KR101242149B1 - 철도차량용 난방장치 및 이를 포함하는 철도차량 - Google Patents

철도차량용 난방장치 및 이를 포함하는 철도차량 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 난방장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치는 서로 다른 발열량을 갖는 개별 히터들로 이루어진 단위 히터들, 상기 단위 히터들과 전원 사이에 설치되어 상기 단위 히터들을 구성하는 개별 히터들로의 전원 공급을 선택적으로 제어하기 위한 스위치부 및 상기 스위치부의 개폐를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 철도차량의 난방과 관련한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 객실의 승객용 의자 부근에 설치되는 서로 다른 발열량을 갖는 히터들을 설치하고 이들을 선택적으로 동작시킴으로써, 승객들이 선호하는 다양한 수준의 난방을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 승객들은 난방 수준과 관련하여 자신의 기호에 맞는 자리를 선택할 수 있으며, 철도차량의 운영자가 승객에게 제공하는 서비스의 품질이 향상되는 효과가 있다.

Description

철도차량용 난방장치 및 이를 포함하는 철도차량{HEATING APPARATUS FOR RAILWAY CAR AND RAILWAY CAR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 철도차량용 난방장치 및 이를 포함하는 철도차량에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 철도차량의 난방과 관련한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 철도차량용 난방장치 및 이를 포함하는 철도차량에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량에는 겨울철과 같은 동절기에 승객들에게 난방을 제공하기 위한 난방장치가 설치되어 있다.
그러나 종래의 철도차량에 설치된 난방장치는 획일적으로 동일한 발열량을 갖는 히터들을 객실의 의자 부근에 설치하는 방식이기 때문에, 승객별로 선호하는 수준의 난방 서비스를 제공할 수 없다는 문제점이 있다.
또한, 이로 인하여, 서로 다른 수준의 난방을 원하는 승객들의 민원에 대처하는 과정에서 철도차량 운전자의 업무 효율성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 철도차량의 난방과 관련한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 철도차량용 난방장치 및 이를 포함하는 철도차량을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 철도차량용 난방장치는 서로 다른 발열량을 갖는 개별 히터들로 이루어진 단위 히터들, 상기 단위 히터들과 전원 사이에 설치되어 상기 단위 히터들을 구성하는 개별 히터들로의 전원 공급을 선택적으로 제어하기 위한 스위치부 및 상기 스위치부의 개폐를 제어하기 위한 제어부를 포함하여 구성된다.
상기 스위치부는 상기 제어부의 제어에 의해 여자 여부가 결정되는 온도 제어용 계전기의 접점인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치에 있어서, 상기 제어부는 열차종합제어장치와 연동되어 동작하는 냉난방 제어장치인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치에 있어서, 상기 온도 제어용 계전기의 여자 여부는 수동으로 제어가 가능한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치에 있어서, 상기 단위 히터들은 각각 제1 발열량을 갖는 제1 개별 히터와 상기 제1 발열량보다 큰 제2 발열량을 갖는 제2 개별 히터로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치에 있어서, 상기 스위치부는 상기 단위 히터들을 구성하는 2개의 개별 히터 중 제1 개별 히터로의 전원 공급을 제어하기 위한 제1 스위치부와 제2 개별 히터로의 전원 공급을 제어하기 위한 제2 스위치부로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부의 개폐 여부를 선택적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치는 상기 제1 스위치부와 상기 전원사이에 설치되어 상기 제1 개별 히터의 과열을 방지하기 위한 제1 배선용 차단기 및 상기 제2 스위치부와 상기 전원사이에 설치되어 상기 제2 개별 히터의 과열을 방지하기 위한 제2 배선용 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 난방장치는 상기 제어부와 직류전원 사이에 설치되어 상기 제어부로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 제3 배선용 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량에는 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 청구항의 철도차량용 난방장치가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 철도차량의 난방과 관련한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 객실의 승객용 의자 부근에 설치되는 서로 다른 발열량을 갖는 히터들을 설치하고 이들을 선택적으로 동작시킴으로써, 승객들이 선호하는 다양한 수준의 난방을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 승객들은 난방 수준과 관련하여 자신의 기호에 맞는 자리를 선택할 수 있으며, 철도차량의 운영자가 승객에게 제공하는 서비스의 품질이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 철도차량용 난방장치의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 난방장치를 나타낸 회로도이다.
