KR101046939B1 - 지하철 공기 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지하철 공기 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 탑승자가 대기 후 탑승과 하차를 반복하는 지하철의 승강장을 포함하여 지하에 길게 연결되는 지하 터널의 공기를 정화시켜 많은 시민들은 물론 운송에 관련된 모든 작업자의 건강을 지킬 수 있도록 발명된 것이다.
본 발명의 구성은, 전동차(1)의 상부에 탑재되며 전동차의 주행 전방 및 후방이 개구되고 양측으로 송풍구멍(12)이 트여진 커버(11)가 개폐가능하게 설치되는 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 전후방 개구부에 각각 설치되어 구동수단(21)의 구동으로 회전되며 선택적으로 개구부를 개폐하는 스윙도어(20)와, 상기 케이스(10) 내부에 구비되며 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 여과시키는 필터부재(30)들과, 상기 케이스(10)의 내부에 정역모터(41)의 제어에 의해 개폐되어 상기 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 필터부재(30)를 향해 이송가능하게 개방시거나 또는 차단시키는 차단판(40)과, 상기 케이스(10)의 내측에 설치되어 외부공기가 강제로 필터부재(30)를 통과한 후 송풍구멍(12)로 송출시키는 브로어팬(50)으로 구성된다.
지하철, 철로, 필터, 스윙도어, 센서, 공기정화, 팬, 승강장,

Description

지하철 공기 정화장치 {a Air clean system for subway}
본 발명은 지하철 공기 정화장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 많은 탑승자가 대기 후 탑승과 하차를 반복하는 지하철의 승강장을 포함하여 지하에 길게 연결되는 지하 터널의 공기를 정화시켜 많은 시민들은 물론 운송에 관련된 모든 작업자의 건강을 지킬 수 있도록 발명된 것이다.
국토의 효율적 이용과 대량의 인구 수송수단으로 획기적인 대안으로 떠오른 것이 바로 도심과 도심을 지하 공간으로 연결하는 지하철이다.
예로서 서울의 경우 지하철 인구 수송 분담률이 약40%에 달하며, 시민의 일상생활에서 매우 중요한 역할을 하고 있다.
지하철은 안전성과 시간의 정확성, 쾌적성 및 경제성의 측면에서 다른 교통수단보다 매우 우수하고 대량수송이 가능하여 에너지 이용 효율이 가장 높고, 지상 교통의 통행속도를 향상시키며 자동차 매연으로 인한 대기 오염 문제를 해결해 주는 등 그 역할이 증대되고 있다.
그러나, 최근 지하철 공기 오염정도 측정결과를 보면 많은 시민들이 이용하 고 있는 대중교통 시설인 지하철도의 승강장 및 대합실의 공기 오염도가 기준치보다 높은 것으로 나타나고 있다.
특히 환승통로가 있는 지하철역은 미세먼지나 유해공기이 오염도가 가장 심각한 것으로 나타나고 있어 이곳을 이용하는 많은 시민들의 건강에 미치는 위해성이 점차 사회문제로 대두되고 있다.
지하철역 실내공기 오염은 여러 가지 원인에 의해 나타나게 되는데, 지하철 지하역내의 승강장에서 미세분진의 대부분은 지하철의 레일, 브레이크 및 전선의 마모과정, 시멘트 관련 오염원에서 배출되며, 나머지 일부는 토양관련임이 조사되었다.
또한, 다수의 지하철역의 경우 지하 1층에서 더 낮은 층으로 내려갈수록 오염이 심화되고 있음을 보여주고 있는데 이것은 지하역 내의 미세먼지의 대부분이 지하철 내부나 터널에서 유입되고 있다는 것을 알 수 있다.
지하철의 지하생활권은 폐쇄적 공간이라는 특수한 인위적 환경으로써 수많은 사람이 이용함에 따라서 각종 유해물질이 내부에서 발생하거나 외기에서 유입될 수밖에 없는 특성이 있다.
