KR102447230B1 - 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차 - Google Patents

Abstract

본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차는 승객 운송용 열차 운행 중에도 운용이 가능하도록 승객 운송용 열차의 이동 속도에 맞춰 고속으로 이동하면서 초미세먼지까지 제거하고, 공기 정화 무동력 열차의 이동방향에 따라 제트팬의 방향이 전환되어 양방향으로 공기 정화를 할 수 있는 양방향 공기 정화 무동력 열차에 관한 것으로, 터널 내부의 공기가 출입되는 공기출입구가 형성되고 견인열차와의 사이에서 와류 형성을 위한 공간을 제공하는 제1헤드부와, 상기 제1헤드부와 내부공간이 연결되는 설치공간부와, 상기 설치공간부와 내부공간이 연결되며 상기 제1헤드부와 동일한 제2헤드부가 길이 방향으로 연결되어 이루어지는 차체와 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지는 무동력 차량부와, 상기 제1헤드부 측에 설치되어 상기 제1헤드부로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제2헤드부로 유입되어 상기 제1헤드부로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진하는 양방향의 제1전기집진부와, 양방향의 제2전기집진부와, 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부 사이에 설치되어 흡입력을 제공하되 상기 견인열차의 진행방향에 따라 흡입력이 작용하는 방향을 전환하기 위하여 팬의 회전방향이 변경되는 양방향 제트팬부와, 세척부와 작동제어부 고전압공급수단 및 전원공급터미널을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

Description

고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차{High-speed two-way air-purifying non-powered train with diverting jet fans}

본 발명은 철도 도상 또는 터널 내에 존재하는 쇳가루, 미세먼지, 슬러지, 퇴적물 등과 같은 공기 중에 부유되는 다양한 공기 오염물을 흡입하여 포집함으로써 터널 내부의 공기를 정화시키는 공기 정화용 무동력 열차에 관한 것으로, 특히 승객 운송용 열차 운행 중에도 운용이 가능하도록 승객 운송용 열차의 이동 속도에 맞춰 고속으로 이동하면서 초미세먼지까지 제거하고, 공기 정화 무동력 열차의 이동방향에 따라 제트팬의 방향이 전환되어 양방향으로 공기 정화를 할 수 있는 양방향 공기 정화 무동력 열차에 관한 것이다.

승객 운송을 위한 열차가 운행하는 지하터널 내에는 열차의 운행시 차륜과 레일의 마모 또는 레일 연마작업 등으로 쇳가루와 같은 금속성 미세먼지와 콘크리트 구조물에서 발생하는 다양한 미세먼지가 발생한다.

이와 같은 미세먼지는 열차의 운행으로 발생하는 열차의 바람으로 부유되어 터널과 승강장 내 공기를 오염시켜 열차를 이용하는 사람들의 건강과 각종 전자장비에 나쁜 영향을 미치고 있다.

승강장의 경우 스크린도어의 설치로 인해 공기질이 다소 개선되기는 하였으나 미세먼지 문제는 여전히 계속 야기되고 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 터널 및 지하역사에 대형 환기시설을 설치하여 터널의 내부 공기를 외부로 배출하였으나 대기를 오염시키는 문제가 있고, 열차가 운행하지 않는 새벽 시간을 이용하여 고압 살수차와 같은 청소차를 이용하여 터널 내 물청소를 하였으나 실질적인 효과가 미비하고, 오히려 미세한 쇳가루가 포함된 오폐수를 많이 발생시키는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 특히, 쇳가루와 미세먼지와 같은 오염물을 제거하기 위한 종래기술 출원번호 10-2013-0097093호 '철도 도상 청소용 흡입청소장치'가 개시된 바 있다.

그러나, 상기 종래기술은 쇳가루 내지 미세먼지를 어느 정도 제거할 수 있을 뿐 초미세먼지를 비롯해 미세먼지 등을 충분히 제거하지 못하고 있다.

특히, 직경이 10㎛ 미만인 초미세먼지는 계속적으로 흡입할 시에는 인체의 심각한 영향을 미치는 매우 치명적인 오염수단으로 터널 내부의 공기 오염도를 조사한 결과 미세먼지(PM10)의 경우에는 139㎕/㎥로 다른 유해 물질에 비해 가장 높게 나타났다.

따라서, 열차가 운행하는 터널 내 공기를 정화하기 위해서는 초미세먼지를 제거하는 것이 매우 중요하나, 종래기술 방식으로는 초미세먼지를 제거하는데 한계가 있고, 초미세먼지 제거 효율도 매우 낮은 문제가 있다.

위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 출원번호 10-2016-0157173호 발명의 명칭 '초미세먼지 제거용 공기 정화 무동력 열차'가 개시된 바 있다.