도 3은 단위 히터를 구성하는 개별 히터들의 정격전력을 다양하게 설정함으로써, 개별 히터들이 발산하는 발열량을 다양하게 조절하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 난방장치를 나타낸 회로도의 구체적인 동작을 설명하기 위한 것으로서, 제1 개별 히터만을 동작시키는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 난방장치를 나타낸 회로도의 구체적인 동작을 설명하기 위한 것으로서, 제2 개별 히터만을 동작시키는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
먼저 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 철도차량용 난방장치의 기본 개념을 설명한다.
일반적으로 겨울철과 같은 동절기에 사람들이 선호하는 난방온도는 개인별로 상이하다. 본 발명은 이 점에 착안한 것으로서, 객실의 승객용 의자 부근에 설치되는 서로 다른 발열량을 갖는 히터들을 설치하고 이들을 선택적으로 동작시킴으로써, 승객들이 선호하는 다양한 수준의 난방을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명을 철도차량에 적용함으로써, 승객들은 난방 수준과 관련하여 자신의 기호에 맞는 자리를 선택할 수 있으며, 철도차량의 운영자가 승객에게 제공하는 서비스의 품질이 향상된다.
이를 위한 기술적 수단으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 객실의 승객용 의자 부근에 서로 다른 발열량 예를 들어, 정격전력 350와트(W)의 히터와 정격전력 700와트(W)의 히터를 설치하고, 2개의 스위치(SW1, SW2)를 선택적으로 동작시킴으로써, 승객들에게 다양한 수준의 난방을 제공한다.
도 1에서, 1) 스위치 SW1만을 턴온시키면, 정격전력 350와트(W)의 히터에 교류전원이 공급되어 승객에게 가장 낮은 수준의 난방이 제공되고, 2) 스위치 SW2만을 턴온시키면, 정격전력 700와트(W)의 히터에 교류전원이 공급되어 승객에게 중간 수준의 난방이 제공되고, 3) 스위치 SW1과 스위치 SW2를 모두 턴온시키면, 정격전력 350와트(W)의 히터와 정격전력 700와트(W)의 히터에 모두 교류전원이 공급되어 승객에게 가장 높은 수준의 난방이 제공된다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 난방장치를 나타낸 회로도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 난방장치는 단위 히터들(RHe1~RHe14), 스위치부(SW), 제어부(CON), 제1 배선용 차단기(RHeN1), 제2 배선용 차단기(RHeN2) 및 제3 배선용 차단기(HVACN)를 포함하여 구성된다.
단위 히터들(RHe1~RHe14)은 서로 다른 발열량을 갖는 개별 히터들(RHe1-1, RHe1-2, RHe2-1, RHe2-2, ..., RHe14-1, RHe14-2)로 이루어진다. 이 단위 히터들(RHe1~RHe14)은 객실의 승객용 의자 부근 예를 들어, 의자 아래 또는 측면에 설치되어 있다.
하나의 예로, 단위 히터들(RHe1~RHe14)은 각각 제1 발열량을 갖는 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)와 제1 발열량보다 큰 제2 발열량을 갖는 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)로 이루어질 수 있다. 단위 히터 RHe1을 예로 들면, 단위 히터 RHe1을 구성하는 제1 개별 히터 RHe1-1의 정격전력은 350와트(W)이고, 제2 개별 히터 RHe1-2의 정격전력은 700와트(W)일 수 있다.
다른 예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 단위 히터를 구성하는 개별 히터들의 정격전력을 다양하게 설정함으로써, 개별 히터들이 발산하는 발열량을 다양하게 조절할 수도 있다.
또한, 단위 히터를 구성하는 개별 히터들의 수를 3 이상으로 설정할 수도 있다.
이하에서는, 단위 히터들(RHe1~RHe14)이 각각 제1 발열량을 갖는 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)와 제1 발열량보다 큰 제2 발열량을 갖는 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)로 구성된 경우를 예로 들어 설명한다.
