KR102518318B1

KR102518318B1 - 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차

Info

Publication number: KR102518318B1
Application number: KR1020210128214A
Authority: KR
Inventors: 이성배
Original assignee: 주식회사 리트코
Priority date: 2021-09-28
Filing date: 2021-09-28
Publication date: 2023-04-05
Also published as: KR20230045398A

Abstract

본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차는 기존 전동열차를 재활용하여 승객 운송을 위한 전동열차 운행 중에도 운용이 가능하도록 승객 운송용 전동열차의 이동 속도에 맞춰 고속으로 이동하면서 초미세먼지까지 제거하는 고속형 공기정화전동열차에 관한 것으로, 제1 운전차량, 제1 구동차량, 제2 구동차량, 제2 운전차량으로 이루어진 전동차량부와, 제1 구동차량에 설치되어 제1 연결통로측 공간에 음압을 생성하는 제1 제트팬부와, 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고 제1 운전차량 방향으로 운행시 제1 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하고 제2 운전차량 방향으로 운행시 제2 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하는 제1 전기집진부와, 제2 구동차량에 설치되어 제3 연결통로측 공간에 음압을 생성하는 제2 제트팬부와, 오염 공기를 정화하는 제2 전기집진부와 상기 제1 제트팬부, 제2 제트팬부, 제1 전기집진부 및 제2 전기집진부의 구동을 제어하는 구동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하여, 전동열차가 운행하는 시간에도 열차의 운행에 지장없이 선로를 따라 고속으로 운행하면서 터널 내부의 공기를 정화할 수 있고, 전동열차의 차량을 재활용함으로써 공기정화전동열차를 제작하는 비용을 상대적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차{High-speed two-way air purification electric train that recycles four electric trains}

본 발명은 철도 도상 또는 터널 내에 존재하는 쇳가루, (초)미세먼지, 슬러지, 퇴적물 등과 같은 공기 중에 부유되는 다양한 공기 오염물을 흡입하여 포집함으로써 터널 내부의 공기를 정화시키는 공기정화전동열차에 관한 것으로, 특히 기존 전동열차를 재활용하여 승객 운송을 위한 전동열차 운행 중에도 운용이 가능하도록 승객 운송용 전동열차의 이동 속도에 맞춰 고속으로 이동하면서 초미세먼지까지 제거하는 고속형 공기정화전동열차에 관한 것이다.

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

이와 같은 미세먼지는 전동열차의 운행으로 발생하는 바람에 의해 부유되거나 날리게 되어 터널과 승강장 내의 공기를 오염시키는 큰 요인으로 작용하고 있고, 더 나악 전동열차를 이용하는 승객들의 건강과 각종 전자장비에 악영향을 미치고 있다.

지하철 역사의 승강장의 경우 스크린도어의 설치로 인해 전동열차가 승강장으로 진입하기 과정에서 발생한 바람이 승강장으로 유입되는 것을 방지하여 승강장의 공기질이 다소 개선되기는 하였으나 미세먼지 문제는 여전히 계속 야기되고 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여 터널 및 지하철 역사에 대형 환기시설을 설치하여 터널의 내부공기를 외부로 배출하고 있으나, 이와 같은 터널 내부공기의 외부 배출로 인해 대기를 오염시키는 문제를 야기하고 있다.

한편, 위와 같은 문제를 일으키는 미세먼지 등과 같은 오염물을 제거하기 위하여 전동열차가 운행하지 않는 새벽 시간을 이용하여 고압 살수차와 같은 청소열차를 이용하여 터널 내부에 오염물이 쌓이지 않도록 청소를 주기적으로 하고 있으나 실질적인 효과가 미비한 문제점이 있고, 물을 이용하여 청소를 함으로 인해 미세한 쇳가루 등이 포함된 상당히 많은 양의 오폐수를 발생시키는 문제가 있다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위해 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 40 ~ 70 km/h에 비해 매우 낮은 속도인 20 ~ 30 km/h의 속도로 운행하면서 열차가 운행하는 터널 내부의 공기를 정화한다.