상기 종래기술에 따른 초미세먼지 제거용 공기 정화 무동력 열차는 견인용 차량에 연결되어 선로를 이동하면서 초미세먼지를 제거하는 공기 정화 열차에 관한 것으로 외관과 내부공간을 형성하고 상기 내부공간은 별도의 밀폐공간을 갖되 상기 밀폐공간은 유체가 흐르는 방향으로 흡입공과 배출공이 형성되는 차체와 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지되, 선로를 향해 고압의 압축공기를 분사하는 공기분사부와 압축공기공급부와 공기분사부에 의해 부양된 오염물을 흡입하여 상기 밀폐공간으로 이송하는 흡진부와 상기 차체의 밀폐공간에 설치되어 상기 흡진부에서 흡입되는 공기에 포함된 오염물을 1차로 걸러내는 필터부와 상기 차체의 밀폐공간에 설치되고, 상기 필터부의 후단에 위치하여 상기 필터부를 통과한 미세한 오염물과 초미세먼지를 유도전압집진 방식으로 포집하는 전기집진부와 세척부와 흡입력제공부 및 작동제어부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 하여 철도 도상 또는 터널 내에 존재하는 쇳가루, 미세먼지, 슬러지, 퇴적물 등 오염물은 물론 특히 건강에 치명적인 초미세먼지를 제거하는 효과가 있고, 열차 내에 전기집진시설을 구비함으로써 초미세먼지의 제거 효율이 상대적으로 높이고 소요되는 에너지를 상대적으로 절감하는 효과 및 상대적으로 간단한 방법으로 초미세먼지 제거 효율을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또다른 종래기술 출원번호 10-2017-0159470호 발명의 명칭 '후방으로 누설되는 미세먼지를 제거하는 공기 정화 무동력 열차'는 후방으로 누설되는 미세먼지를 제거하는 공기 정화 무동력 열차는 견인용 차량에 연결되어 이동하면서 초미세먼지를 제거하되 후방으로 누설되는 미세먼지를 제거하는 무동력 열차에 관한 것으로, 외관과 내부공간을 형성하고, 상기 내부공간은 공기가 유입되는 방향으로 전단에 위치하는 유입구와 후단에 위치하고 차체 밖으로노출되는 유출구가 형성된 제1 밀폐공간과 상기 제1 밀폐공간의 후방에 위치하는 제2 밀폐공간을 갖는 차체와 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지는 차량부, 공기분사부, 압축공기공급부, 흡진부, 필터부, 전기집진부, 세척부, 덕트부, 상기 제2 밀폐공간에 설치되고 포집대상을 하전시키는 대전부와 하전된 포집대상을 포집하는 집진전극을 포함하는 보조 전기집진부, 상기 제2 밀폐공간과 외기 사이에 설치되어 제2 밀폐공간의 공기를 외기로 배출하여 상기 덕트부에 흡입력을 제공하는 액셀팬, 작동제어부 및 외부로부터 전원을 공급받는 전원공급터미널을 포함하여, 철도 도상 또는 터널 내에 존재하는 쇳가루, 미세먼지, 슬러지, 퇴적물 등 오염물을 부양시킨후 이를 흡입하여 전기집진 방식으로 포집함으로써 철도 도상 또는 터널 내의 오염물, 특히 건강에 치명적인 초미세먼지를 제거하는 효과가 있고, 열차 내에 전기집진시설을 구비함으로써 초미세먼지의 제거 효율이 상대적으로 높은 효과가 있으며, 에너지를 상대적으로 절감하는 효과가 있다.

한편, 위에서 언급한 종래기술을 비롯하여, 도 1 종래 집진열차의 문제점을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 구동력을 발생하는 견인열차와 상기 견인열차에 의해 견인되는 집진기능을 갖는 집진 무동력 열차로 집진열차는 일반적인 열차의 운행 속도인 60 ~ 80 km/h에 비해 매우 낮은 속도인 20 ~ 30 km/h의 속도로 운행하면서 열차가 운행하는 터널 내부의 공기를 정화한다.

이처럼, 집진 열차는 일반 열차에 비해 운행 속도가 매우 낮은 관계로 인해 열차가 운행 중에는 운용이 불가능하고, 열차가 운행하지 않는 새벽 시간에 터널 내부의 공기 정화 내지 청소 작업 등이 이루어지고 있다.

이와 같은 문제로 인해 실제 지하철을 이용하는 시간에는 터널 내부의 공기 정화가 이루어지지 못하는 문제점이 있다.

더 나아가, 종래의 집진 열차는 구조적으로 선행 열차와 후행 열차의 사이에서 지하철의 운행속도에 맞춰 평균 60 km/h ~ 80 km/h의 속도로 운행하는 경우, 유속이 상대적으로 빨라짐에 따라 빠른 유속으로 인해 터널 내부 공기의 흡입이 매우 어려워 효과적인 공기 저화가 이루어지지 못하는 문제가 있고, 집진 무동력 열차의 형태와 구조에 있어서도 상기 도 1에 도시한 바와 같이 견인열차와 집진 무동력 열차 사이에 공간(R1)이 협소하여 집진 열차가 진행하는 방향의 전방에서 터널 내부 공기의 자연 유입을 유도하기 어려운 문제점이 있다.

