KR100737583B1 - 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템 및 방법 - Google Patents

태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양열을 이용해 차량의 시동이 꺼진 후에도 작동할 수 있는 공조장치 구동 시스템 및 방법에 관한 것으로, 차량의 외부에 장착되어 차량 외기 온도를 감지하는 외기 온도센서; 차실 내부에 장착되어 차실 내부 온도를 감지하는 실내 온도센서; 차실 내부의 공기를 흡입하는 공기 유입부와, 외부의 공기를 내부로 순환시키며, 냉풍 또는 온풍을 차량의 내부로 공급하는 공기 블로워와, 차량을 냉난방 하기 위한 열전소자 모듈이 구비된 공조기기; 차량 내부의 공기를 정화하는 공기 정화기; 차량의 시트에 장착되어 상기 시트의 온도를 조절하는 냉난방 시트 모듈; 차량의 시동이 꺼진 후에도 상기 공조기기와 공기 정화기 및 냉난방 시트 모듈을 작동하도록 태양열을 이용해 구동력을 제공하는 태양전지 모듈; 및 차량의 시동이 꺼진 경우 태양전지 모듈을 구동하여 태양광의 강도에 따라 상기 공조기기와 공기 정화기 및 냉난방 시트 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템을 제공한다. 이에 태양광이 강해지면 단순 환기, 공기 정화, 시트 공조, 열전소자 모듈을 순차적으로 작동 및 제어함으로써 여름철 차량의 장기 주차시 차량의 내부 온도가 급격하게 상승하는 것을 방지하여 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.
태양열, 공조기기, 공기 정화기, 냉난방 시트 모듈, 태양전지 모듈, 열전소자 모듈, 컨트롤러, 순차적 제어

Description

태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템 및 방법{An airconditioner operating system and a method using a solar heat}
도 1은 본 발명의 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템을 도시한 개략도.
도 2는 도 1에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템을 도시한 모식도.
도 3은 도 1에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템의 제어 순서를 도시한 순서도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 외기 온도센서 210 : 실내 온도센서
220 : 공조기기 222 : 공기 유입부
224 : 공기 블로워 226 : 열전소자 모듈
228 : 이온 발생장치 230 : 공기 정화기
240 : 냉난방 시트 모듈 250 : 태양전지 모듈
260 : 컨트롤러
본 발명은 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광의 강도에 따라 단순환기와 공기 정화, 시트 공조, 열전소자 모듈을 순차적으로 작동 및 제어하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템에 관한 것이다.
여름철에 차량을 외부에 장기간 주차하는 경우, 외부의 온도가 높아 차실 내부의 온도가 급격히 상승하게 된다. 승객이 차량에 다시 탑승하려면 도어를 열어 한동안 환기를 시킨 후 탑승하게 되는데, 이렇게 환기를 하더라도 가열된 시트의 온도가 쉽게 내려가지 않으므로 탑승시 불편함을 느낄 수 있다. 시트의 온도를 적정 온도로 유지하기 위해 시트를 냉난방 할 수 있는 장치를 사용하기도 하는데, 이는 시트에 삽입되는 열전소자의 성능에 한계가 있어 고온에서 작동시 성능이 저하될 수 있으며, 시동이 꺼진 상태에서는 사용이 불가능한 문제가 있다.
또한, 여름철 외부 온도의 증가에 따른 차실 내부 온도의 증가로 라이터나 휴대폰 배터리 등이 폭발할 가능성이 있으며, 유아나 애완 동물의 탑승이 고온의 차실 내에 장시간 머무는 경우 질식의 위험도 높아진다.
차실 내부의 온도가 높아지면 휘발성 유기물질(Volatile Organic Compounds, VOC)의 양이 증가하여 실내 공기를 오염시킬 수 있다. 승객의 흡연이나 음식물 섭취 등에 의한 오염물질이 차실 내부에 흡착되어 실내 공기 오염 및 냄새를 유발하기도 한다. 시동을 끈 후 공조기기 내부의 증발기나 덕트에 남은 응축수에 의해 곰팡이균이 서식하는 경우에도 냄새가 발생할 수 있다.
그리고 이러한 잔여 응축수에 의해 공조기기 내부의 습도가 높아져 초기 작 동시 다습한 공기에 의해 차량의 윈도우에 김 서림 현상이 발생하기도 한다.
