KR19980013766A - 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 실내공기를 흡입하여 그 내부에 마련된 소정의 열교환수단에 의해 열교환시킨 뒤 실내로 토출시키는 본체, 상기 본체의 일측에 마련되어 토출되는 공기의 풍향을 상하 및 좌우로 제어하는 루버를 구비하고 공조공간내에 존재하는 사용자를 감지하여 사용자의 존재위치로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 공기조화기의 루버구동제어장치에 있어서, 공조공간내에 인체의 유무를 감지하도록 다수개 마련된 인체감지센서(300),상기 인체감지센서(300)의 감지결과를 두개의 증폭도로 각각 증폭시켜 공조공간내에 존재하는 인체의 수평방향 및 거리를 판단하는 인체위치판단수단, 인체가 존재하는 방향으로 열교환된 공기가 토출되도록 상기 루버를 구동시키는 루버구동수단, 상기 인체위치판단수단의 감지결과를 입력받아 공조공간내에 존재하는 인체의 위치를 판단하여 상기 루버구동수단에 소정의 제어신호를 출력하는 마이컴(10)을 구비하여, 적은 수의 센서를 사용하여 다수개로 분할된 각 영역에 사용자의 존재여부를 정확히 판단할 수 있도록 한 것이다.

Description

공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법

본 발명은 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 공조공간내에 사용자의 위치를 감지하여 사용자가 위치한 방향으로 토출공기의 풍향을 자동적으로 가변시킬 수 있도록 된 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 공기조화기는 압축기,응축기,모세관,증발기 및 이들을 직렬로 연결하는 냉매관으로 이루어진 냉각사이클을 구비하고, 상기 냉각사이클을 통하여 냉매를 상변화시키는 과정에서 실내의 열을 흡수하여 냉방하거나 또는 실내에 열을 방출하여 난방할 수 있도록 된 기기이다.

이러한 공기조화기는 본체의 일측에 실내의 상대적으로 고온인 공기가 흡입되는 흡입그릴이 배치되고, 상기 흡입그릴의 상측 또는 하측에는 증발기를 통과하는 냉매에 함유된 열과 교환되어 냉각된 공기를 토출하는 냉기토출구가 형성된다. 이러한 공기의 흡입 및 토출동작은 본체 내부에 마련된 실내팬에 의하여 수행되며 상기 냉기토출구에는 통상적으로 냉기의 토출방향을 결정하기 위한 풍향조절루버가 회동가능하게 마련된다. 한편, 상기 풍향조절루버는 토출되는 냉기의 방향을 상하로 조절하기 위한 상하조절루버 및 좌우로 조절하기 위한 좌우조절루버를 구비한다. 또한, 이러한 상기 상하조절루버 및 좌우조절루버는 각각 이들을 구동시키기 위한 상하모터 및 좌우모터에 의해 그 회동정도가 조절되게 된다.

도 1은 이러한 종래 공기조화기의 루버구동제어장치의 개략적인 구성을 보인 제어블럭도이다. 종래 공기조화기는 도 1에 도시한 바와 같이, 사용자로부터 희망하는 공조운전의 종류 및 풍량등을 선택받기 위한 기능선택부(20)와, 상하조절루버의 현재 구동위치를 감지하기 위한 상하루버위치감지부(30)와, 좌우조절루버의 현재 구동위치를 감지하기 위한 좌우루버위치감지부(40)와, 상하루버를 구동시키기 위한 상하루버구동부(50)와, 좌우루버를 구동시키기 위한 좌우루버구동부(60)와, 공조공간내 존재하는 사용자의 위치를 감지하는 인체감지부(200) 및 이들을 총괄제어하는 마이컴(10)를 구비한다.

이러한 구성에 있어서, 인체감지부(200)는 공기조화기의 본체 일측에 수평 및 수직방향으로 다수개 마련되어 각 구분된 영역에 존재하는 인체를 감지하기 위한 인체감지센서(210-260)로 이루어지며 이러한 인체감지센서는 예컨데 적외선센서로 양호하게 구성된다.

