KR101284893B1 - 지하철 객실용 공기정화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 내부유로를 형성하며 양측으로 상기 내부유로와 연통되는 공기 유출입구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 객실의 공기를 상기 공기 유출입구를 통해 흡입하여 배출시키기 위한 송풍기를 구비하는 흡배기부; 상기 하우징 내부에 정전식 롤필터를 적용하여 입자상 오염물질을 제거하기 위한 필터부; 상기 필터부의 하측에 설치되어 미세먼지가 제거된 상태의 공기 중 가스상 오염물질을 제거하기 위한 흡착부; 상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 하우징 내부로 흡입되는 공기 중의 입자상 오염물질과 가스상 오염물질의 농도를 측정하기 위한 검출부; 및 상기 하우징의 타측에 설치되되 상기 검출부의 측정값에 따라 상기 흡배기부와 상기 필터부를 제어하는 제어부를 포함하는 지하철 객실용 공기정화장치가 제공된다.
이에 의하면, 사용으로 인해 오염된 필터를 자동으로 권취하여 교체함으로써 객실내 미세먼지와 초미세먼지의 농도를 일정 수준 이하로 유지하면서 유지보수 소요 및 비용을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 객실 내의 CO2를 포함하는 유해가스를 제거하여 혼잡시간대 오염된 객실 공기질을 개선할 수 있는 장점이 있다.

Description

지하철 객실용 공기정화장치 {Subway cabin air purifier}

본 발명은 지하철 객실 내부에 설치되어 내부 공기를 정화시키기 위한 지하철 객실용 공기정화장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하철 객실에는 내부 공기의 정화를 위해 단순히 리턴그릴부에 미디엄급 이하의 철망필터를 설치하는데, 이 철망필터는 리턴부로 유입되는 공기에 포함된 각종 이물질을 포집하는 것으로 재생을 위해 물로 씻을 수 있는 구조를 갖는다.

이러한 종래의 철망필터는 일정주기로 필터를 세정하거나 수명이 다할 경우 직접 교체하는 방식으로 이뤄짐으로써 먼지 유입 및 발생이 많은 장소의 경우, 잦은 교체주기로 인하여 유지보수 소요 및 비용이 증가되는 사용상의 제약이 뒤따른다.

특히, 이 철망필터는 미디엄급의 성능을 가지고 있기 때문에 최근 문제가 되고 있는 미세먼지(PM10) 및 초미세먼지(PM2.5)를 제거할 수 없는 구조적 특성을 가진다.

또한, 승객으로부터 지속적으로 발생되는 이산화탄소(CO2)와 실내공기중 대표적 유해 가스상 오염물질로 알려진 휘발성 유기화합물(VOC)과 포름알데히드(HCHO)의 경우, 정화가 이루어지지 않은 상태로 순환 공급되어 지하철 출퇴근 시간대와 같은 혼잡시간대 객실 내의 공기질이 악화되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 필터의 교체주기를 최대화하며, 미세먼지와 초미세먼지는 물론, CO2를 포함하는 유해가스를 동시에 제거할 수 있는 지하철 객실용 공기정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 지하철 객실용 공기정화장치는, 내부유로를 형성하며 양측으로 상기 내부유로와 연통되는 공기 유출입구가 형성된 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되어 객실의 공기를 상기 공기 유출입구를 통해 흡입하여 배출시키기 위한 송풍기를 구비하는 흡배기부; 상기 하우징 내부에 정전식 롤필터를 적용하여 입자상 오염물질을 제거하기 위한 필터부; 상기 필터부의 하측에 설치되어 미세먼지가 제거된 상태의 공기 중 가스상 오염물질을 제거하기 위한 흡착부; 상기 하우징의 일측에 설치되어 상기 하우징 내부로 흡입되는 공기 중의 입자상 오염물질과 가스상 오염물질의 농도를 측정하기 위한 검출부; 및 상기 하우징의 타측에 설치되되 상기 검출부의 측정값에 따라 상기 흡배기부와 상기 필터부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 송풍기는, 미세먼지 저감용 송풍기와 유해가스 저감용 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터부는, 롤을 지지하는 필터구동축을 회전시켜 오염물질이 쌓인 부분의 필터 부분을 권치하고 새 필터 부분으로 교체하기 위한 필터롤링장치와, 일단의 미디엄 필터(medium filter)와 이단의 정전필터(Electric filter)로 구성되는 이중정전필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 검출부는, 상기 이중정전필터의 전후단 압력차를 측정할 수 있는 압력측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 압력측정센서의 측정치를 통해 유체의 유동압력이 일정치 이상이 될 경우, 상기 필터롤링장치를 가동하여 새로운 필터면으로 교체하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 검출부를 통해 이산화탄소 농도가 일정농도(2,000 내지 2,500ppm) 이상으로 검출될 경우, 상기 유해가스 저감용 송풍기를 가동제어하는 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 지하철 객실용 공기정화장치에 의하면, 사용으로 인해 오염된 필터를 자동으로 권취하여 교체함으로써 객실내 미세먼지와 초미세먼지의 농도를 일정 수준 이하로 유지하면서 유지보수 소요 및 비용을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 객실 내의 CO2를 포함하는 유해가스를 제거하여 혼잡시간대 오염된 객실 공기질을 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하철 객실용 공기정화장치를 나타내 보인 도면 및
도 2는 도 1의 작동 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 일 실시예에 따른 지하철 객실용 공기정화장치에 대해 상세하게 살펴본다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하철 객실용 공기정화장치를 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 작동 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지하철 객실용 공기정화장치는 크게 흡배기부(110), 필터부(120), 흡착부(130), 검출부(140) 및 제어부(150)를 포함하여 구성된다.