따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 차량의 시동 오프 시에도 작동될 수 있는 공조 시스템의 필요성이 커지고 있다.
본 발명의 목적은 태양광의 강도에 따라 단순 환기와 공기 정화, 시트 공조, 열전소자 모듈을 순차적으로 작동 및 제어함으로써 차량의 장기 주차시 차량 내외부의 온도차를 감소시키고, 쾌적한 차량의 실내 환경을 조성하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 차량의 외부에 장착되어 차량 외기 온도를 감지하는 외기 온도센서; 차실 내부에 장착되어 차실 내부 온도를 감지하는 실내 온도센서; 차실 내부의 공기를 흡입하는 공기 유입부와, 외부의 공기를 내부로 순환시키며, 냉풍 또는 온풍을 차량의 내부로 공급하는 공기 블로워와, 차량을 냉난방 하기 위한 열전소자 모듈이 구비된 공조기기; 차량 내부의 공기를 정화하는 공기 정화기; 차량의 시트에 장착되어 상기 시트의 온도를 조절하는 냉난방 시트 모듈; 차량의 시동이 꺼진 후에도 상기 공조기기와 공기 정화기 및 냉난방 시트 모듈을 작동하도록 태양열을 이용해 구동력을 제공하는 태양전지 모듈; 및 차량의 시동이 꺼진 경우 태양전지 모듈을 구동하여 태양광의 강도에 따라 상기 공조기기와 공기 정화기 및 냉난방 시트 모듈을 제어하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템을 제공한다.
상기 공조기기는 이온을 발생시켜 내부를 살균하고, 냄새를 제거하는 이온 발생장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지 모듈로부터 입력되는 전류는 태양광의 세기에 따라 α, β, γ, δ의 4단계로 구분되며, α＜β＜γ＜δ인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 시동이 오프 되었는지 확인하는 단계; 공조기기의 외기 순환모드로 변경하고 태양전지 모듈에서 전류를 인가받는 단계; 실내 온도와 외기 온도의 차이가 설정 온도 이상인지 판단하는 단계; 실내 온도와 외기 온도의 차이가 설정 온도 이상이면 전류가 α보다 큰지 판단하는 단계; 입력전류가 α보다 크면 공기 정화기를 구동하는 단계; 공기 정화기가 구동된 후 입력전류가 β보다 큰지 판단하는 단계; 입력전류가 β보다 크면 공조기기의 공기 블로워를 구동하는 단계; 공조기기의 공기 블로워가 구동된 후 입력전류가 γ보다 큰지 판단하는 단계; 입력전류가 γ보다 크면 냉난방 시트 모듈을 구동하는 단계; 냉난방 시트 모듈이 구동된 후 입력전류가 δ보다 큰지 판단하는 단계; 및 입력전류가 δ보다 크면 열전소자 모듈을 작동하는 단계에 의해 상기 외기 및 실내 온도센서와 공조기기, 공기 정화기, 냉난방 시트 모듈 및 태양전지 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 태양전지 모듈로부터 입력되는 전류가 α＞β＞γ＞δ이면, 상기 컨트롤러는 시동이 오프 되었는지 확인하는 단계 내지 전류가 δ보다 크면 열전소자 모듈을 작동하는 단계를 역순으로 시행하도록 상기 외기 및 실내 온도센서와 공조기기, 공기 정화기, 냉난방 시트 모듈 및 태양전지 모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템 및 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 도 1은 본 발명의 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템을 도시한 개략도이고, 도 2는 도 1에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템을 도시한 모식도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템은 차량(10)의 외부 및 내부에 장착되는 외기 온도센서(100) 및 실내 온도센서(210)와, 차량(10) 내부를 환기시키고 차량(10)을 냉난방 하기 위한 공조기기(220)와, 차량(10) 내부의 공기를 정화하는 공기 정화기(230)와, 시트의 온도를 조절하는 냉난방 시트 모듈(240)과, 태양열을 이용해 공조기기(220) 및 공기 정화기(230), 냉난방 시트 모듈(240)을 작동시키는 태양전지 모듈(250) 및 이들을 제어하는 컨트롤러(260)에 의해 구현된다.
외기 온도센서(100)는 차량(10)의 외부 공기 온도를 감지하며, 실내 온도센서(210)는 차실(200) 내부의 온도를 감지한다. 차량(10)의 시동이 오프(off)된 후, 외기 온도센서(100) 및 실내 온도센서(210)에 의해 감지된 온도의 차이에 따라 컨트롤러(260)가 공조 시스템을 구동할 것인지의 여부를 판단하게 된다.
