KR20220131463A - Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system with MOF for hydrogen fuel cell railway vehicles - Google Patents

Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system with MOF for hydrogen fuel cell railway vehicles Download PDF

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KR20220131463A
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Abstract

The present invention relates to an MOF-applied hybrid dehumidifying cooling and humidifying heating system for hydrogen fuel cell railway vehicles. The system includes: a sensible heat exchanger (20) exchanging heat between first exhaust air (A) discharged as outside air from a train cabin and an engine room (10) and first outside air (B) inputted as outside air; a heat exchanger (110), when the dehumidifying cooling and humidifying heating system (1) is in a heating mode, exchanging heat between second outside air (C) inputted into the train cabin and the engine room (10) or mixed air of the second outside air (C) and third outside air (D) and second discharged air (E) discharged as outside air from a hydrogen fuel cell (150); a metal organic frame (MOF) dehumidifying rotor unit (50) provided with a dehumidifying rotor (51) made of an MOF material to convert the first outside air (B) into dry air by dehumidifying the first outside air (B) having passed through the sensible heat exchanger (20); a UV lamp unit (60) provided with a UV lamp (61) for radiating ultraviolet rays to the dehumidifying rotor (51); and a refrigerator (70) cooling the first outside air (B) having passed through the MOF dehumidifying rotor unit (50), and heating the second outside air (C) or the mixed air before input into the heat exchanger (110). Therefore, the present invention is capable of reducing the consumption of energy required for train running.

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}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.The present invention relates to a hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applied with MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle. It relates to a hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle that enables heating.

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.Among various transportation means, railway is a representative means of transportation on land, and has the same fundamental elements as other transportation means, but has a big difference in that it is a special vehicle that must not depart from the rail and its power source is different.

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.These railways include electric railways with a relatively large transport scale, which operate trains or vehicles using electricity as power, light railways, which are medium and low-speed public transport modes with a relatively small transport scale compared to electric railways, and driving power by spark ignition of diesel engines. urban commuter vehicles that generate

그러나, 이상과 같은 철도 차량들은, 그 동력원으로 전력 혹은 화석 연료를 사용함에 따라 차량운행을 위한 각종 설비를 필요로 하거나, 환경오염을 유발시킨다는 문제점이 있었다.However, the railway vehicles as described above have a problem in that they require various facilities for vehicle operation or cause environmental pollution by using electric power or fossil fuel as a power source.

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 있었다In other words, an electric railway vehicle that uses electricity as its power source requires an electricity supply system and various structural facilities such as a substation facility and a power collecting facility for supplying the special high voltage transmitted from the power plant to the vehicle in order to supply a huge amount of power. In addition, maintenance vehicles using fossil fuels have a problem in that environmental pollution occurs due to the exhaustion of fossil fuels, which are finite resources, and the emission of CO 2 gas due to the use of the fossil fuels.

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 있다Accordingly, an EV (Electric Vehicle) that uses a battery-operated motor as a power source, an HEV (Hybrid Electric Vehicle) that uses a mixture of an engine and a motor, and a PHEV (Plug- in Electric Vehicle), etc. Recently, instead of using a rechargeable battery, research on a fuel cell electric vehicle (FCEV) that uses a hydrogen fuel cell driven by hydrogen as a fuel is being actively conducted.

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.When water is electrolyzed, hydrogen and oxygen are generated at the electrode. A hydrogen fuel cell is a cell that uses the reverse reaction of electrolysis to supply hydrogen and oxygen to produce electricity. These hydrogen fuel cells do not cause any environmental pollution problems because only water vapor is generated as a by-product after electricity production. There is a big advantage. In a situation in which environmental pollution and resource depletion problems are becoming increasingly serious in recent years, the demand for practical use of such hydrogen fuel cell railway vehicles is increasing.

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.In addition, there is a problem that a lot of waste heat is generated during operation of the railway vehicle, and a heating and cooling system is essential due to its characteristics, but there is a problem that a lot of energy is required to implement this.

대한민국등록특허공보 제10-2194793호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2194793 대한민국공개특허공보 제10-2021-0014911호Korean Patent Publication No. 10-2021-0014911

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.The present invention has been devised to solve the above problems, and in order to reduce the amount of energy required to operate a hydrogen fuel cell railway vehicle, through waste heat generated in a hydrogen fuel cell railway vehicle and then subjected to deodorization and sterilization processes. An object of the present invention is to provide a hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle that enables dehumidification cooling or humidification heating in a train cabin.

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.In particular, the present invention deodorizes and sterilizes waste heat generated from a hydrogen fuel cell railway vehicle using a dehumidifying rotor made of MOF (Metal organic frame) and ultraviolet rays irradiated from a UV lamp to provide safe dehumidification cooling or humidification heating for passengers in train cabins. It aims to provide a hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for hydrogen fuel cell railway vehicles that provides

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.However, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

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.As a technical means for achieving the above object, the hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applied to the MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle of the present invention includes the first exhaust air (A) discharged to the outside air from the train cabin and the engine room (10) and a sensible heat exchanger 20 for exchanging heat with the first outside air (B) input as outside air; When the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 is in the heating mode, the second outside air (C) or the second outside air (C) and the third outside air (D) that are injected into the train cabin and the engine room 10 a heat exchanger 110 in which heat exchange is generated between the mixed air mixed with the second exhaust air (E) discharged from the hydrogen fuel cell 150 to the outside air; MOF provided with a dehumidifying rotor 51 made of a MOF (Metal organic frame) material for dehumidifying the first outdoor air (B) that has passed through the sensible heat exchanger (20) so that the first outdoor air (B) becomes dry air a dehumidifying rotor unit 50; a UV lamp unit 60 having a UV lamp 61 for irradiating ultraviolet rays to the dehumidification rotor 51; and a refrigerator 70 that cools the first outdoor air (B) that has passed through the MOF dehumidifying rotor unit 50 and heats the second outdoor air (C) or mixed air before being introduced into the heat exchanger 110 . ); may be included.

