KR20120066394A - 차량용 공조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 탑승객의 정보 분석을 통해 얻어진 데이터를 근거로 차실내의 오염정도를 정밀하게 예측함으로써 탑승객으로 인해 차실내의 공기 오염 조건이 변화되더라도 이에 신속하고 적극적으로 대응하면서 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 외기도입구와 내기도입구를 갖는 공조케이스와, 내, 외기도입구의 개도량을 제어하는 인테이크 도어 및, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 차실내에 탑승한 탑승객의 정보를 분석하는 탑승객 정보 분석수단과; 탑승객 정보 분석수단에서 분석된 탑승객의 정보를 처리하여 차실내의 단위시간당 이산화탄소 누적량을 연산하는 이산화탄소 누적량 연산부와; 이산화탄소 누적량 연산부에서 연산된 단위시간당 이산화탄소 누적량에 따라 인테이크 도어의 개도량과 블로어의 회전속도를 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

차량용 공조장치{AIR CONDITIONING SYSTEM FOR AUTOMOTIVE VEHICLES}
본 발명은 차량용 공조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 탑승객의 정보 분석을 통해 얻어진 데이터를 근거로 차실내의 오염정도를 정밀하게 예측함으로써, 탑승객으로 인해 차실내의 공기 오염 조건이 변화되더라도, 이에 신속하고 적극적으로 대응하면서 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있는 차량용 공조장치에 관한 것이다.
최근 들어, 차량용 공조장치는 자동제어방식으로 개선되고 있다.
자동제어방식 공조장치는, 차실내,외의 온도와 습도 및 일사량 등을 감지한 다음, 감지된 각각의 데이터에 따라 차실내의 온도를 자동으로 조절한다. 따라서, 차실내의 온도를 항상 쾌적하게 유지시킨다.
한편, 이러한 자동제어방식 공조장치는, 차실내의 이산화탄소(CO2)농도가 증가하여 오염될 경우, 차실내의 공기를 자동으로 환기시켜주는 환기장치를 구비하고 있다.
환기장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 공조장치의 "내기모드"를 감지하는 모드감지수단(1)과, 모드감지수단(1)으로부터 입력된 데이터에 따라 인테이크 도어(Intake Door)(2)를 제어하는 콘트롤러(3)를 구비한다.
특히, 콘트롤러(3)는, 모드감지수단(1)에서 "내기모드 전환신호"가 입력될 경우, "내기모드 전환시간"을 카운트한다. 그리고 카운트한 "내기모드 전환시간"이 미리 설정된 "기준시간"을 초과하면, 인테이크 도어(5)를 미리 설정된 "환기시간"동안 "외기모드위치"(A)로 전환시킨다.
따라서, 외부의 신선한 공기가 외기도입구(7)를 통해 차실내로 도입될 수 있게 한다. 이로써, 차실내의 공기를 환기시킨다. 여기서, 콘트롤러(3)에 내장된 "기준시간"은 25분이고 "환기시간"은 5분인 것이 보통이다.
그런데, 이러한 종래의 환기장치는, 미리 설정된 "기준시간"을 주기(週期)로 하여 차실내의 공기를 환기시키는 구조이므로, 차실내의 공기 오염 조건이 변화되어 차실내의 공기가 조기에 오염될 경우, 이에 대응할 수 없다는 단점이 있다.
즉, 차실내의 공기는, 탑승객의 수, 탑승객의 신체특성 등과 같이 여러 가지 조건에 의해 오염정도와 오염시간이 각기 다르다. 특히, 탑승객의 수가 많거나 큰 체격의 탑승객의 경우, 다량의 이산화탄소(CO2)를 발생시키므로, 차실내의 공기가 조기에 오염된다.
