KR102476849B1

KR102476849B1 - 수소연료전지 철도차량용 mof 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템

Info

Publication number: KR102476849B1
Application number: KR1020210036022A
Authority: KR
Inventors: 윤성호; 김용기; 이재영
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2022-12-12
Also published as: KR20220131463A

Abstract

본 발명의 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템은, 열차 객실 및 기관실(10)에서 외기로 배출되는 제1 배출공기(A)와 외기로서 투입되는 제1 외기공기(B)의 열교환이 이루어지는 현열교환기(20); 상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드일 때 상기 열차 객실 및 기관실(10)에 투입되는 제2 외기공기(C) 또는 상기 제2 외기공기(C)와 제3 외기공기(D)가 혼합된 혼합공기와 수소연료전지(150)로부터 외기로 배출되는 제2 배출공기(E)의 열교환이 발생되는 열교환기(110); 상기 현열교환기(20)를 통과한 제1 외기공기(B)을 제습하여 상기 제1 외기공기(B)가 건조공기가 되도록 하는 MOF(Metal organic frame) 재질의 제습로터(51)가 구비되는 MOF 제습로터부(50); 상기 제습로터(51)에 자외선을 조사하기 위한 UV램프(61)를 구비하는 UV램프부(60); 및 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 제1 외기공기(B)를 냉각시키며, 상기 열교환기(110)에 투입되기 전의 상기 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열시키는 냉동기(70);를 포함할 수 있다.

Description

수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템{Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system with MOF for hydrogen fuel cell railway vehicles}

본 발명은 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수소연료전지 철도차량에서 발생된 후 탈취 및 살균 과정이 이루어진 폐열을 통해 열차 객실에서 제습냉방 또는 가습난방이 이루어지도록 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템에 관한 것이다.

다양한 교통기관 중, 철도는 육상에서의 대표적인 교통수단으로서, 다른 교통기관과 근본적인 요소는 같으나 레일을 이탈해서는 안되는 특수한 차량이라는 점과 그 동력원이 다르다는 점에서 큰 차이를 갖는다.

이러한 철도에는 전기를 동력으로 하여 열차나 차량을 운행하는 비교적 수송규모가 큰 전기철도와, 전기철도에 비해 비교적 수송규모가 작은 중저속 대중 교통 수단인 경량전철과, 디젤기관의 스파크 점화에 의해 구동력을 발생시키는 도시 통근형 동차, 및 철로 건설현장 혹은 선로 보수 등에 사용되는 보수차량 등이 있다.

그러나, 이상과 같은 철도 차량들은, 그 동력원으로 전력 혹은 화석 연료를 사용함에 따라 차량운행을 위한 각종 설비를 필요로 하거나, 환경오염을 유발시킨다는 문제점이 있었다.

즉, 전기를 그 동력원으로 하는 전기철도차량은 막대한 양의 전력을 공급하기 위해서 발전소로부터 송전된 특고압을 당해 차량에 공급하기 위한 변전설비, 집전설비 등과 같은 전기공급 시스템 및 각종 구조설비들을 필요로 하고, 화석연료를 사용하는 보수차량 등은 유한 자원인 화석연료의 고갈 및 그 화석연료의 사용에 따른 CO₂가스 등의 배출로 인한 환경오염이 발생한다는 문제점이 있었다

이에, 배터리로 동작하는 모터를 동력원으로 하는 EV(Electric Vehicle), 엔진 및 모터를 혼합 사용하는 HEV(Hybrid Electric Vehicle), HEV와 유사한 형태이되 전기 플러그가 장착되어 충전이 가능하도록 이루어지는 PHEV(Plug-in Electric Vehicle) 등과 같은 전기 자동차 류가 있다. 최근에는 충전식 배터리를 사용하는 대신 수소를 연료로 하여 구동되는 수소연료전지를 사용하는 FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다

물을 전기분해할 때 전극에서 수소 및 산소가 발생하는데, 수소연료전지란 바로 이러한 전기분해의 역반응을 이용하여 수소 및 산소를 공급하여 전기를 생산하는 원리로 이루어지는 전지이다. 이러한 수소연료전지는 전기 생산 후 부산물로서 수증기만이 발생하기 때문에 환경오염 문제를 전혀 발생시키지 않으며, 일반 화학전지와는 달리 연료(수소)와 공기(산소)가 공급되는 한 계속 전기를 생산할 수 있다는 큰 장점이 있다. 최근 환경오염 및 자원고갈 문제가 점점 심각해져 가고 있는 상황에서, 이러한 수소연료전지 철도차량의 실용화에 대한 요구가 더욱 커져가는 실정이다.

뿐만 아니라, 철도 차량은 운행되는동안 폐열이 많이 발생하게 되는 문제점이 있었으며, 특성상 냉난방 시스템이 필수적으로 구비되어야 하는데, 이를 구현하기 위해서는 많은 에너지가 소요되는 문제점이 있었다.

