KR102301320B1 - 철도차량용 무동력 양방향 집진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전철의 주행시 발생되는 공기흐름을 이용하여 케이스내의 팬을 구동시켜 터널 또는 역사의 공기에 함유된 먼지와 분진 등의 오염물질을 제거하도록 된 철도차량용 무동력 양방향 집진장치에 관한 것으로, 철도 차량에 설치되는 케이스(1)는 상면에 적어도 하나의 정화공기 배출구(11,12)가 형성되고 전면에서 상측에 적어도 하나의 개구부(13,13')가 형성되고, 배면에서 하측에 상기 개구부(13,13')들과 연통되는 적어도 하나의 개구부(14,14')를 포함하며, 상기 케이스(1)내에서 개구부(13,13')와 개구부(14,14') 사이에 형성된 유로(15)에 배치되는 팬(2,2')이 유로(15)를 통해 유동하는 공기 흐름에 의해 회전되며, 상기 팬(2,2')의 회전에 의해 구동되는 블로어(4,4')가 케이스의 전면과 배면에 각각 교체가능하게 장착된 필터(6,7)를 통해 외부 공기를 유입시켜 분진과 먼지가 제거되어 정화된 공기를 케이스(1) 상면에 형성된 배출구(11,12)로 배출하도록 된 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 별도의 동력 없이 철도 차량의 양방향 주행에 의한 공기 흐름으로 구동되므로 에너지를 절감할 수 있는 효과와, 구성을 단순화하여 제조비용을 저감시킬 수 있는 효과 및 철도 차량의 주행에 따라 터널 및 역사내의 공기질을 개선하여 승객 건강의 저해 요인을 제거할 수 있는 효과가 있다.

Description

철도차량용 무동력 양방향 집진장치{Bi-directional Nonpowered Dust Collection System For Railway Vehicle}

본 발명은 철도차량용 무동력 양방향 집진장치에 관한 것으로, 특히 레일 위에서 양방향으로 주행하는 전동차량에 설치하여 철도차량의 주행시의 공기흐름에 의해 구동되는 팬과 동축에 설치된 블로어를 회전시켜 지하구간과 역사 등에서의 분진과 미세 먼지등을 제거하여 공기를 정화할 수 있도록 개선된 무동력 양방향 집진장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하철에서는 전동차량 승객의 건강에 악영향을 주는 먼지와 소음이 필연적으로 발생되며, 특히 전동차량이 지하터널에 설치된 레일 위를 주행하는 과정에서 레일과 차륜의 마찰에 의해 금속 분진이 발생될 뿐만 아니라, 전동차량의 이동에 따른 공기흐름으로 터널내의 먼지도 함께 비산되어 유동하게 되므로 지하공간에 설치된 지하철 역사와 터널에는 먼지와 분진 등의 이물질이 외부로 배출되지 못하여 공기질이 매우 좋지 않은 것이 현실이다. 실제로 지하철이 운행되는 지하공간에는 평균적으로 100 ~ 200 μg/㎥ 이상의 미세먼지가 검출되고 있으며, 이는 지상의 약 75 μg/㎥ 정도이하의 미세먼지량에 비하여 현저하게 많은 양이다.

이러한 분진과 미세 먼지는 지하철 역사에 있는 승객들의 건강에 유해할 뿐만 아니라 객차내로 유입되어 지하철을 이용하는 시민의 건강과 쾌적한 승차 환경에 악영향을 미치고 있으므로, 이에 대한 개선책이 요수되었다.

이러한 지하철내의 공기오염의 문제를 해결하기 위하여, 전동차량에 공기정화장치를 구비하고 있다. 이러한 예로서, 한국 등록특허공보 제10-1201541호(등록일자 2012년11월08일)에는 외부공기가 유출입되도록 전후 동축으로 축방향 관통공과 유출구가 각각 형성된 본체; 상기 축방향 관통공의 내부에 회전가능하게 배치되되 공기의 유로방향과 나란하게 설치되는 축과, 상기 축의 측면에 복수개 부착되어 유입공기의 유동을 안내하기 위한 날개로 이루어진 싸이클론 흐름 형성부재; 상기 적어도 하나의 날개에 부착되어 양, 음극 중 어느 하나의 극성을 갖는 방전극; 및 상기 유출구 측에 상기 방전극과 반대 극성을 가지도록 설치되며, 상기 싸이클론 흐름 형성부재를 통과한 공기 중의 미세먼지를 포집하기 위한 에어필터;를 포함하는 무동력 싸이클론 방식과 전기집진 방식이 결합된 공기정화장치가 제안되어 있다.

