KR20090051369A - 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법 - Google Patents

인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법으로, 본 발명의 목적은 인체의 존부 및 인체존재영역 파악의 신뢰성이 향상되도록 하여 인감지 기류제어의 정확성이 향상되도록 하며, 소비전력이 절감될 수 있도록 하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 인감지모듈을 구비한 공기조화기는 복수의 서브온도감지공간의 온도를 감지하는 온도센서; 복수의 온도변화감지공간의 온도변화를 감지하는 온도변화센서; 상기 온도센서가 감지한 복수의 서브온도감지공간의 온도와 상기 온도변화센서가 감지한 상기 복수의 온도변화감지공간의 온도변화를 이용하여 인체의 존부 및 인체존재영역을 파악하여 송출하는 인감지모듈 제어부; 상기 인감지모듈 제어부로부터 인체의 존부 및 인체존재영역 데이터를 수신하여 절전운전제어 또는 인감지 기류제어를 하는 제어부를 포함한다.
Figure P1020070117729
인감지모듈, 공기조화기

Description

인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법{Air conditioner having human body sensing module and control method of the same}
본 발명은 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 인체의 존부 및 인체존재영역 파악의 신뢰성이 향상되도록 하여 인감지 기류제어의 정확성이 향상되도록 하며, 소비전력이 절감될 수 있도록 하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 공기조화기는 열교환기와 압축기가 포함되어 실외에 설치되는 실외기와 열교환기와 송풍 팬이 포함하는 실내기로 이루어져 냉동사이클을 이용하여, 실내의 더운 공기를 흡입하여 저온의 냉매로 냉각시킨 후에 이를 실내로 토출되도록 하여 실내를 냉방시키거나 실내의 찬 공기를 흡입하여 고온의 냉매로 가열시킨 후에 이를 실내로 토출 되도록 하여 실내를 따뜻하게 하는 가전기기이다.
이러한 공기조화기는 토출되는 공기의 기류제어를 위해 블레이드와 루버를 구비하여 실내온도의 변화 또는 사용자의 조작에 따라 토출되는 풍향이 조절되고 있다.
최근에는 토출되는 공기의 방향이 사용자를 향하지 않도록 하는 간접풍 제 어 또는 토출되는 공기의 방향이 사용자를 향하도록 하는 인감지기류운전을 수행하기 위해 인체의 존부 및 인체존재영역을 파악하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기가 제안되고 있다.
한편, 제안되고 있는 종래의 인감지모듈을 구비한 공기조화기에 이용되는 인감지모듈은 온도센서로 구현되고, 이러한 인감지모듈은 실내의 온도분포를 이용하여 인체의 존부 및 인제존재영역을 파악하고 있다.
그러나, 종래의 인감지모듈을 구비한 공기조화기에 이용되는 인감지모듈은 열원이 인체의 체온과 비슷한 물체가 존재하는 영역에 대하여도 인체존재영역으로 오판단하는 단점이 있다. 이에 따라, 인감지 기류제어의 정확성이 저하되어 사용자에게 불쾌감을 주는 단점이 있다.
나아가서, 종래의 인감지모듈을 구비한 공기조화기에 인감지를 이용한 절전운전제어가 적용되고 있는 경우에는 종래의 인감지모듈을 구비한 공기조화기에 이용되는 인감지모듈은 열원이 인체의 체온과 비슷한 물체가 존재하는 영역에 대하여도 인체존재영역으로 오판단하여 절전운전제어를 수행하지 않게 되어 소비전력이 증가되는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 인체의 존부 및 인체존재영역 파악의 신뢰성이 향상되도록 하여, 인감지 기류제어의 정확성이 향상되도록 하며 소비전력이 절감될 수 있도록 하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기되는 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 인감지모듈을 구비한 공기조화기는 복수의 서브온도감지공간의 온도를 감지하는 온도센서; 복수의 온도변화감지공간의 온도변화를 감지하는 온도변화센서;상기 온도센서가 감지한 복수의 서브온도감지공간의 온도와 상기 온도변화센서가 감지한 상기 복수의 온 도변화감지공간의 온도변화를 이용하여 인체의 존부 및 인체존재영역을 파악하여 송출하는 인감지모듈 제어부; 상기 인감지모듈 제어부로부터 인체의 존부 및 인체존재영역 데이터를 수신하여 절전운전제어 또는 인감지 기류제어를 하는 제어부를 포함한다.