이러한 인체감지부(200)의 각 적외선센서는 도 2 및 도3에 도시한 바와 같이 수직 및 수평방향으로 6개의 영역(R1,C1,L1,R2,C2,L2)으로 구분된 공간내에 존재하는 사용자를 감지하기 위하여 각각 6개의 인체감지센서가 공기조화기의 본체(100) 일측에 마련되게 된다. 이러한 인체감지센서는 수평방향으로 공조공간의 좌,우,중앙영역을 감지하며, 수직방향으로는 사용자와 공기조화기의 본체(100)와의 거리를 원거리 및 근거리로 감지하게 된다. 일예로 인체감지센서(R-1)은 수평방향으로는 우측영역, 수직방향으로는 공기조화기의 본체(100)가 설치위치로부터 소정반경이내에 존재하는 사용자를 감지하게 된다. 또한, 인체감지센서(C-2)는 수평방향으로는 중앙영역, 수직방향으로는 공기조화기의 본체가 설치된 위치로부터 소정 반경밖에 존재하는 사용자를 감지하고, 인체감지센서(L-1)은 수평방향으로는 좌측영역을 수직방향으로는 소정 반경이내에 존재하는 사용자를 감지하게 된다.

이러한 구성에 있어서, 상기 인체감지부(200)에 마련된 다수개의 인체감지센서에 의하여 공조공간을 3차원적으로 6영역으로 구분하여 상기 각 영역에 사용자가 존재하는 경우 좌우루버 및 상하루버의 구동을 제어하여 사용자의 이동 위치를 따라 토출되는 공기의 풍향을 가변시킬 수 있도록 한다. 즉, 사용자가 인체감지센서(L-1)에 의하여 감지되면 좌우조절루버를 좌측으로 고정시키고 상하조절루버는 하향구동시켜 공기조화기의 본체 좌측의 소정 근거리내에 존재하는 사용자에게 집중적으로 열교환된 공기가 토출되도록 하여 효율적인 공조기능을 수행할 수 있도록 한다.

그러나, 이러한 구성 및 작용을 하는 종래 공기조화기에 있어서 수직영역은 인체감지센서로 사용자의 원근을 감지하여 원근의 정도에 따라 2단계로 구분하게 되나, 실제 공조환경상황에서는 수직방향에 대한 공기조화기의 설치위치에 따라 동일한 거리에 있는 사용자라 하더라도 도 4에 도시한 바와 같이 이를 감지하는 인체감지센서가 변하게 되어 사용자가 위치하는 거리영역을 잘못 판단하여 상하조절루버를 정확한 위치로 제어하지 못하므로 공조운전의 효율 및 정확성이 저하되는 문제가 있었다.

또한, 공조공간을 다수개로 구획하고 구획된 영역내에 사용자가 존재하는가를 판단하기 위해서 각 영역별로 하나의 인체감지센서가 필요하게 되어 정밀한 제어를 수행하기 위해서는 이를 감지하기 위한 센서가 다수개 필요하므로 제품가격이 상승하게 되는 문제가 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 그 목적은 사용자의 원근을 정확하게 감지하여 상하조절루버 및 좌우조절루버의 구동을 제어할 수 있도록 한 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 소정 영역으로 구획된 공조공간내에 사용자의 존재유무를 구획된 영역수보다 상대적으로 적은 수의 센서를 사용하여 감지할 수 있도록 한 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 종래 공기조화기의 개략적인 구성을 보인 제어블럭도이다.

도 2는 종래 공기조화기의 수평영역감지부의 감지영역을 도시한 도면이다.

도 3은 종래 공기조화기의 수직영역감지부의 감지영역을 도시한 도면이다.

도 4는 종래 공기조화기의 수직영역감지부에 의한 원근감지의 일실시예를 보인 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어장치의 개략적인 구성을 보인 제어블럭도이다.

도 6은 본 발명에 따른 공기조화기의 수직위치감지부의 원근감지에 따른 출력파형의 변화를 보인 도이다.

도 7은 본 발명에 따른 공기조화기의 인체감지센서의 감지영역을 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어방법을 보인 플로우차트이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

300...인체감지센서, 310...수직위치감지부, 320...수평위치감지부, 330...비교부, 340...신호증폭부

이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어장치는 실내공기를 흡입하여 그 내부에 마련된 소정의 열교환수단에 의해 열교환시킨 뒤 실내로 토출시키는 본체, 상기 본체의 일측에 마련되어 토출되는 공기의 풍향을 상하 및 좌우로 제어하는 루버를 구비하고 공조공간내에 존재하는 사용자를 감지하여 사용자의 존재위치로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 공기조화기의 루버구동제어장치에 있어서, 공조공간내에 인체의 유무를 감지하도록 다수개 마련된 인체감지센서, 상기 인체감지센서의 감지결과를 두개의 증폭도로 각각 증폭시켜 공조공간내에 존재하는 인체의 수평방향 및 거리를 판단하는 인체위치판단수단, 인체가 존재하는 방향으로 열교환된 공기가 토출되도록 상기 루버를 구동시키는 루버구동수단, 상기 인체위치판단수단의 감지결과를 입력받아 공조공간내에 존재하는 인체의 위치를 판단하여 상기 루버구동수단에 소정의 제어신호를 출력하는 마이컴을 구비한다.