스위치부(SW)는 단위 히터들(RHe1~RHe14)과 교류전원 사이에 설치되어 있으며, 단위 히터들(RHe1~RHe14)을 구성하는 개별 히터들(RHe1-1, RHe1-2, RHe2-1, RHe2-2, ..., RHe14-1, RHe14-2)로의 전원 공급을 선택적으로 제어하기 위한 수단이다.
예를 들어, 스위치부(SW)는 후술하는 제어부(CON)의 제어에 의해 여자 여부가 결정되는 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1, RHeKb2)일 수 있다. 온도 제어용 계전기(RHeK1, RHeK2)는 제1 온도 제어용 계전기(RHeK1)와 제2 온도 제어용 계전기(RHeK2)로 구성된다. 또한, 온도 제어용 계전기(RHeK1, RHeK2)의 여자 여부는 필요에 따라 운전자가 수동으로 제어가 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 스위치부(SW)는 제1 스위치부와 제2 스위치부로 구성될 수 있다.
제1 스위치부 즉, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1)은 단위 히터들(RHe1~RHe14)을 구성하는 2개의 개별 히터 중 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)로의 전원 공급을 제어하기 위한 수단이다. 이 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1)은 노멀 오프(normal off) 상태를 유지하다가, 제1 온도 제어용 계전기(RHeK1)가 직류전원을 공급받아 여자되는 경우 온(on) 상태로 전환된다.
제2 스위치부 즉, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2)은 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)로의 전원 공급을 제어하기 위한 수단이다. 이 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2)은 노멀 오프(normal off) 상태를 유지하다가, 제2 온도 제어용 계전기(RHeK2)가 직류전원을 공급받아 여자되는 경우 온 상태로 전환된다.
제어부(CON)는 스위치부(SW)의 개폐를 제어하기 위한 수단으로서, 스위치부(SW)를 구성하는 제1 스위치부 즉, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1)과 제2 스위치부 즉, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2)의 개폐 여부를 선택적으로 제어하기 위한 수단이다.
보다 구체적으로, 철도차량의 운전자가 제어부(CON)에 구비된 선택수단을 조작하여 제1 온도 제어용 계전기(RHeK1) 또는 제2 온도 제어용 계전기(RHeK2)를 여자시키면, 제1 스위치부 즉, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1) 또는 제2 스위치부 즉, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2)이 선택적으로 온 상태로 전환된다.
이러한 제어부(CON)는 열차종합제어장치(Train Control Management System, TCMS)와 연동되어 동작하는 냉난방 제어장치일 수 있다. 열차종합제어장치는 철도차량에 설치되어 철도차량의 현재상태에 대한 정보를 전체적으로 관리하기 위한 시스템이다. 이 경우, 자동화된 열차종합제어장치를 매개로 안방 온도를 조절할 수 있어서, 운전자에 의한 난방 온도 제어의 용이성이 더욱 증대된다.
제1 배선용 차단기(RHeN1)는 제1 스위치부 즉, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1)과 교류전원 사이에 설치되어 있으며, 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 수단이다.
제2 배선용 차단기(RHeN2)는 제2 스위치부와 교류전원 사이에 설치되어 있으며, 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 수단이다.
제3 배선용 차단기(HVACN)는 제어부(CON)와 직류전원 사이에 설치되어 있으며, 제어부(CON)로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 수단이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 난방장치의 구체적인 동작을 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)만을 동작시키는 경우, 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)만을 동작시키는 경우 및 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)와 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)를 모두 동작시키는 경우로 구분하여 설명한다.
도 4는 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)만을 동작시키는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어부(CON)의 제어에 의해 제1 온도 제어용 계전기(RHeK1)가 여자되면, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1)이 온 상태로 전환된다. 이에 따라, 교류전원과, 제1 배선용 차단기(RHeN1)와, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1) 및 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)로 구성되는 전류 루프가 생성되어, 단위 히터들(RHe1~RHe14)에 포함되어 있는 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)가 발열하게 된다.
도 5는 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)만을 동작시키는 경우의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 제어부(CON)의 제어에 의해 제2 온도 제어용 계전기(RHeK2)가 여자되면, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2)이 온 상태로 전환된다. 이에 따라, 교류전원과, 제2 배선용 차단기(RHeN2)와, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2) 및 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)로 구성되는 전류 루프가 생성되어, 단위 히터들(RHe1~RHe14)에 포함되어 있는 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)가 발열하게 된다.