이처럼, 집진 열차는 일반 전동열차에 비해 운행 속도가 매우 낮은 관계로 인해 전동열차가 운행 중에는 운용이 불가능하고, 전동열차가 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 40 km/h ~ 70 km/h의 속도로 운행하는 경우, 유속이 상대적으로 빨라짐에 따라 빠른 유속으로 인해 터널 내부 공기의 흡입이 매우 어려워 효과적인 공기 정화가 이루어지지 못하는 문제가 있다.

위와 같은 문제점들로 인해, 종래 집진 열차는 전동열차가 운행하는 시간에는 터널 내부 공기의 정화를 할 수 없고, 따라서 전동열차가 운행되지 않는 시간에만 터널 내부 공기의 정화 작업이 이루어져 전동열차의 운행으로 부유되는 미세먼지 등을 다소 줄일 수는 있으나, 계속된 전동열차 운행으로 인해 터널 내부 공기의 오염도가 가장 높은 전동열차 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 전동열차의 운전속도에 맞춰 평균 40 km/h ~ 70 km/h 속도로 운행하면서도 터널의 내부 공기를 흡입하여 정화할 수 있는 공기정화전동열차가 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 공기정화전동열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 고속에서도 특히 초미세먼지의 제거 효율이 상대적으로 높은 공기정화전동열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기존 전동열차 차량의 프레임을 그대로 활용하여 제작할 수 있는 공기정화전동열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 상대적으로 용이하게 초미세먼지 제거 효율을 유지할 수 있는 공기정화전동열차를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 전동열차 운행 시간에 터널 내부 공기의 정화작업이 이루어질 수 있어 승강장의 공기질을 청정하게 유지하는데 있어 효과적인 공기정화전동열차를 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 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차는 운전실과 승객실을 갖는 제1 운전차량, 승객실과 구동모터 및 팬터그래프를 갖는 제1 구동차량, 승객실과 구동모터 및 팬터그래프를 갖는 제2 구동차량, 운전실과 승객실을 갖는 제2 운전차량으로 이루어지고, 상기 제1 운전차량과 제2 운전차량은 승객실의 부속물이 제거된 상태에서 창문과 출입문은 공기의 출입을 제어하는 댐퍼가 결합되고, 상기 제1 구동차량과 제2 구동차량은 승객실의 부속물이 제거된 상태로 이루어는 4량의 차량으로 이루어지고, 상기 제1 운전차량과 상기 제1 구동차량 사이를 연결하는 제1 연결통로와 상기 제1 구동차량과 상기 제2 구동차량 사이를 연결하는 제2 연결통로와 상기 제2 구동차량과 상기 제2 운전차량을 연결하는 제3 연결통로에 의해 상기 4량의 차량 내부공간은 모두 연결되는 전동차량부; 상기 제1 구동차량에 설치되어 상기 제1 연결통로측 공간과 제1 집진공간으로 분리하며, 제1 운전차량 방향으로 운행시에 정회전을 하여 상기 제1 연결통로측 공간에 음압을 생성하는 제1 제트팬부; 상기 제1 구동차량의 제1 집진공간에 설치되어 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고, 제1 운전차량 방향으로 운행시 상기 제1 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하고, 제2 운전차량 방향으로 운행시 상기 제2 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하는 제1 전기집진부; 상기 제2 구동차량에 설치되어 상기 제3 연결통로측 공간과 제2 집진공간으로 분리하며, 상기 제2 운전차량 방향으로 운행시에 정회전을 하여 상기 상기 제3 연결통로측 공간에 음압을 생성하는 제2 제트팬부; 상기 제1 구동차량의 제1 집진공간에 설치되어 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고, 제1 운전차량 방향으로 운행시 상기 제1 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하고, 제2 운전차량 방향으로 운행시 상기 제2 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하는 제2 전기집진부; 및 상기 제1 제트팬부, 제2 제트팬부, 제1 전기집진부 및 제2 전기집진부의 구동을 제어하는 구동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차에 있어서, 상기 제1 제트팬부와 제2 제트팬부는 상기 제1 운전차량 방향으로 운행시에는 상기 제2 제트팬부가 역회전하여 상기 제2 집진공간에 음압을 형성하고, 상기 제2 운전차량 방향으로 운행시에는 상기 제1 제트팬부가 역회전하여 상기 제1 집진공간에 음압을 형성하는 것;을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차에 있어서, 상기 제1 전기집진부와 제2 전기집진부는 포집된 오염물을 제거하는 세척부;를 더 포함하고, 상기 세척부는 다수의 분사 노즐이 소정의 간격으로 배치되어 상기 제1 전기집진부와 상기 제2 전기집진부를 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 제1 전기집진부와 상기 제2 전기집진부의 하부 전체에 설치되어 세척 후 발생된 폐수를 유입받는 호퍼부와 상기 호퍼부와 배관을 통해 연결되어 상기 폐수를 저장하는 폐수탱크를 포함하는 배수부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차에 있어서, 상기 제1 전기집진부와 제2 전기집진부는 다수의 집진셀을 수직과 수평으로 적층시켜 이루어지며, 상기 집진셀은 직육면체 구조로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 전면, 후면, 상면 및 하면은 개방되고 양쪽 측면은 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 집진셀 함체; 상기 집진셀 함체의 전면과 후면에 설치되어 고전압 인가수단에 의해 코로나 방전을 일으키는 이오나이저; 상기 이오나이저 사이에 설치되며 다수의 접지된 금속소재의 판상 집진판을 등간격으로 병렬 설치하여 포집대상을 포집하는 집진층; 및 상기 집진판 사이에 설치되고 고전압 인가수단에 연결되는 판상의 가압판으로 이루어진 가압층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차에 있어서, 상기 이오나이저는 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것;을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차에 있어서, 상기 댐퍼는 상기 전동차량부의 이동 방향에 따라 전동차량부의 이동 방향으로 열리는 것;을 특징으로 한다.