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.In addition, the MOF dehumidification rotor unit 50, the dehumidification rotor support 52 for supporting the dehumidification rotor 51; one or more rotating shafts 53 for rotating the dehumidification rotor 51; and one or more rotation motors 54 for transmitting a driving force to the rotation shaft 53 .

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.And the MOF dehumidification rotor unit 50, the dehumidification rotor 51 according to the movement direction of the first outside air (B) to the first dehumidification rotor (51a) at the front end and the second dehumidification rotor (51b) at the rear end. When the rotation shaft 53 and the rotation motor 54 are provided with one each, the rotation speed of the first dehumidification rotor 51a and the second dehumidification rotor 51b is the same, so that the first dehumidification rotor 51a ) and the first outdoor air (B) of the second dehumidifying rotor (51b) may have the same dehumidification rate.

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.In addition, the MOF dehumidification rotor unit 50 includes a first dehumidification rotor 51a at the front end and a second dehumidification rotor 51b at the rear end of the dehumidification rotor 51 according to the movement direction of the first outside air B. and a first rotating shaft 53a and a first rotating motor 54a for rotating the first dehumidifying rotor 51a at a first rotation speed in which the rotating shaft 53 and the rotating motor 54 are configured to , when the second dehumidification rotor 51b includes a second rotation shaft 53b and a second rotation motor 54b for rotating the second dehumidification rotor 51b at a second rotation speed different from the first rotation speed, the first dehumidification rotor 51a ) and the number of rotations of the second dehumidifying rotor 51b are different, the first outdoor air (B) dehumidification rate of the first dehumidifying rotor 51a and the second dehumidifying rotor 51b may be different from each other.

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.And the UV lamp 61 is disposed between the first dehumidification rotor 51b and the second dehumidification rotor 51b for sterilization of the first dehumidification rotor 51b and the second dehumidification rotor 51b. can be

또한, 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제1 제습로터(51a)의 제습율이 상기 제2 제습로터(51b)의 제습율보다 상대적으로 높을 수 있다.In addition, in the MOF dehumidifying rotor unit 50 , a dehumidification rate of the first dehumidifying rotor 51a may be relatively higher than a dehumidification rate of the second dehumidifying rotor 51b .

그리고 상기 MOF 제습로터부(50)는, 상기 제1 회전수가 상기 제2 회전수의 1~5배로 설정될 수 있다.And the MOF dehumidifying rotor unit 50, the first rotation speed may be set to 1 to 5 times the second rotation speed.

또한, 상기 UV램프(61)는, 상기 제습로터(51)의 전단과 후단의 살균을 위하여, 상기 제습로터(51)의 전단과 후단에 각각 배치될 수 있다.In addition, the UV lamp 61 may be disposed at the front end and the rear end of the dehumidification rotor 51 for sterilization of the front end and the rear end of the dehumidification rotor 51 , respectively.

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.And the desiccant cooling and humidification heating system (1), the first blower (30) for discharging the first exhaust air (A) passed through the sensible heat exchanger (20) to the outside air; a first filter 40 for filtering the first outside air (B) before passing through the sensible heat exchanger 20; In the cooling mode, the first outdoor air (B) that has passed through the refrigerator (70) is discharged to the train cabin and the engine room (10), and in the heating mode, the first outdoor air (B) passed through the refrigerator (70) ) a second blower 80 for discharging to the outside air; After cooling at least one of an inverter for rotation of the dehumidification rotor 51, a rotation motor 54, and a battery in the cooling mode, the third outside air (D) and the second outside air (C) are mixed and mixed a mixing chamber 90 for generating air; a second filter 100 for filtering the second outdoor air (C) or mixed air; a heater 120 for heating the second outside air (C) or mixed air before passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50; In the cooling mode, the mixed air passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50 is discharged to outside air, and in the heating mode, the second outside air (C) passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50 is supplied to the train cabin and A third blower 130 for discharging to the engine room (10); and a valve 140 that opens the discharge pipe of the third outside air (D) connected to the mixing chamber 90 in the cooling mode and closes the discharge pipe of the third outside air (D) in the heating mode; may include

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.In addition, in the dehumidification cooling and humidification heating system 1, in the cooling mode, the dehumidification rotor 51 is regenerated by the mixed air, and in the heating mode, the first dehumidification rotor 51 operates the second outdoor air ( C) can be regenerated by

본 발명은 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 외기인 폐열만을 이용하여 열차 객실의 제습난방 또는 가습난방을 제공함으로써, 수소연료전지 철도차량를 운행하기 위해 필요한 에너지의 소모량을 감소시키는 효과가 있다.The present invention has an effect of reducing the amount of energy required to operate a hydrogen fuel cell railway vehicle by providing dehumidification heating or humidification heating of a train cabin using only waste heat, which is external air generated from a hydrogen fuel cell railway vehicle.

또한, 본 발명은 수소연료전지 철도차량에서 발생되는 외기인 폐열의 살균 및 탈취를 통해 열차 객실의 탑승자에게 안전한 제습냉방 또는 가습난방을 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has an effect of providing safe dehumidification cooling or humidification heating to passengers in a train cabin through sterilization and deodorization of waste heat, which is external air generated in a hydrogen fuel cell railway vehicle.