도 4와 도 5를 참조하여, 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)와 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)를 모두 동작시키는 경우의 동작을 설명한다.
먼저, 제어부(CON)의 제어에 의해 제1 온도 제어용 계전기(RHeK1)가 여자되면, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1)이 온 상태로 전환된다. 이에 따라, 교류전원과, 제1 배선용 차단기(RHeN1)와, 제1 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb1) 및 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)로 구성되는 전류 루프가 생성되어, 단위 히터들(RHe1~RHe14)에 포함되어 있는 제1 개별 히터(RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1)가 발열하게 된다.
제어부(CON)의 제어에 의해 제2 온도 제어용 계전기(RHeK2)가 여자되면, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2)이 온 상태로 전환된다. 이에 따라, 교류전원과, 제2 배선용 차단기(RHeN2)와, 제2 온도 제어용 계전기의 접점(RHeKb2) 및 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)로 구성되는 전류 루프가 생성되어, 단위 히터들(RHe1~RHe14)에 포함되어 있는 제2 개별 히터(RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2)도 발열하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 철도차량의 난방과 관련한 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따르면, 객실의 승객용 의자 부근에 설치되는 서로 다른 발열량을 갖는 히터들을 설치하고 이들을 선택적으로 동작시킴으로써, 승객들이 선호하는 다양한 수준의 난방을 제공할 수 있는 효과가 있다. 또한, 승객들은 난방 수준과 관련하여 자신의 기호에 맞는 자리를 선택할 수 있으며, 철도차량의 운영자가 승객에게 제공하는 서비스의 품질이 향상되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
RHe1~RHe14: 단위 히터들
RHe1-1, RHe1-2, RHe2-1, RHe2-2, ..., RHe14-1, RHe14-2: 개별 히터들
RHe1-1, RHe2-1, ..., RHe14-1: 제1 개별 히터
RHe1-2, RHe2-2, ..., RHe14-2: 제2 개별 히터
SW: 스위치부
RHeK1: 제1 온도 제어용 계전기
RHeKb1: 제1 온도 제어용 계전기의 접점
RHeK2: 제2 온도 제어용 계전기
RHeKb2: 제2 온도 제어용 계전기의 접점
CON: 제어부
RHeN1: 제1 배선용 차단기
RHeN2: 제2 배선용 차단기
HVACN: 제3 배선용 차단기

Claims (9)

  1. 철도차량용 난방장치에 있어서,
    제1 발열량을 갖는 제1 개별 히터와, 상기 제1 발열량보다 큰 제2 발열량을 갖는 제2 개별 히터로 이루어진 단위 히터들;
    상기 단위 히터들과 교류전원 사이에 설치되어 상기 제1 개별 히터로의 교류전원 공급을 제어하기 위한 제1 스위치부와, 상기 제2 개별 히터로의 교류전원 공급을 제어하기 위한 제2 스위치부로 이루어진 스위치부;
    직류전원에 연결되어 상기 제1 스위치부와 상기 제2 스위치부의 개폐 여부를 선택적으로 제어하기 위한 제어부; 및
    상기 제1 스위치부와 상기 교류전원 사이에 설치되어 상기 제1 개별 히터로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 제1 배선용 차단기와, 상기 제2 스위치부와 상기 교류전원 사이에 설치되어 상기 제2 개별 히터로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 제2 배선용 차단기를 포함하는, 철도차량용 난방장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 스위치부는 상기 제어부의 제어에 의해 여자 여부가 결정되는 온도 제어용 계전기의 접점인 것을 특징으로 하는, 철도차량용 난방장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어부는 열차종합제어장치와 연동되어 동작하는 냉난방 제어장치인 것을 특징으로 하는, 철도차량용 난방장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 온도 제어용 계전기의 여자 여부는 수동으로 제어가 가능한 것을 특징으로 하는, 철도차량용 난방장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부와 직류전원 사이에 설치되어 상기 제어부로의 과전류의 유입을 차단하기 위한 제3 배선용 차단기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 철도차량용 난방장치.
  9. 제1 항 내지 제4 항, 제8 항 중 어느 한 항의 철도차량용 난방장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 철도차량.
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