KR100347159B1 - 열차용 열교환기의 자동제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철도차량 등에 설치되어 차량실내를 냉,난방시키는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기를 조종석에서 콘트롤할 수 있도록 하고, 상기 열교환기의 동작을 제어하면서 차량의 실내 온도에 따른 차량의 실내상태를 감지하며 이 감지된 신호에 따라 차량의 실내온도를 자동적으로 조절하여 제어할 수 있도록 하며, 상기 열교환기내 각 부품들의 상태를 상기 조종석에서 식별하여 자가진단을 하므로서 상기 열교환기의 제어를 원활하게 할 수 있도록 한 열차용 열교환기의 자동제어 시스템에 관한 것으로, 한쌍의 압축기(1)에 각각의 응축기(2)를 설치하고, 이들에 각각의 건조기(3)와 모세관(4) 및 증발기(5)를 냉매관으로 연결하며, 이들 사이에 액체분리기(6)와 고,저압 스위치(7)를 연결 설치하고, 상기 응축기(2)와 증발기(5)에는 각각의 송풍팬을 가진 응축기 모터(8)와 블로어(9)를 설치하며, 히터(10)를 설치한 열교환기에 있어서, 상기 증발기(5) 주변에 습기센서(12)와 오염센서(13) 및 리턴온도센서(14)를 설치하고, 상기 응축기(2)의 외측에 외기온도센서(16)를 각각 설치하며, 상기 센서들(12,13,14,16)에 의해 감지되는 신호를 입력하기 위한 열교환기 영역모듈(19)과, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호를 통해 차량의 냉,난방을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙처리장치(17)와, 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 제어신호에 따라 열교환기의 각 부품들을 자동으로 작동시켜 차량의 냉,난방을 실질적으로 제어하는 차량 콘트롤 영역모듈(18)과, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호 및 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 신호에 따라 차량실내의 상태 및 열교환기내 각 부품들의 상태를 디스플레이하는 디스플레이 영역모듈(20)과, 상기 중앙처리장치(17)에 의한 자동제어가 이루어지도록 상기 열교환기의 상태를 설정하기 위한 콘트롤 패널(21)로 이루어지는 콘트롤 유닛을 차량의 조종석에 설치하는 것을 특징으로 한다.

Description

열차용 열교환기의 자동제어 시스템{Automatic control system of heat exchanger}

본 발명은 철도차량 등에 설치되어 차량실내를 냉,난방시키는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기를 조종석에서 콘트롤할 수 있도록 하고, 상기 열교환기의 동작을 제어하면서 차량의 실내 온도에 따른 차량의 실내상태를 감지하며 이 감지된 신호에 따라 차량의 실내온도를 자동적으로 조절하여 제어할 수 있도록 하며, 상기 열교환기의 각 부품들의 상태를 상기 조종석에서 식별하여 자가진단을 하므로서 상기 열교환기의 제어를 원활하게 할 수 있도록 한 열차용 열교환기의 자동제어 시스템에 관한 것이다.

종래 철도차량 등에 설치되는 열교환기는 압축기, 응축기, 건조기, 모세관, 증발기로 구성되어 있고, 또 액체분리기, 고,저압 스위치, 응축기 모터, 블로어, 드레인팬으로 구성되어 있었다.

상기와 같이 구성된 열교환기에서는 증발기 출구의 저온,저압의 기체냉매가 압축기를 거치면서 고온,고압의 기체냉매로 상태변화를 하고, 이 냉매는 압축기 출구와 응축기 입구를 연결하는 냉매관을 따라 응축기로 이송,통과되면서 고온,고압의 액체냉매로 응축되며, 이때 응축기의 응축잠열은 응축기 및 응축기 모터에 설치된 송풍팬에 의하여 강제적으로 외부로 배출되게 된다.

상기 응축기에서 응축된 냉매는 건조기에서 모세관으로 이송되고, 이 모세관에서 증발이 가능한 상태의 저온,저압의 냉매로 변환되어 증발기로 이송되며, 이 증발기에서는 상기 냉매를 저온,저압의 기체냉매로 증발시키면서 공기와 열을 흡수하게 되며, 이 증발작용으로 냉기를 생성시켜 이를 열차의 실내로 공급하게 된다.

상기와 같이 작동되는 열교환기를 운용함에 있어서, 종래에는 상기 열교환기 시스템을 조종석에 설치된 조작반에 연결시키고 이 조작반에 설치된 콘트롤러를 조종자가 수동으로 조작하면서 차량의 실내온도를 조절하도록 구성되어 있었으며, 상기 실내온도의 조절에 있어서도 정확한 조절을 하기보다 짐작이나 육감에 의한 조종자의 임의 조작으로 상기 열교환기를 콘트롤하도록 구성되어 있었다.