그리고 본 발명은 제습냉방 또는 가습난방을 제공하여 열차 객실의 실내 습도 문제를 해소함으로써, 열차 객실의 탑승자에게 쾌적한 탑승감을 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing a comfortable riding feeling to the occupants of the train cabin by solving the problem of indoor humidity in the train cabin by providing dehumidification cooling or humidification heating.

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.However, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

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.
1 is a conceptual diagram of a hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view of a MOF dehumidifying rotor unit and a UV lamp unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a side view of a MOF dehumidifying rotor unit and a UV lamp unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view of the MOF dehumidifying rotor unit and the UV lamp unit according to another embodiment of the present invention.
5 is a side view of a MOF dehumidifying rotor unit and a UV lamp unit according to another embodiment of the present invention.
6 is a front view of the MOF dehumidifying rotor unit and the UV lamp unit according to another embodiment of the present invention.
7 is a side view of the MOF dehumidifying rotor unit and the UV lamp unit according to another embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining the air flow of the hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle in the cooling mode.
9 is a view for explaining the air flow of the hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle in the heating mode.

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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiment described in the text. That is, since the embodiment is capable of various changes and may have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, it should not be understood that the scope of the present invention is limited thereby.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.The meaning of the terms described in the present invention should be understood as follows.

"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.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component. When a component is referred to as being “connected to” another component, it may be directly connected to the other component, but it should be understood that other components may exist in between. On the other hand, when it is mentioned that a certain element is "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. On the other hand, other expressions describing the relationship between elements, that is, "between" and "between" or "neighboring to" and "directly adjacent to", etc., should be interpreted similarly.

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.The singular expression is to be understood as including the plural expression unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as "comprises" or "have" refer to the specified feature, number, step, action, component, part or these It is intended to indicate that a combination exists, and it should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

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.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having the meaning consistent with the context of the related art, and cannot be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present invention.

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.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the hybrid dehumidification cooling and humidification heating system (hereinafter referred to as 'dehumidification cooling and humidification heating system (1)') applied to the MOF for a hydrogen fuel cell railway vehicle of the present invention will be described in detail. would.

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.1, the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is operated in a cooling mode for dehumidification cooling or a heating mode for humidification heating, and for this purpose, the train cabin and engine room 10, the sensible heat exchanger 20, the 1 blower (30), first filter (40), MOF dehumidifying rotor unit (50), UV lamp unit (60), refrigerator (70), second blower (80), mixing chamber (90), second filter ( 100 ), a heat exchanger 110 , a heater 120 , a third blower 130 , a valve 140 , and a hydrogen fuel cell 150 . However, the above components of the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 are not essential, and thus, in the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1, components may be added or some of the components may be omitted.

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.The train cabin and engine room 10 are spaces for passengers of hydrogen fuel cell railway vehicles to which the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is applied, and are spaces for passengers to receive dehumidification cooling or humidification cooling. Although there may be one such train cabin and engine room 10 , it is preferable to provide a plurality of them due to the characteristics of the train in which passengers are boarded. The degree to which cooling or humidified cooling is provided may vary.

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.In addition, the train cabin and the engine room 10 are connected to the sensible heat exchanger 20 so that the first exhaust air A discharged to the outside air moves toward the sensible heat exchanger 20, and is connected to the second blower 80 The first outdoor air (B) for dehumidification cooling is provided, and connected to the third blower 130, the second outdoor air (C) or the second outdoor air (C) and the third outdoor air (C) for humidification and heating ( D) is provided with mixed air (hereinafter referred to as 'mixed air').

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.The first outside air (B), second outside air (C) and third outside air (D) of the present invention may be waste heat generated in a hydrogen fuel cell railway vehicle to which the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is applied. have.

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.The sensible heat exchanger 20 generates heat exchange between the first exhaust air (A) discharged from the train cabin and the engine room (10) and the first outside air (B) filtered by the first filter (40) after being input as outside air. . The sensible heat exchanger 20 may consist of a plate-type sensible heat exchanger having an aluminum plate or a plate-type sensible heat exchanger having a polypropylene plate for heat exchange between the first exhaust air (A) and the first outdoor air (B).

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.In addition, the sensible heat exchanger 20 is connected to the first blower 30 and the second blower 80 so that the heat-exchanged first exhaust air A moves toward the first blower 30, and the heat-exchanged first So that the outside air (B) is moved toward the second blower (80).

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.The first blower 30 discharges the first exhaust air A passing through the sensible heat exchanger 20 to the outside air. At this time, the first exhaust air (A) is not only discharged to the outside air, but also cools at least one of the inverter, the rotating motor 54 and the battery of the MOF dehumidification rotor unit 50 through a bypass path (not shown), or hydrogen It may be used to cool the fuel cell 150 .

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.The first filter 40 filters at least one of fine dust, fungi, bacteria, and viruses contained in the first outdoor air (B) before the first outdoor air (B) is introduced into the sensible heat exchanger (20). can be

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.The MOF dehumidification rotor unit 50 includes a dehumidification rotor 51 for dehumidifying the first outside air B that has passed through the sensible heat exchanger 20, a dehumidification rotor support 52 for supporting the dehumidification rotor 51, and a dehumidification rotor. A rotation shaft 53 for rotating the rotation shaft 53 and a rotation motor 54 for transmitting a driving force to the rotation shaft 53 may be provided, and an inverter and a battery for driving the rotation motor 54 may be additionally provided.

이러한 제습로터(51)는 제1 외기공기(B)의 제습을 위해 MOF(Metal organic frame) 재질로 이루어진다.This dehumidifying rotor 51 is made of a metal organic frame (MOF) material for dehumidifying the first outside air (B).

