KR101552198B1 - 냉각공기 순환이 가능한 고속열차용 동력차 - Google Patents

Abstract

고속열차용 동력차는 전두부 및 몸체부를 포함한다. 상기 전두부는 끝단에 형성되어 냉각 공기가 유입되는 유입부 커버, 상기 유입부 커버의 내부에 위치한 공기 유입부, 및 상기 공기 유입부의 후측에 형성되어 전장품을 냉각하며 가열된 가열 공기가 유출되는 공기 유출부를 포함한다. 상기 몸체부는 상기 전장품의 하부에 형성되고 상기 냉각 공기가 유동되는 제1 유로, 및 상기 전장품의 상부에 형성되고 상기 가열 공기가 상기 공기 유출부로 유동되는 제2 유로를 포함한다.

Description

냉각공기 순환이 가능한 고속열차용 동력차{MAGNETIC SPRING FOR A TRAIN}

본 발명은 고속열차용 동력차에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각공기의 순환을 통해 내부의 냉각을 수행할 수 있는 냉각공기 순환이 가능한 고속열차용 동력차에 관한 것이다.

고속열차의 동력차 내부는 주변압기, 보조블럭, 모터블럭 등 다양한 전장품이 배치되고 있으며, 이에 따라, 상기 전장품들에서 발생되는 열을 냉각시키는 냉각 시스템의 설치가 필요하다.

도 1은 종래 기술에 의한 고속열차용 동력차에서, 상기 동력차 내부의 전장품을 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 도시한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는, 상기 동력차의 천정 또는 측면 부분에 냉각팬과 같은 냉각공기 유출구를 설치하여 상기 전장품에서 발생되는 열을 냉각하는 것이 일반적이다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 동력차의 천정 또는 측면 부분에는 대기압 정도 크기의 표면압력이 나타나며, 이에 따라 냉각공기 유출구를 동력차의 천정 또는 측면 부분에 설치하더라도, 냉각공기가 외부로 효과적으로 유출되지 않아 냉각 성능이 높지 않은 문제가 있다.

이에 따라, 냉각 성능을 향상시키기 위해, 냉각팬의 용량을 증가시켜야 하거나, 공기 유출구의 크기를 증가시켜야 하고, 이에 따라 동력차의 무게가 증가하거나 안전성이 저하되는 등의 문제가 발생하게 된다.

나아가, 고속열차에서 외부로부터 유입되는 공기와 내부 공기의 열교환을 수행하는 전력 변환장치에 관한 기술인 일본국 특허출원 제2008-236565호에서도, 외부 공기의 유입을 위한 구조에 관하여 개시하고는 있으나, 이러한 종래 기술에서도 동력차의 대기압 상태를 고려하지 않고 공기 유입구 또는 유출구를 형성하는 기술을 개시하고 있을 뿐이어서, 공기 유입 또는 유출의 효과가 저하되는 문제가 있다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 보다 효과적인 공기 유입, 공기 순환 및 공기 유출을 통해 내부 전장품의 냉각 성능을 향상시킬 수 있는 고속열차용 동력차에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 고속열차용 동력차는 전두부 및 몸체부를 포함한다. 상기 전두부는 끝단에 형성되어 냉각 공기가 유입되는 유입부 커버, 상기 유입부 커버의 내부에 위치한 공기 유입부, 및 상기 공기 유입부의 후측에 형성되어 전장품을 냉각하며 가열된 가열 공기가 유출되는 공기 유출부를 포함한다. 상기 몸체부는 상기 전장품의 하부에 형성되고 상기 냉각 공기가 유동되는 제1 유로, 및 상기 전장품의 상부에 형성되고 상기 가열 공기가 상기 공기 유출부로 유동되는 제2 유로를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 전두부는 상기 공기 유입부로 유입된 냉각 공기를 필터링하는 필터부를 더 포함하고, 상기 공기 유입부는 상기 끝단의 중앙에 위치한 커플러의 주변에 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유입부 커버는 타공부 또는 유입라인을 포함하여, 냉각 공기가 유입될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 유입부 커버와 상기 공기 유입부의 사이로 이물질이 배출되며, 상기 타공부 또는 유입라인과 상기 공기 유입부의 유입홀은 서로 평행하지 않도록 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 유로를 통과한 상기 냉각 공기는 상부의 상기 전장품을 통과하며 상승하여 상기 전장품을 냉각시키고, 상기 제2 유로를 통과하여 상기 공기 유출부로 유동될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 전장품은 상기 몸체부의 내부에 설치된 주변압기, 보조블럭 및 모터블럭을 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공기 유입부는 표면의 압력이 상대적으로 높은 상기 전두부의 끝단에 형성되고, 상기 공기 유출부는 표면의 압력이 상대적으로 낮은 상기 전두부의 중앙부에 형성될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 공기 유출부는 상기 전두부의 중앙부 중, 전면창 및 측면창의 상부측에 형성된 제1 유출부, 및 상기 전두부의 중앙부 중, 상기 전면창 및 상기 측면창의 하부측에 형성된 제2 유출부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 유로는 상기 공기 유입부와 평행하게 연장되며, 상기 제2 유로는 상기 공기 유출부와 평행하게 연장될 수 있다.