대한민국등록특허공보 제10-2194793호 대한민국공개특허공보 제10-2021-0014911호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수소연료전지 철도차량을 운행하기 위해 필요한 에너지의 소모량을 감소시키기 위해 수소연료전지 철도차량에서 발생된 후 탈취 및 살균 과정이 이루어진 폐열을 통해 열차 객실에서 제습냉방 또는 가습난방이 이루어지도록 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 MOF(Metal organic frame) 재질의 제습로터와 UV램프에서 조사되는 자외선을 이용하여 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 폐열을 탈취 및 살균하여 열차 객실의 탑승자에게 안전한 제습냉방 또는 가습난방을 제공하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서 본 발명의 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템은, 열차 객실 및 기관실(10)에서 외기로 배출되는 제1 배출공기(A)와 외기로서 투입되는 제1 외기공기(B)의 열교환이 이루어지는 현열교환기(20); 상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드일 때 상기 열차 객실 및 기관실(10)에 투입되는 제2 외기공기(C) 또는 상기 제2 외기공기(C)와 제3 외기공기(D)가 혼합된 혼합공기와 수소연료전지(150)로부터 외기로 배출되는 제2 배출공기(E)의 열교환이 발생되는 열교환기(110); 상기 현열교환기(20)를 통과한 제1 외기공기(B)을 제습하여 상기 제1 외기공기(B)가 건조공기가 되도록 하는 MOF(Metal organic frame) 재질의 제습로터(51)가 구비되는 MOF 제습로터부(50); 상기 제습로터(51)에 자외선을 조사하기 위한 UV램프(61)를 구비하는 UV램프부(60); 및 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 제1 외기공기(B)를 냉각시키며, 상기 열교환기(110)에 투입되기 전의 상기 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열시키는 냉동기(70);를 포함할 수 있다.

또한, 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제습로터(51)를 지지하는 제습로터 지지대(52); 상기 제습로터(51)를 회전시키는 하나 이상의 회전축(53); 및 상기 회전축(53)에 구동력을 전달하는 하나 이상의 회전모터(54);를 포함할 수 있다.

그리고 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제습로터(51)가 제1 외기공기(B)의 이동방향에 따라 전단의 제1 제습로터(51a)와 후단의 제2 제습로터(51b)로 이루어지고, 상기 회전축(53) 및 회전모터(54)가 각각 하나 구비되는 경우, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 회전수가 동일하여, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제1 외기공기(B) 제습율이 동일할 수 있다.

또한, 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제습로터(51)가 제1 외기공기(B)의 이동방향에 따라 전단의 제1 제습로터(51a)와 후단의 제2 제습로터(51b)로 이루어지고, 상기 회전축(53) 및 회전모터(54)가 상기 제1 제습로터(51a)를 제1 회전수로 회전시키기 위한 제1 회전축(53a)과 제1 회전모터(54a)로 이루어지며, 상기 제2 제습로터(51b)를 상기 제1 회전수와 상이한 제2 회전수로 회전시키기 위한 제2 회전축(53b)과 제2 회전모터(54b)로 이루어지는 경우, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 회전수가 상이하여, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제1 외기공기(B) 제습율이 상이할 수 있다.

그리고 상기 UV램프(61)는, 상기 제1 제습로터(51b)와 제2 제습로터(51b)의 살균을 위하여, 상기 제1 제습로터(51b)와 제2 제습로터(51b)의 사이에 배치될 수 있다.

또한, 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제1 제습로터(51a)의 제습율이 상기 제2 제습로터(51b)의 제습율보다 상대적으로 높을 수 있다.

그리고 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수의 1~5배로 설정될 수 있다.

또한, 상기 UV램프(61)는, 상기 제습로터(51)의 전단과 후단의 살균을 위하여, 상기 제습로터(51)의 전단과 후단에 각각 배치될 수 있다.

그리고 상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은, 상기 현열교환기(20)를 통과한 제1 배출공기(A)를 외기로 배출하는 제1 송풍기(30); 상기 현열교환기(20)를 통과하기 전의 제1 외기공기(B)를 여과하는 제1 필터(40); 냉방모드일 때 상기 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 상기 열차 객실 및 기관실(10)로 배출하며, 난방모드일 때 상기 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 외기로 배출하는 제2 송풍기(80); 냉방모드일 때 상기 제습로터(51)의 회전을 위한 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각시킨 후의 상기 제3 외기공기(D)와 제2 외기공기(C)를 혼합시켜 혼합공기를 생성하는 혼합챔버(90); 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 여과하는 제2 필터(100); 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과하기 전의 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열하는 히터(120); 냉방모드일 때 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 혼합공기를 외기로 배출하며, 난방모드일 때 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 제2 외기공기(C)를 상기 열차 객실 및 기관실(10)로 배출하는 제3 송풍기(130); 및 냉방모드일 때 상기 혼합챔버(90)와 연결되는 제3 외기공기(D)의 배출관을 개방하며, 난방모드일 때 상기 제3 외기공기(D)의 배출관을 폐쇄하는 밸브(140);를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은, 냉방모드일 때 상기 제습로터(51)가 혼합공기에 의해 재생되며, 난방모드일 때 상기 제1 제습로터(51)가 제2 외기공기(C)에 의해 재생될 수 있다.

