KR101240855B1 - 철도차량의 냉난방장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 냉난방되는 페러렐 플로우타입 응축기를 장착하여 소형화가 가능한 철도타량의 냉난방장치를 개시한다.
본 발명은 실내에 냉난방된 공기를 공급할 수 있도록 철도차량에 장착되는 프레임의 내부 공간을 증발기코일과 전기히터와 송풍팬이 장착되고 유입된 공기를 냉난방시켜 실내로 토출하는 제1공간과, 응축기팬과 응축기와 압축기가 장착되는 제2공간으로 구획하는 격벽으로 이루어진 철도차량의 냉난방장치에 있어서, 상기 응축기는 페러렐 플로우타입 응축기로 이루어짐으로써, 작은 설치공간을 차지하는 페러렐 플로우타입 응축기로 인해 열교환효율을 향상시킬 수 있어 제품을 소형화시킬 수 있게 되는 것이다.

Description

철도차량의 냉난방장치{AIR COOLING AND HEATING SYSTEM FOR RAILWAY VEHICLE}

본 발명은 철도차량의 냉난방장치에 관한 것으로서, 페러렐 플로우타입 응축기를 장착하여 냉난방장치의 내부를 쾌적하게 유지할 수 있도록 함과 동시에 소형화가 가능하도록 하는 철도차량의 냉난방장치에 관한 것이다. 또한 다중필터를 장착하여 제1공간을 통과하는 공기에 포함된 불순물을 효과적으로 제거하여 철도차량의 실내가 쾌적하게 유지될 수 있도록 하는 철도차량의 냉난방장치에 관한 것이다.

일반적으로 철도차량에는 개실 내의 냉방과 난방을 위한 냉방기와 히터가 설치된다. 냉방기는 주로 객실의 상부면에 형성된 외부공기 유동로상에 설치되어 객실을 냉방시키고, 히터는 따뜻한 공기가 객실내로 유동되도록 한다. 이러한 냉방기와 히터는 철도차량의 외부공기가 유입되는 유동로상에 일체로 설치되고도 한다.

이러한 종래 구조를 갖는 철도차량의 냉난방장치는 도 1에 도시된 바와 같이 프레임(10)과, 프레임(10)의 양측부에 상호 대향되도록 이격 설치되는 증발기코일(20)과, 증발기코일(20)의 상부에 일체로 고정되는 전기히터(30)와, 프레임(10) 내측에 마련된 구동모터(40)에 의해 구동 연결되는 증발기팬(50)이 설치된다. 또한 프레임(10) 내부에는 원심형 팬(70)을 둘러싸는 원형응축기(60)가 설치된다.

상기와 같은 종래 구조의 냉난방장치는 원심형 팬(70)을 둘러싸는 원형응축기(60)가 설치되고, 원심형 팬(70)의 중앙으로 유입된 공기가 원형 응축기(60)를 향해 강제 송풍되면서 열교환이 실시되는 구조로 이루어짐으로써, 설치공간을 크게 차지하는 문제점이 있어, 소형화에 어려움이 있고, 냉난방장치 내부로 유입되는 공기에 포함된 먼지나 이물질 등이 내부(특히 원형응축기(60))에 쌓이게 되고 쌓인 이물질의 제거가 어려워 냉난방효율이 저하되는 문제점이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 실내공기를 쾌적하게 함과 동시에 페러렐 플로우타입 응축기를 장착하여 이물질에 의한 오염을 줄이고 소형화를 실현할 수 있도록 하는 철도차량의 냉난방장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 철도차량의 실내 공기를 쾌적하게 유지시킬 수 있도록 하는 철도차량의 냉난방장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 철도차량의 냉난방장치는 실내에 냉난방된 공기를 공급할 수 있도록 철도차량에 장착되는 프레임의 내부 공간을 증발기코일과 전기히터와 송풍팬이 장착되고 유입된 공기를 냉난방시켜 실내로 토출하는 제1공간과, 응축기팬과 응축기와 압축기가 장착되는 제2공간으로 구획하는 격벽으로 이루어진 철도차량의 냉난방장치에 있어서, 상기 응축기는 페러렐 플로우타입 응축기로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 페러렐 플로우타입 응축기는 냉매가 유입되는 각각의 헤더; 상기 헤더 사이에 다수개 배열되고 상기 헤더와 연통되는 튜브; 및 상기 튜브 사이에 장착되는 냉각핀; 을 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제2공간에는 외부 공기를 유입시키는 제2공간 흡입구와 상기 페러렐 플로우타입 응축기와 압축기를 통과한 공기를 외부로 방출하는 제2공간 토출구가 구비되고, 상기 응축기팬은 상기 제2공간 흡입구와 상기 응축기 사이에 장착된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 제1공간에는 외부 공기를 유입시키는 실외 흡입구와 실내의 공기를 유입시키는 실내 흡입구와 냉방 및 난방이 완료된 공기를 실내로 토출하는 토출구가 구비되고, 유입되는 공기에 포함된 불순물을 제거할 수 있도록 서로 다른 세 종류 이상의 필터층이 구비된 다중필터가 장착된다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 다중필터는 통과되는 공기와 처음으로 접하도록 위치되는 프리필터층; 통과된 공기가 마지막으로 접하도록 위치되는 중간필터층; 및 상기 프리필터층과 상기 중간필터층 사이에 장착되는 흡착제 배드층;을 포함한다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 프리필터층은 폴리프로필렌 코팅필터, 폴리카보네이트 코팅필터 및 폴리에틸렌텔레프레이트 코팅필터 중 어느 하나로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 흡착제 배드층은 이산화탄소 흡착 배드 및 케미컬필터 중 어느 하나로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 중간필터층은 SUS 메쉬 필터로 이루어진다.