일 실시예에서, 상기 제1 유로는 상기 동력차의 하부 전면(全面)에 걸쳐 형성되거나, 상기 전장품과 중첩되는 하부면(面)에 형성되고, 상기 제2 유로는 상기 동력차의 상부 전면(全面)에 걸쳐 형성되거나, 상기 전장품과 중첩되는 상부면(面)에 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면, 냉각 공기가 유입되는 공기 유입부는 표면압력이 높은 전두부의 끝단에 형성되고, 가열 공기가 유출되는 공기 유출부는 표면압력이 낮은 전두부의 중앙부에 형성되므로, 공기의 유입 및 유출이 표면압력의 차이에 따라 자연스럽게 가속화될 수 있어, 동력차 내부에서 공기가 자연스럽게 유동이 가능하고, 강제 유동을 위한 별도의 구조물을 생략할 수 있다. 그리하여, 동력차의 냉각 효율이 향상되고, 동력차의 무게 감소에 따른 안전성도 향상될 수 있다.

특히, 전두부의 중앙에 위치한 커플러의 주변에 공기 유입부가 위치하므로, 기존 KTX의 구조를 변경시키기 않고도 공기 유입부를 효과적으로 설치할 수 있다.

또한, 유입부 커버와 공기 유입부 사이에 소정의 공간이 형성되고 타공부 또는 유입라인과 공기 유입부의 유입홀이 서로 평행하지 않도록 배열되므로, 빗물 또는 이물질 등이 상기 공기 유입부의 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.

또한, 공기 유입부를 통해 유입된 공기는 공기 유입부와 수평한 위치로 형성된 제1 유로를 통해 몸체부의 내부로 유동되며, 공기의 상승에 따라, 상부에 위치한 전장품을 통과하며 전장품을 냉각하게 된다. 나아가, 전장품을 냉각시킨 가열 공기는 자연스럽게 표면 압력이 낮은 곳에 위치한 공기 유출부로 이동하며, 이 경우 전장품의 상부에 형성된 제2 유로를 통해 유동된다.

이 경우, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 전장품과 중첩되도록 유로가 형성되므로 상기 전장품의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

이와 같이, 제1 및 제2 유로들이 별도의 공기 유동을 위한 강제 유동 없이 냉각 공기 및 가열 공기가 자연스럽게 유동되며 공기의 효과적인 순환 및 이에 따른 냉각 효율을 향상이 가능하다.

또한, 전두부에는 끝단의 중앙에 타공부를 포함하는 유입부 커버가 형성되어 상대적으로 높은 압력이 작용하더라도 내부의 커플러 등의 부품을 보호할 수 있으며, 상기 유입부 커버에 인접하도록 공기 유입부가 형성되므로 공기 유입부가 높은 압력에 직접 노출되지 않으면서 공기의 유입이 가능하게 된다.