하지만 현실적으로는 부적절한 공조설비의 관리나 환기시스템에 대한 기술부족으로 실내공기 오염에 대한 문제를 해결하지 못하고 있으며, 미세먼지의 성분분 석과 인체에 미치는 영향과 각종 장비들의 설치와 운영 시스템을 마련하고 시급한 연구투자와 예산 편성이 이뤄지는 등의 각종 조치들이 부족한 실정이다.
따라서, 많은 시민들이 이용하고 있는 지하철 지하공간에서의 공기 정화시스템 부족으로 인하여 공기오염에 의한 이용 시민 및 종사자들의 심각한 인체 건강을 해치고, 환경 위해성에 그대로 노출되어 있다.
최근에는 지하 터널내의 공기정화를 위하여 분진흡입 열차가 운행되고 있으나 용량이 절대적으로 부족한 실정이고, 터널내의 오염공기가 지하역사로 유입되는 것을 방지하기 위하여 막대한 예산을 투입하여 승강장 스크린도어를 설치하고 있으나 차량이 진입할 때의 미세먼지 및 오염공기를 원천적으로 차단할 수 없다.
따라서, 근본적인 대책 및 기술연구와 효율적이고 경제적인 장비의 개발이 시급한 실정이다
본 발명은 주기적으로 주행되는 지하철에 정화장치를 구비하여 주행시에는 물론 정차상태에서도 공기 정화가 지속적으로 이루어지는 것에 의해 지하 터널 및 승강장에서의 공기 오염정도를 현저히 낮출 수 있도록 한 지하철 공기 정화장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 지하철의 공기의 질 개선을 대한 문제점을 보완하고 공기의 질 향상을 위한 효율적이고 경제적인 개선대책으로 활용될 수 있도록 한 지하철 공기 정화장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 지하철을 이용하는 많은 시민을 포함한 종사자들로 하여금 인체 건강을 지키고 지하 오염 환경을 개선하여 보다 쾌적하고 안전한 지하 환경을 유지할 수 있도록 한 지하철 공기 정화장치를 제공하는데 있다.
이러한 본 발명의 목적은, 전동차(1)의 상부에 탑재되며 전동차의 주행 전방 및 후방이 개구되고 양측으로 송풍구멍(12)이 트여진 커버(11)가 개폐가능하게 설치되는 케이스(10)와,
상기 케이스(10)의 전후방 개구부에 각각 설치되어 구동수단(21)의 구동으로 회전되며 선택적으로 개구부를 개폐하는 스윙도어(20)와,
상기 케이스(10) 내부에 구비되며 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 여과시키는 필터부재(30)들과,
상기 케이스(10)의 내부에 정역모터(41)의 제어에 의해 개폐되어 상기 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 필터부재(30)를 향해 이송가능하게 개방시거나 또는 차단시키는 차단판(40)과,
상기 케이스(10)의 내측에 설치되어 외부공기가 강제로 필터부재(30)를 통과한 후 송풍구멍(12)로 송출시키는 브로어팬(50)으로 구성되어 달성된다.
여기서, 상기 필터부재(30)는 항균필터(31)와 활성탄필터(32) 및 헤파필터(33)가 각각 다중겹으로 설치되며, 여기에 제진수단으로 광촉매제진봉(34) 및 전기제전기(35)를 더 설치하는 것이 바람직 하다.
한편, 전동차가 지상 및 지하를 각각 운전할 수 있으므로 오염물질이 많이 채워지는 지하 터널에서만 본 발명의 정화장치가 작동되도록 하는 지하감지센서(S) 가 케이스(10)에 설치될 수도 있다.
상기한 본 발명의 구성에 의하면, 각 전동차의 상부에 설치하여 주행시는 물론 정차상태에서도 터널 및 지하 정거장 내부의 공기 정화가 지속적으로 이루어지는 것에 의해 공기 오염정도를 현저히 낮출 수 있는 것이다.
따라서, 지하철을 이용하는 많은 시민을 포함한 종사자들로 하여금 인체 건강을 지키고 지하 오염 환경을 개선하여 보다 쾌적하고 안전한 지하 환경을 유지할 수 있는 것이다.