또한, 보다 바람직하게는, 상기 다중필터에는 상기 프리필터층, 중간필터층 및 흡착제 배드층이 탈부착 가능하게 끼워지는 필터프레임이 더 포함된다.

이와 같이 본 발명에 의한 철도차량의 냉난방장치는 페러렐 플로우타입 응축기를 적용하여 이물질이 부착되는 것을 저감하고, 작은 설치공간을 차지하면서도 열교환효율을 향상시킬 수 있어 제품을 소형화시킬 수 있는 효과가 있다. 그리고 페러렐 플로우타입 응축기에 부착되는 이물질의 제거가 용이한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 일반 가스상 오염물질이나 먼지를 제거하는 프리필터층과, CO2 흡착제거 나 VOCs/H2S, SO2 등을 제거할 수 있는 흡착제 배드층과 미세먼지를 제거할 수 있는 중간필터층으로 이루어진 다중필터를 장착하여 철도차량의 실내를 청정하게 하는 효과가 있다.

도 1은 종래 구조의 철도차량 냉난방장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 철도차량의 냉난방장치를 도시한 단면도,
도 3은 도 2에 도시된 A방향에서 바라본 측면도,
도 4는 도 2에 도시된 B방향에서 바라본 측면도,
도 5는 도 2에 도시된 C방향에서 바라본 측면도,
도 6은 도 2에 도시된 D방향에서 바라본 측면도,
도 7은 도 3에 도시된 다중필터를 도시한 사시도,
도 8은 도 3에 도시된 응축기를 도시한 사시도.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 철도차량의 냉난방장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 철도차량의 냉난방장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 A방향에서 바라본 측면도이고, 도 4는 도 2에 도시된 B방향에서 바라본 측면도이고, 도 5는 도 2에 도시된 C방향에서 바라본 측면도이고, 도 6은 도 2에 도시된 D방향에서 바라본 측면도이고, 도 7은 도 3에 도시된 다중필터를 도시한 사시도, 도 8은 도 3에 도시된 응축기를 도시한 사시도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 철도차량의 냉난방장치는 육면체 형상을 이루며 철도차량의 공기덕트 유로 상에 설치되는 프레임(110)과, 프레임(110) 내부에 장착되는 증발기 코일(101), 전기 히터(102), 송풍팬(103), 응축기팬(104), 페러렐 플로우타입 응축기(105) 및 압축기(106)로 이루어진다.