도 1은 종래기술에 의한 고속열차용 동력차, 및 고속열차용 동력차의 표면의 압력분포를 나타낸 측면도이다.
도 2는 도 1의 고속열차용 동력차의 표면의 압력분포를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속열차용 동력차를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속열차용 동력차를 도시한 정면도이다.
도 5는 도 3의 고속열차용 동력차의 전두부를 도시한 측면도이다.
도 6a는 도 5의 'A'부분을 확대하여 도시한 확대도이며, 도 6b는 도 5의 'B'를 확대하여 도시한 확대도이다.
도 7은 도 3의 고속열차용 동력차를 도시한 측면도이다.
도 8은 도 3의 고속열차용 동력차의 표면의 압력분포를 나타낸 측면도이다.
도 9a는 도 3의 고속열차용 동력차의 제1 유로의 예를 도시한 평면도이다.
도 9b는 도 3의 고속열차용 동력차의 제1 유로의 다른 예를 도시한 평면도이다.
도 10은 도 3의 고속열차용 동력차의 공기 유출부를 도시한 측면도이다.
도 11은 도 3의 I-I'을 절단하여 도시한 단면도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다.

상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함하다" 또는 "이루어진다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 종래기술에 의한 고속열차용 동력차, 및 고속열차용 동력차의 표면의 압력분포를 나타낸 측면도이다. 도 2는 도 1의 고속열차용 동력차의 표면의 압력분포를 나타낸 정면도이다.

고속열차용 동력차(100)는, 고속열차의 맨 앞 또는 맨 뒤에 위치하여 고속열차의 구동을 위한 동력을 발생시키는 열차로서, 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 앞부분의 끝단은 뾰족하게 돌출된 형태로 제작된다.

이와 같이, 상기 동력차(100)의 앞부분, 즉 전두부(110)가 뾰족하게 돌출된 형태로 제작되고, 고속열차가 상대적으로 높은 속도로 운행함에 따라, 상기 동력차(100)의 표면은 다양한 압력 분포가 형성되고, 도 1 및 도 2에는 이러한 동력차(100)의 압력 분포를 도시하였다.

즉, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 전두부(110)의 끝단을 중심으로 고압부(111)가 형성되며, 상기 고압부(111)의 후미인 상기 전두부(110)의 중앙부에 저압부(112)가 형성된다. 또한, 상기 전두부(110)의 후측에 위치한 몸체부(150)에는 전체적으로 고압부와 저압부 사이의 표면 압력이 형성된다.

이 경우, 상기 고압부(111)에는 약 2,500~6,000 Pa 정도의 정압(positive pressure)이 발생되고, 상기 저압부(112)에는 약 1,000~1,800 Pa 정도의 부압(negative pressure)이 발생된다.

한편, 종래 기술에서 냉각공기의 유출을 위해 상기 전두부(110)의 상부 또는 측부에 형성되는 냉각공기 유출구(154)에는 약 200~300 Pa 정도의 부압이 발생된다.

이와 같이, 일반적으로 동력차(100)의 표면에서는 상기 고압부(111)에서 가장 높은 표면 압력이 형성되며, 상기 저압부(112)에서 가장 낮은 표면 압력이 형성됨을 확인할 수 있으며, 이는 상기 동력차(100)가 맨 선두에 위치하는 경우 외에 맨 후미에 위치하는 경우에도 유사하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 고속열차용 동력차를 도시한 정면도이다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고속열차용 동력차를 도시한 정면도이다. 도 5는 도 3의 고속열차용 동력차의 전두부를 도시한 측면도이다. 도 6a는 도 5의 'A'부분을 확대하여 도시한 확대도이며, 도 6b는 도 5의 'B'를 확대하여 도시한 확대도이다. 도 7은 도 3의 고속열차용 동력차를 도시한 측면도이다. 도 8은 도 3의 고속열차용 동력차의 표면의 압력분포를 나타낸 측면도이다. 도 9a는 도 3의 고속열차용 동력차의 제1 유로의 예를 도시한 평면도이다. 도 9b는 도 3의 고속열차용 동력차의 제1 유로의 다른 예를 도시한 평면도이다. 도 10은 도 3의 고속열차용 동력차의 공기 유출부를 도시한 측면도이다. 도 11은 도 3의 I-I'을 절단하여 도시한 단면도이다.

도 3 내지 도 11을 참조하면, 본 실시예에 의한 고속열차용 동력차(200)는 전두부(210) 및 몸체부(250)를 포함하며, 상기 전두부(210)는 공기 유입부(220), 유입부 커버(230), 필터부(240) 및 공기 유출부(260)를 포함하고, 상기 몸체부(250)는 전장품(251, 252, 253), 제1 유로(254) 및 제2 유로(255)를 포함한다.