또한, 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차에 있어서, 상기 제1 운전차량과 제2 운전차량은 구동모터를 갖는 것;을 특징으로 한다.

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

또한, 본 발명은 전동열차의 차량을 이용함으로써 공기정화전동열차를 제작하는 비용을 상대적으로 절감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 전동열차의 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 전동열차의 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 높으며, 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 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 전동열차 차량 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 각 전동열차의 기능을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 제1 운전차량 및 제2 운전차량을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 제1 구동차량 및 제2 구동차량을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 제1 구동차량 및 제2 구동차량의 제트팬부와 전기집진부의 배치를 설명하기 위한 도면,
도 7은 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 세척부를 설명하기 위한 도면,
도 8은 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 집진셀을 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 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차는 도 2 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 전동열차 차량 구성을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 전동열차 차량을 재활용하여 본 발명에 따른 공기정화전동열차(1)를 구성하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명에 공기정화전동열차(1)는 상기 도 2에 도시한 바와 같이 4량의 전동열차 차량으로 이루어진 전동차량부(10)를 포함한다.

이와 같은 4량의 전동열차 차량으로 이루어진 전동차량부(10)는 전동열차 운전실과 승객실을 갖고 맨앞쪽과 맨뒤쪽에 배치되는 제1 운전차량(10-1) 및 제2 운전차량(10-4)과, 승객실과 구동모터 및 팬터그래프를 갖으며 상기 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)의 사이에 배치되는 제1 구동차량(10-2) 및 제2 구동차량(10-3)으로 이루어진다.

그리고, 상기 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 제1 운전차량(10-1)과 상기 제1 구동차량(10-2) 사이를 연결하는 제1 연결통로(20-1)와 상기 제1 구동차량(10-2)과 상기 제2 구동차량(10-3) 사이를 연결하는 제2 연결통로(20-2)와 상기 제2 구동차량(10-3)과 상기 제2 운전차량(10-4)을 연결하는 제3 연결통로(20-3)에 의해 상기 4량의 차량으로 이루어진 전동차량부(10)의 내부공간은 모두 연결된다.

한편, 상기 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)은 구동모터를 포함하여 구동차량의 역할도 할 수 있다.