또한, 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어방법은 실내공기를 흡입하여 그 내부에 마련된 소정의 열교환수단에 의해 열교환시킨 뒤 실내로 토출시키는 본체, 상기 본체의 일측에 마련되어 토출되는 공기의 풍향을 상하 및 좌우로 제어하는 루버, 공조공간을 다수개의 영역으로 구분하여 각 영역내에 존재하는 사용자의 유무를 감지하는 센서를 구비하고 상기 센서에 의해 감지된 사용자의 위치로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 공기조화기의 루버구동제어방법에 있어서, 상기 센서의 감지결과에 의거하여 사용자의 수평이동위치를 감지하는 단계, 상기 센서의 감지결과에 의거하여 사용자와 상기 본체와의 거리를 감지하는 단계, 상기 각 감지결과에 따라 공조공간내에 사용자가 존재하는 영역을 판단하는 단계, 상기 판단결과 사용자가 존재하는 영역으로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어장치의 개략적인 구성을 보인 제어블럭도이다. 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어장치는 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자로부터 희망하는 공조운전의 종류 및 풍량등을 선택받기 위한 기능선택부(20)와, 상하조절루버의 현재 구동위치를 감지하기 위한 상하루버위치감지부(30)와, 좌우조절루버의 현재 구동위치를 감지하기 위한 좌우루버위치감지부(40)와, 상하루버의 구동을 제어하여 토출공기의 상하풍향을 조절하는 상하루버구동부(50)와, 좌우루버의 구동을 제어하여 토출공기의 좌우풍향을 조절하는 좌우루버구동부(60)와, 공조공간내에 사용자의 위치를 감지하도록 좌,우,중앙을 그 감지영역으로 하는 다수개의 인체감지센서(300)와, 상기 인체감지센서(300)의 감지결과에 의거하여 사용자의 수평이동된 위치를 판단하는 수평위치감지부(320)와, 상기 인체감지센서(300)의 감지결과에 의거하여 공기조화기 본체(100)의 설치위치에 대한 사용자의 수직이동된 위치를 판단하는 수직위치감지부(310)를 구비한다.

상기 수평위치감지부(320)는 상기 인체감지센서 예컨데 적외선센서에서 감지된 신호를 소정크기의 구형파신호로 증폭(증폭율 A)하는 신호증폭부(340)와, 상기 신호증폭부(340)에서 증폭된 구형파신호를 기설정된 기준전압과 비교하여 그 비교결과를 마이컴(10)의 일입력단자에 제공하는 비교부(330)로 이루어진다.

한편, 상기 수직위치감지부(310)는 상기 인체감지센서 예컨데 적외선센서에서 감지된 사용자와 공기조화기의 본체와의 거리에 상응하는 신호를 소정크기의 신호로 증폭(증폭율 B,단 AB)하여 상기 마이컴(10)의 A/D입력단자에 제공하는 증폭부를 포함하여 구성된다. 이때 마이컴(10)은 A/D입력단자를 통해 제공되는 소정 크기의 신호의 진폭 및 기울기를 판단하여 상기 신호의 진폭 및 기울기에 의거하여 사용자와 공기조화기 본체(100)와의 거리를 판단하게 되는 것이다. 이는 도 6에 도시한 바와 같이, 사용자와 인체감지센서와의 거리가 멀어질수록 A/D입력단자에 제공되는 신호의 진폭 및 기울기는 작아지게 된다.

도 7은 본 발명에 따른 공기조화기의 인체감지센서의 감지영역을 도시한 것이고, 도 8은 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어방법을 보인 플로우차트이다. 도 7 및 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어방법을 이하에 상세하게 설명한다.

먼저, 전원이 인가된 상태에서 사용자가 희망하는 공조운전의 종류를 선택하고, 희망하는 실내온도 및 풍량을 선택하게 되면 마이컴(10)에서는 사용자가 설정한 실내온도와 소정의 온도센서에 의해 감지된 현재 실내온도의 차를 산출하여 압축기의 운전주파수를 결정하게 된다. 또한, 압축기는 상기 마이컴(10)의 제어에 따라 소정 운전주파수로 구동되어 실내 공조부하에 따라 성능이 가변되어 운전되게 된다.