상기 전두부(210)는 상기 동력차(200)의 전두(前頭)에 해당하며, 운전자를 위한 차창이 위치한 중앙부와 차장의 하부에서 앞부분으로 돌출된 끝단을 포함하여 전체적으로는 돌출된 형상을 가진다.

이 경우, 상기 차창은 정면을 향하는 전면창(213)과 측면을 향하는 측면창(214)으로 구분된다.

상기 전두부(210)의 끝단은, 앞서 설명한 도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 동력차(200)의 전체 표면 중 가장 높은 표면 압력을 나타내며, 상기 전두부(210)의 중앙부는 가장 낮은 표면 압력을 나타낸다.

이에 따라, 상기 공기 유입부(220) 및 상기 유입부 커버(230)는 상기 전두부(210)의 끝단에 형성된다.

구체적으로, 상기 유입부 커버(230)는 상기 전두부(210) 끝단의 중앙에 형성되며 타공부(231) 또는 유입라인(232)을 포함한다. 상기 전두부(210) 끝단의 중앙은 가장 높은 표면 압력을 나타내는 곳으로, 높은 압력이 인가됨에 따라 내부에 위치하는 커플러 등의 부품들의 손상을 방지하며 고압의 공기를 인입하기 위한 타공부(231) 또는 유입라인(232)이 형성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 타공부(231)는 복수의 홀(hole)들이 소정의 간격으로 배열되어 공기가 인입될 수 있으며, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 유입라인(232)은 복수의 라인(line)들이 평행하게 배열되어 공기가 인입될 수 있다.

이에 따라, 상기 유입부 커버(230)의 타공부(231) 또는 유입라인(232)을 통해 고압의 공기가 인입되며, 이렇게 인입된 고압의 공기는 상기 공기 유입부(220)를 통해 상기 전두부(210)의 내부로 인입된다.

상기 공기 유입부(220)는 상기 유입부 커버(230)의 양 측부에 상기 유입부 커버(230)와 중첩되도록 각각 형성되는 제1 및 제3 유입부들(221, 223), 및 상기 유입부 커버(230)의 상측 및 하측에 각각 상기 유입부 커버(230)와 중첩되도록 형성되는 제2 유입부(222) 및 제4 유입부(224)를 포함할 수 있다.

일반적으로 KTX 등의 고속열차에는 상기 전두부(210)의 중앙에 커플러(242)가 위치하게 되므로, 상기 제1 내지 제4 유입부들(221, 222, 223, 224)은 상기 커플러(242)가 위치한 상기 전두부(210)의 중앙, 즉 상기 유입부 커버(230)의 중앙을 피해 상기 유입부 커버(230)의 측부에 형성된다.

이 경우, 상기 제1 내지 제4 유입부들(221, 222, 223, 224)은 표면 압력이 가장 높은 상기 전두부(210)의 끝단의 중앙의 측부, 하측 또는 상측에 형성됨에 따라 가장 높은 압력의 공기보다는 낮은 압력의 공기가 유입될 수 있고, 이에 따라 상대적으로 고압의 공기가 자연스럽게 인입되면서도 너무 높은 압력의 공기에 의해 내부의 부품들이 손상되는 것을 방지할 수 있게 된다.

한편, 도 6a 및 도 6b를 참조하면, 상기 유입부 커버(230)는 상기 공기 유입부(220)의 제2 유입부(222) 및 제4 유입부(224)는 물론이고, 도시되지 않은 제1 및 제3 유입부들(221, 223)과도 소정거리 이격되어 배치된다.

또한, 상기 유입부 커버(230)에 형성된 타공부(231) 또는 유입라인(232)은 상기 공기 유입부(220)의 유입홀(225, 226)과 서로 평행하지 않도록 배치된다.

그리하여, 상기 타공부(231) 또는 유입라인(232)을 통해 유입된 이물질 또는 빗물 등과 섞인 공기 중, 입자가 큰 이물질 또는 빗물들은 상기 공기 유입부(220)에 의해 차단된다.

특히, 상기 공기 유입부(220)는 상기 전두부(210)의 형상에 따라 경사지게 형성되므로, 상기 이물질 또는 빗물들은 상기 공기 유입부(220)의 경사면을 따라 하부 방향으로 배출될 수 있다.

그리하여, 1차적으로 유입되는 냉각 공기의 이물질 또는 빗물들이 걸러내어 지게 된다.