본 발명은 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 외기인 폐열만을 이용하여 열차 객실의 제습난방 또는 가습난방을 제공함으로써, 수소연료전지 철도차량를 운행하기 위해 필요한 에너지의 소모량을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 외기인 폐열의 살균 및 탈취를 통해 열차 객실의 탑승자에게 안전한 제습냉방 또는 가습난방을 제공하는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 제습냉방 또는 가습난방을 제공하여 열차 객실의 실내 습도 문제를 해소함으로써, 열차 객실의 탑승자에게 쾌적한 탑승감을 제공하는 효과가 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MOF 제습로터부 및 UV램프부의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 MOF 제습로터부 및 UV램프부의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MOF 제습로터부 및 UV램프부의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MOF 제습로터부 및 UV램프부의 측면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MOF 제습로터부 및 UV램프부의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MOF 제습로터부 및 UV램프부의 측면도이다.
도 8은 냉방모드일 때 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템의 공기 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 난방모드일 때 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템의 공기 흐름을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템(이하에서는, '제습냉방 및 가습난방 시스템(1)'이라 한다.)에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 1을 참조하면, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은 제습냉방을 위한 냉방모드 또는 가습난방을 위한 난방모드로 동작되고, 이를 위해 열차 객실 및 기관실(10), 현열교환기(20), 제1 송풍기(30), 제1 필터(40), MOF 제습로터부(50), UV램프부(60), 냉동기(70), 제2 송풍기(80), 혼합챔버(90), 제2 필터(100), 열교환기(110), 히터(120), 제3 송풍기(130), 밸브(140) 및 수소연료전지(150)를 구비한다. 다만, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 상기 구성요소는 필수적인 것이 아니며, 이에 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은 구성요소가 추가되거나 상기 구성요소 중 일부의 구성요소가 생략될 수 있다.

열차 객실 및 기관실(10)은 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 적용되는 수소연료전지 철도차량의 탑승자가 탑승하는 공간임과 동시에, 탑승자가 제습냉방 또는 가습냉방을 제공받는 공간이다. 이러한 열차 객실 및 기관실(10)은 하나일 수 있으나 탑승자들의 탑승이 이루어지는 열차의 특성상 복수로 구비되는 것이 바람직하며, 복수로 구비되는 경우에 각 열차 객실 및 기관실(10)은 온도 및 습도에 따라 제습냉방 또는 가습냉방을 제공받는 정도가 다를 수 있다.

또한, 열차 객실 및 기관실(10)은 현열교환기(20)와 연결되어 외기로 배출되는 제1 배출공기(A)가 현열교환기(20)를 향해 이동되도록 하고, 제2 송풍기(80)와 연결되어 제습냉방을 위한 제1 외기공기(B)를 제공받으며, 제3 송풍기(130)와 연결되어 가습난방을 위한 제2 외기공기(C) 또는 상기 제2 외기공기(C)와 제3 외기공기(D)가 혼합된 혼합공기(이하, '혼합공기'라 한다.)를 제공받는다.

본 발명의 제1 외기공기(B), 제2 외기공기(C) 및 제3 외기공기(D)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 적용되는 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 폐열일 수 있다.

현열교환기(20)는 열차 객실 및 기관실(10)로부터 배출되는 제1 배출공기(A)와 외기로서 투입된 후 제1 필터(40)에 의해 여과되는 제1 외기공기(B)의 열교환을 발생시킨다. 이러한 현열교환기(20)는 제1 배출공기(A)와 제1 외기공기(B)의 열교환을 위해 알루미늄판을 구비하는 판형 현열교환기 또는 폴리프로필렌판을 구비하는 판형 현열교환기로 이루어질 수 있다.

또한, 현열교환기(20)는 제1 송풍기(30) 및 제2 송풍기(80)와 연결되어 열교환된 제1 배출공기(A)가 제1 송풍기(30)를 향해 이동되도록 하며, 열교환된 제1 외기공기(B)가 제2 송풍기(80)를 향해 이동되도록 한다.

제1 송풍기(30)는 현열교환기(20)를 통과하는 제1 배출공기(A)를 외기로 배출한다. 이때, 제1 배출공기(A)는 외기로 배출될 뿐만 아니라 바이패스 경로(미도시)를 통해 MOF 제습로터부(50)의 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각하거나, 수소연료전지(150)를 냉각하는데 사용될 수 있다.

제1 필터(40)는 제1 외기공기(B)가 현열교환기(20)에 투입되기 전에, 제1 외기공기(B)에 포함된 미세먼지, 진균, 박테리아, 바이러스 중 적어도 하나를 여과하는 필터일 수 있다.