공조기기(220)는 차실(200) 내부의 공기를 흡입하는 공기 유입부(222)와, 외부의 공기를 내부로 순환시키며 냉풍 또는 온풍을 차실(200) 내부로 공급하는 공기 블로워(224)와, 차량(10)을 냉난방 하기 위한 열전소자 모듈(226)로 구성된다. 또한, 공조기기(220)에는 내부를 살균하고 냄새를 제거하는 이온 발생장치(228)가 설 치된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 공조기기(220)는 공기 유입부(222)와 공기 블로워(224)에 의해 차실(200) 내부 공기를 환기시키며, 냉난방이 필요한 경우 열전소자 모듈(226)에 의해 차가워지거나 따뜻해진 공기를 공기 블로워(224)를 통해 차실(200) 내부로 송풍한다.
공조기기(220)의 작동 후 내부의 증발기나 덕트 등에 응축수가 남게 되면 작동 후 잔열에 의해 고온 다습한 환경이 조성되므로 곰팡이 등이 서식하기 쉬운 환경이 된다.
이에 의해 공조기기(220)의 초기 작동시 냄새가 유발되고 위생상의 문제도 발생하므로 이온 발생장치(228)를 사용하여 이온을 발생시킴으로써 공조기기(220) 내부를 살균한다. 따라서 냄새를 유발시키는 원인이 제거되어 냄새 문제 역시 해결된다.
공기 정화기(230)는 차실(200) 내부의 공기를 정화하며, 차량(10) 내부에 장착되어 사용하기 적절한 것이라면 그 종류에 제한 없이 사용될 수 있다.
냉난방 시트 모듈(240)은 차량(10) 시트의 온도를 조절하는 것으로, 여름철에는 시트를 시원하게 유지하고 겨울철에는 시트를 따뜻하게 유지하도록 내부에 열전소자가 설치된다.
태양전지 모듈(250)은 태양광을 집광하기 용이하도록 차량(10)의 루프 패널(300) 외측이나 루프 패널(300) 후방 윈도우 하측 등에 설치된다. 태양전지 모듈(250)은 태양광을 이용해 전술한 공조기기(220)와 공기 정화기(230) 및 냉난방 시트 모듈(240)이 차량(10)의 시동이 꺼진 후에도 작동될 수 있도록 구동력을 제공한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(260)에는 공조기기(220)와 공기 정화기(230), 냉난방 시트 모듈(240) 및 태양전지 모듈(250) 등을 제어할 수 있는 스위치(262)가 각각 형성되며, 필요에 따라 사용자가 이를 조작하여 제어하거나 미리 설정된 조건에 따라 이들을 제어한다.
컨트롤러(260)는 차량(10)의 시동이 켜진 상태에서 엔진의 구동력에 의해 공조기기(220)와 공기 정화기(230) 및 냉난방 시트 모듈(240)을 구동하고, 차량(10)의 시동이 꺼진 상태에서 태양전지 모듈(250)을 구동하여 공조기기(220)와 공기 정화기(230) 및 냉난방 시트 모듈(240)을 구동한다.
여름철 차량(10)을 외부에 장기간 주차하는 경우, 차량(10)의 실내 온도는 외부 온도의 상승에 따라 급격하게 상승하게 된다. 컨트롤러(260)는 차실(200) 내부의 온도가 급격하게 상승하는 것을 방지하기 위해 태양전지 모듈(250)을 구동하여 차실(200) 내부의 온도를 조절한다(이에 관해서는 후술하기로 한다).
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템이 구동되는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
첨부된 도 3은 도 1에 따른 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템의 제어 순서를 도시한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 여름철 차량(10)을 외부에 장시간 주차하는 경우, 컨트롤러(260)는 아래와 같은 순서에 의해 차실(200) 내부의 온도가 급격히 상승하 지 않도록 제어한다.
먼저 컨트롤러(260)는 차량(10)의 시동이 꺼졌는지를 판단(S10)한 후, 공조기기(220)를 외기 순환모드로 변경하여 차실(200) 내부 공기를 환기시키고 태양전지 모듈(250)에서 전류를 인가받는다(S20). 그러나 차량(10)의 시동이 켜진 상태에서는 작동하지 않는다(S12).