이후, 상기 공기 유입부(220)를 통해 유입된 외부 공기, 즉 냉각 공기는 상기 공기 유입부(220)의 후단에 위치한 필터부(240)를 통과하여 상기 냉각 공기와 함께 유입되는 이물질 또는 빗물 등이 추가로 필터링된다.

상기 필터부(240)를 통과한 냉각 공기는, 이후, 상기 제1 유로(254)를 통해 상기 전두부(210)를 거쳐 상기 몸체부(250)의 내부로 인입된다.

이 경우, 상기 제1 유로(254)는 상기 공기 유입부(220)로부터 상기 전두부(210) 및 상기 몸체부(250)의 내부까지 연장되어, 이를 통해 상기 냉각 공기가 유동된다.

또한, 상기 제1 유로(254)는 상기 공기 유입부(220)가 위치한 위치와 동일한 위치를 따라, 상기 공기 유입부(220)와 평행하게 연장된다. 그리하여, 상기 공기 유입부(220)를 통해 자연스럽게 유입된 공기는 별도의 강제 공기 유동을 수행하지 않고도 자연스럽게 상기 제1 유로(254)를 따라 상기 몸체부(250)의 내부까지 이동하게 된다.

도 9a를 참조하면, 상기 제1 유로(254)는 상기 동력차(200)의 하부 전면(全面)에 걸쳐 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 몸체부(250)의 내부로 유입된 냉각 공기는 상기 제1 유로(254)를 따라, 상기 동력차(200)의 하부 전면에 균일하게 공급된다.

이와 같이, 상기 동력차(200)의 하부 전면으로 균일하게 공급된 냉각 공기는 상부에 위치한 전장품들(251, 252, 254) 방향으로 상승하며, 상기 전장품들을 냉각시킨다.

한편, 도시하지는 않았으나, 상기 동력차(200)의 상부 전면(全面)에 걸쳐, 상기 제2 유로(255)도 상기 제1 유로(254)와 대칭인 형상으로 형성될 수 있다.

그리하여, 상기 전장품들을 냉각하며 가열된 공기는 상기 제2 유로(255)를 통해 유동하게 된다.

즉, 상기 제1 유로(254)를 통해 인입된 냉각 공기는, 상기 몸체부(250) 내부에서 자연스럽게 상승하게 되며, 상기 몸체부(250)에는 주변압기(251), 보조블럭(252), 모터블럭(254) 등과 같은 전장품이 설치되므로, 상기 제1 유로(254)를 통해 인입된 냉각 공기는 상기 몸체부(250)에서 상승하면서 상기 전장품을 통과하게 된다.

이와 같이, 상기 냉각 공기가 상기 전장품을 통과하면, 상대적으로 저온인 냉각 공기는 상기 전장품에서 발생되는 열을 흡수하여 상기 전장품을 냉각시키고 가열된다.

이와 같이, 가열 공기가 상기 제2 유로(255)로 인입되면, 상기 가열 공기는 제2 유로(255)를 통해 상대적으로 낮은 표면 압력을 형성하는 저압부(212)로 유동하게 된다.

이와 달리, 도 9b를 참조하면, 상기 제1 유로(254)는 상기 전장품들, 즉 주변압기(251), 보조블럭(252), 모터블럭(254) 등의 위치한 부분과 중첩되는 위치에만 형성되어, 상기 제1 유로(254)로 유입된 냉각 공기가 상기 전장품들과 중첩되는 위치에서만 상기 전장품들을 통과하며 상승하도록 유도할 수 있다.

이 경우, 상기 냉각 공기를 통한 냉각이 최적화될 수 있게 된다.

또한, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 제2 유로(255)도 상기 전장품들과 중첩되는 위치에서만 상기 제1 유로(254)와 대칭적으로 형성되어, 상기 전장품들을 냉각하며 가열된 공기가 유동될 수 있다.

즉, 본 실시예에서는 상기 공기 유출부(260)가 상기 저압부(212)에 형성되므로, 상기 가열 공기는 상기 제2 유로(255)를 통해 압력차에 의해 자연스럽게 상기 공기 유출부(260)로 유동하게 된다.