따라서, 상기 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)이 구동모터를 포함하는 경우, 전동차량부(10) 전체가 구동차량이 된다.

위와 같이 4량의 전동열차 차량으로 이루어진 전동차량부(10)는 도 3 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 각 전동열차의 기능을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)은 공기가 유입되거나 유출되는 공간을 제공하는 역할을 하고, 상기 제1 구동차량(10-2)과 제2 구동차량(10-3)은 공기를 정화하는 역할을 한다.

예를 들어, 상기 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 운전차량(10-1) 방향으로 본 발명에 따른 공기정화열차(1)가 운행하는 경우(정방향), 제1 운전차량(10-1)으로 오염된 공기가 유입되어 제1 구동차량(10-2)에서 1차 정화, 제2 구동차량(10-3)에서 2차 정화가 이루어진 후, 제2 운전차량(10-4)을 통해 정화된 공기가 배출된다.

반대로, 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 운전차량(10-3) 방향으로 본 발명에 따른 공기정화열차(1)가 운행하는 경우(역방향), 제2 운전차량(10-4)으로 오염된 공기가 유입되어 제2 구동차량(10-3)에서 1차 정화, 제1 구동차량(10-2)에서 2차 정화가 이루어진 후, 제1 운전차량(10-1)을 통해 정화된 공기가 배출된다.

상기 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)을 상세히 설명하면, 도 4 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 제1 운전차량 및 제2 운전차량을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)은 상기 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 공기정화열차(1)를 운전하기 위한 운전실(T)과 승객실(P)로 이루어진 통상 'T/C car'라 일컫는 전동열차로 상기 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이 승객실(P)은 승객좌석, 짐칸, 손잡이와 같은 전동열차 내부 부속물은 모두 제거된다.

그리고, 상기 도 4의 (c)에 도시한 바와 같이 각 창문과 승객용 출입문은 제거된 뒤, 창문과 출입문이 제거된 자리에 공기의 출입을 제어하는 댐퍼(110)가 결합된다.

이때, 상기 댐퍼(110)는 자동으로 개폐 동작과 개폐 정도가 제어되며, 댐퍼의 개폐날개는 수직축을 중심으로 회동하는 수직날개(111) 형태로 이루어지고 전동차량부(10)의 이동 방향에 따라 전동차량부의 이동 방향으로 열리는 것이 바람직하다.

이는 40 ~ 70 km/h 이상으로 본 발명에 따른 공기정화열차(1)가 운행 시에 제1 운전차량(10-1)과 제2 운전차량(10-4)을 통한 공기의 유입과 유출이 상대적으로 원활하게 이루어질 수 있는 환경을 제공하기 위함이다.

상기 제1 구동차량(10-2)과 제2 구동차량(10-3)을 상세히 설명하면, 도 5 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 제1 구동차량 및 제2 구동차량을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이 승객실(P)로만 이루어지고 전력을 공급받기 위한 팬터그래프와 전동열차의 구동을 위한 구동모터를 갖는 통상 'M car'라 일컫는 전동열차로써, 상기 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 승객실(P)은 승객좌석, 짐칸, 손잡이와 같은 전동열차 내부 부속물은 모두 제거되고, 창문과 출입문은 그대로 유지한다.

그리고, 상기 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 구동차량(10-2)의 내부공간에는 제1 제트팬부(120)와 제1 전기집진부(130)가 설치되고, 제2 구동차량(10-3)의 내부공간에도 제2 제트팬부(140)와 제2 전기집진부(150)가 설치된다.

즉, 상기 제1 제트팬부(120)와 제1 전기집진부(130) 그리고, 제2 제트팬부(140)와 제2 전기집진부(150)는 도 6 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 제1 구동차량 및 제2 구동차량의 제트팬부와 전기집진부의 배치를 설명하기 위한 도면의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 제트팬부(120)는 제1 구동차량(10-2)의 부속물이 제거된 내부공간에 설치되며, 상기 제1 연결통로(20-1)측 공간(S1)과 제1 집진공간(S2)으로 분리한다.