따라서, 오직 "기준시간"을 주기로 하여 차실내의 공기를 환기시키는 종래의 환기장치는, 차실내의 오염 조건이 변화될 경우, 이에 적절하게 대응할 수 없다는 단점이 있으며, 이러한 단점 때문에 차실내의 공기 오염을 효과적으로 방지할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은, 차실내의 공기 오염 조건이 변화되더라도 이에 대응하여 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 차실내의 공기 오염 조건이 변화되더라도 이에 대응할 수 있도록 구성함으로써, 차실내의 공기를 항상 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있는 차량용 공조장치를 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 차량용 공조장치는, 외기도입구와 내기도입구를 갖는 공조케이스와, 상기 내, 외기도입구의 개도량을 제어하는 인테이크 도어 및, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서, 차실내에 탑승한 탑승객의 정보를 분석하는 탑승객 정보 분석수단과; 상기 탑승객 정보 분석수단에서 분석된 탑승객의 정보를 처리하여 차실내의 단위시간당 이산화탄소 누적량을 연산하는 이산화탄소 누적량 연산부와; 상기 이산화탄소 누적량 연산부에서 연산된 단위시간당 이산화탄소 누적량에 따라 상기 인테이크 도어의 개도량과 상기 블로어의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 단위시간당 이산화탄소 누적량이 커짐에 따라 상기 외기도입구의 개도량이 점차 커지도록 상기 인테이크 도어를 제어하고, 상기 단위시간당 이산화탄소 누적량이 커짐에 따라 상기 블로어의 회전속도가 점차 빨라지도록 상기 블로어를 제어하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 탑승객 정보 분석수단은, 차실내를 촬상하여 인체로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 촬상된 차실내의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)들로 나누는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)와; 상기 매트릭스 적외선 이미지센서로부터 입력된 차실내의 이미지셀 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀의 점유비율과 색깔과 운동량을 산출하고, 산출된 점유비율과 색깔과 운동량을 근거로 탑승객의 수와 탑승객의 피부온도와 탑승객의 체격 및 탑승객의 동작량을 분석하는 분석부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 분석부는, 적외선 방사가 감지되는 이미지셀 중에 상기 매트릭스 적외선 이미지센서로부터 먼부분에 대응되는 이미지셀은, 다른 부분의 이미지셀에 비해 2배의 점유비율을 갖는 것으로 산출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 공조장치에 의하면, 탑승객의 정보 분석을 통해 얻어진 "이산화탄소 발생량"과, 차실내의 누출공기 분석을 통해 얻어진 "이산화탄소 누출량" 및, 이들을 통해 얻어진 "이산화탄소 누적량"을 근거로 하여 차실내의 오염정도를 산출하는 구조이므로, 차실내의 오염정도를 정밀하게 예측할 수 있는 효과가 있다.
또한, 차실내의 오염정도를 정밀하게 예측할 수 있으므로, 차실내의 공기 오염 조건이 변화되더라도 이에 적극적으로 대응하면서 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한, 공기 오염 조건에 대응하여 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있으므로, 차실내의 공기를 항상 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있다. 이로써, 쾌적한 운전을 가능하게 한다.
도 1은 종래의 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 공조장치를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 공조장치를 구성하는 매트릭스 적외선 이미지센서에 의해 매트릭스 형태로 나눠진 차실내의 모습을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 작용효과를 나타내는 그래프로서, 이산화탄소 누적량에 따른 외기도입구의 개도량 변화를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 작용효과를 나타내는 그래프로서, 이산화탄소 누적량에 따른 블로어의 회전속도 변화를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 작동예를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 살펴보기에 앞서, 도 2를 참조하여 차량용 공조장치에 대해 간략하게 살펴본다.
차량용 공조장치는, 공조케이스(10)를 구비하며, 공조케이스(10)에는 외기를 도입하는 외기도입구(12)와, 내기를 도입하는 내기도입구(14) 및, 이들 내, 외기도입구(12, 14) 중 어느 하나를 선택적으로 개방하는 인테이크 도어(20)가 설치된다.
인테이크 도어(20)는, 내기모드위치(X) 또는 외기모드위치(Y)로 회전운동하는데, 이때, 내기모드위치(X)에서는 내기도입구(14)를 개방하고, 외기모드위치(Y)에서는 외기도입구(12)를 개방한다. 따라서, 내기 또는 외기가 선택적으로 도입될 수 있게 한다.
그리고 공조장치는, 블로어(30)를 구비한다. 블로어(30)는, 외기 또는 내기를 흡입하고, 흡입된 내, 외기를 차실내로 송풍한다.
다음으로, 본 발명에 따른 차량용 공조장치의 특징부를 도 2와 도 3을 참조하여 상세하게 살펴본다.
먼저, 본 발명의 공조장치는, 차실내에 탑승한 탑승객의 정보를 분석하는 탑승객 정보 분석수단(40)과, 탑승객 정보 분석수단(40)으로부터 입력된 데이터를 근거로 차실내의 이산화탄소(CO2) 발생량을 예측할 수 있는 이산화탄소 발생량 예측수단(50)을 포함한다.
탑승객 정보 분석수단(40)은, 차실내를 촬상하는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)(42)와, 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 입력된 데이터를 통해 탑승객의 정보를 분석하는 분석부(44)를 구비한다.
매트릭스 적외선 이미지센서(42)는, 인체로부터 방사되는 적외선을 감지하는 센서로서, 차량 내부의 앞쪽 상단부에 설치되어 있다.
이러한 매트릭스 적외선 이미지센서(42)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 차실내를 촬상한 다음, 촬상된 차실내의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)(42a)들로 나누는 역할을 한다.
분석부(44)는, 적외선 분석 프로그램을 내장하고 있는 것으로, 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 매트릭스 형태의 차실내 이미지셀(42a)들이 입력되면, 입력된 차실내의 이미지셀(42a) 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀(42a)의 점유비율을 산출하고, 산출된 점유비율을 근거로 탑승객의 정보를 분석한다.