또, 지하 터널로 전동차가 진행될 경우에만 작동되도록 제어하여 악천후 등에 의해 정화장치가 훼손되는 것도 방지할 수 있고, 필터 청소 및 교체가 용이하여 유지 보수비가 저렴하게 운전되도록 하는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1는 본 발명의 공기정화장치가 전동차(1)의 상부 양측에 각각 설치되는 상태를 보인 장치도이다.
도 2는 케이스(10)의 내측 중앙에 필터부재(30)가 구비되고 그 양측에 브로어팬(50)이 설치되는 구조를 보인 평면도이다.
도 3은 케이스(10)의 1/2를 절단하여 외부와 내부 구조를 각각 도시한 반단면도이다.
도 4는 커버(11)가 개방된 상태에서 내부 구조를 보인 종단면도이다.
도 5는 도 4와 역으로 주행되는 상태의 스윙도어(20) 개방위치를 보인 종단면도이다.
도 6은 스윙도어(20)와 차단판(40)이 스윙되는 구조를 보인 확대 단면도이다.
도 7은 필터부재(30)와 제진수단의 배치구조를 보인 분해 사시도이다.
본 발명의 전동차(1)은 주로 지하 터널을 통과하는 지하철용으로써 각 차량에는 도 1에서와 같이 상부 양측에 각각 공기 정화기를 탑재하게 된다.
공기정화기 장치는 케이스(10)의 내부에 설치되는데, 케이스(10)는 전동차의 주행 전방 및 후방이 개방되고 양측으로 내부 세척용 커버(11)가 힌지로 연결되어 개폐 가능하게 설치된다.
그리고, 이 케이스(10)의 전후방 개구부에는 구동수단(21)의 구동으로 회전되며 선택적으로 개구부를 개폐하는 스윙도어(20)가 설치된다.
스윙도어(20)는 다수개가 일정간격 힌지축(22)에 회전 가능하게 축연결된 상태로 링크(23)와 롯드(24)로 각각 연결되어 있다.
이 상태에서, 구동수단(21)인 모터(25)의 정, 역 회전으로 도 6에서와 같이 가장 하측의 스윙도어(20)를 회전시키면 롯드(24)가 상, 하 직선운동하며 이 롯드(24)에 일정간격 핀(26)으로 연결된 링크(23)가 각 스윙도어(20)를 동일 방향으 로 스윙시키는 방법으로 개구부를 개폐하게 되는 것이다.
이러한 스윙도어(20)는 케이스(10)의 개구부 양측에 각각 설치되는데, 필요시 그 개폐방향은 반대로 작동된다.
그리고, 케이스(10)의 내부에는 중앙에 틈새를 두고 상부와 하부에 대칭되게 필터부재(30)들이 수평하게 배치되어, 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 여과시키게 된다.
이때, 필터부재(30) 사이로 유입된 공기가 여과되지 않고 타측 스윙도어(20) 방향으로 이동되는 것을 제어하기 위하여 중앙에 위치되는 필터부재(30)의 사이에는 차단판(40)이 양측에 각각 설치된다.
차단판(40)은 정역모터(41)의 구동으로 벨트로 동력이 전달되어 필요 시기에 도 6에서 실선으로 도시한 바와 같이 수평하게 위치되어 입구를 개방하고, 대신 타측에는 수직으로 세워져서 필터부재(30) 사이로 유입된 공기가 여과되지 않고 외부로 빠져 나가는 것을 차단하게 된다.
즉, 전동차(1)의 진행 방향에 위치되는 개구부의 스윙도어(20)가 개방될 때는 이에 근접 위치된 차단판(40)이 필터부재(30)의 사이로 외부공기가 유입되도록 개방되고, 스윙도어(20)가 막혀진 위치에 설치되는 차단판(40)은 수직하게 위치되면서 출구를 차단하게 된다.
차단판(40)은 필터부재(30)의 길이와 대응되는 길이로, 도 5에서와 같이 상, 하 대칭되게 설치되는 필터부재(30)들의 사이 틈새 높이로 제작된다.