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.Here, MOF refers to a crystalline organic-inorganic hybrid superporous material formed by coordination between a metal ion cluster connected by a metal ion or oxygen source and an organic ligand as a hybrid nanoporous body. In addition, MOF can be composed of various materials for high surface area, ultra-porosity, skeletal flexibility, metal coordination, and types of organic groups, and can be regenerated at a temperature of 70 ° C or less, and has a virus sterilization rate of 99.9% and harmful gases. It is a material that has a deodorization rate of 99.5% and is harmless to the human body (Category 5).

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.In addition, in the dehumidification rotor 51, the moisture contained while dehumidifying the first outdoor air (B) passes through the heat exchanger 110 and/or the heater 120 to the second outdoor air (C) or mixed air. removed and regenerated.

제습로터 지지대(52)는 제습로터(51)를 지지하기 위하여 지지프레임(52a)을 구비한다.The dehumidification rotor support 52 includes a support frame 52a to support the dehumidification rotor 51 .

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.The support frame 52a is provided on the dehumidification rotor support 52 in a form that supports the dehumidification rotor 51 and does not interfere with the movement of the first outside air (B) and the second outside air (C) or the mixed air. do.

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.The UV lamp unit 60 emits ultraviolet rays for sterilizing the infectious bacteria contained in the first outdoor air (B) and the second outdoor air (C) or the mixed air passing through the dehumidifying rotor (51). A UV lamp 61 irradiated toward the UV lamp 61 and a UV lamp support 62 supporting the UV lamp 61 are provided.

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.The UV lamp 61 is irradiated with ultraviolet rays of a specific wavelength to sterilize the infectious bacteria contained in the first outdoor air (B) and the second outdoor air (C) or mixed air, preferably 220 to 260 nm ( UVC) can be irradiated.

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.The MOF dehumidification rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 may be provided in a spaced apart state as shown in FIG. 1 , but integrated through the combination of the dehumidification rotor support 52 and the UV lamp support 62 . can be made with

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.In addition, the MOF dehumidification rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 include the number and arrangement of the dehumidification rotor 51 , the rotating shaft 53 , and the rotating motor 54 , and the number and arrangement of the UV lamps 61 . It can be implemented in various ways depending on the method, specifically, the form of one embodiment shown in FIGS. 2 to 3 , the form of another embodiment shown in FIGS. 4 to 5 , and another embodiment shown in FIGS. 6 to 7 . It may be implemented in at least one of the example forms.

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.2 to 3, the MOF dehumidifying rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 according to an embodiment of the present invention includes a dehumidifying rotor 51, a rotating shaft 53 and a rotating motor 54, respectively. The first UV lamps are provided one by one, and the UV lamp 61 faces the front end of the dehumidifying rotor 51 according to the moving direction of the first outdoor air (B) in order to sterilize the front and rear ends of the dehumidifying rotor 51, respectively. (61a) and a second UV lamp (61b) facing the rear end of the dehumidifying rotor (51) may be formed.

제1 UV램프(61a)와 제2 UV램프(61b)는 지지프레임(52a)에 의해 제습로터(51)의 전단 및 후단과 각각 이격된다.The first UV lamp 61a and the second UV lamp 61b are respectively spaced apart from the front and rear ends of the dehumidifying rotor 51 by the support frame 52a.

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.In addition, the first UV lamp 61a and the second UV lamp 61b sterilize the front and rear ends of the dehumidifying rotor 51, respectively, while sterilizing the first outside air (B) and the second outside air (C) or the mixed air. In order not to affect the movement, it may be disposed in a form in which one end faces upward and the other end faces downward through the UV lamp support 62 .

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.At this time, the configuration of at least one of the first UV lamp 61a and the second UV lamp 61b may be omitted. This is because, when the first outdoor air (B) and the second outdoor air (C) or the mixed air is moved, it passes through both the front end and the rear end of the dehumidifying rotor 51, so the first UV lamp 61a and the second UV This is because even if at least one of the lamps 61b is provided, sterilization of the first outside air (B) and the second outside air (C) or the mixed air is possible.

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.Furthermore, at least one of the first UV lamp 61a and the second UV lamp 61b may be disposed in a form in which one end faces to the left and the other end faces to the right, unlike those shown in FIGS. 2 to 3 . At this time, the first UV lamp 61a and the second UV lamp 61b may be formed in a '+' shape when viewed from the moving direction of the first outdoor air (B).

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.4 to 5 , in the MOF dehumidification rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 according to another embodiment of the present invention, the dehumidification rotor 51 moves according to the moving direction of the first outside air (B). It consists of a first dehumidification rotor 51a disposed at the front end and a second dehumidification rotor 51b disposed at the rear end, and a rotary shaft 53 and a rotary motor 54 are provided one by one, and one rotary shaft 53 is the first , 2 passes through the dehumidifying rotors 51a and 51b, and a UV lamp 61 may be disposed between the first dehumidifying rotor 51a and the second dehumidifying rotor 51b.

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.In addition, in the MOF dehumidifying rotor unit 50 and the UV lamp unit 60, as shown in FIG. 4 , the first outdoor air (B) and the second outdoor air (C) or mixtures partitioned by the support frame (52a) The UV lamp 61 is divided into a first UV lamp 61a, a second UV lamp 61b, a third UV lamp 61c, and a fourth UV lamp 61d so that UV sterilization is performed for each air movement area. can

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.In this case, the UV lamp support 62 includes a first UV lamp support 62a for supporting the first UV lamp 61a, a second UV lamp support 62b for supporting the second UV lamp 61b, It may be made of a third UV lamp support (62c) for supporting the third UV lamp (61c) and a fourth UV lamp support (62d) for supporting the fourth UV lamp (61d).