구체적으로, 상기 공기 유출부(260)는 제1 유출부(261) 및 제2 유출부(262)를 포함하며, 상기 제1 유출부(261)는 상기 전두부(210)의 중앙부 중, 상기 전면창(213) 및 상기 측면창(214)의 위치보다 상부측에 형성되고, 상기 제2 유출부(262)는 상기 전두부(210)의 중앙부 중, 상기 전면창(213) 및 상기 측면창(214)의 위치보다 하부측에 형성될 수 있다.

이와 달리, 상기 제1 및 제2 유출부들(261, 262)은 앞서 설명한 저압부(212)에 상기 전면창(213) 및 상기 측면창(214)의 위치를 피하여 다양한 위치에 형성될 수 있다.

이 경우, 상기 제1 및 제2 유출부들(261, 262) 각각은 제1 및 제2 유출층들(263, 264)을 포함하는 2중 층의 구조로 형성되어, 상기 제1 및 제2 유출층들 사이의 경사진 공간을 통해 빗물이나 이물질 등의 흐르며 외부로 배출될 수 있도록 형성될 수 있다.

특히, 상기 제1 유출부(261)는 상기 제2 유로(255)와 실질적으로 동일한 높이에 상기 제2 유로(255)의 연장 방향과 평행한 방향으로 위치하여, 상기 제2 유로(255)를 통해 이동하는 가열 공기의 유동이 별도의 강제 유동 없이도 자연스럽게 수행될 수 있도록 한다.

나아가, 상기 제1 유출부(261)를 통해 외부로 유출되지 않은 가열 공기는 상기 제2 유출부(262)를 통해 부수적으로 외부로 유출될 수 있으므로, 가열 공기의 유출을 보다 수월하게 수행할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예서는 냉각 공기가 유입되는 공기 유입부(220)가 고압부(211)에 형성되므로 외부로부터 냉각 공기가 자연스럽게 유입되어 상대적으로 압력이 낮은 몸체부(250)의 내부까지 유동된다. 또한, 상기 몸체부(250)의 내부에서는 공기의 자연스러운 상승유동에 의해 냉각 공기가 전장품을 냉각시키며 가열 공기로 변환되고, 상기 가열 공기는 상대적으로 압력이 낮은 저압부(212) 방향으로 유동하게 된다. 그 결과, 상기 저압부(212)에 형성된 공기 유출부(260)를 통해 가열 공기가 외부로 자연스럽게 유출될 수 있다.

즉, 냉각 공기의 유입, 냉각 공기를 통한 전장품의 냉각, 가열 공기의 유출이 동력차(200)의 표면의 기압 분포를 고려하여 설계되므로, 공기의 유동을 위한 별도의 강제 유동부를 설치하지 않거나 최소의 구조로 구성하더라도, 기압차에 의해 자연스러운 공기 유동을 형성할 수 있게 된다.

따라서, 몸체부 내부의 전장품의 냉각 효과의 향상은 물론, 동력차에서 냉각팬 등의 추가 부품을 최소화 또는 생략할 수 있어 안전성을 향상시키고, 동력 손실을 최소화할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예들에 의하면, 냉각 공기가 유입되는 공기 유입부는 표면압력이 높은 전두부의 끝단에 형성되고, 가열 공기가 유출되는 공기 유출부는 표면압력이 낮은 전두부의 중앙부에 형성되므로, 공기의 유입 및 유출이 표면압력의 차이에 따라 자연스럽게 가속화될 수 있어, 동력차 내부에서 공기가 자연스럽게 유동이 가능하고, 강제 유동을 위한 별도의 구조물을 생략할 수 있다. 그리하여, 동력차의 냉각 효율이 향상되고, 동력차의 무게 감소에 따른 안전성도 향상될 수 있다.

특히, 전두부의 중앙에 위치한 커플러의 주변에 공기 유입부가 위치하므로, 기존 KTX의 구조를 변경시키기 않고도 공기 유입부를 효과적으로 설치할 수 있다.

또한, 유입부 커버와 공기 유입부 사이에 소정의 공간이 형성되고 타공부 또는 유입라인과 공기 유입부의 유입홀이 서로 평행하지 않도록 배열되므로, 빗물 또는 이물질 등이 상기 공기 유입부의 내부로 유입되는 것이 차단될 수 있다.