따라서, 일측 차단판(40)이 개방되면 그 사이로 유입되는 외부공기는 타측 출구로 이탈되지 못하고 필터부재(30)들 및 제진수단을 통해 여과, 제진된 후 상부는 케이스의 내벽에 형성된 통로(13)로, 하부는 전동차(1)의 상판 사이로 형성된 통로(13)로 이동된 다음 커버(11)의 송풍구멍(12)을 통해 외부로 배출된다.
이 필터부재(30)는 브라켓트(14)에 의해 지지되어 정위치에 유동되지 않고 고정, 설치된다.
한편, 케이스(10)의 내측에는 브로어팬(50)이 고정, 설치되어 있다.
브로어팬(50)은 필터부재(30)들을 통과하도록 외부 공기를 강제로 흡입한 다음 송풍구멍(12)을 통해 외부로 송출시키게 된다.
여기서 상기 필터부재(30)에 의해 여과된 공기를 제거하기 위해 제진수단을 더 부가하여 설치할 수도 있다.
한편, 전동차(1)이 지상 및 지하를 각각 운전할 수 있으므로 오염물질이 많이 채워지는 지하 터널에서만 본 발명의 정화장치가 작동되도록 하는 지하감지센서(S)가 케이스(10)에 설치될 수도 있다.
지하감지센서(S)로는 빛의 밝기를 감지하는 조도센서 및 터널 진입시에 터널벽면과 전동차과의 간격이 좁아지는 거리를 측정하여 감지하기 위한 초음파센서 및 적외선센서 등이 적용될 수 있다.
본 발명의 필터부재(30)로는 공기 여과성능이 우수한 필터 하나만 설치하여도 무방하나, 도 7에서와 같이 1차 항균필터(31), 2차 활성탄필터(32) 그리고 3차 헤파필터(33)가 각각 다중겹으로 설치되는 것이 여과 효율이 더 향상됨을 알 수 있었다.
1차 항균필터(31)는 대기 중의 굵은 먼지 및 이물질 등을 1차로 걸러주며, 항균필터를 채용하여 세균의 번식방지 및 제거할 수 있다.
2차 활성탄필터(32)는 1차 항균필터(31)에서 거르지 못한 보다 미세한 먼지를 걸러주며, 활성탄 필터 등을 이용하여 각종 냄새 등을 제거할 수 있다.
3차 헤파필터(33)는 미세먼지 전용 필터로써 공기중의 미세 먼지를 대부분 제거할 수 있다.
또, 이 필터부재(30)로써 걸러지지 않는 화학성분 등의 유해물질을 광촉매에 노출시켜서 광촉매를 접한 공기가 화학 반응에 의해 유해 물질을 분해할 수 있도록 제진수단으로 광촉매제진봉(34)를 설치하는 것이 바람직 하다.
또, 케이스(10)의 송풍구멍(12)에는 전기제전기(35)를 설치하여 배출되는 공기를 중성화 하므로 써 배출된 공기가 다른 공기와 함께 각종 시설물에 흡착되지 않도록 하고 공기 중에 부유되어 있다가 다음 열차 운행 시 쉽게 포집될 수 있도록 하여 구조물의 오염방지와 더불어 쉽게 오염물질을 제거할 수 있게 한다.
이러한 본 발명은 전동차(1)가 지상에서 운전될 때는 지하감지센서(S)의 감지로 정화장치가 작동되지 않고 케이스(10)의 양측 개구부에 위치되는 스윙도어(20)들이 각각 닫쳐진 상태를 유지하게 된다.
따라서, 지상 운전중 폭우와 같은 이상 기후조건에서 빗물 등이 케이스(10) 내부로 유입되어 장치가 훼손되는 것을 방지하게 된다.
케이스(10)의 상단부 양측에는 스포일러(15)를 수평하게 부착하여 스윙도어(20)를 보호하게 된다.
그리고, 지하 터널로 진입되면 지하감지센서(S)의 감지로 전동차(1)의 진행방향에 해당되는 스윙도어(20)가 구동수단(21)의 작동으로 개방되고, 동시에 그 내측에 위치된 차단판(40)이 정역모터(41)의 작동으로 입구를 개방시키게 된다.