그러나, 상기와 같은 종래의 방법은 상기 차량의 실내온도를 조절함에 있어서, 단순한 짐작이나 육감에 의하여 또는 미리 설정된 온도분포에 따라 조절하도록 되어 있었기 때문에 상기 차량의 특성상 여러대의 차량 실내온도 조절을 일일이 상황에 따라 조절할 수 없었고, 차량 전체를 임의의 온도로 일괄 조절하도록 되어 있었으며 이에 따라 상기 차량실내의 온도를 정확하게 조절하지 못하게 되었고, 상기 열교환기의 작동에 이상이 발생할 경우에도 이를 조종석에서 확인할 수 없었기 때문에 조기에 열교환기의 진단을 할 수 없게 되는 점 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 철도차량 등에 설치되어 차량실내를 냉,난방시키는 열교환기에 있어서, 상기 열교환기를 조종석에서 콘트롤할 수 있도록 하고, 상기 열교환기의 동작을 제어하면서 차량의 실내 온도에 따른 차량의 실내상태를 감지하며 이 감지된 신호에 따라 차량의 실내온도를 자동적으로 조절하여 제어할 수 있도록 하며, 상기 열교환기의 각 부품들의 상태를 상기 조종석에서 식별하여 자가진단을 하므로서 상기 열교환기의 제어를 원활하게 할 수 있도록 한 열차용 열교환기의 자동제어 시스템을 제공하려는 것인 바, 이를 이하에서 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 콘트롤 유닛 회로도

도 2는 본 발명의 열교환기 시스템을 나타내는 구성도

도 3은 본 발명 시스템을 차량에 구비한 상태를 나타내는 구성도

도 4는 본 발명 시스템을 제어하는 중앙처리장치의 연결 구성도

도 5 내지 도 24는 본 발명 시스템에 의하여 운용되는 상태를 나타내는 플로우 챠트

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 압축기

2 : 응축기

3 : 건조기

4 : 모세관

5 : 증발기

6 : 액체분리기

7 : 고,저압 스위치

8 : 응축기 모터

9 : 블로어

10 : 히터

12 : 습기센서

13 : 오염센서

14 : 리턴온도센서

15 : 솔레노이드밸브

16 : 외기온도센서

17 : 중앙처리장치

18 : 차량 콘트롤 영역모듈

19 : 열교환기 영역모듈

20 : 디스플레이 영역모듈

21 : 콘트롤 패널

22 : 배전판

도 1은 본 발명의 콘트롤 유닛 회로도이고, 도 2는 본 발명의 열교환기 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명 시스템을 제어하는 중앙처리장치의 연결 구성도로서, 본 발명의 열차용 열교환기의 자동제어 시스템은 도 1 및 도 2, 도 4에 도시된 바와 같이, 한쌍의 압축기(1)에 각각의 응축기(2)를 설치하고, 이들에 각각의 건조기(3)와 모세관(4) 및 증발기(5)를 냉매관으로 연결하며, 이들 사이에 액체분리기(6)와 고,저압 스위치(7)를 연결 설치하고, 상기 응축기(2)와 증발기(5)에는 각각의 송풍팬을 가진 응축기 모터(8)와 블로어(9)를 설치하며, 히터(10)를 설치한 열교환기에 있어서, 상기 증발기(5) 주변에 습기센서(12)와 오염센서(13) 및 리턴온도센서(14)를 설치하고, 상기 응축기(2)의 외측에 외기온도센서(16)를 각각 설치하며, 상기 센서들(12,13,14,16)에 의해 감지되는 신호를 입력하기 위한 열교환기 영역모듈(19)과, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호를 통해 차량의 냉,난방을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙처리장치(17)와, 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 제어신호에 따라 열교환기의 각 부품들을 자동으로 작동시켜 차량의 냉,난방을 실질적으로 제어하는 차량 콘트롤 영역모듈(18)과, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호 및 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 신호에 따라 차량실내의 상태 및 열교환기내 각 부품들의 상태를 디스플레이 하는 디스플레이 영역모듈(20)과, 상기 중앙처리장치(17)에 의한 자동제어가 이루어지도록 상기 열교환기의 상태를 설정하기 위한 콘트롤 패널(21)로 이루어지는 콘트롤 유닛으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 열교환기의 자동제어 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이 열교환기를 차량의 지붕에 설치하고, 차량의 내부에는 히터(10)를 설치하며, 이들을 배전판(22)을 통해 상기 콘트롤 패널(21)에 연결 설치하여 구성한다.