그러나, 상기한 종래의 지하철 객차용의 공기정화장치는 관통공에 설치된 팬 형태의 싸이클론 흐름 형성부재는 일방향으로만 회전할 수 있어서, 통상적으로 전동차가 양방향으로 주행하도록 된 점에서, 제한적이고, 방전을 위한 전원 공급이 필요하고, 전극을 지나는 외부 공기의 오염불질이 충분히 대전되지 못하는 문제가 있었다.

다른 예로서, 한국 등록특허공보 제10-1684353호(등록일자 2016년12월02일)에는, 공기 입구와 공기 출구가 형성된 중공의 몸체; 상기 몸체 내부로 유입되는 공기의 유동 방향을 교란하여 공기의 유동을 따라가지 못하는 먼지를 포집하는 집진부; 및 상기 차량이 이동함에 따라 상기 공기 입구로 공기를 흡입하고 가속시키는 흡입부를 포함하며, 상기 집진부는 제1집진기를 포함하고, 상기 제1집진기는, 서로 마주하는 두 개의 격벽과, 상기 두 개의 격벽의 일측 단부를 서로 연결하는 차단벽을 포함하여, 공기가 지그재그 형태로 이동하도록 하는 유로를 형성하는 복수의 서브 필터와, 공기가 상기 유로를 통해 이동하는 동안 유동을 따라가지 못하고 낙하하는 먼지를 포집하는 집진판을 포함하며, 상기 복수의 서브 필터는 상기 차단벽과 마주하여 개방된 개구부가 서로 마주보도록 배치되고, 상기 두 개의 격벽 중 하나의 격벽이 다른 서브 필터의 개구부로 삽입되어 상기 유로를 형성함으로써, 공기에 포함된 먼지가 상기 차단벽에 충돌하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무동력 집진장치가 개시되어 있다.

그러나, 상기한 종래 특허의 무동력 집진장치에서는 공기가 지그재그 형태의 유로가 형성된 필터를 통과해야 하므로 배압이 형성되어 공기 유속이 매우 느리게 되어 효율적이지 못하고, 구조가 복잡하여 제조비용이 상승되는 문제가 있었다.

한국 등록특허공보 제10-1201541호(등록일자 2012년11월08일) 한국 등록특허공보 제10-1684353호(등록일자 2016년12월02일)

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 전동차량이 주행함에 따라 유입되는 외부 공기의 흐름에 의해 무동력으로 팬이 회전함에 따라 그 회전축에 연결된 블로어가 회전되면서 필터를 통해 정화된 공기 유입을 원활하게 이루어지도록 하고, 상기 유입공기에 의해 회전되는 팬에 의해 블로어가 구동되는 팬과 블로어의 구조로 전동차의 양방향 주행 중에 터널과 역사내의 공기에서 분진과 먼지를 효율적으로 제거하여 정화된 공기를 지하철 터널과 역사내로 배출하여 지하철 터널과 역사의 공기질을 개선하도록 된 구조의 무동력 양방향 집진장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 무동력 양방향 집진장치는, 전철의 주행시 발생되는 공기흐름을 이용하여 케이스내의 팬을 구동시켜 터널 또는 역사의 공기에 함유된 먼지와 분진 등의 오염물질을 제거하도록 된 철도차량용 무동력 양방향 집진장치에 있어서,

철도 차량에 설치되는 케이스는 상면에 정화공기 배출구가 형성되고 전면에서 상측에 적어도 하나의 개구부가 형성되고, 배면에서 하측에 상기 개구부와 연통되는 적어도 하나의 개구부를 포함하며,

상기 케이스내에서 전면측 개구부와 배면측 개구부 사이에 형성된 유로에 배치되는 적어도 하나의 팬이 유로를 통해 유동하는 공기 흐름에 의해 회전되며, 상기 팬의 회전에 의해 구동되는 블로어가 케이스의 전면과 배면에 각각 교체가능하게 장착된 필터를 통해 외부 공기를 유입시켜 분진과 먼지가 제거되어 정화된 공기를 케이스 상면에 형성된 배출구로 배출하도록 된 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 케이스에서 전면에 두개의 개구부가 상측에 서로 이격 형성되고, 배면에는 전면의 개구부들과 연통되는 두개의 개구부들이 하측에 서로 이격 형성되고, 상기 각각의 전면측 개구부들과 배면측 개구부 사이에 유로가 형성된다.

또한, 바람직하게는, 상기 전면측 개구부들과 배면측 개구부들 사이에 각각 형성된 유로에 설치된 팬의 회전축들 각각에 블로어가 연결되어 팬의 회전에 의해 블로어가 구동된다.