MOF 제습로터부(50)는 현열교환기(20)를 통과한 제1 외기공기(B)를 제습하기 위한 제습로터(51), 제습로터(51)를 지지하는 제습로터 지지대(52), 제습로터(51)를 회전시키는 회전축(53) 및 상기 회전축(53)에 구동력을 전달하는 회전모터(54)를 구비하며, 회전모터(54)의 구동을 위한 인버터 및 배터리를 추가적으로 구비할 수 있다.

이러한 제습로터(51)는 제1 외기공기(B)의 제습을 위해 MOF(Metal organic frame) 재질로 이루어진다.

여기서, MOF는 하이브리드 나노세공체로서 금속 이온 또는 산소원로 연결된 금속이온 클러스터와, 유기리간드의 배위결합에 형성되는 결정성 유-무기 하이브리드 초다공성 소재를 의미한다. 또한, MOF는 고표면적, 초다공성, 골격유연성, 금속의 배위 및 유기리간의 종류에 다양한 물질로 조성이 가능하고, 70 ℃ 이하의 온도에서 재생이 가능하며, 바이러스 살균율이 99.9 %, 유해가스 탈취율이 99.5 %, 인체 무해(Category 5)의 장점이 있는 소재이다.

또한, 제습로터(51)는 제1 외기공기(B)를 제습하면서 함유하게 되는 수분이 열교환기(110)를 및/또는 히터(120)를 통과하는 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기에 의해 제거되면서 재생된다.

제습로터 지지대(52)는 제습로터(51)를 지지하기 위하여 지지프레임(52a)을 구비한다.

지지프레임(52a)은 제습로터(51)를 지지함과 동시에 제1 외기공기(B)와 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 이동에 방해하지 않는 형태로 제습로터 지지대(52)에 구비된다.

UV램프부(60)는 제습로터(51)를 통과하는 제1 외기공기(B) 및 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기에 각각 포함된 감염균을 살균하기 위한 자외선을 제습로터(51)를 향해 조사하는 UV램프(61)와 상기 UV램프(61)를 지지하는 UV램프 지지대(62)를 구비한다.

UV램프(61)는 제1 외기공기(B) 및 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기에 각각 포함된 감염균을 살균하기 위해 특정파장의 자외선을 조사하게 되며, 바람직하게는 220~260 nm(UVC)의 자외선을 조사할 수 있다.

상기 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)는 도 1에 도시된 바와 같이 이격된 상태로 구비될 수 있으나, 제습로터 지지대(52)와 UV램프 지지대(62)의 결합을 통해 일체형으로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)는 제습로터(51), 회전축(53), 회전모터(54)의 개수 및 배치방식과, UV램프(61)의 개수 및 배치방식에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 구체적으로는 도 2 내지 도 3에 도시된 일 실시예의 형태, 도 4 내지 도 5에 도시된 다른 실시예의 형태, 도 6 내지 도 7에 도시된 또 다른 실시예의 형태 중 적어도 하나로 구현될 수 있다.

도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)는 제습로터(51), 회전축(53) 및 회전모터(54)가 각각 하나씩 구비되고, UV램프(61)가 제습로터(51)의 전단과 후단을 각각 살균하기 위해 제1 외기공기(B)의 이동방향에 따라 제습로터(51)의 전단과 마주보는 제1 UV램프(61a)와, 제습로터(51)의 후단과 마주보는 제2 UV램프(61b)로 이루어질 수 있다.

제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b)는 지지프레임(52a)에 의해 제습로터(51)의 전단 및 후단과 각각 이격된다.

또한, 제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b)는 제습로터(51)의 전단과 후단을 각각 살균하면서 제1 외기공기(B) 및 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 이동에 영향을 주지 않기 위해 UV램프 지지대(62)를 통해 일단이 상측을 향하고 타단이 하측을 향하는 형태로 배치될 수 있다.

이때, 제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b) 중 적어도 하나는 구성이 생략될 수 있다. 이는, 제1 외기공기(B) 및 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기가 이동될 때 제습로터(51)의 전단과 후단을 모두 통과하기 때문에, 제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b) 중 적어도 하나만 구비되어도 제1 외기공기(B) 및 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 살균이 가능하기 때문이다.

더 나아가, 제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b) 중 적어도 하나는 도 2 내지 도 3에 도시된 것과 달리 일단이 좌측을 향하고 타단이 우측을 향하는 형태로 배치될 수 있다. 이때, 제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b)는 제1 외기공기(B)의 이동방향을 기준으로 바라볼 때 '+'자 형태로 이루어질 수 있다.

도 4 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)는 제습로터(51)가 제1 외기공기(B)의 이동방향에 따라 전단에 배치되는 제1 제습로터(51a)와 후단에 배치되는 제2 제습로터(51b)로 이루어지며, 회전축(53) 및 회전모터(54)가 하나씩 구비되되 하나의 회전축(53)이 제1, 2 제습로터(51a, 51b)를 관통하고, UV램프(61)가 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 사이에 배치될 수 있다.