즉, 예를 들면, 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 입력된 차실내의 이미지셀(42a)들 중, 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)의 점유비율이 "제 1기준비율"이하, 예를 들면, 20%이하이면, 차실내의 탑승객이 1명인 것으로 분석한다.
그리고 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)의 점유비율이, "제 1기준비율"보다는 크고, "제 1기준비율"보다 큰 "제 2기준비율"보다는 작을 경우, 예를 들면, 20?40%범위이면, 차실내의 탑승객이 2명인 것으로 분석한다.
그리고 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)의 점유비율이, "제 2기준비율"보다는 크고, "제 2기준비율"보다 큰 "제 3기준비율"보다는 작을 경우, 예를 들면, 40?60%범위이면, 차실내의 탑승객이 3명인 것으로 분석한다.
그리고 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)의 점유비율이, "제 3기준비율"보다는 크고, "제 3기준비율"보다 큰 "제 4기준비율"보다는 작을 경우, 예를 들면, 60?80%범위이면, 차실내의 탑승객이 4명인 것으로 분석한다.
또한, 분석부(44)는, 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)들 중, 군집(群集)을 이루는 이미지셀군(42b)의 개별 점유비율을 산출한 다음, 산출된 개별 점유비율에 대응되는 "탑승객 개인별 체격데이터"를 검출함으로써, 탑승객의 체격도 분석할 수 있다.
"탑승객 개인별 체격데이터"는, 분석부(44)에 내장되어 있으며, 이미지셀군(42b)의 점유비율별로 다양하게 저장되어 있다.
그리고, 분석부(44)는, 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)들의 색깔을 분석함으로써, 탑승객의 피부온도도 분석할 수 있다.
이 밖에도, 분석부(44)는, 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a)들의 움직임을 분석함으로써, 탑승객의 동작량도 분석할 수 있다.
한편, 분석부(44)는, 적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a) 중에서 차실내의 후석부분(42c)에 대응되는 이미지셀(42a)은, 다른 부분의 이미지셀(42a)에 비해 2배의 점유비율을 갖는 것으로 산출한다.
왜냐하면, 매트릭스 적외선 이미지센서(42)가 차량 내부의 앞쪽 상단에 설치되어 있으므로, 차실내의 후석부분(42c)이 전석부분(42d)보다 상대적으로 먼거리로 촬상되고, 이로써, 원근법에 의해 후석부분(42c)의 탑승객이 전석부분(42d)의 탑승객에 비해 약 1/2배 작은 크기로 촬상되기 때문이다.
따라서, 후석부분(42c)에 대응되는 이미지셀(42a)을, 다른 부분의 이미지셀(42a)에 비해 2배의 점유비율을 갖는 것으로 산출함으로써, 원근감으로 인해 발생하는 후석부분(42c)과 전석부분(42d)간에 점유비율의 오차를 보정해준다.
다시, 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 탑승객 정보 분석수단(40)으로부터 입력된 탑승객의 정보를 근거로 차실내의 이산화탄소(CO2) 발생량을 예측할 수 있는 이산화탄소 발생량 예측수단(50)을 포함한다.
이산화탄소 발생량 예측수단(50)은, 연산부(52)를 구비한다. 연산부(52)는, 일종의 연산프로그램으로서, 탑승객 정보 분석수단(40)의 분석부(44)에서 분석된 탑승객의 정보를 근거로 차실내의 이산화탄소 발생량을 연산한다.
이를 상세하게 살펴보면, 연산부(52)는, 탑승객 정보 분석수단(40)에서 탑승객의 각종 정보가 입력되면, 입력된 탑승객의 정보를 아래의 [식 1] 내지 [식 4]의 함수식을 통해, 탑승객 수(n)에 따른 이산화탄소 발생량(N), 탑승객 체격(p)에 따른 대사량 보상지수(P), 탑승객 피부온도(s)에 따른 대사량 보상지수(S), 탑승객 동작량(m)에 따른 대사량 보상지수(M) 등을 각각 산출한다. 그리고 산출된 각각의 데이터를 [식 5]로 연산 처리함으로써, 단위시간당 차실내의 이산화탄소 발생량(△G)을 구한다.
[식 1]
탑승객 수에 따른 이산화탄소 발생량(N) = f(n)
n: 탑승객수
[식 2]
탑승객 체격에 따른 대사량 보상지수(P) = g(p)
p: 탑승객 체격
[식 3]
탑승객 피부온도에 따른 대사량 보상지수(S) = h(s)
s: 탑승객 피부온도
[식 4]
단위시간당 탑승객 동작량에 따른 대사량 보상지수(M) = k(m)
m: 단위시간당 탑승객 동작량
[식 5]
단위시간당 이산화탄소 발생량(△G) = N×P×S×M×△t
△t: 단위경과시간
여기서, [식 1], [식 2], [식 3], [식 4]의 독립변수 n, p, s, m에 따른 종속변수값 N, P, S, M은, 탑승객의 정보를 고려하여 산출된 데이터이며, 이러한 데이터들은 여러 번의 시험결과를 통해 얻어진다. 이러한 N, P, S, M은, 분석부(44)에 저장되어 있는 것이 바람직하다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 차실내로부터 누출되는 이산화탄소량을 예측하는 이산화탄소 누출량 예측수단(60)을 구비한다.