위와 같은 문제점들로 인해, 종래 집진 열차는 열차가 운행하는 시간에는 터널 내부 공기의 정화를 할 수 없고, 따라서, 열차가 운행되지 않는 시간에만 터널 내부 공기의 정화 작업이 이루어져 열차의 운행으로 부유되는 미세먼지 등을 다소 줄일 수는 있으나, 계속된 열차 운행으로 인해 터널 내부 공기의 오염도가 가장 높은 열차 운행 시간에는 터널 내부 공기를 정화할 수 없고, 이로 인해 승강장의 청정도를 유지하는데 한계가 있고, 지하철 환기구에 설치된 집진 장치 등이 쉽게 오염되어 빈번한 유지보수가 요구되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 도 1에 도시한 바와 같이, 열차 운행 시간에도 터널 내부 공기의 정화를 위해 선행 열차와 후행 열차 사이에 투입되어 선행 열차와 후행 열차의 운행에 차질을 주지 않도록 열차의 운전속도에 맞춰 평균 60 km/h ~ 80 km/h 속도로 운행하면서도 터널의 내부 공기를 흡입하여 정화할 수 있는 집진 무동력 열차가 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 열차의 운행을 방해하지 않도록 고속으로 운행하면서, 열차의 운행으로 인해 부양되어 터널 내부의 공기 중에 포함된 미세먼지 내지 초미세먼지 등과 같은 오염물을 흡입하여 전기집진 방식으로 포집하여 제거할 수 있는 공기 정화 무동력 열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 집진 열차의 운행 방향에 따라 집진을 위하여 흡입력을 제공하는 제트팬의 방향이 전환되는 공기 정화 무동력 열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고속에서도 특히 초미세먼지의 제거 효율이 상대적으로 높은 공기 정화 무동력 열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상대적으로 용이하게 초미세먼지 제거 효율을 유지할 수 있는 공기 정화 무동력 열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 열차 운행 시간에 터널 내부 공기의 정화작업이 이루어질 수 있어 승강장의 맑은 공기질 유지에 효과적인 공기 정화 무동력 열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기와 같은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 아래와 같은 기술적 특징을 갖는다.

본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차는 터널 내부의 공기가 출입되는 공기출입구가 형성되고 견인열차와의 사이에서 와류 형성을 위한 공간을 제공하는 제1헤드부와, 상기 제1헤드부와 내부공간이 연결되는 설치공간부와, 상기 설치공간부와 내부공간이 연결되며 상기 제1헤드부와 동일한 제2헤드부가 길이 방향으로 연결되어 이루어지는 차체; 및 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지는 무동력 차량부; 상기 설치공간부에 설치되고, 상기 제1헤드부 측에 설치되어 상기 제1헤드부로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제2헤드부로 유입되어 상기 제1헤드부로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진하는 양방향의 제1전기집진부; 상기 설치공간부에 설치되고, 상기 제2헤드부 측에 설치되어 상기 제2헤드부로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제1헤드부로 유입되어 상기 제2헤드부로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진하는 양방향의 제2전기집진부; 상기 설치공간부에 설치되며, 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부 사이에 설치되어 흡입력을 제공하되, 상기 견인열차의 진행방향에 따라 흡입력이 작용하는 방향을 전환하기 위하여 팬의 회전방향이 변경되는 양방향 제트팬부; 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부에 각각 설치되어 포집된 오염물을 제거하는 세척부; 상기 제1전기집진부, 제2전기집진부, 양방향 제트팬부 및 세척부의 동작을 제어하는 작동제어부; 상기 제1전기집진부 및 상기 제2전기집진부에 고전압을 공급하는 고전압공급수단; 및 외부로부터 전원을 공급받는 전원공급터미널;을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 제1헤드부 및 제2헤드부는 공기의 출입면 확대를 위해 후방으로 단면적이 증가하는 경사진 면을 갖는 구조로 이루어지 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 제1헤드부 및 제2헤드부는 후방으로 갈수록 수직단면이 넓어지는 삼각기둥 형상으로, 마주보는 상부 및 하부 경사면은 공기출입구를 형성하고, 측면은 폐쇄된 가이드벽을 형성하여 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 가이드벽은 상기 가이드벽과 수직으로 결합하여 가이드벽을 지탱하는 지지편;을 더 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 제1헤드부 및 제2헤드부는 반원기둥 형상으로 원기둥의 측면을 따라 다수의 개폐도어가 형성되어 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 상기 양방향 제트팬부는 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부 사이에 설치되어 공기가 유통되는 밀폐유로를 형성하는 제트팬 함체와 상기 제트팬 함체의 내부에 고정 설치되어 흡입력을 발생시키며 제어신호에 따라 팬의 회전방향이 변경되는 가역 제트팬으로 이루어지는 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부는 상기 제1헤드부와 제2헤드부를 통해 유입된 오염된 공기가 유통되도록 양쪽 측면만 폐쇄된 설치공간을 제공하는 셀함체;와 상기 셀함체의 유통되는 방향의 양측에 설치되며, 상기 고전압공급수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세먼지를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 다수의 이오나이저로 이루어진 1, 2차측 대전부; 및 상기 1차측 대전부와 상기 2차측 대전부 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세먼지를 포집하는 포집부와 상기 포집부의 금속판 사이에 설치되며 전압인가수단에 연결되어 전기장을 형성하는 전압판으로 이루어진 집진블록;를 포함하여 이루어지는 집진셀을 수직과 수평으로 적층시켜 공기가 흐르는 방향에 수직으로 형성되는 집진벽;을 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 이오나이저는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것;을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 상기 세척부는 다수의 분사 노즐이 소정의 간격으로 배치되어 상기 양방향 제1전기집진부와 상기 양방향 제2전기집진부를 향하여 고압펌프로부터 공급받은 세척수를 고압으로분사하는 세척수 분사부; 상기 세척수 분사부를 상하로 이동시키기는 이동부; 상기 세척수 분사부에 고압으로 세척수를 공급하는 고압펌프; 상기 고압펌프에 세척수를 공급하는 세척수탱크; 및 상기 양방향 제1전기집진부와 상기 양방향 제2전기집진부의 하부 전체에 설치되어 세척 후 발생된 폐수를 유입받는 호퍼부와 상기 호퍼부와 배관을 통해 연결되어 상기 폐수를 저장하는 폐수탱크를 포함하는 배수부;를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명은 상기와 같은 과제의 해결 수단을 통해, 열차가 운행하는 시간에도 열차의 운행에 지장없이 선로를 따라 운행하면서 터널 내부의 공기를 정화할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 열차의 운행으로 인해 터널 내부의 공기가 악화되는 시점에 공기를 정화함으로써 승강장의 공기질을 청정하게 유지하는데 효과적으로 작용하는 효과가 있고, 지하철 환기구를 통해 배출되는 공기를 상대적으로 청정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 열차의 운행으로 부유된 각종 오염물들을 지속적인 공기 정화를 통해 제거함으로써 터널 내부의 오염도를 상대적으로 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 양방향으로 집진이 이루어짐으로 인해 운행 방향에 따른 방향 전환이 요구되지 않고, 2회에 걸치 집진으로 열차의 운행 등으로 인해 부양되어 터널 내부의 공기 중에 포함된 미세먼지 내지 초미세먼지 등과 같은 오염물을 효과적으로 포집할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 초미세먼지의 제거 효율이 상대적으로 높은 효과가 있다.

