KR100851600B1 - 전동차용 환기시스템 - Google Patents

전동차용 환기시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전동차의 실내공기 환기시스템에 관한 것으로서, 구형 전동차의 실내외 장치들의 변화를 최소화하여 경제적 부담을 최소화하면서도 전동차 내부의 혼탁해진 공기를 충분히 환기할 수 있는 전동차용 환기시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전동차의 출입문이 개방되어 있을 때 배기장치가 동작하여 전동차 내의 혼탁한 공기를 배기함과 동시에 전동차의 출입문을 통해 외부의 신선한 공기가 공급될 수 있도록 하는데 구성적 특징이 있다.
환기시스템, 배기

Description

전동차용 환기시스템 { VENTILATION SYSTEM FOR ELECTRIC TRAIN }
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기시스템이 적용되어 작동되고 있는 전동차의 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 2는 신형 전동차의 환기시스템에 의해 환기가 되고 있을 때의 공기 흐름을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기시스템의 환기과정을 표현한 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
110:냉방기(구형 전동차) 120:출입문(구형 전동차)
210:냉방기(신형 전동차) 220:출입문(신형 전동차)
230:CO2감지센서(신형 전동차) 240:배기장치(신형 전동차)
250:공기흡입구(신형 전동차) 300:환기시스템 구성도
310:환기버튼 320:CO2감지센서
330:출입문제어센서 340:배기장치
341:댐퍼 342:배기팬
본 발명은 전동차의 실내공기 환기시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전동차의 차량출입문 개폐와 연동되어 차량출입문이 열렸을 때 자동으로 발생하는 자연환기를 촉진하는 환기시스템에 관한 것이다.
종래의 구형 전동차는 환기시스템을 구비하고 있지 않아서 전동차의 출입문이 개방되었을 때만 전동차 내 공기를 자연환기할 수 있었다.
하지만 최근 생산된 신형 전동차는 도 2와 같이 전동차 내부의 이산화탄소를 감지하는 CO2감지센서(230)와 배기장치(240)가 장착되어 있으며, 상기 CO2감지센서(230)와 배기장치(240)는 열차종합정보시스템(미도시)과 연동되어, 통상 전동차 내부의 이산화탄소의 농도가 1500PPM 이상이면 자동으로 상기 배기장치(240)가 작동되어 전동차 내부의 혼탁한 공기를 외부로 배기하고 전동차 외부의 신선한 공기를 전동차의 냉방기(210)의 공기흡입구(250)를 통해서 전동차 내부로 공급하며, 이산화탄소의 농도가 1200PPM 이하로 떨어지면 배기장치(240)가 정지하고 외부공기의 전동차 내부로의 유입도 멈추도록 되어 있다.
또한 동절기에는 배기장치(240) 가동에 따른 외부의 차가운 공기유입을 막기 위하여 차량 내부 및 외부 온도를 감지하여 냉방기(210) 내부에 설치되어 있는 보조히터(미도시)를 가동하고, 반대로 하절기에는 배기장치(240) 가동에 따른 외부의 더운 공기유입을 막기 위하여 차량 내부 및 외부 온도를 감지하여 냉방기(210)를 가동함으로써 외부의 신선한 공기가 적정온도로 바뀌어 전동차 내부로 유입될 수 있도록 했다.
그런데, 환기시스템이 설치되어 있지 않은 구형 전동차에 신형 전동차와 동일한 환기시스템을 설치하고자 할 경우, (a) 냉방기 내부에 신선공기 유입구 및 토출구 그리고 댐퍼 추가, (b) 전동차 내부의 천장부 차내기기들을 이동하고, 공간을 만들어 CO2감지센서를 추가하고 배기장치 설치를 위하여 전동차 천장 절단, (c) CO2감지센서와 배기장치 및 에어컨 신선공기 유입장치 간 작동 인터페이스를 위하여 전동차내 차량회로 및 배선변경, (d) CO2감지센서와 열차종합정보시스템의 연동을 위하여 차량단부에 DATA RECEIVER 설치, (e) 동절기 배기장치 작동시 외부의 신선한 공기를 에어컨의 공기흡입구를 통해 전동차 내부로 공급받을때 상기 신선한 공기의 온도상승을 위한 보조히터를 에어컨 내부 또는 외부에 설치, (f) 보조히터 및 배기팬 설치에 따른 전력공급을 원할히 하기 위하여 전동차의 보조전원장치(SIV:STATIC INVERTER VAR COMPENSATION) 용량추가 또는 교환, (g) 운전실내 환기시스템 가동스위치 추가 등과 같이, 구형 전동차에서 상기한 많은 부분들이 개조되어야만 한다.