이산화탄소 누출량 예측수단(60)은, 차실내로부터 기본적으로 누출되는 이산화탄소량을 연산하는 기본누출량 연산부(70)와, 기본누출량 연산부(70)로부터 입력된 데이터를 통해 "단위시간당 이산화탄소 누출량"을 연산하는 단위시간당 누출량 연산부(80)를 포함한다.
기본누출량 연산부(70)는, 인테이크 도어(20)를 통해 도입되는 외기량을 감지하는 외기도입량 감지수단(72)과, 차실내의 압력을 감지하기 위한 차실내압력 감지수단(74) 및, 외기도입량 감지수단(72)과 차실내압력 감지수단(74)으로부터 입력되는 데이터를 통해 이산화탄소의 기본누출량을 산출하는 산출부(76)를 구비한다.
외기도입량 감지수단(72)은, 인테이크 도어(20)의 위치를 감지하는 도어감지센서로 구성되며, 이렇게 구성된 도어감지센서는, 상기 인테이크 도어(20)가 외기모드위치(Y) 또는 내기모드위치(X)인지를 감지한다. 따라서, 인테이크 도어(20)를 통해 도입되는 외기량을 간접적으로 감지한다.
차실내압력 감지수단(74)은, 차속감지센서와 블로어회전속도감지센서로 구성되며, 이렇게 구성된 각 센서들은, 차속과 블로어의 회전속도를 감지함으로써, 차실내로 공급되는 공기의 압력을 간접적으로 감지한다. 이로써, 차실내의 압력을 간접적으로 감지한다.
산출부(76)는, 일종의 연산프로그램으로서, 외기도입량 감지수단(72)과 차실내압력 감지수단(74)에서 외기도입량(f)과 차실내압력(B)이 각각 입력되면, 입력된 데이터를 아래의 [식 6]으로 연산하여 차실내로부터 기본적으로 누출되는 "이산화탄소 기본누출량"(V)을 산출한다.
참고로, 차실내의 공기누출 원인은, 차실내의 압력에 관계가 있으며, 차실내의 압력은, 인테이크 도어(20)를 통한 외기도입량과, 도입되는 외기의 풍속에 관련되어 있으므로, 인테이크 도어(20)를 통한 외기도입량과 외기의 풍속(차속과 블로어회전속도)을 이용하면, 차실내의 "이산화탄소 기본누출량"(V)을 산출할 수 있다.
[식 6]
이산화탄소 기본 누출량(V) = f×B
f: 외기도입량(내기모드: "0", 외기모드: "1"), B: 차실내압력값
한편, 산출부(76)는, 외기도입량 감지수단(72)에서 입력된 인테이크 도어(20)의 위치에 따라 "이산화탄소 기본누출량"(V)을 산출할 시에, 상기 인테이크 도어(20)가 외기모드위치(Y)일 경우에는 외기도입량 "f"값을 --> "1"로 연산하고, 내기모드위치(X)로 전환되었을 경우에는, 외기도입량 "f"값을 --> "0"으로 연산한다.
또한, 산출부(76)에는, 차속과 블로어회전속도에 대응한 "차실내압력값"이 다양하게 내장되어 있다. 따라서, 차실내압력 감지수단(74)에서 차속과 블로어회전속도가 입력되면, 이에 대응되는 "차실내압력값"을 검출한 다음, 검출된 "차실내압력값"을 "B"값으로 연산한다.
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 기본누출량 연산부(70)로부터 입력된 "이산화탄소 기본 누출량"(V)과 각종 데이터를 통해 "단위시간당 이산화탄소 누출량"을 연산하는 단위시간당 누출량 연산부(80)를 포함한다.
단위시간당 누출량 연산부(80)는, 창유리로 도입되는 외기량을 감지하는 창유리 외기도입량 감지수단(82)과, 창유리의 개방시간을 감지하는 창유리 개방시간 감지수단(84)과, 인테이크 도어(20)로 도입되는 외기량을 감지하는 인테이크 도어 외기도입량 감지수단(85)과, 인테이크 도어(20)의 외기도입구(12) 개방시간을 감지하는 인테이크 도어 개방시간 감지수단(86)을 포함한다.
창유리 외기도입량 감지수단(82)은, 각 창유리의 위치를 감지하는 창유리감지센서로 구성되며, 이렇게 구성된 창유리감지센서는, 창유리의 개도위치를 감지한다. 따라서, 창유리를 통해 차실내로 도입되는 외기량을 간접적으로 감지한다.