또한, MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)에서는 도 4에 도시된 바와 같이 지지프레임(52a)에 의해 구획되는 제1 외기공기(B) 및 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 이동영역마다 자외선 살균이 이루어지도록 UV램프(61)가 제1 UV램프(61a), 제2 UV램프(61b), 제3 UV램프(61c) 및 제4 UV램프(61d)로 나누어질 수 있다.

이 경우, UV램프 지지대(62)는 제1 UV램프(61a)를 지지하기 위한 제1 UV램프 지지대(62a), 제2 UV램프(61b)를 지지하기 위한 제2 UV램프 지지대(62b), 제3 UV램프(61c)를 지지하기 위한 제3 UV램프 지지대(62c) 및 제4 UV램프(61d)를 지지하기 위한 제4 UV램프 지지대(62d)로 이루어질 수 있다.

그리고 다른 실시예의 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)에서는 하나의 회전축(53)이 제1, 2 제습로터(51a, 51b)를 관통하게 됨에 따라 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 회전수가 동일하며, 이에 회전수에 기반한 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제습율이 동일할 수 있다.

더 나아가, 제1, 2 제습로터(51a, 51b)의 회전수는 분당회전수로 설정될 수 있다.

도 6 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)는 도 4 내지 도 5에 도시된 상기 다른 실시예의 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)와 동일하게 구현되되, 제1 회전모터(54a)에 의해 회전되는 제1 회전축(53a)이 제1 제습로터(51a)를 관통하며, 제2 회전모터(54b)에 의해 회전되는 제2 회전축(53b)이 제2 제습로터(51b)를 관통할 수 있다.

이러한 또 다른 실시예의 MOF 제습로터부(50) 및 UV램프부(60)에서는 제1 회전모터(54a)가 제1 제습로터(51a)를 제1 회전수로 회전시키며, 제2 회전모터(54b)가 제2 제습로터(51b)를 제2 회전수로 회전시킬 수 있다.

이때, 제1 회전수와 제2 회전수는 서로 상이할 수 있고, 이에 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제습율도 상이할 수 있다.

또한, 제1 회전수와 제2 회전수는 분당회전수로 설정될 수 있으며, 제1 회전수는 제2 회전수의 1~5배(바람직하게는, 1.1~2배)로 설정될 수 있다. 구체적인 일례로, 제1 제습로터(51a)의 제1 회전수가 20인 경우, 제2 제습로터(51b)의 제2 회전수는 10일 수 있다. 이에, 제1 제습로터(51a)는 회전수에 기반한 제습율이 제2 제습로터(51b)보다 상대적으로 높아지게 된다. 이러한 제1 회전수와 제2 회전수의 비율은 상기와 한정되는 것은 아니며, 사용자에 의해 다양하게 설정될 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 냉동기(70)는 MOF 제습로터부(50)를 통과하는 제1 외기공기(B)를 냉각시키며, 후술될 제2 필터(100)를 통과하는 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열시키기 위해 기액분리기(71), 압축기(72), 응축기(73) 및 증발기(74)로 이루어진다.

기액분리기(71)는 증발기(74)로부터 증발하는 혼합된 상태의 냉매액과 냉매증기를 나누며, 냉매증기는 압축기(72)로 이동되도록 하고, 냉매액이 증발기(74)로 유입되도록 한다.

압축기(72)는 증발기(74)에서 증발한 냉매증기를 압축시켜 고온고압의 냉매증기로 변환시킨다.

이러한 압축기(72)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드일 때 동작 상태를 유지하되, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드일 때 수소연료전지(150)가 가동되면 일시정지되며, 수소연료전지(150)의 미가동시 동작이 이루어질 수 있다.

응축기(73)는 압축기(72)로부터 이동되는 고온고압의 냉매증기를 물로 냉각시켜 응축시키며, 응축 과정에서 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열시킨다.

또한, 응축기(73)는 응축 과정을 수행하기 위해 냉각수를 이용하는 수냉식 응축기, 공기를 이용하여 열을 발산하는 공랭식 응축기, 물이 증발하면서 흡수하는 열을 이용하는 증발식 응축기 중 적어도 하나일 수 있다.

증발기(74)는 응축기(73)로부터 응축된 물로 피냉각체인 제1 외기공기(B)의 열을 흡수하여 제1 외기공기(B)를 냉각시킨다.

이러한 증발기(74)는 건식 증발기(dry expansion evaporator), 만액식 증발기(flooded evaporator), 반만액식 증발기(semi-flood evaporator) 및 냉매액 강제순환식 증발기(lizuid recirculation type evaporator) 중 적어도 하나일 수 있다.

제2 송풍기(80)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 동작에 따라 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 상이한 경로로 배출한다.

구체적인 일례로, 제2 송풍기(80)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드일 때 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 열차 객실 및 기관실(10)로 배출하여 열차 객실 및 기관실(10)에서 제습냉방이 이루어지도록 하며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드일 때 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 외기로 배출할 수 있다.