태양전지 모듈(250)로부터 입력되는 전류는 태양광의 세기에 따라 α, β, γ, δ의 4단계로 구분되며, α＜β＜γ＜δ이다. 사용자는 실내 온도와 외기 온도의 차이가 일정 수준 이상일 때 태양전지 모듈(250)을 이용한 공조장치 구동 시스템이 작동되도록 설정할 수 있으며, 이는 차량의 출시 전에 미리 설정되어 나올 수도 있다.
태양전지 모듈(250)로부터 전류를 인가받은 후, 차량(10)의 실내 온도와 외기 온도의 차가 설정 온도(예를 들어 0℃, 더운 것을 싫어한다면 설정 온도를 더 높게 설정해도 무방하다)보다 크면(S30), 태양전지 모듈(250)로부터 입력되는 전류가 미리 설정된 설정전류 α보다 큰지를 판단한다(S40)(여기서 입력전류는 태양광의 세기를 의미함).
입력 전류가 미리 설정된 설정전류 α보다 작으면 공조기기(220)의 외기 순환모드를 유지하고, 입력 전류가 미리 설정된 설정전류 α보다 크면 공기 정화기(230)를 구동(S50)하여 차실(200) 내부의 공기를 정화한다.
공기 정화기(230)가 구동된 후 입력전류가 β보다 큰지 판단하여(S60) 입력전류가 β보다 작으면 S40의 단계로 되돌아가고, 입력전류가 β보다 크면 공조기 기(220)의 블로워 팬을 구동하여 공기 블로워(224)를 작동시킨다(S70).
공기 블로워(224)가 작동된 후 입력전류가 γ보다 큰지 판단하여(S80) 입력전류가 γ보다 작으면 S60의 단계를 다시 수행하고, 입력전류가 γ보다 크면 냉난방 시트 모듈(240)을 구동(S90)하여 시트의 온도를 조절하여 시원하게 만든다. 이에 승객이 차량(10)에 다시 탑승했을 때 시트의 온도가 뜨거워 탑승에 불편함을 겪지 않게 된다.
냉난방 시트 모듈(240)이 구동된 후 입력전류가 δ보다 큰지 판단하여(S100) 입력전류가 δ보다 작으면 S80의 단계로 되돌아가고, 입력전류가 δ보다 크면 공조기기(220) 내부에 장착된 열전소자 모듈을 작동(S110)하여 차실(200) 내부를 냉방한다.
태양광의 세기에 따라 차실(200) 내부를 단순 환기시키거나, 공기를 정화하고 시트의 온도를 조절하며 냉방까지 자동으로 실시하므로, 승객이 차량(10)에 다시 탑승했을 때 차실(200) 내부가 시원하므로 탑승시 불쾌감을 덜어줄 수 있다.
또한, 연료를 소모하여 공조장치를 구동하는 것이 아니라 태양전지 모듈(250)을 이용해 공조장치를 구동하므로 연료의 소모 없이 차실(200) 내부의 온도를 조절할 수 있다.
이와 같은 과정의 반대로 태양광의 세기가 점차 약해져 입력전류의 크기가 α＞β＞γ＞δ가 되면, 상기 단계를 역순으로 시행하여 차실(200)의 내부를 과도하게 냉방하는 것을 방지하여 적절한 차실(200) 내부 온도를 유지한다.
태양열을 이용해 공조장치를 구동하므로, 차량(10)의 시동이 꺼진 후에도 여 름철 외부 온도의 상승에 따라 차실 내부의 온도가 급격히 상승하는 것을 방지할 수 있어 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.
또한, 차실 내부 온도가 높을 경우 발생할 수 있는 라이터나 휴대폰 등의 폭발 위험을 방지하고, 아이들이나 애완 동물의 질식 위험을 방지할 수 있다.
차실 내부의 온도 상승으로 인한 휘발성 유기 화합물의 발생을 방지하여 차실 내부 공기의 오염을 방지하고 새 차 증후군이나 냄새 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이를 이용하면 겨울철 차실 내부의 난방 및 시트를 미리 따뜻하게 하는 용도로도 사용이 가능하다. 단, 겨울철에는 태양광의 세기가 여름철과 다르므로 설정전류 α, β, γ, δ의 재조정이 필요할 것이다.