창유리 개방시간 감지수단(84)은, 각 창유리가 개방될 시에, 개방된 시간을 카운트하는 타이머로 구성되며, 이렇게 구성된 타이머는, 창유리의 개방시간을 감지한다.
인테이크 도어 외기도입량 감지수단(85)은, 인테이크 도어(20)의 위치를 감지하는 도어감지센서로 구성되며, 이렇게 구성된 도어감지센서는, 상기 인테이크 도어(20)가 외기모드위치(Y) 또는 내기모드위치(X)인지를 감지한다. 따라서, 인테이크 도어(20)를 통해 도입되는 외기량을 간접적으로 감지한다.
인테이크 도어 개방시간 감지수단(86)은, 인테이크 도어(20)가 개방될 시에, 개방된 시간을 카운트하는 타이머로 구성되며, 이렇게 구성된 타이머는, 외기도입구(12)에 대한 인테이크 도어(20)의 개방시간을 감지한다.
한편, 단위시간당 누출량 연산부(80)는, 상기 창유리 외기도입량 감지수단(82)과, 창유리 개방시간 감지수단(84)과, 인테이크 도어 외기도입량 감지수단(85)과, 인테이크 도어 개방시간 감지수단(86)으로부터 입력된 각각의 데이터 및, 상기 기본누출량 연산부(70)로부터 입력된 "이산화탄소 기본 누출량"(V)을 연산 처리하여 "단위시간당 이산화탄소 누출량"(△V)을 산출하는 누적량 산출부(88)를 구비한다.
누적량 산출부(88)는, 일종의 연산프로그램으로서, 기본누출량 연산부(70)로부터 "이산화탄소 기본 누출량"(V)이 입력되고, 창유리 외기도입량 감지수단(82)과, 창유리 개방시간 감지수단(84)과, 인테이크 도어 외기도입량 감지수단(85)과, 인테이크 도어 개방시간 감지수단(86)으로부터 "창유리 외기도입량"(α)과, "창유리 개방시간"(t1)과, 인테이크 도어 외기도입량"(β)과, "인테이크 도어 개방시간"(t2)이 입력되면, 입력된 데이터를 아래의 [식 7]으로 연산하여 "단위시간당 이산화탄소 누출량"(△V)을 산출한다.
[식 7]
단위시간당 이산화탄소 누출량(△V) = V×△t + α×△t1 + β×△t2
△t: 단위경과시간, V: 이산화탄소 기본 누출량
α: 창유리 외기도입량, t1: 창유리 개방시간
β: 인테이크 도어 외기도입량, t2: 인테이크 도어 개방시간
다시, 도 2를 참조하면, 본 발명의 공조장치는, 이산화탄소 누적량 연산부(90)를 구비한다.
이산화탄소 누적량 연산부(90)는, 일종의 연산프로그램으로서, 이산화탄소 발생량 예측수단(50)에서 "단위시간당 이산화탄소 발생량"(△G)이 입력되고, 이산화탄소 누출량 예측수단(60)으로부터 "단위시간당 이산화탄소 누출량"(△V)이 입력되면, 입력된 데이터들과 이전의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_old)을 아래의 [식 8]로 연산하여 차실내의 현재 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)을 산출한다.
[식 8]
단위시간당 이산화탄소 누적량(A_new) = A_old + △G - △V
A_old: 이전의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"
△G: 단위시간당 이산화탄소 발생량, △V: 단위시간당 이산화탄소 누출량
한편, 이러한 이산화탄소 누적량 연산부(90)는, "단위시간당 이산화탄소 발생량"(△G)만을 통해 현재의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)을 산출할 수도 있다.
이러한 경우, 아래의 [식 9]에서와 같이, "단위시간당 이산화탄소 발생량"(△G)에 이전의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_old)을 더함으로써, 현재의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)을 산출한다.
[식 9 ]
단위시간당 이산화탄소 누적량(A_new) = A_old + △G
바람직하게는, [식 8]을 통해 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)을 산출하는 것이 보다 더 정밀하다.
그리고 본 발명의 공조장치는, 제어부(100)를 구비한다.
제어부(100)는, 마이크로 프로세서를 갖추고 있는 것으로, 이산화탄소 누적량 연산부(90)로부터 현재의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)이 입력되면, 입력된 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)에 따라 인테이크 도어(20)와 블로어(30)를 제어한다.
특히, 도 4에 도시된 바와 같이, "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)에 비례하여 상기 외기도입구(12)의 개도량이 점차 커지도록 상기 인테이크 도어(20)를 외기모드위치(Y)방향으로 제어한다. 따라서, 차실내에 이산화탄소의 누적량이 많으면 많을수록 외기의 도입량이 점차 증가되게 한다. 이로써, 차실내를 항상 쾌적한 상태로 유지시킨다.