혼합챔버(90)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 동작에 따라 제2 외기공기(C)와 제3 외기공기(D)를 혼합시키거나 혼합공기의 생성 과정을 생략한다.

구체적인 일례로, 혼합챔버(90)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드일 때 밸브(140)의 개방에 따라 냉각장치(145)에 투입되어 제습로터(51)의 회전을 위한 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각시킨 후의 제3 외기공기(D)와 제2 외기공기(C)를 혼합시켜 혼합공기를 생성하며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드일 때 밸브(140)의 폐쇄에 따라 혼합공기의 생성 과정을 생략할 수 있다.

이때, 제3 외기공기(D)는 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각시키면서 30~40 ℃에 이르게 되고, 제2 외기공기(C)와 혼합 과정이 생략되는 경우 외기로 배출된다.

제2 필터(100)는 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기로부터 미세먼지, 진균, 박테리아, 바이러스 중 적어도 하나를 여과하는 필터일 수 있다.

구체적인 일례로, 제2 필터(100)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드로 동작되어 혼합공기가 생성될 때 혼합공기를 여과하며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드로 동작되어 혼합공기의 생성 과정이 생략될 때 제2 외기공기(C)를 여과할 수 있다.

열교환기(110)는 수소연료전지(150)에 공기 및 수소의 공급될 때 상기 수소연료전지(150)의 폐열로서 외기로 배출되는 제2 배출공기(E)와 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 열교환이 발생된다.

구체적인 일례로, 열교환기(110)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드로 동작되어 혼합공기가 생성될 때 혼합공기와 제2 배출공기(E)의 열교환이 발생되며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드로 동작되어 혼합공기의 생성 과정이 생략될 때 제2 배출공기(E)와 제2 외기공기(C)의 열교환이 발생될 수 있다.

이때, 제2 배출공기(E)는 수소연료전지(150)로부터 배출될 때 고습한 상태이면서 60~80 ℃에 이르게 된다. 즉, 제2 배출공기(E)는 고온고습한 공기일 수 있다.

히터(120)는 열교환기(110)와 MOF 제습로터부(50)의 사이에 배치되어 MOF 제습로터부(50)를 통과하기 전의 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열하며, 이를 통해 상기 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 온도를 상승시킨다.

구체적인 일례로, 히터(120)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드로 동작되어 혼합공기가 생성될 때 제2 배출공기(E)와 열교환이 이루어진 혼합공기의 온도를 상승시키며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드로 동작되어 혼합공기의 생성 과정이 생략될 때 제2 배출공기(E)와 열교환이 이루어진 제2 외기공기(C)의 온도를 상승시킬 수 있다.

이러한 히터(120)는 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 온도를 상승시키기 위해 구비되는 것이므로, 열교환기(110)에서 기설정된 온도까지 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기의 온도가 상승되면, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 제어부(미도시)에 의해 제어되어 동작이 일시정지될 수 있다.

제3 송풍기(130)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 동작에 따라 MOF 제습로터부(50)를 통과한 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 상이한 경로로 배출한다.

구체적인 일례로, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드로 동작되어 혼합공기가 MOF 제습로터부(50)를 통과할 때 혼합공기를 외기로 배출하며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드로 동작되어 제2 외기공기(C)가 MOF 제습로터부(50)를 통과할 때 제2 외기공기(C)를 열차 객실 및 기관실(10)로 배출하여 상기 열차 객실 및 기관실(10)에서 가습난방이 이루어지도록 할 수 있다.

밸브(140)는 혼합챔버(90)와 냉각장치(140)를 연결하는 제3 외기공기(D)의 배출관을 개방 또는 폐쇄하기 위해 구비된다.

구체적인 일례로, 밸브(140)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 냉방모드로 동작될 때 제3 외기공기(D)의 배출관을 개방하여 냉각장치(145)로부터 배출되는 제3 외기공기(D)가 혼합챔버(90)로 이동되도록 하며, 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드로 동작될 때 제3 외기공기(D)의 배출관을 폐쇄하여 혼합챔버(90)에서 혼합공기의 생성 과정이 생략되도록 할 수 있다.

수소연료전지(150)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 적용되는 수소연료전지 철도차량의 주 동력원으로서, 공기 및 수소 공급을 통해 동작되며, 동작되는동안 제2 배출공기(E)를 배출한다.

상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 외기인 폐열만을 이용하여 열차 객실 및 기관실(10)의 제습난방 또는 가습난방을 제공함으로써, 수소연료전지 철도차량를 운행하기 위해 필요한 에너지의 소모량을 감소시키는 효과가 있다.

또한, 상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 외기인 폐열만을 이용하며, 발생되는 폐열의 살균 및 탈취를 통해 열차 객실 및 기관실(10)의 탑승자에게 안전한 제습냉방 또는 가습난방을 제공하는 효과가 있다.