여기서, 상기 온도센서는 복수의 온도감지소자로 이루어지며 상기 온도변화센서는 복수의 온도변화감지소자로 이루어지고,상기 온도감지소자는 써모커플이고, 상기 온도변화감지소자는 초전센서이다.
그리고 상기 인감지모듈제어부는 복수의 서브온도감지공간의 온도들을 이용하여 중 인체존재의심영역을 존부를 판단하고, 상기 인체존재의심영역에 대응하는 상기 온도변화감지공간에서 온도변화가 감지되는 경우 상기 인제존재의심영역에 인체가 있는 것으로 파악한다.
그리고 상기 제어부는 인체부존재 데이터를 수신한 경우 상기 절전운전제어를 한다.
그리고 상기 제어부는 상기 인체존재영역에 대한 간접풍 또는 직접풍 제어를 한다.
다른 측면에서 상기되는 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 인감지모듈을 구비한 공기조화기의 제어방법은 복수의 서브온도감지공간의 온도와 복수의 온도변화감지공간의 온도변화여부를 이용하여 인체의 존부 판단 및 인체존재영역을 파악하는 단계; 상기 파악결과를 이용하여 절전운전 또는 인감지기류운전제어를 하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 인체존재영역을 파악하는 단계는, 상기 복수의 서브온도감지영역에서 인체의 온도에 가까운 온도를 가지는 인체존재의심영역을 추출하고, 상기 추출되는 인체존재의심영역에서 설정시간동안 온도변화가 있으면 상기 인체존재의심영역을 상기 인체존재영역으로 파악한다. 이때에, 상기 설정시간은 인체의 부동지속시간을 고려하여 대략 1분 이내이다.
상기와 같은 본 발명에 따른 인감지모듈을 구비한 공기조화기 및 그 제어방법에 의하여, 인체의 존부 및 인체존재영역파악의 신뢰성이 향상되어 인감지 기류제어의 정확성이 향상되며 소비전력이 절감되는 효과가 있다.
이하에서는 첨부되는 도면과 함께 본 발명에 따른 실시 예를 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 인감지모듈을 구비한 공기조화기(1)는 실내에 설치되어 실내공기를 공기조화 하기 위한 실내기(2)와, 냉매를 응축하거나 증발하여 실내기(2)에 제공하는 실외기(3)와, 실내기(2)의 일측에 설치되어 실내의 인체의 존부 및 인체존재영역을 파악하는 인감지모듈(200) 및 인감지모듈을 구비한 공기조화기(1)를 전반적으로 제어하는 제어부(300)를 포함한다.
실외기(3)는 압축기(도면에 도시되지 않음)와 실외열교환기(도면에 도시되지 않음)와 실외 송풍팬(도면에 도시되지 않음) 및 압축기(도면에 도시되지 않음)를 포함한다. 이러한 실외기(3)는 압축기의 냉매압축작용과 실외열교환기의 응축 또는 증발작용을 이용하여 응축된 냉매 또는 증발된 냉매를 냉매관을 통하여 실내기(2)에 제공한다.