또한, 본 발명은 상대적으로 용이하고 빠르게 이루어지는 양방향 제1 및 2 전기집진부의 세척을 통해 미세먼지 내지 초미세먼지 제거 효율을 일정한 수준 이상으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 다른 효과는 본 발명의 특징을 통해 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예를 통해 보다 분명하게 알 수 있고, 특허청구범위에 나타난 수단 및 조합에 의해 발휘될 수 있다.

도 1은 종래 집진열차의 문제점을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차를 구성하는 구성들을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 제1헤드부와 제2헤드부의 실시 예를 보인 도면,
도 4는 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 제1헤드부와 제2헤드부의 다른 실시 예를 보인 도면,
도 5는 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 제1전기집진부와 제2전기집진부와 반향전환 제트팬부의 설치 위치를 설명하기 위한 보인 도면,
도 6는 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 양방향 제트팬부의 특징을 설명하기 위한 보인 도면,
도 7은 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 양방향 제트팬부의 실시 예를 위한 보인 도면,
도 8은 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 구성들을 설명하기 위한 도면,
도 9는 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 세척부를 상세히 설명하기 위한 도면,
도 10은 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 집진벽을 상세히 설명하기 위한 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예 는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위 는 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차는 일반 열차(지하철)과 같이 고속으로 운행을 하면서도, 원활하게 공기를 흡입할 수 있는 구성을 기술적 특징으로 하는 것으로, 무동력 차량부(10)와 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)와 양방향 제트팬부(40)와 세척부(50)와 작동제어부(60)와 고전압공급수단(70) 및 전원공급터미널(80)을 포함하여 이루어지고, 이와 같은 공기 정화 무동력 열차를 구성하기 위한 각 구성들을 고속 운행도 양방향 집진이 가능한 구조로 설계하여 유기적으로 결합한 것에 기술적 특징이 있다.

상기 무동력 차량부(10)는 도 2 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차를 구성하는 구성들을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)와 설치공간부(130)로 이루어진 차체(10-1)와 상기 차체(10-1)의 하부에 구비되는 대차(10-2)로 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 무동력 차량부(10)는 상기 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)와 설치공간부(130)가 결합되어 차체(10-1)를 형성하고, 이와 같은 차체(10-1)는 선로 위를 운행하기 위한 대차(10-2)의 상부에 결합된다.

한편, 상기 설치공간부(130)는 상기 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)와 양방향 제트팬부(40)를 포함한 구성들을 설치하기 위한 설치공간을 제공하는 구성으로 상기 설치공간 내부로 출입하거나, 내부 설치공간에 설치된 구성들을 유지 보수하기 위한 다수의 개폐 도어를 갖는다.