또한, 공기 유입부를 통해 유입된 공기는 공기 유입부와 수평한 위치로 형성된 제1 유로를 통해 몸체부의 내부로 유동되며, 공기의 상승에 따라, 상부에 위치한 전장품을 통과하며 전장품을 냉각하게 된다. 나아가, 전장품을 냉각시킨 가열 공기는 자연스럽게 표면 압력이 낮은 곳에 위치한 공기 유출부로 이동하며, 이 경우 전장품의 상부에 형성된 제2 유로를 통해 유동된다.

이 경우, 상기 제1 유로 및 상기 제2 유로는 전장품과 중첩되도록 유로가 형성되므로 상기 전장품의 냉각 효율이 향상될 수 있다.

이와 같이, 제1 및 제2 유로들이 별도의 공기 유동을 위한 강제 유동 없이 냉각 공기 및 가열 공기가 자연스럽게 유동되며 공기의 효과적인 순환 및 이에 따른 냉각 효율을 향상이 가능하다.

또한, 전두부에는 끝단의 중앙에 타공부를 포함하는 유입부 커버가 형성되어 상대적으로 높은 압력이 작용하더라도 내부의 커플러 등의 부품을 보호할 수 있으며, 상기 유입부 커버에 인접하도록 공기 유입부가 형성되므로 공기 유입부가 높은 압력에 직접 노출되지 않으면서 공기의 유입이 가능하게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 고속열차용 동력차는 KTX, KTX 산천 등과 같은 고속열차의 동력차로 사용될 수 있는 산업상 이용 가능성을 갖는다.

100, 200 : 고속열차용 동력차
110, 210 : 전두부 150, 250 : 몸체부
220 : 공기 유입부 230 : 유입부 커버
240 : 필터부 254 : 제1 유로
255 : 제2 유로 260 : 공기 유출부

Claims (10)

1. 끝단에 형성되어 냉각 공기가 유입되는 유입부 커버, 상기 유입부 커버의 내부에 위치한 공기 유입부, 및 상기 공기 유입부의 후측에 형성되어 전장품을 냉각하며 가열된 가열 공기가 유출되는 공기 유출부를 포함하는 전두부; 및
   상기 전장품의 하부에 형성되고 상기 냉각 공기가 유동되는 제1 유로, 및 상기 전장품의 상부에 형성되고 상기 가열 공기가 상기 공기 유출부로 유동되는 제2 유로를 포함하는 몸체부를 포함하고,
   상기 유입부 커버는 타공부 또는 유입라인을 포함하여, 냉각 공기가 유입되고,
   상기 유입부 커버와 상기 공기 유입부의 사이로 이물질이 배출되며, 상기 타공부 또는 유입라인과 상기 공기 유입부의 유입홀은 서로 평행하지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
2. 제1항에 있어서,
   상기 전두부는 상기 공기 유입부로 유입된 냉각 공기를 필터링하는 필터부를 더 포함하고,
   상기 공기 유입부는 상기 끝단의 중앙에 위치한 커플러의 주변에 형성되는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 유로를 통과한 상기 냉각 공기는 상부의 상기 전장품을 통과하며 상승하여 상기 전장품을 냉각시키고, 상기 제2 유로를 통과하여 상기 공기 유출부로 유동되는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전장품은 상기 몸체부의 내부에 설치된 주변압기, 보조블럭 및 모터블럭을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
7. 제5항에 있어서,
   상기 공기 유입부는 표면의 압력이 상대적으로 높은 상기 전두부의 끝단에 형성되고, 상기 공기 유출부는 표면의 압력이 상대적으로 낮은 상기 전두부의 중앙부에 형성되는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
8. 제7항에 있어서, 상기 공기 유출부는,
   상기 전두부의 중앙부 중, 전면창 및 측면창의 상부측에 형성된 제1 유출부; 및
   상기 전두부의 중앙부 중, 상기 전면창 및 상기 측면창의 하부측에 형성된 제2 유출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
9. 제5항에 있어서,
   상기 제1 유로는 상기 공기 유입부와 평행하게 연장되며,
   상기 제2 유로는 상기 공기 유출부와 평행하게 연장되는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 유로는 상기 동력차의 하부 전면(全面)에 걸쳐 형성되거나, 상기 전장품과 중첩되는 하부면(面)에 형성되고,
    상기 제2 유로는 상기 동력차의 상부 전면(全面)에 걸쳐 형성되거나, 상기 전장품과 중첩되는 상부면(面)에 형성되는 것을 특징으로 하는 고속열차용 동력차.

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