페러렐 플로우타입(Parallel Flow type or PF Type) 응측기(105)는 도 8에 도시된 바와 같이 냉매가 흐르는 유로에 연결되고 일정간격을 두고 나란하게 배치되는 헤더(105a)와, 각각의 헤더(105a)에 양 끝단이 연통되도록 연결되는 튜브(105b)와, 각각의 튜브(105b) 사이에 배열되는 냉각핀(105c)로 이루어진다. 튜브(105b)는 냉매가 흐를 수 있도록 내부에 유로가 형성된 평판 형상으로 이루어지고, 층을 이루도록 다수개가 나란하게 배열된다. 냉각핀(105c)은 얇은 판형상의 금속을 지그재그로 절곡한 구조로 이루어진다. 헤더(105a)에는 응축기팬(104)의 일측면에 장착가능하도록 브라켓(105d)가 장착된다. 페러렐 플로우타입 응축기(105)는 방열 특성과 열교환 흐름 상태 등에 있어서, 일반적으로 많이 사용되는 핀 엔드 튜브 방식의 응축기나, 종래에 많이 사용되는 원형을 이루는 응축기 코일에 비하여 열교환 성능이 향상되므로, 제품의 소형화가 가능하게 되는 것이다. 또한 페러렐 플로우타입 응축기(105)는 평판형상으로 이루어져 응축기팬(104)의 일측면에 밀착되는 형상으로 설치가 가능하다. 즉, 페러렐 플로우타입 응축기(105)가 차지하는 설치공간이 작으므로, 제품의 소형화가 가능하게 되는 것이다.

상기 프레임(110)의 내부에는 내부 수용공간을 분할하는 격벽(111)이 장착된다. 격벽(111)에 의해 프레임(110)의 내부 수용공간은 제1공간(112)과, 제2공간(113)로 구획된다. 격벽(111)은 도 2에 도시된 바와 같이 사각형을 이루는 프레임(110)의 단면의 일측 대각선 방향으로 연장되는 것이 바람직하다. 제1공간(112)은 유입된 공기를 냉난방시켜 실내로 토출하는 공간이고, 제2공간(113)은 공기를 냉난방하면서 발생되는 필요없는 열을 외부로 방출하는 공간이다. 제1공간(112)에는 외부 공기를 유입시키는 실외 흡입구(112a)와, 실내의 공기를 유입시키는 실내 흡입구(112b)와, 냉방 및 난방이 완료된 공기를 실내로 토출하는 토출구(112c)가 구비되고, 제2공간(113)에는 외부 공기를 유입시키는 제2공간 흡입구(113a)와, 열교환이 완료된 공기를 외부로 방출하는 제2공간 토출구(113b)가 구비된다.

격벽(111)에 의해 구획되는 제1공간(112)의 실외 흡입구(112a)와 실내흡입구(112b) 측에는 유입되는 공기에 포함된 불순물을 걸러낼 수 있도록 다중필터(120)가 장착된다. 다중필터(120)는 제1공간(112)을 통과하면서 냉방이나 난방이 완료되는 공기에 포함된 불순물을 제거할 수 있도록 서로 다른 세 종류 이상의 필터층이 구비된다. 또한 도시된 바와 같이 실외 흡입구(112a)와 실내흡입구(112b)를 통해 유입된 공기가 냉방이나 난방이 실시되기 전에 불순물을 제거할 수 있도록 증발기 코일(101)이나 전기히터(102) 전에 설치되는 것이 바람직하다.

다중필터(120)는 필터프레임(121)에 차례로 끼워지는 프리필터층(122), 흡착제 배드층(123) 및 중간필터층(124)로 이루어진다. 프리필터층(122)이 실외흡입구(112) 및 실내흡입구(112b)에 가깝게 위치하는 것이 바람직하다.

프리필터층(122)은 가스상오염물질을 제거할 수 있도록 폴리프로필렌 코팅필터, 폴리카보네이트 코팅필터 및 폴리에틸렌테레프로이트 코팅필터 중 어느 하나로 이루어진다. 악취 제거능력이 뛰어난 폴리프로필렌 코팅필터로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.

흡착제 배드층(123)은 이산화탄소(CO₂) 제거 능력이 뛰어난 이산화탄소 흡착 배드, 케미컬 필터 중 어느 하나로 이루어짐으로써 이산화탄소(CO₂)를 제거 및 VOCs/H2S, SO2를 제거한다.

중간필터층(124)은 SUS 메쉬 필터로 이루어져 미세먼지를 제거한다. 중간필터층(124)은 SUS 메쉬를 조절 또는 절곡부 조절이 가능하며 40메쉬를 2겹으로 하거나 120 메쉬를 한 겹 적용한다.