상기 블로어는 케이스내에서 팬이 배치된 유로 사이에서 필터가 배치된 케이스의 전면과 배면측의 개방된 부분과 연통된 공간에 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라, 철도차량에 장착되는 케이스의 전면과 배면측에 형성된 개구부들 사이의 유로에 팬을 설치하여 철도차량의 양방향 주행시 상기 전면과 배면측 개구부를 통해 유동하는 공기 흐름에 의해 팬이 회전됨에 따라 블로어가 구동되어 전후면 각각에 베공된 필터를 통해 외부 공기에서 분진과 먼지가 제거된 상태로 유입시켜 외부로 배출함으로써, 별도의 동력 없이 철도 차량의 양방향 주행에 의한 공기 흐름으로 구동되므로 에너지를 절감할 수 있는 효과와, 구성을 단순화하여 제조비용을 저감시킬 수 있는 효과 및 철도 차량의 주행에 따라 터널 및 역사내의 공기질을 개선하여 승객 건강의 저해 요인을 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 무동력 양방향 집진장치의 개략적인 사시도.
도 2는 도 1의 반대쪽에서 본 사시도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 도 1의 집진장치의 횡단면도.
도 5는 도 3의 선A-A에 의한 단면도.
도 6은 도 3의 블로어의 개략적인 사시도.
도 7은 도 3의 선B-B에 의한 단면도.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 명세서에서 '철도차량'은 전철을 포함하는 모든 철도 차량을 의미한다.

도 1 내지 4에 있어서, 상면에 두개의 정화공기 배출구(11,12)가 형성되고 전면에서 상측에 서로 이격 형성되어 두개의 개구부(13,13'), 배면에서 하측에 서로 이격 형성되고 상기 개구부(13,13')들와 연통되는 두개의 개구부(14,14')를 구비한 케이스(1),

상기 케이스(1)내에 내장되고 전면에 형성된 개구부(13,13')와 배면측의 개구부(14,14') 사이의 공기 유로에 배치되어 상기 개구부(13,13')(14,14')들을 통해 각각 유동하는 공기 흐름에 의해 회전되는 제 1, 2 팬(2,2'),

상기 제 1, 2 팬(2,2')들의 회전축(21,21')들 각각에 장착되어 회전되는 팬에 의해 구동되며, 전면과 배면으로 부터 케이스 상면의 배출구(11,12)들로의 공기 유로에 제공된 블로어(4,4'), 및

상기 케이스(1)의 전면과 배면에 각각 교체가능하게 장착된 필터(6,7)를 포함하여,

상기 블로어(4,4')들의 구동에 의해 필터(6,7)들중 어느 하나를 통해 유입된 정화공기를 케이스 상면의 배출구(11,12)를 통해 배출하도록 구성된다.

상기 제 1, 2팬(2,2')들은 도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 각각 케이스(1)의 전면과 배면에 형성된 개구부(13,13')(14,14')들 사이의 유로(15)에 제공되어 상기 개구부(13,13')(14,14')들을 통해 유동하는 공기 흐름에 의해 회전된다.

또한, 상기 제 1, 2팬(2,2')들 각각은 그 회전축에 블로어(4,4')가 각각 연결되어서 팬이 회전됨에 따라 회전되는 회전축에 의해 블로어(4,4')가 구동되며, 상기 블로어(4,4')는 상기 케이스(1)내에서 제 1, 2 팬(2,2')들이 배치된 유로(15)들 사이의 공간에 설치되어 케이스(1)의 전면과 배면측의 개방된 부분과 연통되며, 상기 케이스의 전면과 배면측에는 필터(6,7)가 장착되어 블로어의 회전에 의해 케이스 외부에서 공기가 필터를 통과하여 유입되면서 분진과 먼지 등의 오염물질들이 제거되어 정화된 상태로 케이스 상면의 배출구(11,12)를 통해 배출된다. 블로어(4)는 구동시에 도 6에 도시된 바와 같이 회전되는 임펠러(42)에 의해 하우징(41)의 개방된 측부를 통해 공기를 흡입하여 상측의 배출구(43)를 통해 배출한다. 상기 배출구(43)는 케이스(1)의 상면에 형성된 배출구(11)와 연통되며, 블로어(4')도 상기한 블로어(4)와 동일한 구조로 되어 있다.

전철이 도 1에서 화살표(A) 방향으로 주행할 때, 전면에 형성된 개구부(13,13')들을 통해 각각 유입된 외부 공기, 즉 터널 또는 역사내의 공기의 흐름이 케이스의 내부에 형성된 유로(15)를 통해 배면측에 형성된 개구부(14,14')로 배출되면서 그 유로(15)들에 각각 제공된 제 1, 2 팬(2,2')을 회전시키고, 그 회전축(21,21')에 각각 연결된 블로어(4,4')들을 구동시킴으로써, 도 7에 도시된 바와 같이, 블로어(4,4')들에 의해 케이스 전면측에 제공된 필터(6)를 통해 터널 또는 역사내의 공기를 정화시켜 유입한 다음 케이스 상면에 형성된 정화공기 배출구(11,12)들을 통해 배출한다.