이때 반대측에 위치된 스윙도어(20)와 차단판(40)은 세워진 상태로 트여진 개구부를 밀폐시키게 된다.
이어서, 커버(11) 내측에 설치된 브로어팬(50)이 가동되면서 지하 공간에 채워져 있던 외부 공기를 강제 흡입한 후 필터부재(30)들과 제진수단을 거치면서 공기속의 각종 먼지나 유해 물질 등을 제거하게 되는 것이다.
또, 전동차(1)이 역으로 주행되는 경우 위와 반대측에 위치되는 스윙도어(20)와 차단판(40)이 회전되어 입구를 개방되면서, 타측 스윙도어(20)와 차단판(40)은 세워져서 입구를 차단시키게 된다.
이와 같이 전동차(1)이 터널 진입 시 자동으로 진행방향의 유입구만 열려 공기를 유입하고 반대편의 유입구는 닫힌 상태로 있어 유입된 공기가 진행 열차풍의 압력에 의하여 필터를 원활하게 통과할 수 있는 것이다.
전동차(1)은 대개 10-20 사이 다수개가 이어진 상태로 수시로 2-3분 간격으로 운전되므로 각 전동차(1)의 상부에 1개 또는 2개 본 발명의 정화기가 설치되어 주행중 계속하여 상기와 같은 작용으로 운전되는 경우 큰 공기 정화효과를 얻을 수 있다.
여기서, 필터부재(30)들은 반영구적으로 사용할 수 있는 필터로 적용하여 세척하여 여러 번 재사용이 가능하고, 운행을 정지하였을 때 커버(11)를 개방한 후 필터의 세척 및 보수나 교체 작업을 수행하게 된다.
도 1은 본 발명의 공기정화장치가 전동차의 상부 양측에 각각 설치되는 상태를 보인 장치도.
도 2는 케이스의 내측 중앙에 필터부재가 구비되고 그 양측에 브로어팬이 설치되는 구조를 보인 평면도.
도 3은 케이스의 1/2를 절단하여 외부와 내부 구조를 각각 도시한 반단면도.
도 4는 커버가 개방된 상태에서 내부 구조를 보인 종단면도.
도 5는 도 4와 역으로 주행되는 상태의 스윙도어 개방위치를 보인 종단면도.
도 6은 스윙도어와 차단판이 스윙되는 구조를 보인 확대 단면도.
도 7은 필터부재와 제진수단의 배치구조를 보인 분해 사시도.
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
1 - 전동차 10 - 케이스
11 - 커버 20 - 스윙도어
21 - 구동수단 25 - 모터
30 - 필터부재 40 - 차단판
41 - 정역모터 50 - 브로어팬

Claims (3)

  1. 전동차(1)의 상부에 탑재되며 전동차의 주행 전방 및 후방이 개구되고 양측으로 송풍구멍(12)이 트여진 커버(11)가 개폐가능하게 설치되는 케이스(10)와,
    상기 케이스(10)의 전후방 개구부에 각각 설치되어 구동수단(21)의 구동으로 회전되며 선택적으로 개구부를 개폐하는 스윙도어(20)와,
    상기 케이스(10) 내부에 구비되며 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 여과시키는 필터부재(30)들과,
    상기 케이스(10)의 내부에 정역모터(41)의 제어에 의해 개폐되어 상기 스윙도어(20)의 개방으로 유입된 외부공기를 필터부재(30)를 향해 이송가능하게 개방시거나 또는 차단시키는 차단판(40)과,
    상기 케이스(10)의 내측에 설치되어 외부공기가 강제로 필터부재(30)를 통과한 후 송풍구멍(12)로 송출시키는 브로어팬(50)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 지하철 공기 정화장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 필터부재(30)는 항균필터(31)와 활성탄필터(32) 및 헤파필터(33)가 각각 다중겹으로 설치되며, 여기에 광촉매제진봉(34) 및 전기제전기(35)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 지하철 공기 정화장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 지하 터널을 감지하기 위한 지하감지센서(S)가 케이스(10)에 설치되는 것을 특징으로 하는 지하철 공기 정화장치.
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