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.And in the MOF dehumidification rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 of another embodiment, as one rotation shaft 53 passes through the first and second dehumidification rotors 51a and 51b, the first dehumidification rotor 51a and The rotation speed of the second dehumidification rotor 51b is the same, and accordingly, the dehumidification rate of the first dehumidification rotor 51a and the second dehumidification rotor 51b based on the rotation speed may be the same.

더 나아가, 제1, 2 제습로터(51a, 51b)의 회전수는 분당회전수로 설정될 수 있다.Furthermore, the number of revolutions of the first and second dehumidifying rotors 51a and 51b may be set to revolutions per minute.

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.6 to 7, the MOF dehumidifying rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 according to another embodiment of the present invention are the MOF dehumidifying rotor unit (50) of the other embodiment shown in Figs. 50) and the UV lamp unit 60, but the first rotation shaft 53a rotated by the first rotation motor 54a passes through the first dehumidification rotor 51a, and the second rotation motor 54b ) may pass through the second rotation shaft 53b rotated by the second dehumidification rotor 51b.

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.In the MOF dehumidification rotor unit 50 and the UV lamp unit 60 of this another embodiment, the first rotation motor 54a rotates the first dehumidification rotor 51a at the first rotation speed, and the second rotation motor 54b ) may rotate the second dehumidifying rotor 51b at the second rotation speed.

이때, 제1 회전수와 제2 회전수는 서로 상이할 수 있고, 이에 제1 제습로터(51a)와 제2 제습로터(51b)의 제습율도 상이할 수 있다.In this case, the first rotation speed and the second rotation speed may be different from each other, and accordingly, the dehumidification rates of the first dehumidification rotor 51a and the second dehumidification rotor 51b may also be different.

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.In addition, the first rotation speed and the second rotation speed may be set to revolutions per minute, and the first rotation speed may be set to 1 to 5 times (preferably, 1.1 to 2 times) the second rotation speed. . As a specific example, when the first rotation speed of the first dehumidification rotor 51a is 20, the second rotation speed of the second dehumidification rotor 51b may be 10. Accordingly, the first dehumidifying rotor 51a has a higher dehumidification rate based on the rotation speed than the second dehumidifying rotor 51b. The ratio of the first rotational speed to the second rotational speed is not limited to the above, and may be variously set by the user.

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.Referring back to FIG. 1 , the refrigerator 70 cools the first outdoor air (B) passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50, and the second outdoor air (C) passing through the second filter 100 to be described later. ) or a gas-liquid separator 71 , a compressor 72 , a condenser 73 and an evaporator 74 to heat the mixed air.

기액분리기(71)는 증발기(74)로부터 증발하는 혼합된 상태의 냉매액과 냉매증기를 나누며, 냉매증기는 압축기(72)로 이동되도록 하고, 냉매액이 증발기(74)로 유입되도록 한다.The gas-liquid separator 71 divides the refrigerant vapor and the refrigerant liquid in a mixed state that evaporate from the evaporator 74 , the refrigerant vapor moves to the compressor 72 , and the refrigerant liquid flows into the evaporator 74 .

압축기(72)는 증발기(74)에서 증발한 냉매증기를 압축시켜 고온고압의 냉매증기로 변환시킨다.The compressor 72 compresses the refrigerant vapor evaporated in the evaporator 74 and converts the refrigerant vapor into high-temperature and high-pressure refrigerant vapor.

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.The compressor 72 maintains an operating state when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is in the cooling mode, but temporarily when the hydrogen fuel cell 150 is operated when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is in the heating mode It is stopped, and the operation can be made when the hydrogen fuel cell 150 is not in operation.

응축기(73)는 압축기(72)로부터 이동되는 고온고압의 냉매증기를 물로 냉각시켜 응축시키며, 응축 과정에서 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기를 가열시킨다.The condenser 73 cools the high-temperature and high-pressure refrigerant vapor moving from the compressor 72 with water to condense it, and heats the second outside air (C) or mixed air in the condensing process.

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.In addition, the condenser 73 may be at least one of a water-cooled condenser that uses cooling water to perform a condensation process, an air-cooled condenser that emits heat using air, and an evaporative condenser that uses heat absorbed while water evaporates.

증발기(74)는 응축기(73)로부터 응축된 물로 피냉각체인 제1 외기공기(B)의 열을 흡수하여 제1 외기공기(B)를 냉각시킨다.The evaporator 74 cools the first outdoor air B by absorbing the heat of the first outdoor air B, which is to be cooled, with water condensed from the condenser 73 .

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.The evaporator 74 may be at least one of a dry expansion evaporator, a flooded evaporator, a semi-flood evaporator, and a liquid recirculation type evaporator. .

제2 송풍기(80)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 동작에 따라 냉동기(70)를 통과한 제1 외기공기(B)를 상이한 경로로 배출한다.The second blower 80 discharges the first outdoor air B that has passed through the refrigerator 70 in different paths according to the operation of the dehumidification cooling and humidification heating system 1 .

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.As a specific example, the second blower 80 discharges the first outside air (B) that has passed through the refrigerator 70 to the train cabin and the engine room 10 when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is in the cooling mode. Dehumidification cooling is performed in the train cabin and engine room 10, and when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is in the heating mode, the first outdoor air (B) that has passed through the refrigerator 70 can be discharged to the outside air. .

혼합챔버(90)는 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)의 동작에 따라 제2 외기공기(C)와 제3 외기공기(D)를 혼합시키거나 혼합공기의 생성 과정을 생략한다.The mixing chamber 90 mixes the second outside air (C) and the third outside air (D) according to the operation of the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 or omits the process of generating the mixed air.

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.As a specific example, the mixing chamber 90 is input to the cooling device 145 according to the opening of the valve 140 when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is in the cooling mode, and an inverter for rotation of the dehumidification rotor 51 . , the third outside air (D) and the second outside air (C) after cooling at least one of the rotating motor 54 and the battery are mixed to generate mixed air, and the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is heated In the mode, the process of generating the mixed air may be omitted according to the closing of the valve 140 .