실내기(2)는 일측에 형성되는 흡입구(40)와 타측에 형성되는 토출구(30) 및 흡입구(40)와 토출구(30)를 연결하는 공기유로(도면에 도시되지 않음)가 형성되는 본체(10)와, 공기유로 상에 설치되어 공기유로를 지나는 공기를 냉각하거나 가열하기 위한 실내열교환기(20)와, 공기유로 상에 설치되어 공기가 강제 유동되도록 하는 실내 송풍팬(51)과, 실내 송풍팬(51)를 회전하는 실내 송풍팬 모터(350) 및 본체(10)의 일측에 설치되어 제어부(100)의 요청에 따라 실내에 인체의 존부 및 위치를 감지하여 제어부(300)에 제공하는 인감지모듈(200)을 포함한다.
흡입구(40)는 실내공기가 본체(10) 내부로 유입되도록 하는 통로를 제공한다.
실내 송풍팬(51)은 제어부(100)에 의해 제어되어 회전하는 실내 송풍팬 모터(350)에 의해 회전되어 흡입구(40)를 통하여 유입되는 공기를 실내 열교환기(20) 쪽으로 강제 유동되도록 하며 토출구(30)를 통하여 실내로 토출되도록 한다.
실내열교환기(20)는 실외기(3)로부터 냉매를 제공받아 공기유로 상에서 흐르는 공기가 가열되거나 냉각되도록 한다. 다시 말하면, 실외기(3)로부터 제공되는 냉매와 공기유로 상에서 흐르는 공기가 서로 열교환하도록 한다.
토출구(30)에는 회동 가능하게 설치되어 토출구(30)를 통하여 토출 되는 공기의 방향이 조절될 수 있도록 하는 블레이드(31)가 설치된다. 이러한 블레이드(31)는 제어부(100)에 의해 제어되는 풍향조절모터(330)에 의해 회전되어 토출 구(30)에서 토출되는 공기의 방향이 결정되도록 한다.
인감지모듈(200)은 서로 다른 방향을 바라보는 온도감지채널을 가지는 온도센서(230)와, 회전축(241)을 이용하여 온도센서(230)를 회전하는 스캔모터(240)와, 각각의 온도변화감지영역(TVz)의 온도변화를 감지하는 온도변화센서(200)와, 인감지모듈(200)을 전반적으로 제어하는 인감지모듈제어부(210)를 포함한다.
온도센서(230)는 일렬로 배치되는 복수의 온도감지소자(231)로 이루어진다.
복수의 온도감지소자(231)는 각각은 2종류의 금속이 폐 루프를 형성하도록 접합되어 형성된다. 복수의 온도감지소자(231)는 어느 한 종류의 금속에 열이 가해지면 가해지는 폐 루프에서 열에 비례하여 열기전력이 발생하는 현상을 이용한 써모 커플로 구현된다. 복수의 온도감지소자(231) 각각은 서로 다른 방향을 바라보며 설치되어, 바라보는 영역으로 정의되는 각각의 온도감지채널(TC)을 갖고, 각각의 온도감지채널(TC)내의 온도를 감지한다.
스캔모터(240)는 회전각 분해능이 우수한 제어용 스텝모터로 구현된다. 이러한 스캔모터(240)는 제어부(300)로부터 제어신호를 공급받는 모터구동부(140)에 의해 설정된 회전각만큼 씩 회전한다. 이에 따라, 스캔모터(240)의 회전축(241)에 연결되는 온도센서(230)는 회전범위(R) 내에서 설정된 회전각 만큼 씩 회전하게 된다.
한편, 온도센서(230)는 스캔모터(240)에 의해 회전되어, 스캔모터(240)가 1~ N번째 회전각을 가지며 회전할 때 복수의 온도감지소자(231) 각각의 온도감지채널(TC)에 해당하는 서브온도감지공간(STS)들의 집합으로 정의되는 온도감지공 간(TS)의 온도를 감지한다.
온도변화센서(220)는 복수의 온도변화감지소자(221)로 이루어져 온도센서(220)가 바라볼 수 있는 영역을 바라보며 스캔모터(240)에 고정 결합 된다. 여기서, 온도변화센서(220)의 고정위치는 스캔모터(240)에 한정되지 않으며 온도센서(220)가 바라볼 수 있는 영역을 바라보도록 하는 조건에서 인감지모듈 베이스(270) 등에 고정설치될 수 있다.
