KR100204234B1 - 에어콘의 쾌적운전을 위한 체감센서와 쾌적운전 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실내에서의 에어콘 운전환경으로 습도, 재실자의 착의 및 활동정도에 대응하여 에어콘의 냉방 운전정도를 제어하므로서 쾌적냉방을 구현해주기 위한 체감센서와 이 체감센서를 이용한 운전 제어방법에 관한 것으로, 종래의 쾌적지표 창출과 그에 따른 에어콘 운전제어에 있어서는 PMV값이 실제 온열 실험한 값과 비교해볼 때 실제의 운전환경에 일치되기가 어렵고 특히 습도 영향에 대한 고려가 최소화되어 있으므로 쾌적운전 실현에 장애가 있게 되며, 체감센서 또한 일정온도 유지를 위한 전력공급 변화분으로부터의 체감도 환산, 추정방법이므로 실제의 발열체인 사람의 피부나 활동정도에 대응하는 발열증가를 추정하기 어려운 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 습도에 의한 실내의 에어콘 운전 환경변화와 인체의 착의량 및 활동정도에 대응하는 쾌적운전 지표를 창출해내고 이에 상당하는 실내 운전환경의 정확한 추정을 통해 에어콘의 냉방운전 제어를 수행하므로서 쾌적냉방의 구현이 가능하고 인체가 느끼는 실제상황에 맞는 운전제어를 수행할 수 있도록 한 것으로 에어콘에 적용한다.

Description

에어콘의 쾌적운전을 위한 체감센서와 쾌적운전 제어방법

제1도는 종래 에어콘에서의 쾌적 지표 창출 과정도.

제2도는 종래 에어콘에서의 체감센서 구성도.

제3도는 본 발명에 의한 쾌적 지표 창출 과정도.

제4도는 본 발명에 의한 쾌적운전 제어장치의 불록구성도.

제5도는 본 발명에 의한 체감센서의 구성도.

제6도는 본 발명의 쾌적운전 제어방법의 플로우챠트.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 습도센서 2 : 온도센서

3 : 활동량 센서 4 : 체감센서

5 : 마이컴

본 발명은 실내에서의 에어콘 운전환경으로 습도, 재실자의 착의 및 활동정도에 대응하여 에어콘의 냉방 운전정도를 제어하므로서 쾌적냉방을 구현해주기 위한 체감센서와 이 체감센서를 이용한 운전 제어방법에 관한 것이다.

종래에 에어콘 운전제어에 요구되는 운전환경과 그로부터 창출되는 쾌적지표는, 제1도를 참조하면 운전환경의 입력요소로 온도와 사람의 활동량, 습도 및 착의량과 복사온, 실내의 기류를 감지하고, 실험적으로 축적된 퍼지(Purge)데이타로부터 PMV값을 추적하여 PMV=0가 되는 조건이 만족되도록 압축기, 팬 등을 제어하므로서 냉방정도와 송풍량을 통제한다.

이때 실내에 있는 사람이 느끼는 체감온도는 기류나 습도, 착의량을 변수로 하고 있으므로 제2도에서와 같이 구성된 체감센서로부터 체감온도를 모의하여 추정한다.

즉, 복사온을 측정하기 위한 흑체(G)와 신체와 같이 발열하기 위한 히터(H)가 구비된 것으로 복사온 입사가 작은 경우 기류가 있는 경우에는 흑체(G)의 온도가 내려가게 되며 이때 흑체(G)의 온도를 일정하게 유지하기 위하여 히터(H)의 공급전력을 증가시키게 되고 이와 같은 전력량의 차이로부터 인체가 주변에 빼앗기기는 열량을 추정, 환산하는 것이다.

그러나 이와 같은 종래의 쾌적지표 창출과 그에 따른 에어콘 운전제어에 있어서는 PMV값이 실제 온열 실험한 값과 비교해 볼때 실제의 운전환경에 일치되기가 어렵고 특히 습도영향에 대한 고려가 최소화되어 있으므로 쾌적운전 실현에 장애가 있게되며, 체감센서 또한 일정온도 유지를 위한 전력공급 변화분으로부터의 체감도 환산, 추정방법이므로 실제의 발열체인 사람의 피부나 활동정도에 대응하는 발열증가를 추정하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 습도에 의한 실내의 에어콘 운전 환경변화와 인체의 착의량 및 활동정도에 대응하는 쾌적운전 지표를 창출해내고 이에 상당하는 실내 운전환경의 정확한 추정을 통해 에어콘의 냉방운전 제어를 수행하므로서 쾌적냉방의 구현이 가능하고 인체가 느끼는 실제상황에 맞는 운전제어를 수행할 수 있도록 한 에어콘의 쾌적운전을 위한 체감센서와 쾌적운전 제어방법을 제공함을 목적으로 하며, 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 체감센서 및 에어콘 운전 제어 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제3도를 참조하면 본 발명에서 창출되는 쾌적지표는 여름철 습도의 영향을 고려하여 온열감을 추정하기 위한 요소로, 습도와 건구온도 및 사람의 활동량, 피부온을 입력요소로 하고 피부온은 실내의 기류와 활동량 및 건구온도를 입력요소로 하여 이에 대응하는 함수관계의 온열감 데이터 맵으로부터 온도(Ts)=0으로 되는 제어조건을 찾고, 이 제어조건으로 압축기와 팬을 구동시켜 온도와 기류의 제어를 수행하는 것이다.