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.At this time, the third outdoor air (D) reaches 30 ~ 40 ℃ while cooling at least one of the inverter, the rotary motor 54 and the battery, and is discharged to the outside air when the mixing process with the second outdoor air (C) is omitted. do.

제2 필터(100)는 제2 외기공기(C) 또는 혼합공기로부터 미세먼지, 진균, 박테리아, 바이러스 중 적어도 하나를 여과하는 필터일 수 있다.The second filter 100 may be a filter for filtering at least one of fine dust, fungi, bacteria, and viruses from the second outdoor air (C) or mixed air.

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.As a specific example, the second filter 100 filters the mixed air when the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 operates in the cooling mode to generate mixed air, and the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 is in the heating mode. It is possible to filter the second outdoor air (C) when the process of generating the mixed air is omitted.

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.The heat exchanger 110 includes a second exhaust air (E) and a second outside air (C) discharged to the outside air as waste heat of the hydrogen fuel cell 150 when air and hydrogen are supplied to the hydrogen fuel cell 150 , or Heat exchange of the mixed air occurs.

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.As a specific example, in the heat exchanger 110, when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is operated in the cooling mode and mixed air is generated, heat exchange between the mixed air and the second exhaust air (E) is generated. When the humidification heating system 1 is operated in the heating mode and the process of generating the mixed air is omitted, heat exchange between the second exhaust air (E) and the second outdoor air (C) may occur.

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. At this time, the second exhaust air (E) is in a high humidity state when discharged from the hydrogen fuel cell 150 reaches 60 ~ 80 ℃. That is, the second exhaust air (E) may be high-temperature, high-humidity air.

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.The heater 120 is disposed between the heat exchanger 110 and the MOF dehumidification rotor unit 50 to heat the second outside air C or the mixed air before passing through the MOF dehumidification rotor unit 50, and through this The temperature of the second outdoor air (C) or the mixed air is increased.

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.As a specific example, the heater 120 increases the temperature of the mixed air having heat exchange with the second exhaust air E when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is operated in the cooling mode to generate mixed air, and dehumidifies. When the cooling and humidifying heating system 1 is operated in the heating mode and the process of generating the mixed air is omitted, the temperature of the second outdoor air C having heat exchange with the second exhaust air E may be increased.

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.Since the heater 120 is provided to increase the temperature of the second outdoor air (C) or the mixed air, the temperature of the second outside air (C) or the mixed air rises to a preset temperature in the heat exchanger 110 . If it is, the operation may be temporarily stopped by being controlled by a control unit (not shown) of the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 .

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.The third blower 130 discharges the second outside air C or the mixed air that has passed through the MOF dehumidifying rotor unit 50 in different paths according to the operation of the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 .

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.As a specific example, the dehumidification cooling and humidification heating system (1) is operated in the cooling mode to discharge the mixed air to the outside air when the mixed air passes through the MOF dehumidification rotor unit (50), and the dehumidification cooling and humidification heating system (1) When operated in this heating mode and the second outside air (C) passes through the MOF dehumidifying rotor unit 50, the second outside air (C) is discharged to the train cabin and the engine room 10, and the train cabin and the engine room 10 ) can be used for humidification heating.

밸브(140)는 혼합챔버(90)와 냉각장치(140)를 연결하는 제3 외기공기(D)의 배출관을 개방 또는 폐쇄하기 위해 구비된다.The valve 140 is provided to open or close the discharge pipe of the third outside air D connecting the mixing chamber 90 and the cooling device 140 .

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.As a specific example, the valve 140 opens the discharge pipe of the third outside air D when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is operated in the cooling mode to open the third outside air air discharged from the cooling device 145 ( D) is moved to the mixing chamber 90, and when the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is operated in the heating mode, the discharge pipe of the third outside air D is closed to remove the mixed air from the mixing chamber 90. The creation process can be omitted.

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.The hydrogen fuel cell 150 is a main power source of a hydrogen fuel cell railway vehicle to which the dehumidification cooling and humidification heating system 1 is applied, and is operated by supplying air and hydrogen, and discharging the second exhaust air (E) during operation. do.

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.The dehumidification cooling and humidification heating system 1 provides dehumidification heating or humidification heating of the train cabin and engine room 10 using only waste heat, which is external air generated from a hydrogen fuel cell railway vehicle, to operate a hydrogen fuel cell railway vehicle. It has the effect of reducing the consumption of required energy.

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.In addition, the dehumidification cooling and humidification heating system 1 uses only waste heat, which is external air generated from a hydrogen fuel cell railway vehicle, and dehumidifies and cools the passenger in the train cabin and engine room 10 safely through sterilization and deodorization of the generated waste heat. Alternatively, there is an effect of providing humidified heating.

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.And the dehumidification cooling and humidification heating system 1 provides dehumidification cooling or humidification heating to solve the problem of indoor humidity in the train cabin and engine room 10, thereby providing a comfortable riding feeling to the passengers of the train cabin and engine room 10. It works.

냉방모드cooling mode

이하에서는, 공기의 흐름을 기준으로 본 발명의 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)에서 이루어지는 냉방모드에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, the cooling mode performed in the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 of the present invention based on the air flow will be described in detail.