상기 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)는 견인열차가 진행하는 방향에서 유입되는 공기를 원활하게 입력 받음과 동시에 상기 양방향 제트팬부(40)에서 발생한 음압에 의해 터널내부 공기의 흡입이 효율적으로 이루어질 수 있도록 공간의 제공과 함께 공기 유입의 가이드 역할을 하는 구성으로, 상기 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 공기의 출입면 확대를 위해 후방으로 단면적이 증가하는 경사진 면을 갖는 구조로 이루어져 견인열차의 후방에서 와류가 발생할 수 있는 공간(R2, R3)을 제공할 수 있는 형태를 갖고, 상기 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 공기출입구(111)를 통해 유입되는 공기가 설치공간부(130)로 원활하게 유입될 수 있는 구조를 갖는다.

이와 같은 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)는 위와 같은 특징을 갖는 제1헤드부(110) 및 제2헤드부(120)의 실시 예로, 도 3 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 제1헤드부와 제2헤드부의 실시 예를 보인 도면에 도시한 바와 같이, 후방으로 갈수록 수직단면이 넓어지는 삼각기둥 형상으로, 마주보는 상부 및 하부 경사면은 공기출입구(111)를 형성하고, 측면은 폐쇄된 가이드벽(112)을 형성하여 이루어질 수 있다.

상기 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같은 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)는 견인열차의 후방에서 와류가 발생할 수 있는 공간(R2, R3)을 제공하면서 공기출입구(111)를 통해 유입되는 공기가 설치공간부(130)로 원활하게 유입될 수 있는 구조를 갖는다.

이때, 상기 공기출입구(111)는 개방된 상태의 구조가 되거나, 상기 도 3에 도시한 바와 같이 개폐되는 구조가 될 수 있다.

상기 도 2 및 3에 도시한 바와 같은 형태의 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)의 공기출입구(111)가 개폐되는 구조가 되는 경우, 상기 상부 경사면은 레일을 따라 이동하는 셔터 방식의 개폐부(D1)로 하고 하부 경사면은 판상의 도어 형태의 개폐부(D2)로 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 가이드벽(112)은 상기 가이드벽(112)과 수직으로 결합하여 가이드벽(112)을 지탱하는 지지편(113)을 더 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같은, 지지편(113)은 강철소재로 이루어지고, 상기 도 3에 도시한 바와 같이, 가이드벽(112)과 설치공간부(130)를 연계하여 결합됨으써 가이드벽(112)이 강한 풍압이나 충격 등에 대해 지탱될 수 있도록 한다.

위와 같은 특징을 갖는 제1헤드부(110)와 제2헤드부(120)의 다른 실시 예로, 도 4 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 제1헤드부와 제2헤드부의 다른 실시 예를 보인 도면에 도시한 바와 같이, 반원기둥 형상으로 상기 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 둥근 부분을 전방을 향하여 공기역학적으로 공기저항이 낮은 형태를 갖고, 상기 도 4의 (b)와 (c)에 도시한 바와 같이, 원기둥의 측면을 따라 다수의 개폐도어(114)가 형성되어 이루어질 수 있다.

이때, 상기 개폐도어(114)는 상기 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 외측 방향으로 열리되, 전방에서 유입되는 공기가 개폐도어(114)를 따라 안쪽으로 유입될 수 있는 가이드 역할을 할 수 있는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 도 4에 도시한 형태와 구조의 제1헤드부 및 제2헤드부 역시 견인열차의 후방에서 와류가 발생할 수 있는 공간(R2, R3)을 제공하면서 공기출입구(111)를 통해 유입되는 공기가 설치공간부(130)로 원활하게 유입될 수 있는 구조를 갖는다.

상기 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)는 도 5 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 제1전기집진부와 제2전기집진부와 양방향 제트팬부의 설치 위치를 설명하기 위한 보인 도면에 도시한 바와 같이, 방향전환 제트부(40)를 중심으로 양측에 결합되고, 상기 제1전기집진부(20)와 상기 양방향 제트팬부(40)와 상기 제2전기집진부(30)가 나란하게 결합하여 공기가 유통되는 밀폐된 공간을 형성하고, 이렇게 형성된 밀폐된 공간에서 공기를 정화한다.

따라서, 상기 제1전기집진부(20)는 상기 제1헤드부(110) 측에 설치되어 상기 제1헤드부(110)로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제2헤드부(120)로 유입되어 상기 제1헤드부(110)로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진한다.

상기 제2전기집진부(30)는 상기 제2헤드부(120) 측에 설치되어 상기 제2헤드부(120)로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제1헤드부(110)로 유입되어 상기 제2헤드부(120)로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진한다.

즉, 상기 양방향 제트팬부(40)를 기준으로 송풍 방향에 따라, 양방향 제트팬부(40)의 앞(음압 발생 영역)에 위치하는 전기집진부가 1차 전기집진부가 되고, 양방향 제트팬부(40)의 뒤(양압 발생 영역)에 위치하는 전기집진부가 2차 전기집진부가 된다.

상기 도 5의 (c)를 보면, 견인열차가 제1헤드부(110) 제1헤드부(110)로 공기가 유입되고, 양방향 제트팬부(40)가 제2헤드부(120) 방향으로 송풍을 하고 있으므로, 제1전기집진부(20)가 1차 전기집진부가 되고, 제2전기집진부(30)가 2차 전기집진부가 된다.