즉, 제4도에서와 같이 습도센서(1)로부터 실내습도 정보를, 온도센서(2)로부터 실내온도 정도를 활동량 센서(3)로부터 사람의 활동량 정보를, 체감센서(4)로부터 착의량 및 활동정보에 따른 온열감 정보를 마이컴(5)에서 입력받아 상기한 바와 같은 쾌적운전 지표를 창출해내어 에어콘의 냉방운전 제어를 수행한다.

여기서, 체감센서(4)는 제5도에서와 같이, 피부의 발열에 대응하는 체감모의를 위한 발열판(4A)과, 발열판(4A)의 온도를 피부온으로 모의하여 검출해내기 위한 열전대(4B)와, 상기 발열판(4A)을 가열하며 피부온 상태로 유지시키는 히터(4C), 외기온에 따라 피복 저항치가 상이한 착의에 대응하여 히터 발열량을 증감시켜주는 가변저항( 4D)과, 활동량 센서로부터의 활동량 감지정도에 따라 히터 발열량을 증감시켜주는 가변저항(4E)으로 구성된다.

ACV는 전원이다.

따라서 발열판(4A)은 초기에 착의량, 활동량의 정도에 따라 가변저항(4D)(4E)으로 설정된 전력 레벨에 의하여 히터(4C)의 발열량에 대응하는 피부온의 온도로 일정하게 유지되고 있는 상태에서 기류 및 건구온도에 의해 냉각되는 정도가 변화되면 그 표면온도는 증감된다.

이와 같은 발열판(4A)의 표면온도 변화는 열전대(4B)로 측정되어 인체의 피부온도를 모의한 온열감 정보로 마이컴(5)에 공급되고, 마이컴(5)은 입력정보에 대응하여 발한량 데이터를 찾고 이 데이터로부터 온열감 데이터를 해독하여 제어대상(목표) 온도(Ts)=0의 조건이 되도록 압축기 및 팬을 제어한다.

즉, 제6도를 참조하여 이와 같은 본 발명의 쾌적운전 제어과정을 설명하면 다음과 같다.

마이컴(5)은 습도센서(1)와 온도센서(2), 활동량 센서(3)로부터 습도, 건구온도, 활동량을 읽어 들이고, 활동량 값은 체감센서(4)로 공급하여 가변저항(4D)(4E)을 조절한다.

즉, 활동량이 많은 경우에는 가변저항(4E)값을 줄여서 히터(4C)에 공급되는 전류를 증가시켜주고 활동량이 적은 경우에는 가변저항(4E)값을 증가시켜서 전류를 감소시켜준다.

또한 착의량(사용자의 키이조작에 의한 입력)에 따라 가변저항( 4D)값을 조절하여 외기온이 높은 경우에는 착의정도가 낮게되므로 가변저항(4D)값을 감소시키고 반대의 경우는 증가시켜준다.

이와 같이 발열판(4A) 온도를 환경(활동량/착의량)에 따른 피부온도에 대응하게 변화시켜주는 것이다.

이때 체감센서(4)는 상기한 바와 같은 마이컴(5)의 가변저항(4D)(4E)제어를 통해 정해진 기본 피부온도(33℃내지 34℃)상태를 유지하게 된다.

이후에 온도변화, 습도, 복사온, 기류 등의 외부조건으로 인하여 발열판(4A)의 표면온도가 변화되고, 이 변화분은 열전대(4B)에 의하여 전기신호로 변환되어 마이컴(5)에 공급된다.

즉, 마이컴(5)이 체감센서(4)로부터 피부온도값을 읽어들이고, 이 피부온도값과, 습도센서(1), 온도센서(2), 활동량 센서(3)를 통해 읽어들인 습도, 온도, 활동량으로부터 발한량을 계산해 낸다.

이어서 발한량 데이터로부터 온열감을 산출하고 산출된 온열감이 소정오차(예; ±0.5)이내에 들면 현재의 운전상태를 유지하고 오차허용 범위를 벗어나면 온도, 기류조합에 의한 데이터맵으로부터 온도(Ts)=0가 되는 조건을 검색하고, 해당조건으로 운전상태를 변경해준다.

이와 같은 일련의 동작을 통해 실내에서 활동하는 사람의 체감에 준하는 에어콘 냉방운전 제어를 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 습도를 고려한 쾌적냉방이 가능하고 착의량과 활동량에 대응하는 냉방운전이 가능하여 사람에게 근접한 감각의 냉방을 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 피부의 발열에 대응하는 체감모의를 위한 발열판(4A)과, 발열판(4A)의 온도를 피부온으로 모의하여 검출해내기 위한 열전대(4B)와, 상기 발열판(4A)을 가열하며 피부온 상태로 유지시키는 히터(4C)와, 외기온에 따라 피복 저항치가 상이한 착의에 대응하여 히터 발열량을 증감시켜주는 가변저항(4D)과, 활동량 센서로부터의 활동량 감지정도에 따라 히터 발열량을 증감시켜주는 가변저항(4E)으로 구성된 에어콘의 쾌적운전을 위한 체감센서.
2. 건구온도, 습도, 활동량을 입력정보로 해석하고 체감센서(4)로 감지된 피부온도값을 해석하여 인체가 느끼는 감각의 발한량 데이터를 검색하는 과정과, 검색결과로부터 습도, 발한량, 온도에 대응하여 인체가 느끼는 온열감 데이터를 검색하는 과정과, 검색한 온열감 데이터로부터 소정 오차 이내의 범위로 압축기 및 실내팬을 구동시켜 온열감=0이 되는 온도와 기류로 냉방운전을 수행하는 과정으로 이루어진 에어콘의 쾌적운전을 위한 쾌적운전 제어방법.