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.Referring to FIG. 8 , the first exhaust air (A) is discharged from the train cabin and the engine room (10) and after heat exchange with the first outdoor air (B) in the sensible heat exchanger (20), the first blower (30) It can be discharged to the outside air through

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.The first outdoor air (B) is filtered by the first filter (40), and after heat exchange with the first exhaust air (A) is made in the sensible heat exchanger (20), it is dehumidified through the dehumidifying rotor (51) at the same time as the UV lamp (61) ) is sterilized by the ultraviolet rays irradiated from it, cooled through the evaporator 74 in a dehumidified state, and discharged from the first blower 80 to the train cabin and engine room 10 in a cooled state to the train cabin and engine room It is possible to provide the effect of dehumidification cooling in (10).

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.The second outside air (C) is mixed with the third outside air (D) in the mixing chamber (90) and converted into mixed air, filtered through the second filter (100) in the state of mixed air, and the condenser (73) After being heated through the heat exchanger 110 and / or through the heater 120 to regenerate the dehumidification rotor 51 containing moisture by dehumidification of the first outside air (B) in a further heated state, In this contained state, it may be discharged to the outside air through the third blower 130 .

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.The third outside air (D) is the inverter of the MOF dehumidifying rotor unit 50 in the cooling device 145, the rotation motor 54 and the battery according to the opening of the discharge pipe of the third outside air D by the valve 140 . After cooling at least one of them, it may be moved to the mixing chamber 90 and mixed with the second outside air (C) to be converted into mixed air.

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.The second exhaust air (E) is discharged from the hydrogen fuel cell 150 in a high-temperature, high-humidity state by the supply of air and hydrogen, and may be discharged to the outside air after heat exchange with the mixed air is performed in the heat exchanger 110 .

난방모드heating mode

이하에서는, 공기의 흐름을 기준으로 본 발명의 제습냉방 및 가습난방 시스템(1)에서 이루어지는 난방모드에 대해 자세히 설명하도록 하겠다.Hereinafter, a detailed description will be given of the heating mode performed in the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 of the present invention based on the flow of air.

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.Referring to FIG. 9 , the first exhaust air (A) is discharged from the train cabin and the engine room (10) and after heat exchange with the first outdoor air (B) in the sensible heat exchanger (20), the first blower (30) It can be discharged to the outside air through

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.The first outdoor air (B) is filtered by the first filter (40), and after heat exchange with the first exhaust air (A) is made in the sensible heat exchanger (20), it is dehumidified through the dehumidifying rotor (51) at the same time as the UV lamp (61) ) is sterilized by ultraviolet rays irradiated from it, is cooled through the evaporator 74 in a dehumidified state, and may be discharged to the outside air through the first blower 80 in a cooled state.

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.The second outdoor air (C) is filtered through the second filter 100, and after being heated through the condenser 73, the first outdoor air is further heated through the heat exchanger 110 and/or the heater 120. The dehumidification rotor 51 containing moisture is regenerated by dehumidification of the air (B), and is discharged from the third blower 130 in a heated state to the train cabin and the engine room 10 to the train cabin and engine room (10). It can provide the effect of humidification heating.

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.The third outside air (D) is the inverter of the MOF dehumidifying rotor unit 50 in the cooling device 145, the rotation motor 54 and the battery according to the closing of the discharge pipe of the third outside air D by the valve 140 . After cooling at least one of them may be discharged to the outside air.

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.The second exhaust air (E) is discharged from the hydrogen fuel cell 150 in a high-temperature, high-humidity state by supplying air and hydrogen, and after heat exchange with the second outdoor air (C) in the heat exchanger 120 is performed, it is can be emitted.

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.The detailed description of the preferred embodiments of the present invention disclosed as described above is provided to enable any person skilled in the art to make and practice the present invention. Although the above has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the scope of the present invention. For example, those skilled in the art can use each configuration described in the above-described embodiments in a way in combination with each other. Accordingly, the present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein.

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.The present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit and essential characteristics of the present invention. Accordingly, the above detailed description should not be construed as restrictive in all respects but as exemplary. The scope of the present invention should be determined by a reasonable interpretation of the appended claims, and all modifications within the equivalent scope of the present invention are included in the scope of the present invention. The present invention is not intended to be limited to the embodiments shown herein but is to be accorded the widest scope consistent with the principles and novel features disclosed herein. In addition, claims that are not explicitly cited in the claims may be combined to form an embodiment or may be included as a new claim by amendment after filing.

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.
1: dehumidification cooling and humidification heating system, 10: train cabin and engine room,
20: sensible heat exchanger, 30: first blower,
40: first filter, 50: MOF dehumidifying rotor unit,
51: dehumidification rotor, 52: dehumidification rotor support,
52a: support frame, 53: rotation shaft,
54: rotation motor, 60: UV lamp unit,
61: UV lamp, 62: UV lamp support,
70: freezer, 71: gas-liquid separator,
72: compressor, 73: condenser,
74: evaporator, 80: second blower,
90: mixing chamber, 100: second filter,
110: heat exchanger, 120: heater,
130: a third blower, 140: a valve;
145: a cooling device, 150: a hydrogen fuel cell.

Claims (10)