그리고, 상기 제1 제트팬부(120)는 상기 도 3의 (a)와 같이 제1 운전차량(10-1) 방향(정방향)으로 운행시에 정회전을 하여 상기 제1 연결통로측 공간(S1)에 음압을 생성하고, 이렇게 발생한 음압(흡입력)에 의해 제1 운전차량(10-1)을 통해 오염된 공기가 유입된다.

한편, 상기 제1 집진공간(S2)에는 상기 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 전기집진부(130)가 설치되어 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고, 상기 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 운전차량(10-1) 방향(정방향)으로 운행시에는 상기 제1 운전차량(10-1)을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하고, 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 운전차량(10-4) 방향(역방향)으로 운행시에는 상기 제2 운전차량(10-4)을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하는 역할을 한다.

상기 제2 구동차량(10-3) 역시 상기 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 제2 제트팬부(140)가 제2 구동차량(10-3)의 부속물이 제거된 내부공간에 설치되며, 상기 제3 연결통로(20-3)측 공간(S4)과 제2 집진공간(S3)으로 분리한다.

그리고, 상기 제2 제트팬부(140)는 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 운전차량(10-4) 방향(역방향)으로 운행시에 정회전을 하여 상기 제3 연결통로측 공간(S4)에 음압을 생성하고, 이렇게 발생한 음압(흡입력)에 의해 제2 운전차량(10-4)을 통해 오염된 공기가 유입된다.

한편, 상기 제2 집진공간(S3)에는 상기 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 전기집진부(150)가 설치되어 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고, 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 제2 운전차량(10-4) 방향(역방향)으로 운행시에는 상기 제2 운전차량(10-4)을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하고, 상기 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 운전차량(10-1) 방향(정방향)으로 운행시에는 상기 제1 운전차량(10-1)을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하는 역할을 한다.

한편, 위와 같은 제1 제트팬부(120)와 제1 전기집진부(130)와 제2 제트팬부(140)와 제2 전기집진부(150)는 구동제어부(미도시)를 통하여 구동이 제어되며, 특히 구동제어부는 고전압 공급을 위한 전력제어가 이루어지며, 상기 댐퍼(110)의 자동제어를 위한 대펌(110)의 구동제어도 이루어진다.

또한, 본 발명에 따른 공기정화전동열차(1)에 있어서, 상기 제1 제트팬부(120)와 제2 제트팬부(140)는 상기 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 운전차량(10-1) 방향으로 운행시에 정회전을 하여 음압을 생성하는 상기 제1 제트팬부(120)와 함께 상기 제2 제트팬부(140)가 역회전을 하여 상기 제2 집진공간(S3)에 음압을 형성하여 제1 구동차량(10-2)의 제1 집진공간(S2)에서 제2 구동차량(10-3)의 제2 집진공간(S3)으로 흡입력이 발생할 수 있도록 하고, 상기 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 반대로 상기 제2 운전차량(10-4) 방향으로 운행시에는 상기 제1 제트팬부(120)가 역회전하여 상기 제1 집진공간(S2)에 음압을 형성함으로써 제2 구동차량(10-3)의 제2 집진공간(S3)에서 제1 구동차량(10-2)의 제1 집진공간(S2)으로 흡입력이 발생할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 상기 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)의 바람직한 실시 형태를 설명한다.

도 7 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 세척부를 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 상기 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)는 포집된 오염물을 제거하는 세척부(160)를 더 포함한다.

상기 세척부(160)는 상기 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)에 설치되어 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)는 포집된 오염물을 제거하여 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)의 집진효율이 충분하게 유지될 수 있도록 한다.

이와 같은 세척부(160)는 상기 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 세척수 분사부(161)와 고압펌프(162)와 세척수탱크(163)와 호퍼부(164-1)와 폐수탱크(164-2)를 포함하는 배수부(164)를 포함하여 이루어진다.