신형 전동차와 같은 방식의 환기시스템은 상시 구동할 수 있는 훌륭한 시스템이긴 하지만 환기시스템이 전혀 설계에 반영되어 있지 않은 구형 전동차에 신형 전동차와 같은 방식의 환기시스템을 설치하기 위해서는 상기한 (a)~(g)에 해당하는 많은 개조가 필요하기 때문에 높은 비용이 발생하여 경제성이 없다.
본 발명은 전술한 환기시스템이 없는 구형 전동차에 대해 최신 전동차용 환기시스템을 설치할 때의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 구형 전동차의 실내외 장치들의 개조를 최소화하여 경제적 부담을 최소화하면서도 전동차 내부의 혼탁해진 공기를 충분히 환기할 수 있는 전동차용 환기시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전동차용 환기시스템은, 전동차 출입문의 개폐 여부를 감지하는 출입문제어센서와, 전동차 내부의 공기를 배기하는 배기장치와, 상기 출입문이 개방되어 있을 때만 상기 배기장치가 동작하도록 함으로써, 전동차 내의 혼탁한 공기를 배기함과 동시에 상기 출입문을 통해 외부의 신선한 공기가 공급될 수 있도록 제어하는 제어장치를 포함하는데 구성적 특징이 있다.
본 발명에 따른 전동차용 환기시스템은 상시 구동이 되지는 않지만, 출입문이 개방되었을 때 자연적으로 발생하는 환기를 촉진함으로써, 내부의 공기를 빨리 배출하고 동시에 외부의 신선한 공기를 더욱 빨리 공급할 수 있도록 함으로써, 환기 시스템이 상시 구동되는 최신형 전동차의 환기시스템과 유사한 효과를 얻도록 할 수 있다. 또한, 전동차가 밀폐된 상태에서 배기장치만 단독으로 가동될 때 배기도 되지 않고 차량 내부에 생기는 부압(負壓)으로 인해 승객들이 이명현상 등의 불쾌감을 느낄 수 있는 것을 막을 수 있다.
또한, 상기 시스템에는 추가로 전동차 내부의 이산화탄소 농도를 감지하는 CO 2 센서를 구비하고 있고, 상기 제어장치는 이산화탄소 농도가 일정기준 이상으로 올라갈 경우에 상기 배기장치가 상기 출입문의 개방시에만 작동하도록 제어할 수 있다.
이러한 구성을 통해, 전동차 내의 환기가 꼭 필요한 경우에만 배기장치가 작동함으로써, 전동차 내부에 비해 덥거나 차가운 외기의 냉난방에 소요되는 에너지 소모량을 줄일 수 있다.
또한, 상기 전동차용 환기시스템은 CO 2 감지센서와 출입문 제어장치로부터 각각 이산화탄소농도와 출입문 개방 여부에 대한 신호를 입력받는 마이콤(MICOM)에서 자동으로 배기장치를 작동시키는 마이콤 제어방식인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전동차용 환기시스템의 배기장치는 댐퍼와 배기팬이 분리형으로 설치되는 옥상취부형(ROOF MOUNT TYPE)인 것을 특징으로 한다.
상기 발명은 다양한 용도의 환기시스템에 적용될 수 있으며, 특히 환기시스템이 전혀 고려되어 있지 않은 구형전동차의 환기시스템 구축에 유용하다.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시 예는 단지 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상 내에서 다양한 변형이 가능하며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기시스템이 적용되어 작동되고 있는 전동차의 공기 흐름을 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기시스템의 구성도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 환기시스템의 환기과정을 표현한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 환기시스템은 운전실에 설치되어 환기시스템(300)을 ON 또는 OFF할 수 있는 환기버튼(310)과 이산화탄소의 농도를 감지하는 CO2감지센서(320)와, 출입문의 개폐 여부를 감지하는 출입문제어센서(330)와, 전동차 내의 혼탁한 공기를 배기하는 배기장치(340)와, CO2감지센서(320)와 출입문제어센서(330)로부터 신호를 입력받아 배기장치를 작동시키는 마이콤(350)으로 이루어져 있다.
상기 환기버튼(310)은 전동차의 운전실에 취부되어 열차가 운행을 시작할 때 환기시스템이 정상적으로 가동될 수 있도록 승무원이 ON하고 전동차가 운행을 마쳤을 때 OFF시키며, 환기버튼(310)이 OFF되어 있으면 전동차의 환기시스템(300)은 전동차 내의 이산화탄소의 농도와 상관없이 동작하지 않는다.
상기 CO2감지센서(320)는 전동차의 천장에 취부되어 전동차 내부의 이산화탄소 농도를 항시 측정하는 장치로서, 한량의 전동차 내부에 2개 이상 배치되며, 전동차 내부의 이산화탄소의 농도는 적어도 2개 이상의 CO2감지센서(320)들에서 측정된 이산화탄소 농도의 평균값으로 결정된다.
