실내의 고정점 온도를 제어하기 위한 프로세스에 있어서, 상기 프로세스는 경과할 시간의 선정된 기간을 정하는 단계; 선정된 기간의 클럭킹을 초기화시키는 단계; 선정된 기간이 경과한 횟수를 계수하는 단계; 선정된 기간이 경과한 횟수를 계수하는데 있어 변화가 생길 때마다 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키는 단계; 및 선정된 기간이 경과한 횟수에 대한 계수가 선정된 수에 도달할 때 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키는 것을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 고정점 온도 제어 프로세스.
  11. 제10항에 있어서, 선정된 기간이 경과한 횟수에 대한 계수가 제2선정된 수에 도달할 때 고정점 온도를 개시 고정점 온도에 복귀시키기 위한 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 고정점 온도 제어 프로세스.
  12. 제11항에 있어서, 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 변화시키는 상기 단계가 동작의 난방 또는 냉방 모드를 선택하는 단계; 난방 모드가 선택될 때 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 감소시키는 단계; 및 냉방 모드가 선택될 때 정해진 양만큼 현재 고정점 온도를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실내 고정점 온도 제어 프로세스.
KR1019940018616A 1993-07-30 1994-07-29 실내 온도 제어 시스템 및 실내 고정점 온도 제어 프로세스 KR0138035B1 (ko)

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