또한, 제어부(100)는, 도 5에 도시된 바와 같이, "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)에 비례하여 상기 블로어(30)의 회전속도가 점차 빨라지도록 상기 블로어(30)를 제어한다. 따라서, 차실내의 이산화탄소의 누적량이 많으면 많을수록 외기의 도입량이 점차 증가되게 한다. 이로써, 차실내를 항상 쾌적한 상태로 유지시킨다.
한편, 제어부(100)는, "단위시간당 이산화탄소 누적량"별 "인테이크 도어 제어값"들을 다양하게 내장하고 있다. 따라서, 이산화탄소 누적량 연산부(90)로부터 현재의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)이 입력되면, 입력된 "누적량"에 대응한 "인테이크 도어 제어값"을 검출하고, 검출된 "제어값"에 따라 상기 인테이크 도어(20)의 개도량을 제어한다.
그리고, 제어부(100)는, "단위시간당 이산화탄소 누적량"별 "블로어 제어값"들을 다양하게 내장하고 있다. 따라서, 이산화탄소 누적량 연산부(90)로부터 현재의 "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)이 입력되면, 입력된 "누적량"에 대응한 "블로어 제어값"을 검출하고, 검출된 "제어값"에 따라 상기 블로어(30)의 회전속도를 제어한다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 공조장치의 작동예를 도 2와 도 3, 도 6을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 2와 도 6을 참조하면, 공조장치가 온(ON)되면(S101), 각각의 감지센서들은 해당 대상을 감지한다. 예를 들면, 인테이크 도어(20)를 통한 외기도입량, 외기도입구(12)의 개방시간, 창유리를 통한 외기도입량, 창유리의 개방시간, 차실내 압력 등을 감지한다(S103).
그리고 각각의 감지센서들이 작동되는 과정에서, 매트릭스 적외선 이미지 센서(42)는 차실내의 이미지를 촬상하고(S105), 촬상된 이미지의 적외선을 분석부(44)가 처리하여 차실내에 탑승한 탑승객의 정보를 분석한다(S107). 예를 들면, 탑승객의 수, 탑승객의 체격, 탑승객의 피부온도, 탑승객의 동작량 등을 분석한다.
그리고 탑승객의 정보 분석이 완료되면, 이를 근거로 단위시간당 차실내의 이산화탄소 발생량을 예측한다(S109). 이때의 예측은 상술한 [식 1] 내지 [식 5]를 통해 연산함에 따라 얻어진다.
한편, "단위시간당 이산화탄소 발생량"을 예측하는 과정에서, 상기 이산화탄소 누출량 예측수단(60)은, 각각의 감지센서로부터 입력된 데이터를 이용하여 "단위시간당 이산화탄소 누출량"을 예측한다(S111).
이때의 예측은, 상술한 [식 6]을 통해 "이산화탄소 기본 누출량"을 먼저 산출한 다음(S113), 산출된 "이산화탄소 기본 누출량"과, 각각의 감지센서들로부터 입력된 데이터를 상술한 [식 7]을 통해 연산 처리하여 "단위시간당 이산화탄소 누출량"을 예측한다(S115).
그리고 "단위시간당 이산화탄소 발생량"과 "단위시간당 이산화탄소 누출량"의 예측이 완료되면, 이산화탄소 누적량 연산부(90)는, 상기 "단위시간당 이산화탄소 발생량"과 "단위시간당 이산화탄소 누출량"을 상술한 [식 8]로 연산 처리하여 차실내의 현재 "단위시간당 이산화탄소 누적량"을 최종적으로 연산한다(S117).
그리고 "단위시간당 이산화탄소 누적량"이 연산되면, 제어부(100)는 연산된 "단위시간당 이산화탄소 누적량"에 따라 인테이크 도어(20)와 블로어(30)를 제어한다(S119).
특히, 인테이크 도어(20)의 경우에는, "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)에 비례하여 외기도입구(12)의 개도량이 점차 커질 수 있도록 제어한다. 따라서, 차실내에 이산화탄소의 누적량이 많으면 많을수록 외기의 도입량이 점차 증가되게 한다(S121). 이로써, 차실내를 항상 쾌적한 상태로 유지시킨다.
또한, 블로어(30)의 경우에는, "단위시간당 이산화탄소 누적량"(A_new)에 비례하여 그 회전속도가 점차 빨라지도록 제어한다. 따라서, 차실내의 이산화탄소의 누적량이 많으면 많을수록 외기의 도입량이 점차 증가되게 한다(S121). 이로써, 차실내를 항상 쾌적한 상태로 유지시킨다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 공조장치는, 탑승객의 정보 분석을 통해 얻어진 "이산화탄소 발생량"과, 차실내의 누출공기 분석을 통해 얻어진 "이산화탄소 누출량" 및, 이들을 통해 얻어진 "이산화탄소 누적량"을 근거로하여 차실내의 오염정도를 산출하는 구조이므로, 차실내의 오염정도를 정밀하게 예측할 수 있다.