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.
In the dehumidification cooling and humidification heating system (1),
a sensible heat exchanger 20 in which heat exchange between the first exhaust air (A) discharged to the outside air from the train cabin and the engine room (10) and the first outside air (B) input as outside air is performed;
When the dehumidifying cooling and humidifying heating system 1 is in the heating mode, the second outside air (C) or the second outside air (C) and the third outside air (D) that are injected into the train cabin and the engine room 10 a heat exchanger 110 in which heat exchange is generated between the mixed air mixed with the second exhaust air (E) discharged from the hydrogen fuel cell 150 to the outside air;
MOF provided with a dehumidifying rotor 51 made of a MOF (Metal organic frame) material for dehumidifying the first outdoor air (B) that has passed through the sensible heat exchanger (20) so that the first outdoor air (B) becomes dry air a dehumidifying rotor unit 50;
a UV lamp unit 60 having a UV lamp 61 for irradiating ultraviolet rays to the dehumidification rotor 51; and
A refrigerator 70 that cools the first outdoor air (B) that has passed through the MOF dehumidifying rotor unit 50 and heats the second outdoor air (C) or mixed air before being introduced into the heat exchanger 110 . MOF applied hybrid dehumidification cooling and humidification heating system for hydrogen fuel cell railway vehicles, characterized in that it comprises a.
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.
The method of claim 1,
The MOF dehumidifying rotor unit 50,
a dehumidification rotor support 52 for supporting the dehumidification rotor 51;
one or more rotating shafts 53 for rotating the dehumidification rotor 51; and
MOF applied hybrid dehumidification cooling and humidification heating system for hydrogen fuel cell railway vehicle, characterized in that it comprises;
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.
3. The method of claim 2,
The MOF dehumidifying rotor unit 50,
The dehumidification rotor 51 is composed of a first dehumidification rotor 51a at the front end and a second dehumidification rotor 51b at the rear end according to the movement direction of the first outside air B, and the rotary shaft 53 and the rotary motor When (54) is provided with one each,
The first dehumidifying rotor 51a and the second dehumidifying rotor 51b have the same rotation speed, so that the first outdoor air (B) dehumidification rate of the first dehumidifying rotor 51a and the second dehumidifying rotor 51b is the same. Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system with MOF applied for hydrogen fuel cell railway vehicle, characterized in that.
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.
3. The method of claim 2,
The MOF dehumidifying rotor unit 50,
The dehumidification rotor 51 is composed of a first dehumidification rotor 51a at the front end and a second dehumidification rotor 51b at the rear end according to the movement direction of the first outside air (B),
The rotation shaft 53 and the rotation motor 54 include a first rotation shaft 53a and a first rotation motor 54a for rotating the first dehumidification rotor 51a at a first rotation speed, and the second When the dehumidification rotor 51b is composed of a second rotation shaft 53b and a second rotation motor 54b for rotating the dehumidification rotor 51b at a second rotation speed different from the first rotation speed,
The first dehumidifying rotor 51a and the second dehumidifying rotor 51b have different rotational speeds, so that the first outdoor air (B) dehumidification rate of the first dehumidifying rotor 51a and the second dehumidifying rotor 51b is different. Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system with MOF applied for hydrogen fuel cell railway vehicle, characterized in that.
제 3 항 및 제 4 항 중 적어도 한 항에 있어서,
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 배치되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
5. The method of at least one of claims 3 and 4,
The UV lamp 61 is
Hydrogen fuel cell railway, characterized in that it is disposed between the first dehumidification rotor (51b) and the second dehumidification rotor (51b) for sterilization of the first dehumidification rotor (51b) and the second dehumidification rotor (51b) Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applied with MOF for vehicles.
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.
5. The method of claim 4,
The MOF dehumidifying rotor unit 50,
MOF applied hybrid dehumidification cooling and humidification heating system for hydrogen fuel cell railway vehicles, characterized in that the dehumidification rate of the first dehumidification rotor (51a) is relatively higher than the dehumidification rate of the second dehumidification rotor (51b).
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.
7. The method of claim 6,
The MOF dehumidifying rotor unit 50,
MOF applied hybrid dehumidifying cooling and humidifying heating system for a hydrogen fuel cell railway vehicle, characterized in that the first rotation speed is set to 1 to 5 times the second rotation speed.
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.
The method of claim 1,
The UV lamp 61 is
For sterilization of the front end and the rear end of the dehumidification rotor (51), MOF applied hybrid dehumidification cooling and humidification heating system for hydrogen fuel cell railway vehicles, characterized in that they are respectively disposed at the front end and rear end of the dehumidification rotor (51).
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.
The method of claim 1,
The desiccant cooling and humidification heating system (1),
a first blower (30) for discharging the first exhaust air (A) that has passed through the sensible heat exchanger (20) to outside air;
a first filter 40 for filtering the first outside air (B) before passing through the sensible heat exchanger 20;
In the cooling mode, the first outdoor air (B) that has passed through the refrigerator (70) is discharged to the train cabin and the engine room (10), and in the heating mode, the first outdoor air (B) passed through the refrigerator (70) ) a second blower 80 for discharging to the outside air;
After cooling at least one of an inverter for rotation of the dehumidification rotor 51, a rotation motor 54, and a battery in the cooling mode, the third outside air (D) and the second outside air (C) are mixed and mixed a mixing chamber 90 for generating air;
a second filter 100 for filtering the second outdoor air (C) or mixed air;
a heater 120 for heating the second outside air (C) or mixed air before passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50;
In the cooling mode, the mixed air passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50 is discharged to outside air, and in the heating mode, the second outside air (C) passing through the MOF dehumidifying rotor unit 50 is supplied to the train cabin and A third blower 130 for discharging to the engine room (10); and
A valve 140 that opens the discharge pipe of the third outside air (D) connected to the mixing chamber 90 in the cooling mode and closes the discharge pipe of the third outside air (D) in the heating mode; includes; Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applying MOF for hydrogen fuel cell railway vehicle, characterized in that
제 9 항에 있어서,
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 재생되는 것을 특징으로 하는 수소연료전지 철도차량용 MOF 적용 하이브리드 제습냉방 및 가습난방 시스템.
10. The method of claim 9,
The desiccant cooling and humidification heating system (1),
Hydrogen fuel cell railway, characterized in that in the cooling mode, the dehumidification rotor 51 is regenerated by the mixed air, and in the heating mode, the first dehumidification rotor 51 is regenerated by the second outdoor air (C) Hybrid dehumidification cooling and humidification heating system applied with MOF for vehicles.
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