만일, 상기 도 5의 (c)에 도시한 바와 달리, 견인열차의 운행방향이 반대인 경우, 양방향 제트팬부(40)의 방향이 전환되어 송풍 방향은 제1전기집진부(20)를향하게 되어 제2전기집진부(30)가 1차 전기집진부가 되고, 제1전기집진부(20)는 2차 전기집진부가 된다.

이와 같은 상기 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)의 구체적인 구성은 이하에서 설명한다.

상기 양방향 제트팬부(40)는 상기 도 5에 도시한 바와 같이 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30) 사이에 설치되어 어느 일방으로 송풍이 이루어져 타방에 음압을 형성함으로써 흡입력을 생성한다.

이와 같은 양방향 제트팬부(40)는 '액셀팬'이라고도 하는 고속 송풍팬으로 견인열차의 진행방향에 따라 흡입력이 작용하는 방향을 전환하기 위하여 팬의 회전방향이 변경되는 특징을 갖는다.

즉, 도 6 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 양방향 제트팬부의 특징을 설명하기 위한 보인 도면에 도시한 바와 같이, 도 6의 (a)와 같은 열차 진행 방향에서 도 6의 (c)와 같이 반대 방향으로 열차 진행 방향이 바뀌는 경우, 상기 도 6의 (b)와 같이 팬의 회전 방향을 반대로 하여 송풍 방향을 변경시킴으로써 양방향 제트팬부(40)에 의해 발생하는 흡입력이 작용하는 방향을 전환한다.

이와 같은 양방향 제트팬부(40)는 도 7은 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 양방향 제트팬부의 실시 예를 위한 보인 도면에 도시한 바와 같이, 양방향 제트팬부(40)는 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부 사이에 설치되어 공기가 유통되는 밀폐유로를 형성하는 제트팬 함체(410)와 상기 제트팬 함체(410)의 내부에 고정 설치되어 흡입력을 발생시키며 제어신호에 따라 팬의 회전방향이 변경되는 가역 제트팬(420)으로 이루어진다.

상기 제트팬부 함체(410)는 상기 도 7에 도시한 바와 같이, 제1전기집진부 및 제2전기집진부와 연결되어 밀폐유로를 형성하고, 상기 가역 제트팬(420)이 회전할 수 있는 공간을 제공하는 형태로 이루어진다.

상기 가역 제트팬(420)은 팬의 회전축이 반대로 회전이 가능한 제트팬으로 팬의 회전이 정방향 및 역방향 모두 가능하여 송풍 방향을 정방향과 역방향으로 할 수 있는 다양한 제트팬이 될 수 있고, 이와 같은 가역 제트팬(420)은 상기 도 7에 도시한 바와 같이, 견인열차의 진행방향에 따라 팬의 회전 방향을 정방향 또는 역방향으로 하여 송풍 방향을 변경한다.

상기 세척부(50)는 도 8 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 구성들을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 제1전기집진부(20)와 상기 제2전기집진부(30)에 각각 설치되어 포집된 오염물을 제거하는 역할을 한다.

이와 같은 세척부(50)는 고압으로 세척수를 포집된 오염물을 향해 분사함으로써, 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)의 집진벽(210)에 포집된 오염물을 제거한다.

예를 들어, 상기 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1전기집진부(20)가 3개의 집진벽(210-1~3)으로 이루어지고, 제2전기집진부(30) 역시 3개의 집진벽(220-1~3)으로 이루어진다면, 세척부(50)는 집진벽(210, 220)이 양방향으로 집진이 이루어짐에 따라 양쪽에 셋트로 설치되어, 상기 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이 집진벽(210-1)의 앞쪽과 뒤쪽에 각각 세척부(50-1, 50-2)가 설치된다.

따라서, 6개의 집진벽에 대해서 총 12개의 세척부(50)가 설치된다.

이와 같은 세척부(50)의 바람직한 실시 예는 도 9 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 세척부를 상세히 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 고압으로 세정을 하기 위한 수단으로 다수의 분사 노즐이 소정의 간격으로 배치되어 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)의 전기집진수단을 향하여 고압펌프로부터 공급받은 세척수를 고압으로 분사하는 세척수 분사부(510)와, 상기 세척수 분사부(510)를 상하로 이동시키기는 이동부(520)와 상기 세척수 분사부(510)에 고압으로 세척수를 공급하는 고압펌프(530)와 상기 고압펌프(530)에 세척수를 공급하는 세척수탱크(540) 및 상기 제1전기집진부(20)와 상기 제2전기집진부(30)의 하부 전체에 설치되어 세척 후 발생된 폐수를 유입받는 호퍼부(551)와 상기 호퍼부(551)와 배관(552)을 통해 연결되어 상기 폐수를 저장하는 폐수탱크(553)를 포함하는 배수부(550)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 작동제어부(60)는 본 발명에 따른 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차의 전체적인 제어를 위한 수단으로 상기 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 제1전기집진부(20), 제2전기집진부(30), 양방향 제트팬부(40) 및 세척부(50)의 동작을 제어하는 역할을 하고, 더 나아가 상기 도 3 내지 4와 같이 개페 기능을 갖는 제1헤드부(10) 및 제2헤드부(20)의 작동을 제어한다.