또한, 차실내의 오염정도를 정밀하게 예측할 수 있으므로, 차실내의 공기 오염 조건이 변화되더라도 이에 적극적으로 대응하면서 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있다.
또한, 공기 오염 조건에 대응하여 차실내의 공기를 효과적으로 환기시킬 수 있으므로, 차실내의 공기를 항상 쾌적한 상태로 유지시킬 수 있다. 이로써, 쾌적한 운전을 가능하게 한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
10: 공조케이스 12: 외기도입구
14: 내기도입구 20: 인테이크 도어(Intake Door)
30: 블로어(Blower) 40: 탑승객 정보 분석수단
42: 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)
42a: 이미지셀(Image Cell) 44: 분석부
50: 이산화탄소 발생량 예측수단 52: 연산부
60: 이산화탄소 누출량 예측수단 70: 기본누출량 연산부
72: 외기도입량 감지수단 74: 차실내압력 감지수단
76: 산출부 80: 단위시간당 누출량 연산부
82: 창유리 외기도입량 감지수단 84: 창유리 개방시간 감지수단
85: 인테이크 도어 외기도입량 감지수단
86: 인테이크 도어 개방시간 감지수단
88: 누적량 산출부 90: 이산화탄소 누적량 연산부
100: 제어부

Claims (9)

  1. 외기도입구(12)와 내기도입구(14)를 갖는 공조케이스(10)와, 상기 내, 외기도입구(12, 14)의 개도량을 제어하는 인테이크 도어(20) 및, 내,외기를 흡입하여 차실내로 송풍하는 블로어(30)를 포함하는 차량용 공조장치에 있어서,
    차실내에 탑승한 탑승객의 정보를 분석하는 탑승객 정보 분석수단(40)과;
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)에서 분석된 탑승객의 정보를 처리하여 차실내의 단위시간당 이산화탄소 누적량을 연산하는 이산화탄소 누적량 연산부(90)와;
    상기 이산화탄소 누적량 연산부(90)에서 연산된 단위시간당 이산화탄소 누적량에 따라 상기 인테이크 도어(20)의 개도량과 상기 블로어(30)의 회전속도를 제어하는 제어부(100)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(100)는,
    상기 단위시간당 이산화탄소 누적량이 커짐에 따라 상기 외기도입구(12)의 개도량이 점차 커지도록 상기 인테이크 도어(20)를 제어하고,
    상기 단위시간당 이산화탄소 누적량이 커짐에 따라 상기 블로어(30)의 회전속도가 점차 빨라지도록 상기 블로어(30)를 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)은,
    차실내의 촬상하여 인체로부터 방사되는 적외선을 감지하며, 촬상된 차실내의 이미지를 매트릭스 형태의 이미지셀(Image Cell)(42a)들로 나누는 매트릭스 적외선 이미지센서(Matrix Infrared Rays Image Sensor)(42)와;
    상기 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 입력된 차실내의 이미지셀(42a) 중, 적외선 방사가 감지된 이미지셀(42a)의 점유비율과 색깔과 운동량을 산출하고, 산출된 점유비율과 색깔과 운동량을 근거로 탑승객의 수와 탑승객의 피부온도와 탑승객의 체격 및 탑승객의 동작량을 분석하는 분석부(44)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분석부(44)는,
    적외선 방사가 감지되는 이미지셀(42a) 중에 상기 매트릭스 적외선 이미지센서(42)로부터 먼부분에 대응되는 이미지셀(42a)은, 다른 부분의 이미지셀(42a)에 비해 2배의 점유비율을 갖는 것으로 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)으로부터 입력된 탑승객의 정보를 근거로 차실내의 단위시간당 이산화탄소 발생량을 예측할 수 있는 이산화탄소 발생량 예측수단(50)과;
    차실내로부터 자연 누출되는 단위시간당 이산화탄소 누출량을 예측하는 이산화탄소 누출량 예측수단(60)을 포함하며;
    상기 이산화탄소 누적량 연산부(90)는, 상기 이산화탄소 발생량 예측수단(50)에서 입력된 단위시간당 이산화탄소 발생량과 상기 이산화탄소 누출량 예측수단(60)에서 입력된 단위시간당 이산화탄소 누출량을 아래의 [식]에 의해 상기 단위시간당 이산화탄소 누적량을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
    [식]
    단위시간당 이산화탄소 누적량(A_new) = A_old + △G - △V
    A_old: 이전의 "단위시간당 이산화탄소 누적량".