온도변화감지소자(221)는 유전체와 같은 초전체에 적외선이 입사되는 때에 순간적인 분극현상이 발생함으로써 발생하는 초전전압을 이용하여 온도변화를 감지하는 초전센서로 구현된다.
이러한 온도변화센서(220)는 복수의 온도변화감지소자(220)는 서로 바라보는 방향이 다르게 선택되어 정의되는 각각의 온도변화감지공간(TVZ)의 온도변화를 감지하여 인감지모듈 제어부(210)에 제공한다.
인감지모듈 제어부(210)의 입력 측에는 온도변화 센서(220)와 온도센서(230)가 제공되고, 출력 측에는 스캔모터(240)를 구동하는 스캔모터구동부(250)이 제공된다. 그리고 인감지모듈 제어부(210)는 제어부(300)과 통신적으로 연결되며, 온도센서(230)가 감지한 서브온도감지영역(STS)의 온도를 저장하는 메모리부(260)를 포함한다.
인감지모듈 제어부(210)는 제어부(300)의 요청에 따라 인체의 존부 데이터 및 인체존재영역 데이터 제어부(300)에 제공한다.
다시 말하면, 온도센서(230)를 이용하여 얻어진 서브온도감지영역(STS)의 온 도들 중에 인체의 체온(36.5도)에 가까운 온도를 가지는 인체존재의심영역인 서브온도감지영역(STS)을 추출한다.
이때에, 인체존재의심영역이 없으면 인체부존재 데이터를 제어부(300)에 제공하고, 설정시간 동안 인체존재의심영역에서 온도변화가 있으면 인체존재의심영역에 인체가 존재하는 것으로 판단하며 인체존재의심영역을 인체존재영역으로 하는 데이터를 제어부(300)에 제공한다.
제어부(300)의 입력 측에는 사용자에 의해 선택된 명령이 입력될 수 있도록 하는 입력부(120)가 제공되고, 출력 측에는 풍향조절모터(330)를 구동하기 위한 풍향조절모터구동부(330)와 실내 송풍팬 모터(350)를 구동하기 위한 실내 송풍팬 모터 구동부(340)가 제공된다. 그리고 제어부(300)는 인감지모듈 제어부(210)와 통신적으로 연결된다.
이러한 제어부(300)는 입력부(310)을 통하여 입력되는 운전조건에 인감지 기류제어가 포함되어 있으면, 제어부(300)는 인감지모듈 제어부(210)에 인체의 존부 데이터 및 인체존재영역 데이터를 요청하고, 이렇게 하여 얻어진 인체의 존부 데이터와 인체존재영역 데이터를 이용하여 절전운전제어 또는 인감지 기류제어인 인체존재영역에 대한 간접풍 또는 직접풍 제어를 한다.
다시 말하면, 인감지모듈 제어부(210)로부터 인체 부존재의 데이터를 수신하면, 제어부(300)는 절전운전을 포함한 일반운전제어를 수행한다. 즉, 제어부(300)는 실내 송풍팬 모터 구동부(340)에 제어신호를 공급하여 실내 송풍팬 모터(350)의 회전속도를 줄이거나, 설정된 주기로 송풍팬 모터(350)의 회전을 정지한다.
그리고 인감지모듈 제어부(210)로부터 인체존재영역의 데이터를 수신하면, 제어부(300)는 인감지 기류제어를 수행한다. 즉, 제어부(300)는 풍향조절모터(330)이 회전되도록 하여 블레이드(310)의 방향이 인체존재영역을 향하도록 하거나, 인체존재영역 이외를 향하도록 한다.
이하에서는 본 발명에 따른 인감지모듈을 이용하는 공기조화기의 제어 방법에 대하여 도면과 함께 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 사용자가 공기 조화기(1)의 입력부(310)를 통하여 운전조건을 입력하면(410) 제어부(300)는 입력되는 운전조건에 인감지 기류제어가 포함되어 있는 가를 판단한다(420).