한편, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템 및 방법은 태양광이 강해지면 단순 환기, 공기 정화, 시트 공조, 열전소자 모듈을 순차적으로 작동 및 제어함으로써 여름철 차량의 장기 주차시 차량의 내부 온도가 급격하게 상승하는 것을 방지하여 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있다.
또한, 차실 내부 온도가 높을 경우 발생할 수 있는 라이터 등의 인화물질의 폭발 위험을 방지하고, 아이들이나 애완 동물의 질식 위험을 방지할 수 있다.
차실 내부의 온도 상승으로 인한 휘발성 유기 화합물의 발생을 방지하여 차실 내부 공기의 오염을 방지하고 새 차 증후군이나 냄새 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고 시동 오프 후 공조기기의 증발기나 덕트에 남아있는 응축수에 의한 창문 김서림 발생 및 곰팡이 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 차량(10)의 외부에 장착되어 차량(10) 외기 온도를 감지하는 외기 온도센서(100);
    차실(200) 내부에 장착되어 차실(200) 내부 온도를 감지하는 실내 온도센서(210);
    차실(200) 내부의 공기를 흡입하는 공기 유입부(222)와, 외부의 공기를 내부로 순환시키며, 냉풍 또는 온풍을 차량(10)의 내부로 공급하는 공기 블로워(224)와, 차량(10)을 냉난방 하기 위한 열전소자 모듈(226)이 구비된 공조기기(220);
    차량(10) 내부의 공기를 정화하는 공기 정화기(230);
    차량(10)의 시트에 장착되어 상기 시트의 온도를 조절하는 냉난방 시트 모듈(240);
    차량(10)의 시동이 꺼진 후에도 상기 공조기기(220)와 공기 정화기(230) 및 냉난방 시트 모듈(240)을 작동하도록 태양열을 이용해 구동력을 제공하는 태양전지 모듈(250); 및
    차량(10)의 시동이 꺼진 경우 태양전지 모듈(250)을 구동하여 태양광의 강도에 따라 상기 공조기기(220)와 공기 정화기(230) 및 냉난방 시트 모듈(240)을 제어하는 컨트롤러(260)를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공조기기(220)는 이온을 발생시켜 내부를 살균하고, 냄새를 제거하는 이온 발생장치(228)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈(250)로부터 입력되는 전류는 태양광의 세기에 따라 α, β, γ, δ의 4단계로 구분되며, α＜β＜γ＜δ인 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항에 기재된 태양열을 이용한 공조장치 구동 시스템에 있어서,
    시동이 오프 되었는지 확인하는 단계(S10); 공조기기의 외기 순환모드로 변경하고 태양전지 모듈에서 전류를 인가받는 단계(S20); 실내 온도와 외기 온도의 차이가 설정 온도 이상인지 판단하는 단계(S30); 실내 온도와 외기 온도의 차이가 설정 온도 이상이면 전류가 α보다 큰지 판단하는 단계(S40); 입력전류가 α보다 크면 공기 정화기를 구동하는 단계(S50); 공기 정화기가 구동된 후 입력전류가 β보다 큰지 판단하는 단계(S60); 입력전류가 β보다 크면 공조기기의 공기 블로워를 구동하는 단계(S70); 공조기기의 공기 블로워가 구동된 후 입력전류가 γ보다 큰지 판단하는 단계(S80); 입력전류가 γ보다 크면 냉난방 시트 모듈을 구동하는 단 계(S90); 냉난방 시트 모듈이 구동된 후 입력전류가 δ보다 큰지 판단하는 단계(S100); 및 입력전류가 δ보다 크면 공조기기의 열전소자 모듈을 작동하는 단계(S110)에 의해 상기 외기 및 실내 온도센서(100, 210)와 공조기기(220), 공기 정화기(230), 냉난방 시트 모듈(240) 및 태양전지 모듈(250)을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 태양전지 모듈(250)로부터 입력되는 전류가 α＞β＞γ＞δ이면, 상기 컨트롤러는 시동이 오프 되었는지 확인하는 단계(S10) 내지 전류가 δ보다 크면 열전소자 모듈을 작동하는 단계를 역순으로 시행하도록 상기 외기 및 실내 온도센서(100, 210)와 공조기기(220), 공기 정화기(230), 냉난방 시트 모듈(240) 및 태양전지 모듈(250)을 제어하는 것을 특징으로 하는 태양열을 이용한 공조장치 구동 방법.
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