상기 고전압공급수단(70)은 상기 제1전기집진부(20)와 상기 제2전기집진부(30)에서 전지집진을 위한 코로나 방전을 일으키기 위한 수만 V의 고전압으로 공급하는 역할을 한다.

상기 전원공급터미널(80)은 외부로부터 전원을 공급받는 역할을 하는 수단으로 견인열차로 부터 제공되는 전력케이블과 연결되어, 전류를 공급받아 상기 작동제어부(60) 및 고전압공급수단(70)에 전류를 공급한다.

이하, 제1전기집진부(20)와 제2전기집진부(30)에서 포집 기능을 수행하는 구성인 집진벽(210)에 대해서 상세히 설명한다.

상기 도 8에 도시한 바와 같이, 집진벽(210)은 다수의 집진셀(210-c)을 수평과 수직으로 쌓아서 이루어진다.

상기 집진셀(210-c)은 도 10 본 발명 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차에 따른 집진벽을 상세히 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 제1헤드부(20) 또는 제2헤드부(30)를 통해 유입된 오염된 공기가 유통되도록 양쪽 측면만 폐쇄된 설치공간을 제공하는 셀함체(211)와 상기 셀함체(211)의 유통되는 방향의 양측에 설치되며, 상기 고전압공급수단(70)에 연결되어 코로나 방전으로 미세먼지를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 다수의 이오나이저로 이루어진 1, 2차측 대전부(212) 및 상기 1차측 대전부와 상기 2차측 대전부 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세먼지를 포집하는 포집부(213-1)와 상기 포집부(213-1)의 금속판 사이에 설치되며 전압인가수단에 연결되어 전기장을 형성하는 전압판(213-2)으로 이루어진 집진블록(213)을 포함하여 이루어지는 집진셀(210-c)을 수직과 수평으로 적층시켜 공기가 흐르는 방향에 수직으로 형성되는 집진벽(201)을 형성한다.

이때, 이오나이저는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것이 바람직하다.

상기 집진셀(210-c)에 대하여 추가로 설명하면, 상기 집진셀(210-c)은 오염된 공기 내의 포집대상인 미세먼지 내지 초미세먼지와 같은 포집대상을 코로나 방전 원리를 통해 하전시키는 대전부와 하전된 포집대상에 쿨롱력이 작용하여 포집하는 집진전극을 포함하여 터널 내부 공기에 포함된 포집대상을 포집하여 공기를 정화시킨다.

이와 같은 집진셀(210-c)은 상기 도 10에 도시된 바와 같이, 셀함체(211)와 대전부(212)와 집진블록(213)으로 이루어진다.

상기 셀함체(211)는 알루미늄 소재 또는 스테인레스 금속 소재로 이루어지는 것으로 직육면체 구조로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 전면, 후면, 상면 및 하면은 개방되고 양쪽 측면은 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하고 상기 전면에는 상기 설치공간의 중심부위로 오염된 공기를 안내하는 가이드를 갖는다.

상기 가이드는 유통되는 공기가 집진블록(213) 측으로 몰릴 수 있도록 상기 도 10에 도시한 바와 같이 전면의 위쪽과 아래쪽에 내측방향으로 경사진 판 형태로 이루어진다.

상기 대전부(212)는 상기 집진셀(210-c)의 전방과 후방에 설치되고 고전압공급수단(70)에 연결되어 코로나 방전으로 포집대상을 하전시키기 역할을 하는 것으로, 통상 이오나이저라고 한다.

본 발명에 따른 이오나이저는 상기 도 10에 도시한 바와 같이, 소정의 길이를 갖는 톱 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성된 이오나이저를 다수개 병렬로 배열하여 이루어지거나, 양쪽 면에 코로나방전을 일으키는 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것이 바람직하다.

상기 멀티크로스핀 이오나이저는 코로나 방전을 일으키는 하전 영역을 확대시킴으로써 보다 상대적으로 넓은 하전 영역을 형성하고, 이를 통해 상대적으로 많은 포집대상을 하전시킬 수 있다.

상기 집진블록(213)은 상기 대전부(212)의 뒤쪽 셀함체(211)의 설치공간에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 포집대상을 포집하는 집진전극으로 이루어지는 포집부(213-1)와 상기 포집부(213-1)의 금속판(집진전극) 사이에 배치되며 전압인가수단에 연결되는 전압판(213-2)으로 이루어진다.

즉, 집진블록(213)은 다수의 집진전극으로 이루어지는 포집부(213-1)와 전압판(213-2)이 오염된 공기가 흐를 수 있도록 등간격으로 번갈아 병렬로 배치되어 이루어지고, 전압판(213-2)과 전압판(213-2)의 인접한 포집부(213-1)의 집진전극 사이에서 전기장을 일으켜, 하전된 포집대상에 쿨롱력이 작용하여 집진전극에 포집될 수 있는 환경을 만든다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시 예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명 의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.