또한, 압축기가 구동됨과 동시에 단계(S10)에서는 다수개의 인체감지센서가 구동되게 되어 사용자의 현재 수평이동위치를 감지하고, 단계(S12)에서는 사용자와 공기조화기의 본체와의 거리를 감지하게 된다. 이때 일예를 들어 현재 사용자가 공기조화기의 우측 중간거리 즉 1-B영역내에 존재하는 경우, 사용자의 수평위치감지는 각각 좌,우,중앙을 감지하도록 소정방향으로 다수개 설치된 인체감지센서에 의하여 판단되게 되는 데 즉, 우측을 감지하는 인체감지센서(300R)로부터 구형파신호가 출력되어짐이 판단되면 좌측에 사용자가 존재하는 것으로 판단한다. 또한, 사용자의 거리를 감지하는 것은 인체감지센서(300R)의 감지결과에 따라 사용자와의 거리를 판단하는 수직위치감지부(310)에 의하여 판단되게 되는 데, 인체감지센서(300R)에 의해 감지된 신호를 소정 크기로 증폭시키는 증폭부의 출력신호의 진폭을 A/D입력단자에 제공받아 이를 소정 단계로 나뉘어진 기준값 |A,||B(단,|A|B)와 비교한다. 상기 비교결과, A/D변환신호가 소정 기준값 |A보다 작고 |B보다 크면 B영역에 사용자가 존재하는 것으로 판단하게 된다. 결론적으로 상기 인체감지센서(300R)의 감지결과에 따른 수평위치감지부 및 수직위치감지부의 출력신호에 의거하여 사용자가 우측 중앙영역(1-B)영역에 존재하는 것으로 판단하게 되는 것이다.

이에 따른 루버의 구동제어방법은 다음과 같으며, 상기 단계(S10)(S12)의 감지결과 단계(S14)에서 사용자의 수평위치위치를 판단하게 되며, 사용자가 영역 1에 존재하므로 단계(S16)으로 진행하여 사용자가 영역2에 존재하는 가를 판단한다. 상기 단계(S16)의 판단결과 영역2에 존재하지 않으므로 단계(S20)으로 진행하고, 단계(S20)에서는 사용자가 영역 3에 존재하는 가를 판단하게 된다. 이는 같은 공조공간내에 사용자가 다수 존재하여 적어도 둘이상의 영역에서 사용자의 존재가 감지되는 것을 판단하기 위한 것으로 본 발명의 일예에 따른 경우에는 영역3에는 사용자가 존재하지 않으므로 단계(S28)로 진행하게 된다. 단계(S28)에서는 최종적으로 사용자가 영역1에만 존재하는 것으로 판단하여 좌우루버를 우측으로 고정하여 우측에 존재하는 사용자에게 열교환된 공기를 직접 토출시키게 된다.

이렇게 사용자의 수평위치가 판단되게 되면 단계(S50)에서는 사용자와의 거리를 감지하게 된다. 즉, 앞서 설명한 바와 같이 수직위치감지부(310)에 의해 소정 크기로 증폭된 신호의 진폭이 |A보다 작고 |B보다 크므로 단계(S50)의 판단결과 영역 C에 존재하지 않는 것으로 판단되므로 단계(S54)로 진행하게 된다. 단계(S54)에서는 수직위치감지부(310)의 감지결과 인체감지센서(300R)에 의해 감지된 신호의 진폭이 |B이상 |A미만이므로 영역B에 사용자가 존재하는 것으로 판단하고 단계(S56)으로 진행하여 상하루버를 기설정된 소정 각도인 B각도, 이는 일예로 60도로 실시할 수 있으며 이에 따라 상하루버가 60도 각도에 위치하도록 제어하여 중간거리에 위치하는 사용자에게 열교환된 공기가 정확히 토출될 수 있도록 한다.