또한, 전철이 도 1의 화살표(B)로 표시된 바와 같이 역방향으로 주행할 때에는, 케이스의 배면측에 형성된 개구부(14,14')를 통해 터널 또는 역사내의 외부공기가 유입되어 케이스내의 유로(15)를 통해 전면측의 개구부(13,13')을 통해 배출되면서 전술한 바와 같이 그 공기흐름이 제 1, 2 팬(2,2')을 반대방향으로 회전시키고, 그 회전축(21,21')에 각각 연결된 블로어(4,4')들을 반대방향으로 회전시키면서, 블로어(4,4')들에 의해 케이스 배면측에 제공된 필터(7)를 통해 터널 또는 역사내의 공기를 정화시켜 유입한 다음 케이스 상면에 형성된 정화공기 배출구(11,12)들을 통해 배출한다.

이로써, 전철이 도 1의 화살표(A,B)의 양방향으로 주행하는 동안 개구부(13,13')와 개구부(14,14')를 통해 케이스내로 유입되는 공기흐름으로 회전되는 제 1, 2 팬(2,2')에 의해 블로어(4,4')들이 회전되어 케이스 전면 또는 배면에 제공된 필터(6,7)를 통해 정화된 공기를 유입시켜 케이스 상면으로 배출함으로써, 전철이 단지 양방향으로 주행하는 과정에서 발생되는 공기 흐름을 이용하여 외부의 동력 제공없이도 터널과 역사내의 공기를 정화시켜 공기질을 개선함으로써 전철 이용자의 건강에 유해 요소를 저감시킬 수 있게 된다.

본 발명은 전철이 주행하는 터널과 역사내의 먼지와 분진과 같은 오염물질을 외부 동력의 제공없이도 간편하게 제거하여 공기를 정화시키도록 이용될 수 있다.

1 : 케이스 2 : 제 2 팬
2' : 제 2팬 4, 4' : 블로어
6,7 ; 필터 11,12 ; 배출구
13,13', 14,14': 개구부
21,21' : 회전축 41 : 하우징
42 : 임펠러 43 : 배출구

Claims (4)

1. 전철의 주행시 발생되는 공기흐름을 이용하여 케이스내의 팬을 구동시켜 터널 또는 역사의 공기에 함유된 먼지와 분진 등의 오염물질을 제거하도록, 철도 차량에 설치되는 케이스(1)는 상면에 두개의 정화공기 배출구(11,12)가 형성되고 전면에서 상측에 두개의 개구부(13,13')가 형성되고, 배면에서 하측에 상기 개구부(13,13')들과 연통되는 두개의 개구부(14,14')를 포함하며, 상기 케이스(1)내에서 개구부(13,13')들과 개구부(14,14')들 사이에 각각 형성된 유로(15)에 배치되는 두개의 팬(2,2')이 유로(15)를 통해 유동하는 공기 흐름에 의해 회전되며, 상기 팬(2,2')들의 회전에 의해 구동되는 두개의 블로어(4,4')가 외부 공기를 유입시켜 분진과 먼지가 제거되어 정화된 공기를 케이스(1) 상면에 형성된 배출구(11,12)로 배출시키도록 된 철도차량용 무동력 양방향 집진장치에 있어서,
   상기 블로어(4,4')들 각각은 상기 전면측 개구부(13,13')들과 배면측 개구부(13,13')들 사이에 각각 형성된 유로(15)에 설치된 팬(2,2')들의 회전축들 각각에 연결되어 팬(2,2')의 회전에 의해 구동되며,
   상기 블로어(4,4')들은 케이스(1)내에서 제 1, 2 팬(2,2')들이 배치된 유로(15)들 사이에서 필터(6,7)가 배치된 케이스(1)의 전면과 배면측의 개방된 부분과 연통된 공간에 설치되고, 상기 케이스(1)내에서 개구부(13,13')들과 개구부(14,14')들 사이에 형성된 유로(15)에 배치되는 제 1, 2 팬(2,2')들이 유로(15)를 통해 유동하는 공기 흐름에 의한 회전으로 구동되는 블로어(4,4')들과 케이스의 전면과 배면에 각각 교체가능하게 장착된 필터(6,7)들를 통해 유입된 정화공기를 케이스 상면의 배출구(11,12)를 통해 배출하도록 구성되고,
   상기 케이스(1)에서 전면에 두개의 개구부(13,13')가 상측에 서로 이격 형성되고, 배면에는 개구부(13,13')들과 연통되는 두개의 개구부(14,14')들이 하측에 서로 이격 형성되고, 상기 각각의 전면측 개구부(13,13')들과 배면측 개구부(13,13')들 사이에 각각 유로(15)가 형성된 것을 특징으로 하는 철도차량용 무동력 양방향 집진장치.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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