상기와 같이 구성된 열교환기의 자동제어 시스템은 차량의 운전실내 조종석에 설치되어 조종석에서 상기 콘트롤 유닛을 이용하여 차량의 냉,난방을 제어하는 것으로, 이의 작동상태는 도 5 내지 도 24에 의한 플로우 챠트에 의해 설명된다.

도 5에 도시된 바와 같이 차량의 운전실내 조종석에서 콘트롤 유닛을 온/오프시킴에 따라 본 발명의 자동제어 시스템을 운전 및 정지시킬 수 있게 된다.

상기 콘트롤 유닛의 온됨에 따라 시스템이 작동하게 되면 냉방모드가 작동하게 되는데, 즉 차량의 실내온도를 감지하는 상기 센서들(12,13,14,16)의 신호가 상기 열교환기 영역모듈(19)을 통해 중앙처리장치(17)에 입력되면, 이 중앙처리장치(17)에서 미리 입력된 신호와 상기 입력된 신호를 비교 연산하여 차량의 냉,난방을 제어하기 위한 제어신호를 차량 콘트롤 영역모듈(18)로 출력한다.

이에 따라, 상기 차량 콘트롤 영역모듈(18)에서는 상기 중앙처리장치(17)의 제어신호에 따라 솔레노이드 밸브(15)를 작동시키는 등, 열교환기내 부품들을 작동시킴으로써 차량의 냉,난방을 실질적으로 자동 제어하며, 이와 동시에 차량의 실내환기는 물론 제습까지도 자동 제어한다.

이때, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호 및 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 신호가 발생됨에 따라 차량실내의 상태 및 열교환기내 각 부품들의 상태가 디스플레이 영역모듈(20)에 디스플레이됨으로써 운전자가 운전실에서 쉽게 현재의 열교환기 상태 및 차량실내의 상태를 확인하고 판단할 수 있게 된다.

이상, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 철도차량에 설치되어 차량의 실내온도를 제어하는 열교환기에 있어서, 상기 차량의 운전실내 조종석에 상기 열교환기를 제어할 수 있는 콘트롤 유닛을 설치하고, 이 콘트롤 유닛의 중앙처리장치에서 각종 센서들에 의해 감지 및 입력된 신호를 비교 연산하여 차량 콘트롤 영역 모듈을 통해 열교환기의 작동을 자동으로 이루어질 수 있게 함으로써 상기 차량의 실내온도와 습기에 따라 실내의 환경으로 자동적으로 제어할 수 있고, 또한 디스플레이 영역모듈에 따라 상기 열교환기의 상태 및 차량 실내의 상태를 운전자가 쉽게 확인할 수 있어 고장의 진단과 이에 대한 대책 마련을 신속히 할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 한쌍의 압축기(1)에 각각의 응축기(2)를 설치하고, 이들에 각각의 건조기(3)와 모세관(4) 및 증발기(5)를 냉매관으로 연결하며, 이들 사이에 액체분리기(6)와 고,저압 스위치(7)를 연결 설치하고, 상기 응축기(2)와 증발기(5)에는 각각의 송풍팬을 가진 응축기 모터(8)와 블로어(9)를 설치하며, 히터(10)를 설치한 열교환기에 있어서,

   상기 증발기(5) 주변에 습기센서(12)와 오염센서(13) 및 리턴온도센서(14)를 설치하고, 상기 응축기(2)의 외측에 외기온도센서(16)를 각각 설치하며,

   상기 센서들(12,13,14,16)에 의해 감지되는 신호를 입력하기 위한 열교환기 영역모듈(19)과, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호를 통해 차량의 냉,난방을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 중앙처리장치(17)와, 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 제어신호에 따라 열교환기의 각 부품들을 자동으로 작동시켜 차량의 냉,난방을 실질적으로 제어하는 차량 콘트롤 영역모듈(18)과, 상기 열교환기 영역모듈(19)에서 입력되는 신호 및 상기 중앙처리장치(17)에서 출력되는 신호에 따라 차량실내의 상태 및 열교환기내 각 부품들의 상태를 디스플레이하는 디스플레이 영역모듈(20)과, 상기 중앙처리장치(17)에 의한 자동제어가 이루어지도록 상기 열교환기의 상태를 설정하기 위한 콘트롤 패널(21)로 이루어지는 콘트롤 유닛을 차량의 조종석에 설치하는 것을 특징으로 하는 열차용 열교환기의 자동제어 시스템.
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