이하 설명이 생략된 각 단계는 사용자가 위치하는 각 영역의 경우를 판단하기 위한 것으로, 일실시예로 설명한 우측 중앙영역에 사용자가 존재하는 경우와 마찬가지로 수직위치감지부(310) 및 수평위치감지부(320)의 감지결과에 따라 사용자의 현재 위치를 판단하고 그에 따라 상하루버 및 좌우루버의 구동을 제어하여 사용자에게 정확하게 열교환되 공기를 토출시킬 수 있도록 한다. 다만, 공조공간내에 사용자가 존재하지 않는 경우에는 각 단계를 거쳐 최종적으로 단계(S42)에 이르게 되는데 이때에는 좌우루버를 중앙으로 고정시키고, 압축기의 운전주파수를 최저주파수로 설정하여 압축기가 불필요하게 과다구동됨에 따른 전력낭비를 방지할 수 있도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 공기조화기의 루버구동제어장치 및 방법에 의하여 수직위치감지부 및 수평위치감지부로 사용자의 현재위치 즉, 거리 및 수평이동위치를 정확히 감지하여 상하루버 및 좌우루버의 구동을 제어하여 사용자가 존재하는 위치로 열교환된 공기를 정확하게 투출시킴으로써 공조성능의 향상 및 소비전력의 절감등의 효과를 도모할 수 있다. 또한, 사용자가 존재가능한 영역을 감지하기 위하여 상대적으로 적은 수의 인체감지센서를 사용하므로 제품원가를 낮출 수 있는 경제적인 이점을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 실내공기를 흡입하여 그 내부에 마련된 소정의 열교환수단에 의해 열교환시킨 뒤 실내로 토출시키는 본체, 상기 본체의 일측에 마련되어 토출되는 공기의 풍향을 상하 및 좌우로 제어하는 루버를 구비하고 공조공간내에 존재하는 사용자를 감지하여 사용자의 존재위치로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 공기조화기의 루버구동제어장치에 있어서,

   공조공간내에 인체의 유무를 감지하도록 다수개 마련된 인체감지센서(300),

   상기 인체감지센서(300)의 감지결과를 두개의 증폭도로 각각 증폭시켜 공조공간내에 존재하는 인체의 수평방향 및 거리를 판단하는 인체위치판단수단,

   인체가 존재하는 방향으로 열교환된 공기가 토출되도록 상기 루버를 구동시키는 루버구동수단,

   상기 인체위치판단수단의 감지결과를 입력받아 공조공간내에 존재하는 인체의 위치를 판단하여 상기 루버구동수단에 소정의 제어신호를 출력하는 마이컴(10)을 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 인체감지센서(300)는 공조공간을 좌,우,중앙영역으로 구획하여 각 영역내에 인체의 유무를 감지하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 인체위치판단수단은 상기 인체감지센서(300)의 감지신호를 서로 다른 증폭율로 증폭시키고, 큰 증폭율로 증폭된 신호를 기설정된 소정 기준전압과 비교하여 그 비교결과를 상기 마이컴(10)에 입력시켜 인체의 수평방향의 위치를 감지하는 수평위치감지부(320)와, 작은 증폭율로 증폭된 신호를 상기 마이컴(10)의 A/D단자에 입력시켜 인체와의 거리를 감지하는 수직위치감지부(310)를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동장치.
4. 실내공기를 흡입하여 그 내부에 마련된 소정의 열교환수단에 의해 열교환시킨 뒤 실내로 토출시키는 본체, 상기 본체의 일측에 마련되어 토출되는 공기의 풍향을 상하 및 좌우로 제어하는 루버, 공조공간을 다수개의 영역으로 구분하여 각 영역내에 존재하는 사용자의 유무를 감지하는 센서를 구비하고 상기 센서에 의해 감지된 사용자의 위치로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 공기조화기의 루버구동제어방법에 있어서,

   상기 센서(300)의 감지결과에 의거하여 사용자의 수평이동위치를 감지하는 단계,

   상기 센서(300)의 감지결과에 의거하여 사용자와 상기 본체(100)와의 거리를 감지하는 단계,

   상기 각 감지결과에 따라 공조공간내에 사용자가 존재하는 영역을 판단하는 단계,

   상기 판단결과 사용자가 존재하는 영역으로 열교환된 공기를 토출시키도록 상기 루버의 구동을 제어하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동제어방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 수평이동위치감지단계는 상기 다수개의 센서의 감지결과를 기설정된 소정 기준값과 비교하여 비교결과 소정 기준값이상의 신호를 감지한 센서의 감지영역내에 사용자가 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동제어방법.
6. 제 4 항에 있어서, 상기 거리감지단계는 상기 다수개의 센서에서 감지된 신호의 진폭 및 기울기에 의해 사용자와 본체와의 거리를 판단하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동제어방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 수직위치감지단계에서 판단되는 사용자와 본체와의 거리는 상기 센서에 의해 감지된 신호의 진폭 및 기울기에 비례하는 것을 특징으로 하는 공기조화기의 루버구동제어방법.