상기 세척수 분사부(161)는 상기 세척수 분사부(161)를 상하로 이동시키는 이동부(161-1)에 연결되어 상하로 이동을 하며, 상기 세척수 분사부(161)로 세척수를 공급하는 고압펌프(162)에 의해 세척수를 저장하는 세척수탱크(163)로부터 고압의 세척수를 공급받아 세척수 분사부(161)에 구비된 다수의 분사노즐을 통해 세척수를 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)에 분사하여 초미세먼지 등과 같은 포집된 오염물질들을 씻어내는 역할을 한다.

한편, 상기 배수부(164)는 호퍼부(164-1)와 폐수탱크(164-2)로 이루어져 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)를 세척하는 과정에서 발생한 폐수를 유입받아 저장한다.

또한, 본 발명에 따른 공기정화전동열차에 있어서, 상기 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)는 도 8 본 발명 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차의 집진셀을 설명하기 위한 도면에 도시한 바와 같이, 다수의 집진셀(170)을 수직과 수평으로 적층시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 이와 같은 집진셀(170)은 상기 도 8에 도시한 바와 같이, 직육면체 구조로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 전면, 후면, 상면 및 하면은 개방되고 양쪽 측면은 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 집진셀 함체(171)와 상기 집진셀 함체(171)의 전면과 후면에 설치되어 고전압 인가수단에 의해 코로나 방전을 일으키는 이오나이저(172)와 상기 이오나이저(172) 사이에 설치되며 다수의 접지된 금속소재의 판상 집진판을 등간격으로 병렬 설치하여 포집대상을 포집하는 집진층(173) 및 상기 집진판 사이에 설치되고 고전압 인가수단에 연결되는 판상의 가압판으로 이루어진 가압층(174)을 포함하여 이루어진다.

따라서, 상기 제1 전기집진부(130)와 제2 전기집진부(150)는 위와 같은 집진셀(170)을 상기 도 8에 도시한 바와 같이 수직과 수평으로 적층시켜 공기가 흐르는 방향에 수직으로 형성되는 집진벽을 형성한다.

이때, 이오나이저(172)는 상기 도 8에 도시한 바와 같이 톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것이 바람직하다.

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

한편, 상기 집진셀(170)은 오염된 공기 내의 포집대상인 미세먼지 내지 초미세먼지와 같은 포집대상을 코로나 방전 원리를 통해 하전시키는 이오나이저(172)와 하전된 포집대상에 쿨롱력이 작용하여 포집하는 집진층(173)과 가압층(174)을 통해 포집대상을 포집하여 공기를 정화시킨다.

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.

1 : 본 발명에 따른 공기정화전동열차
10 : 전동차량부
10-1 : 제1 운전차량
10-2 : 제1 구동차량
10-3 : 제2 구동차량
10-4 : 제2 운전차량
20-1 : 제1 연결통로
20-2 : 제2 연결통로
20-3 : 제3 연결통로
T : 운전실
P : 승객실
110 : 댐퍼
111 : 수직날개
120 : 제1 제트팬부
130 : 제1 전기집진부
140 : 제2 제트팬부
150 : 제2 전기집진부
S1 : 제1 연결통로측 공간
S2 : 제1 집진공간
S3 : 제2 집진공간
S4 : 제3 연결통로측 공간
160 : 세척부
161 : 세척수 분사부
161-1 : 이동부
162 : 고압펌프
163 : 세척수탱크
164 : 배수부
164-1 : 호퍼부
164-2 : 폐수탱크
170 : 집진셀
171 : 집진셀 함체
172 : 이오나이저
173 : 집진층
174 : 가압층