이때에, 입력된 운전조건에 인감지 기류제어가 포함되어 있지 않으면 제어부(300)는 일반운전을 수행한다(430). 이어서, 제어부(300)는 운전종료조건인지를 판단한다(460). 이때에, 제어부(300)는 운전종료조건이 아니면 상기되는 420단계로 회귀하고, 운전종료조건이면 운전을 종료한다.
상기되는 420단계에서 입력된 운전조건에 인감지 기류제어가 포함되어 있으면, 제어부(300)는 인감지모듈 제어부(210)에 인체존재 유무 데이터 및 인체존재영역 데이터 송출명령을 송신한다.
이에 따라, 인감지모듈 제어부(210)는 스캔모터 구동부(250)에 제어신호를 공급하여 스캔모터(240)가 N번째 회전각만큼 회전되도록 한다(441). 이때, 스캔모터(240)의 회전범위는 온도감지공간(TS)의 일측 단에서 타측 단까지의 범위로 정의된다.
이어서, 인감지모듈 제어부(210)는 온도센서(230)의 온도감지소자(231)로부터 서브온도감지영역(STS)에 대한 온도를 수신하여, 이를 각각의 서브온도감지영역(STS)에 대응하여 메모리부(260)에 저장한다(442).
그 다음, 인감지모듈 제어부(210)는 모든 서브온도감지영역(STS)의 온도감지 및 저장이 완료되었는가를 판단한다(443). 이때, 인감지모듈 제어부(210)는 모든 서브온도감지영역(STS)의 온도감지 및 저장이 완료되지 않았으면, 상기되는 441단계와 442단계를 반복한다(444).
이에 반하여, 모든 서브온도감지영역(STS)의 온도수신 및 저장이 완료되었으면, 인감지모듈 제어부(210)는 저장된 모든 서브온도감지영역(STS)에서 인체존재의심영역의 존부를 판단한다(445). 여기서, 인체존재의심영역의 존부는 모든 서브온도감지영역(STS)의 온도들 중 인체의 체온(36.5도)을 중심으로 하는 소정범위에 있는 서브온도감지영역(STS)의 온도가 있는 가를 판단하여 이루어진다.
이때, 인감지모듈 제어부(210)는 인체존재의심영역이 없으면, 제어부(300)로 인체 부존재 데이터를 송출한다(446). 이에 따라, 제어부(300)는 절전운전을 수행하며(446a), 상기되는 460 단계 및 그 이후의 단계를 수행하게 된다.
반면에, 인체존재의심영역이 있으면, 인감지모듈 제어부(210)는 설정시간 동안 인체존재의심영역에 대응하는 온도변화감지영역에서 온도변화가 있는가를 판단한다(447). 여기서, 설정시간은 실험에 의한 인체의 부동시간을 고려하여 1 분 이하로 설정되는 것이 바람직하다. 다시 말하면, 인감지모듈 제어부(210)는 온도변화센서(220)의 인체존재의심영역을 담당하는 온도변화감지소자(221)로부터 온도변 화감지신호가 수신되는가를 판단한다.
이때에, 설정시간 동안 인체존재의심영역에 대응하는 온도변화감지영역(TVz)을 담당하는 온도변화감지소자(221)가 온도변화감지신호를 송신하지 않으면, 인감지모듈 제어부(210)는 제어부(300)로 인체 부존재 데이터를 송출하고(446), 이에 따라, 제어부(300)는 상기되는 446a단계 및 그 이후의 단계를 수행한다.