그리고 상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은 제습냉방 또는 가습난방을 제공하여 열차 객실 및 기관실(10)의 실내 습도 문제를 해소함으로써, 열차 객실 및 기관실(10)의 탑승자에게 쾌적한 탑승감을 제공하는 효과가 있다.

냉방모드

이하에서는, 공기의 흐름을 기준으로 본 발명의 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)에서 이루어지는 냉방모드에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 8을 참조하면, 제1 배출공기(A)는 열차 객실 및 기관실(10)로부터 배출되면서 현열열교환기(20)에서 제1 외기공기(B)와 열교환이 이루어진 후 제1 송풍기(30)를 통해 외기로 배출될 수 있다.

제1 외기공기(B)는 제1 필터(40)에서 여과되고, 현열교환기(20)에서 제1 배출공기(A)와 열교환이 이루어진 후에 제습로터(51)를 통해 제습되는 동시에 UV램프(61)로부터 조사되는 자외선에 의해 살균이 이루어지며, 제습된 상태에서 증발기(74)를 통해 냉각되고, 냉각된 상태로 제1 송풍기(80)로부터 열차 객실 및 기관실(10)로 배출되어 열차 객실 및 기관실(10)에 제습냉방의 효과를 제공할 수 있다.

제2 외기공기(C)는 혼합챔버(90)에서 제3 외기공기(D)와 혼합되어 혼합공기로 변환되며, 혼합공기의 상태에서 제2 필터(100)를 통해 여과되고, 응축기(73)를 통해 가열된 후에 열교환기(110) 및/또는 히터(120)를 통해 더 가열된 상태로 제1 외기공기(B)의 제습에 의해 수분을 함유하게 되는 제습로터(51)를 재생시키며, 수분이 함유된 상태에서 제3 송풍기(130)를 통해 외기로 배출될 수 있다.

제3 외기공기(D)는 밸브(140)에 의한 제3 외기공기(D)의 배출관 개방에 따라, 냉각장치(145)에서 MOF 제습로터부(50)의 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각한 후에 혼합챔버(90)로 이동되어 제2 외기공기(C)와 혼합되어 혼합공기로 변환될 수 있다.

제2 배출공기(E)는 공기 및 수소의 공급에 의해 수소연료전지(150)로부터 고온고습한 상태로 배출되며, 열교환기(110)에서 혼합공기와 열교환이 이루어진 후에 외기로 배출될 수 있다.

난방모드

이하에서는, 공기의 흐름을 기준으로 본 발명의 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)에서 이루어지는 난방모드에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.

도 9를 참조하면, 제1 배출공기(A)는 열차 객실 및 기관실(10)로부터 배출되면서 현열열교환기(20)에서 제1 외기공기(B)와 열교환이 이루어진 후 제1 송풍기(30)를 통해 외기로 배출될 수 있다.

제1 외기공기(B)는 제1 필터(40)에서 여과되고, 현열교환기(20)에서 제1 배출공기(A)와 열교환이 이루어진 후에 제습로터(51)를 통해 제습되는 동시에 UV램프(61)로부터 조사되는 자외선에 의해 살균이 이루어지며, 제습된 상태에서 증발기(74)를 통해 냉각되고, 냉각된 상태로 제1 송풍기(80)를 통해 외기로 배출될 수 있다.

제2 외기공기(C)는 제2 필터(100)를 통해 여과되고, 응축기(73)를 통해 가열된 후에 열교환기(110) 및/또는 히터(120)를 통해 더 가열된 상태로 제1 외기공기(B)의 제습에 의해 수분을 함유하게 되는 제습로터(51)를 재생시키며, 가열된 상태로 제3 송풍기(130)로부터 열차 객실 및 기관실(10)로 배출되어 열차 객실 및 기관실(10)에 가습난방의 효과를 제공할 수 있다.

제3 외기공기(D)는 밸브(140)에 의한 제3 외기공기(D)의 배출관 폐쇄에 따라, 냉각장치(145)에서 MOF 제습로터부(50)의 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각한 후에 외기로 배출될 수 있다.

제2 배출공기(E)는 공기 및 수소의 공급에 의해 수소연료전지(150)로부터 고온고습한 상태로 배출되며, 열교환기(120)에서 제2 외기공기(C)와 열교환이 이루어진 후에 외기로 배출될 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

1: 제습냉방 및 가습난방 시스템, 10: 열차 객실 및 기관실,
20: 현열교환기, 30: 제1 송풍기,
40: 제1 필터, 50: MOF 제습로터부,
51: 제습로터, 52: 제습로터 지지대,
52a: 지지프레임, 53: 회전축,
54: 회전모터, 60: UV램프부,
61: UV램프, 62: UV램프 지지대,
70: 냉동기, 71: 기액분리기,
72: 압축기, 73: 응축기,
74: 증발기, 80: 제2 송풍기,
90: 혼합챔버, 100: 제2 필터,
110: 열교환기, 120: 히터,
130: 제3 송풍기, 140: 밸브,
145: 냉각장치, 150: 수소연료전지.