다중필터(120)를 이루는 필터프레임(121)에는 중간필터층(122), 흡착제 배드층(123) 및 중간필터층(124)을 선택적으로 끼우는 것이 가능한 구조로 이루어지고, 사용자의 선택에 따라 상기에서 예시되지 않은 다른 종류의 필터로 교체하는 것도 가능하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 일 실시예인 철도차량의 냉난방장치는 송풍팬(103)이 회전되면서 발생되는 강제 송풍에 의해 실내흡입구(112b)를 통해 차량의 실내 공기가 유입되거나 실외 흡입구(112a)를 통해 차량의 실외 공기가 유입된다. 이때 냉난방장치는 실외 흡입구(112a)와 실내흡입구(112b)를 선택적으로 개폐하는 것이 가능하도록 별도의 댐퍼가 장착될 수 있다.

흡입된 공기는 다중필터(120)를 거치면서 불순물이 제거된다. 우선 프리필터층(122)을 거치면서 가스상 오염물질을 제거하여 악취가 제거되고, 흡착제 배드층(123)을 거치면서 이산화탄소가 제거되고, 중간 필터층(124)을 거치면서 미세먼지가 제거된다.

불순물이 제거된 공기를 증발기코일(101)이나 전기히터(102)를 거치면서 냉방이나 난방이 실시되고, 토출구(112c)를 통해 토출되어 철도차량의 실내로 공급된다.

상기와 같이 냉방이나 난방이 진행되면서 발생되는 불필요한 열은 제2공간(113)에서 제거된다.

응축기팬(104)이 작동되면 제2공간 흡입구(113a)를 통해 외부공기가 강제 송풍되고, 송풍된 공기를 곧바로 페러렐 플로우타입 응축기(105)와 압축기(106)를 차례를 통과하면서 열교환이 이루어지고, 열교환이 이루어진 공기는 제2공간 토출구(113b)를 통해 토출되어 차량의 외부로 방출된다.

페러렐 플로우타입 응축기(105)는 평판형상의 구조적 특징으로 인해 종래의 원형 응축기에 비하여 이물질의 적층이 저감되고, 적층된 이물질의 제거도 용이하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

110 : 프레임 111 : 격벽
112 : 제1공간 113 : 제2공간
120 : 다중필터 121 : 필터프레임
122 : 프리필터층 123 : 흡착 배드층
124 : 중간필터층

Claims (9)

1. 실내에 냉난방된 공기를 공급할 수 있도록 철도차량에 장착되는 프레임의 내부 공간을 증발기코일과 전기히터와 송풍팬이 장착되고 유입된 공기를 냉난방시켜 실내로 토출하는 제1공간과, 응축기팬과 응축기와 압축기가 장착되는 제2공간으로 구획하는 격벽으로 이루어진 철도차량의 냉난방장치에 있어서,
   상기 응축기는 페러렐 플로우타입 응축기로 이루어지고,
   상기 제1공간에는 외부 공기를 유입시키는 실외 흡입구와 실내의 공기를 유입시키는 실내 흡입구와 냉방 및 난방이 완료된 공기를 실내로 토출하는 토출구가 구비되고,
   유입되는 공기에 포함된 불순물을 제거할 수 있도록 서로 다른 세 종류 이상의 필터층이 구비된 다중필터가 장착되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 페러렐 플로우타입 응축기는
   냉매가 유입되는 각각의 헤더;
   상기 헤더 사이에 다수개 배열되고 상기 헤더와 연통되는 튜브; 및
   상기 튜브 사이에 장착되는 냉각핀; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제2공간에는 외부 공기를 유입시키는 제2공간 흡입구와 상기 페러렐 플로우타입 응축기와 압축기를 통과한 공기를 외부로 방출하는 제2공간 토출구가 구비되고, 상기 응축기팬은 상기 제2공간 흡입구와 상기 응축기 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 다중필터는
   통과되는 공기와 처음으로 접하도록 위치되는 프리필터층;
   통과된 공기가 마지막으로 접하도록 위치되는 중간필터층; 및
   상기 프리필터층과 상기 중간필터층 사이에 장착되는 흡착제 배드층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
6. 제 5항에 있어서, 상기 프리필터층은
   폴리프로필렌 코팅필터, 폴리카보네이트 코팅필터 및 폴리에틸렌텔레프레이트 코팅필터 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
7. 제 5항에 있어서, 상기 흡착제 배드층은
   이산화탄소 흡착 배드 및 케미컬필터 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
8. 제 5항에 있어서, 상기 중간필터층은
   SUS 메쉬 필터로 이루어지는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.
9. 제 1항 내지 제 3항, 또는 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다중필터에는
   서로 다른 상기 필터층이 탈부착 가능하게 끼워지는 필터프레임이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 철도차량의 냉난방장치.

Images