상기 배기장치(340)는 구형전동차의 천장에 구멍을 뚫고 설치되는 옥상 취부형(ROOF MOUNT TYPE)으로서, 전동차 외부와 내부 사이의 공기의 이동을 차단할 수 있는 댐퍼(341)와 전동차 내의 혼탁한 공기를 전동차 외부로 배출하는 배기팬(342)으로 이루어져 있으며, 하기 마이콤(MICOM)(350)에 의해 동작할 때 항상 댐퍼(341)가 먼저 개방되고나서 배기팬(342)이 동작하게 되며, 배기장치가 정지할 때는 배기팬(342)이 먼저 멈추고 나서 댐퍼(341)가 폐쇄된다.
상기 마이콤(350)은 전동차의 배전반(미도시)에 취부되는 장치로서 원래 구형 전동차에서 온도센서(미도시)를 통해 전동차 내부의 온도를 파악하고 출입문제어센서(330)를 통해 출입문 개방 여부를 고려하여 냉방기(110) 또는 온풍기(미도시)를 작동시켜 전동차 내의 온도를 일정하게 유지시켜주는 역할만 했으나, 본 발명의 전동차 환기시스템(300)에서는 CO2감지센서(320)로부터 전동차 내의 이산화탄소 농도를 측정하여 그 농도가 일정기준 이상이면 출입문(120)이 개방되었을 때 배기장치(340)를 동작시켜서 전동차 내부를 환기하고, 출입문이 폐쇄되었을 때 배기장치(340)를 정지시키는 역할도 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 전동차용 환기시스템의 환기과정에 대해 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 전동차가 운행을 시작할 때 승무원이 환기버튼을 ON하면(410), 전동차 환기시스템의 환기과정(400)이 시작된다.
그러면, 전동차의 배전반에 설치된 마이콤은 전동차 내부에 설치된 CO2감지센서를 통해 이산화탄소의 농도를 감시하면서 동시에 차량 출입문제어센서를 통하여 출입문 개방 여부를 감지하게 되는데, 전동차 내부의 이산화탄소의 농도가 1500PPM 이상(420)이고 출입문이 개방(421)되면 배기장치를 가동시킨다.
마이콤에서 배기장치를 가동시킬 때는 먼저 배기장치의 외부차단용 댐퍼를 개방(430)하며, 최대 25초 동안 댐퍼 개방 여부를 확인(435)하여 댐퍼가 열리면 배기팬을 가동(440)시킨다. 만일 25초 이내에 댐퍼 개방이 확인되지 않으면 댐퍼가 고장난 것으로 판단하여 운전실에 댐퍼 고장을 통보하고 환기버튼을 OFF(450)하며, 환기과정을 중지(495)한다. 출입문이 폐쇄(460)되면, 10초 카운트한 후 배기팬을 정지(470)시키고, 댐퍼를 폐쇄(480)한다. 최대 25초 동안 댐퍼 폐쇄 여부를 확인(485)하여 댐퍼가 닫히면 환기버튼이 ON상태인지 확인(490)하여 환기버튼이 ON이면 전동차의 환기시스템 환기과정(400)을 반복한다. 만일 25초 이내에 댐퍼 폐쇄가 확인되지 않으면 댐퍼가 고장난 것으로 판단하여 운전실에 댐퍼 고장을 통보하고 환기버튼을 OFF(450)하며, 환기시스템의 환기과정을 중지(495)한다.
본 발명의 실시에 따른 전동차용 환기시스템은 별도의 에어컨 개조를 수행하지 않고 배기장치를 추가할 수 있는 방식으로서 경제적이며, 출입문이 열렸을 때 자동으로 발생하는 환기를 촉진하는 방식이어서 신선한 공기를 더욱 빨리 전동차 내로 공급할 수 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 전동차의 환기시스템으로서,
    전동차 출입문의 개폐 여부를 감지하는 출입문제어센서;
    전동차 내부의 공기를 배기하는 배기장치;
    상기 출입문이 개방되어 있을 때만 상기 배기장치가 동작하도록 함으로써, 전동차 내의 혼탁한 공기를 배기함과 동시에 상기 출입문을 통해 외부의 신선한 공기가 공급될 수 있도록 제어하는 제어장치를 포함하고,
    상기 시스템은 추가로 전동차 내부의 이산화탄소 농도를 감지하는 CO2 센서를 구비하고 있고, 상기 제어장치는 이산화탄소 농도가 일정기준 이상으로 올라갈 경우에 상기 배기장치가 상기 출입문의 개방시에만 작동하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 전동차의 환기시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 배기장치는 댐퍼와 배기팬이 분리형으로 설치되는 옥상취부형인 것을 특징으로 하는 전동차용 환기시스템.
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