Claims

운전실과 승객실을 갖는 제1 운전차량, 승객실과 구동모터 및 팬터그래프를 갖는 제1 구동차량, 승객실과 구동모터 및 팬터그래프를 갖는 제2 구동차량, 운전실과 승객실을 갖는 제2 운전차량으로 이루어지고, 상기 제1 운전차량과 제2 운전차량은 승객실의 부속물이 제거된 상태에서 창문과 출입문은 공기의 출입을 제어하는 댐퍼가 결합되고, 상기 제1 구동차량과 제2 구동차량은 승객실의 부속물이 제거된 상태로 이루어는 4량의 차량으로 이루어지고, 상기 제1 운전차량과 상기 제1 구동차량 사이를 연결하는 제1 연결통로와 상기 제1 구동차량과 상기 제2 구동차량 사이를 연결하는 제2 연결통로와 상기 제2 구동차량과 상기 제2 운전차량을 연결하는 제3 연결통로에 의해 상기 4량의 차량 내부공간은 모두 연결되는 전동차량부;
상기 제1 구동차량에 설치되어 상기 제1 연결통로측 공간과 제1 집진공간으로 분리하며, 제1 운전차량 방향으로 운행시에 정회전을 하여 상기 제1 연결통로측 공간에 음압을 생성하는 제1 제트팬부;
상기 제1 구동차량의 제1 집진공간에 설치되어 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고, 제1 운전차량 방향으로 운행시 상기 제1 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하고, 제2 운전차량 방향으로 운행시 상기 제2 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하는 제1 전기집진부;
상기 제2 구동차량에 설치되어 상기 제3 연결통로측 공간과 제2 집진공간으로 분리하며, 상기 제2 운전차량 방향으로 운행시에 정회전을 하여 상기 상기 제3 연결통로측 공간에 음압을 생성하는 제2 제트팬부;
상기 제1 구동차량의 제1 집진공간에 설치되어 전기집진 방식으로 포집대상을 포집하고, 제1 운전차량 방향으로 운행시 상기 제1 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 2차로 정화하고, 제2 운전차량 방향으로 운행시 상기 제2 운전차량을 통해 유입된 오염 공기를 1차로 정화하는 제2 전기집진부; 및
상기 제1 제트팬부, 제2 제트팬부, 제1 전기집진부 및 제2 전기집진부의 구동을 제어하는 구동제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.
제1항에 있어서, 상기 제1 제트팬부와 제2 제트팬부는
상기 제1 운전차량 방향으로 운행시에는 상기 제2 제트팬부가 역회전하여 상기 제2 집진공간에 음압을 형성하고,
상기 제2 운전차량 방향으로 운행시에는 상기 제1 제트팬부가 역회전하여 상기 제1 집진공간에 음압을 형성하는 것;을 특징으로 하는 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.
제1항에 있어서,
상기 제1 전기집진부와 제2 전기집진부는 포집된 오염물을 제거하는 세척부;를 더 포함하고,
상기 세척부는 다수의 분사 노즐이 소정의 간격으로 배치되어 상기 제1 전기집진부와 상기 제2 전기집진부를 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 제1 전기집진부와 상기 제2 전기집진부의 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 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.
제1항에 있어서, 상기 제1 전기집진부와 제2 전기집진부는
다수의 집진셀을 수직과 수평으로 적층시켜 이루어지며,
상기 집진셀은 직육면체 구조로 오염된 공기가 유통되는 방향을 기준으로 전면, 후면, 상면 및 하면은 개방되고 양쪽 측면은 폐쇄되어 내부에 설치공간을 제공하는 집진셀 함체; 상기 집진셀 함체의 전면과 후면에 설치되어 고전압 인가수단에 의해 코로나 방전을 일으키는 이오나이저; 상기 이오나이저 사이에 설치되며 다수의 접지된 금속소재의 판상 집진판을 등간격으로 병렬 설치하여 포집대상을 포집하는 집진층; 및 상기 집진판 사이에 설치되고 고전압 인가수단에 연결되는 판상의 가압판으로 이루어진 가압층;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.
제4항에 있어서, 상기 이오나이저는
톱의 형상으로 길이방향을 따라 다수의 돌기가 형성되고 양쪽 면에 다수의 측면 돌기를 길이방향으로 형성한 멀티크로스핀 이오나이저인 것;을 특징으로 하는 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.
제1항에 있어서, 상기 댐퍼는
상기 전동차량부의 이동 방향에 따라 전동차량부의 이동 방향으로 열리는 것;을 특징으로 하는 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.
제1항에 있어서, 상기 제1 운전차량과 제2 운전차량은
구동모터를 갖는 것;을 특징으로 하는 기존 상용화 전동차 1편성을 4량 1편성으로 개조한 고속형 양방향 공기정화전동열차.