Claims

제습냉방 및 가습난방 시스템(1)에 있어서,
열차 객실 및 기관실(10)에서 외기로 배출되는 제1 배출공기(A)와 외기로서 투입되는 제1 외기공기(B)의 열교환이 이루어지는 현열교환기(20);
상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)이 난방모드일 때 상기 열차 객실 및 기관실(10)에 투입되는 제2 외기공기(C) 또는 상기 제2 외기공기(C)와 제3 외기공기(D)가 혼합된 혼합공기와 수소연료전지(150)로부터 외기로 배출되는 제2 배출공기(E)의 열교환이 발생되는 열교환기(110);
상기 현열교환기(20)를 통과한 제1 외기공기(B)을 제습하여 상기 제1 외기공기(B)가 건조공기가 되도록 하는 MOF(Metal organic frame) 재질의 제습로터(51)가 구비되는 MOF 제습로터부(50);
상기 제습로터(51)에 자외선을 조사하기 위한 UV램프(61)를 구비하는 UV램프부(60); 및
상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 제1 외기공기(B)를 냉각시키며, 상기 열교환기(110)에 투입되기 전의 상기 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열시키는 냉동기(70);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 MOF 제습로터부(50)는,
상기 제습로터(51)를 지지하는 제습로터 지지대(52);
상기 제습로터(51)를 회전시키는 하나 이상의 회전축(53); 및
상기 회전축(53)에 구동력을 전달하는 하나 이상의 회전모터(54);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 MOF 제습로터부(50)는,
상기 제습로터(51)가 제1 외기공기(B)의 이동방향에 따라 전단의 제1 제습로터(51a)와 후단의 제2 제습로터(51b)로 이루어지고, 상기 회전축(53) 및 회전모터(54)가 각각 하나 구비되는 경우,
상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 회전수가 동일하여, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제1 외기공기(B) 제습율이 동일한 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 2 항에 있어서,
상기 MOF 제습로터부(50)는,
상기 제습로터(51)가 제1 외기공기(B)의 이동방향에 따라 전단의 제1 제습로터(51a)와 후단의 제2 제습로터(51b)로 이루어지고,
상기 회전축(53) 및 회전모터(54)가 상기 제1 제습로터(51a)를 제1 회전수로 회전시키기 위한 제1 회전축(53a)과 제1 회전모터(54a)로 이루어지며, 상기 제2 제습로터(51b)를 상기 제1 회전수와 상이한 제2 회전수로 회전시키기 위한 제2 회전축(53b)과 제2 회전모터(54b)로 이루어지는 경우,
상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 회전수가 상이하여, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제1 외기공기(B) 제습율이 상이한 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 3 항 또는 제 4 항 중 적어도 한 항에 있어서,
상기 UV램프(61)는,
상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 살균을 위하여, 상기 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 4 항에 있어서,
상기 MOF 제습로터부(50)는,
상기 제1 제습로터(51a)의 제습율이 상기 제2 제습로터(51b)의 제습율보다 상대적으로 높은 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 6 항에 있어서,
상기 MOF 제습로터부(50)는,
상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수의 1~5배로 설정되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 UV램프(61)는,
상기 제습로터(51)의 전단과 후단의 살균을 위하여, 상기 제습로터(51)의 전단과 후단에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은,
상기 현열교환기(20)를 통과한 제1 배출공기(A)를 외기로 배출하는 제1 송풍기(30);
상기 현열교환기(20)를 통과하기 전의 제1 외기공기(B)를 여과하는 제1 필터(40);
냉방모드일 때 상기 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 상기 열차 객실 및 기관실(10)로 배출하며, 난방모드일 때 상기 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 외기로 배출하는 제2 송풍기(80);
냉방모드일 때 상기 제습로터(51)의 회전을 위한 인버터, 회전모터(54) 및 배터리 중 적어도 하나를 냉각시킨 후의 상기 제3 외기공기(D)와 제2 외기공기(C)를 혼합시켜 혼합공기를 생성하는 혼합챔버(90);
제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 여과하는 제2 필터(100);
상기 MOF 제습로터부(50)를 통과하기 전의 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열하는 히터(120);
냉방모드일 때 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 혼합공기를 외기로 배출하며, 난방모드일 때 상기 MOF 제습로터부(50)를 통과한 제2 외기공기(C)를 상기 열차 객실 및 기관실(10)로 배출하는 제3 송풍기(130); 및
냉방모드일 때 상기 혼합챔버(90)와 연결되는 제3 외기공기(D)의 배출관을 개방하며, 난방모드일 때 상기 제3 외기공기(D)의 배출관을 폐쇄하는 밸브(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
제 9 항에 있어서,
상기 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)은,
냉방모드일 때 상기 제습로터(51)가 혼합공기에 의해 재생되며, 난방모드일 때 상기 제습로터(51)가 제2 외기공기(C)에 의해 재생되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.