    △G: 단위시간당 이산화탄소 발생량, △V: 단위시간당 이산화탄소 누출량.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 이산화탄소 발생량 예측수단(50)은, 연산부(52)를 포함하며,
    상기 연산부(52)는,
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)에서 입력된 탑승객 수(n)를, 아래의 [식 1]을 통해 탑승객 수에 따른 이산화탄소 발생량(N)을 산출하고,
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)에서 입력된 탑승객 체격(p)을 아래의 [식 2]을 통해 탑승객 체격에 따른 대사량 보상지수(P)를 산출하며,
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)에서 입력된 탑승객 피부온도(s)를 아래의 [식 3]을 통해 탑승객 피부온도에 따른 대사량 보상지수(S)를 산출하고,
    상기 탑승객 정보 분석수단(40)에서 입력된 탑승객 동작량(m)을 아래의 [식 4]를 통해 탑승객 동작량에 따른 대사량 보상지수(M)를 산출하며,
    산출된 상기 탑승객 수(n)에 따른 이산화탄소 발생량(N)과, 탑승객 체격(p)에 따른 대사량 보상지수(P)와, 탑승객 피부온도(s)에 따른 대사량 보상지수(S)와, 탑승객 동작량(m)에 따른 대사량 보상지수(M)를 [식 5]로 연산 처리하여 상기 단위시간당 차실내의 이산화탄소 발생량(△G)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
    [식 1]
    탑승객 수에 따른 이산화탄소 발생량(N) = f(n)
    n: 탑승객수
    [식 2]
    탑승객 체격에 따른 대사량 보상지수(P) = g(p)
    p: 탑승객 체격
    [식 3]
    탑승객 피부온도에 따른 대사량 보상지수(S) = h(s)
    s: 탑승객 피부온도
    [식 4]
    단위시간당 탑승객 동작량에 따른 대사량 보상지수(M) = k(m)
    m: 단위시간당 탑승객 동작량
    [식 5]
    단위시간당 이산화탄소 발생량(△G) = N×P×S×M×△t
    △t: 단위경과시간
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 이산화탄소 누출량 예측수단(60)은,
    차실내로부터 기본적으로 누출되는 이산화탄소 기본누출량을 연산하는 기본누출량 연산부(70)와;
    상기 기본누출량 연산부(70)로부터 입력된 데이터를 통해 단위시간당 이산화탄소 누출량을 연산하는 단위시간당 누출량 연산부(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 기본누출량 연산부(70)는,
    상기 인테이크 도어(20)를 통해 도입되는 외기량을 감지하는 외기도입량 감지수단(72)과, 상기 차실내의 압력을 감지하기 위한 차실내압력 감지수단(74) 및, 외기도입량 감지수단(72)과 차실내압력 감지수단(74)으로부터 입력되는 외기도입량과 차실내압력을 통해 이산화탄소 기본누출량을 산출하는 산출부(76)를 포함하며,
    상기 산출부(76)는, 외기도입량 감지수단(72)과 차실내압력 감지수단(74)에서 입력된 외기도입량(f)과 차실내압력(B)을 아래의 [식]으로 연산하여 상기 이산화탄소 기본누출량(V)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
    [식]
    이산화탄소 기본 누출량(V) = f×B
    f: 외기도입량(내기모드: "0", 외기모드: "1"), B: 차실내압력값
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    상기 단위시간당 누출량 연산부(80)는,
    창유리로 도입되는 외기량을 감지하는 창유리 외기도입량 감지수단(82)과, 창유리의 개방시간을 감지하는 창유리 개방시간 감지수단(84)과, 상기 인테이크 도어(20)로 도입되는 외기량을 감지하는 인테이크 도어 외기도입량 감지수단(85)과, 상기 인테이크 도어(20)의 외기도입구(12) 개방시간을 감지하는 인테이크 도어 개방시간 감지수단(86) 및;
    상기 창유리 외기도입량 감지수단(82)과, 창유리 개방시간 감지수단(84)과, 인테이크 도어 외기도입량 감지수단(85)과, 인테이크 도어 개방시간 감지수단(86)으로부터 창유리 외기도입량(α)과, 창유리 개방시간(t1)과, 인테이크 도어 외기도입량(β)과, 인테이크 도어 개방시간(t2) 및, 상기 기본누출량 연산부(70)로부터 입력된 이산화탄소 기본 누출량(V)을 통해 단위시간당 이산화탄소 누출량(△V)을 산출하는 누적량 산출부(88)를 포함하며,
    상기 누적량 산출부(88)는, 창유리 외기도입량(α)과, 창유리 개방시간(t1)과, 인테이크 도어 외기도입량(β)과, 인테이크 도어 개방시간(t2) 및, 이산화탄소 기본 누출량(V)을 아래의 [식]으로 연산하여 단위시간당 이산화탄소 누출량(△V)을 산출하는 것을 특징으로 하는 차량용 공조장치.
    [식]
    단위시간당 이산화탄소 누출량(△V) = V×△t + α×△t1 + β×△t2
    △t: 단위경과시간, V: 이산화탄소 기본 누출량
    α: 창유리 외기도입량, t1: 창유리 개방시간
    β: 인테이크 도어 외기도입량, t2: 인테이크 도어 개방시간
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