Claims (9)

1. 터널 내부의 공기가 출입되는 공기출입구가 형성되고 견인열차와의 사이에서 와류 형성을 위한 공간을 제공하는 제1헤드부와, 상기 제1헤드부와 내부공간이 연결되는 설치공간부와, 상기 설치공간부와 내부공간이 연결되며 상기 제1헤드부와 동일한 제2헤드부가 길이 방향으로 연결되어 이루어지는 차체; 및 상기 차체의 하부에 구비되는 대차로 이루어지는 무동력 차량부;
   상기 설치공간부에 설치되고, 상기 제1헤드부 측에 설치되어 상기 제1헤드부로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제2헤드부로 유입되어 상기 제1헤드부로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진하는 양방향의 제1전기집진부;
   상기 설치공간부에 설치되고, 상기 제2헤드부 측에 설치되어 상기 제2헤드부로 유입된 공기에 대하여 1차로 집진하고, 상기 제1헤드부로 유입되어 상기 제2헤드부로 배출되는 공기에 대하여 2차로 집진하는 양방향의 제2전기집진부;
   상기 설치공간부에 설치되며, 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부 사이에 설치되어 흡입력을 제공하되, 상기 견인열차의 진행방향에 따라 흡입력이 작용하는 방향을 전환하기 위하여 팬의 회전방향이 변경되는 양방향 제트팬부;
   상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부에 각각 설치되어 포집된 오염물을 제거하는 세척부;
   상기 제1전기집진부, 제2전기집진부, 양방향 제트팬부 및 세척부의 동작을 제어하는 작동제어부;
   상기 제1전기집진부 및 상기 제2전기집진부에 고전압을 공급하는 고전압공급수단; 및
   외부로부터 전원을 공급받는 전원공급터미널;을 포함하되,
   상기 제1헤드부 및 제2헤드부는,
   공기의 출입면 확대를 위해 후방으로 단면적이 증가하는 경사진 면을 갖는 구조로 이루어지거나, 반원기둥 형상으로 원기둥의 측면을 따라 다수의 개폐도어가 형성되어 이루어지며, 상기 경사진 면을 갖는 구조로 이루어지는 경우 후방으로 갈수록 수직단면이 넓어지는 삼각기둥 형상으로, 마주보는 상부 및 하부 경사면은 공기출입구를 형성하고, 측면은 폐쇄된 가이드벽을 형성하여 이루어지는 것;을 특징으로 하는 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 가이드벽은
   상기 가이드벽과 수직으로 결합하여 가이드벽을 지탱하는 지지편;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 양방향 제트팬부는
   상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부 사이에 설치되어 공기가 유통되는 밀폐유로를 형성하는 제트팬 함체와 상기 제트팬 함체의 내부에 고정 설치되어 흡입력을 발생시키며 제어신호에 따라 팬의 회전방향이 변경되는 가역 제트팬으로 이루어지는 것;을 특징으로 하는 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차.
7. 제1항에 있어서, 상기 제1전기집진부와 상기 제2전기집진부는
   상기 제1헤드부와 제2헤드부를 통해 유입된 오염된 공기가 유통되도록 양쪽 측면만 폐쇄된 설치공간을 제공하는 셀함체;와 상기 셀함체의 유통되는 방향의 양측에 설치되며, 상기 고전압공급수단에 연결되어 코로나 방전으로 미세먼지를 하전시키기 위해 소정의 길이를 갖는 다수의 이오나이저로 이루어진 1, 2차측 대전부; 및 상기 1차측 대전부와 상기 2차측 대전부 사이에 위치하며, 접지된 평행한 금속판이 연속으로 설치되어 하전된 미세먼지를 포집하는 포집부와 상기 포집부의 금속판 사이에 설치되며 전압인가수단에 연결되어 전기장을 형성하는 전압판으로 이루어진 집진블록;를 포함하여 이루어지는 집진셀을 수직과 수평으로 적층시켜 공기가 흐르는 방향에 수직으로 형성되는 집진벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차.
8. 제7항에 있어서, 상기 이오나이저는
   톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것;을 특징으로 하는 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차.
9. 제1항에 있어서, 상기 세척부는
   다수의 분사 노즐이 소정의 간격으로 배치되어 상기 양방향 제1전기집진부와 상기 양방향 제2전기집진부를 향하여 고압펌프로부터 공급받은 세척수를 고압으로분사하는 세척수 분사부;
   상기 세척수 분사부를 상하로 이동시키기는 이동부;
   상기 세척수 분사부에 고압으로 세척수를 공급하는 고압펌프;
   상기 고압펌프에 세척수를 공급하는 세척수탱크; 및
   상기 양방향 제1전기집진부와 상기 양방향 제2전기집진부의 하부 전체에 설치되어 세척 후 발생된 폐수를 유입받는 호퍼부와 상기 호퍼부와 배관을 통해 연결되어 상기 폐수를 저장하는 폐수탱크를 포함하는 배수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속형 양방향 공기 정화 무동력 열차.

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