이에 반하여, 설정시간 동안 인체존재의심영역에 대응하는 온도변화감지영역(TVz)을 담당하는 온도변화감지소자(221)가 온도변화감지신호를 송신하면, 인감지모듈 제어부(210)는 인체존재의심영역을 인체존재영역으로 파악하여, 인체존재영역 데이터를 제어부(300)로 송출한다(448). 이에 따라, 제어부(300)는 인체존재영역에 대한 인감지 기류제어를 수행한다(450). 여기서, 인감지 기류제어는 인체에 대한 직접 풍 제어 또는 간접 풍 제어일 수 있다. 즉, 직접 풍 제어는 실내기(2)에서 토출되는 공기가 인체존재영역을 향하도록, 풍향조절모터 구동부(320)에 제어신호를 공급하여 풍향조절 모터(330)가 블레이드(31)의 방향이 인체존재영역을 향하도록 회전한다. 그리고 간접 풍 제어는 실내기(2)에서 토출되는 공기가 인체존재영역의 이외를 향하도록, 풍향조절모터 구동부(320)에 제어신호를 공급하여 풍향조절모터(330)가 블레이드(31)의 방향이 인체존재영역 이외를 향하도록 회전한다.
도 1은 본 발명에 따른 인감지모듈을 구비한 공기조화기를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 인감지모듈을 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인감지모듈을 구비한 공기조화기의 제어계통을 나타낸 블럭도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인감지모듈을 구비한 공기조화기의 제어수순을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2: 실내기 3: 실외기
200: 인감지모듈 210: 인감지모듈제어부
300: 제어부

Claims (8)

  1. 복수의 서브온도감지공간의 온도를 감지하는 온도센서;
    복수의 온도변화감지공간의 온도변화를 감지하는 온도변화센서;
    상기 온도센서가 감지한 복수의 서브온도감지공간의 온도와 상기 온도변화센서가 감지한 상기 복수의 온도변화감지공간의 온도변화를 이용하여 인체의 존부 및 인체존재영역을 파악하여 송출하는 인감지모듈 제어부;
    상기 인감지모듈 제어부로부터 인체의 존부 및 인체존재영역 데이터를 수신하여 절전운전제어 또는 인감지 기류제어를 하는 제어부를 포함하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도센서는 복수의 온도감지소자로 이루어지며 상기 온도변화센서는 복수의 온도변화감지소자로 이루어지고,
    상기 온도감지소자는 써모커플이고, 상기 온도변화감지소자는 초전센서인 인감지모듈을 구비한 공기조화기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인감지모듈 제어부는 복수의 서브온도감지공간의 온도들을 이용하여 인체존재의심영역을 존부를 판단하고, 상기 인체존재의심영역에 대응하는 상기 온 도변화감지공간에서 온도변화가 감지되는 경우 상기 인제존재의심영역에 인체가 있는 것으로 파악하는 온도감지모듈을 구비한 공기조화기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 인체 부존재 데이터를 수신한 경우 상기 절전운전제어를 하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인체존재영역에 대한 간접 풍 또는 직접 풍 제어를 하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기.
  6. 복수의 서브온도감지공간의 온도와 상기 복수의 온도변화감지공간의 온도변화 여부를 이용하여 인체의 존부 판단 및 인체존재영역을 파악하는 단계;
    상기 판단결과를 이용하여 절전운전 또는 인감지 기류제어를 하는 단계를 포함하는 인감지 모듈을 구비한 공기조화기의 제어방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 인체존재영역을 파악하는 단계는,
    상기 복수의 서브온도감지영역에서 인체의 온도에 가까운 온도를 가지는 인체존재의심영역을 추출하고, 상기 추출되는 인체존재의심영역에서 설정시간 동안 온도변화가 있으면 상기 인체존재의심영역을 상기 인체존재영역으로 파악하는 인감지모듈을 구비한 공기조화기의 제어방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 설정시간은 인체의 부동지속시간을 고려하여 대략 1분 이내인 인감지모듈을 구비한 공기조화기의 제어방법.
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KR20220115296A (ko) * 2021-02-10 2022-08-17 안상민 정보수집단말 기능의 디스펜서 및 이의 구동 방법

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