먼저, 상기 흡배기부(110)는 객실의 천장에 내부유로(110a)를 형성하도록 매립 설치되되 상기 내부유로(110a)의 양측으로 공기 유출입구(111a)(111b)가 각각 연통 형성된 하우징(111)과, 상기 하우징(111)의 내부에 설치되어 객실 내부의 오염된 공기를 흡입, 배출시키기 위한 송풍기(112)를 구비하여 이루어진다.

이때, 상기 송풍기(112, 도면의 우측)는 미세먼지 저감용으로서 상기 제어부(150)와 연결되어 상기 제어부(150)의 제어 명령에 의해 가동제어될 수 있는바, 상기 미세먼지 저감용 송풍기(112)와 구분되는 유해가스 저감용 송풍기(112, 도면의 좌측)가 추가로 설치되어 상기 제어부(150)와 연결된 검출부(140)의 이산화탄소 농도가 일정 수준 이상일 경우, 본 유해가스 저감용 송풍기(112)가 추가로 가동되어 미세먼지와 유해가스를 동시에 저감하도록 가동된다.

상기 필터부(120)는 상기 하우징(111) 내부에 정전식 롤필터를 적용하여 미세먼지(PM10)는 물론 초미세먼지(PM2.5)를 함께 제거할 수 있도록 필터롤링장치(121)와 이중정전필터(122)를 포함하여 구성된다.

상기한 필터롤링장치(121)는 롤을 지지하는 필터구동축을 체인과 연결하여 모터로 상기 필터구동축을 구동함으로서 오염물질이 쌓인 부분의 필터부분을 권치함과 동시에, 권치된 만큼 새 필터 부분이 풀려나도록 가동된다.

아울러, 상기 이중정전필터(122)는 일단의 미디엄 필터(medium filter)와 이단의 정전필터(Electric filter)로 구성되되 그 간격을 2 내지 5mm로 유지하며, 미디엄 필터에서 미세먼지를 이단의 정전필터에서는 초미세먼지를 제거할 수 있게 구성된다. 이들 필터 간의 간격을 유지하기 위해 스페이서가 설치된다.

이중 상기 정전필터는 폴리프로필렌(polyprophylene) 계열로서 표면전위가 약 0.8kV 이상이며, 300CMH 유량에서 10mmH2O이하의 차압효과가 있는 필터를 사용한다.

이와 같은 정전필터의 입자포집효율은 계수법(counting method) 기준으로 입경 2.5마이크로미터에서 70%이상, 10마이크로미터에서 90% 이상의 포집효율을 갖는다.

특히, 상기 이중정전필터(122)는 약 20m 길이로 권취되어 하루 12시간 연속 사용시 약 6개월 이상 사용될 수 있도록 제작되어 교체수요 및 유지보수 기간을 연장할 수 있다.

이와 같은 상기 이중정전필터(122)의 교체시기는 후술하는 필터 전후단의 압력측정센서를 통해 먼지가 포집됨에 따라 유체의 유동압력이 일정치 이상이 될 경우에 감아주는 방식과 전동차 운행시간을 고려한 타이머 방식 중에 선택될 수 있다.

한편, 상기 흡착부(130)는 구조적으로 미세먼지에 취약한 바, 상기 이중정전필터(122)의 하측에 설치되어 미세먼지가 제거된 상태의 공기 중 유해가스를 제거할 수 있도록 상기 필터부(120)와 일체형으로 설치된다. 이를 위해 본 흡착부(130)는 미세 그물 형태의 메쉬와, 상기 메쉬에 충진되는 제올라이트계 흡착제를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 메쉬는 유체의 유동압력에 따른 손실을 줄이며, 흡착제의 충진량을 증대시킬 수 있는 형태로 제작됨이 바람직하며, 상기 흡착제는 반복사용할 수 있도록 상기 흡착제에 포함된 유해가스를 제거하는 별도의 제거수단이 더 구비될 수 있다.

본 발명에서는 이산화탄소 외 휘발성유기화합물과 포름알데히드를 제거하기 위해 선택적 흡착력이 강한 흡착제를 제올라이트계 흡착제와 혼합하여 사용하도록 한다.

상기 검출부(140)는 상기 하우징(111)의 일측에 객실 내부의 CO2, CO 등의 유해가스 농도를 실시간 측정하기 위한 센싱 장치로서 상기 이중정전필터(122)의 전후단 압력차를 측정할 수 있는 압력측정센서(도시 생략)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

상기 제어부(150)는 상기 하우징(111)의 내부에 상기 흡배기부(110) 및 상기 필터롤링장치(121)와 전기적으로 연결되어 상기 흡배기부(110) 및 상기 필터롤링장치(121)의 가동을 각각 제어하게 된다.

이하, 도 2를 참조하여 상술한 본 발명 지하철 객실용 공기정화장치의 작용에 대해 살펴본다.

지하철 객실 내부는 외부 오염물질의 유입과 내부 발생오염물질로 인해 미세먼지, 초미세먼지, 이산화탄소, 휘발성유기화합물 및 포름알데히드 등으로 오염된다.

이들 오염공기중 미세먼지(PM10)와 초미세먼지(PM2,5)의 경우는 입자상 오염물질로 승객의 혼잡유무에 크게 관계없이 지하철의 운행구간(터널, 지상)에 따라 변동할 수 있기 때문에 미세먼지 저감용 송풍기(112, 도면의 우측)를 지속적으로 가동하여 이중정전필터(122)를 통해 제거하며, 제어부(150)의 제어신호에 따라 필터롤링장치(121)를 가동하여 새로운 필터면으로 자동 교체하여 포집성능을 유지할 수 있다.

아울러, 가스상 오염물질의 경우 승객수가 증가할수록 오염도가 증가하는 특징을 가지고 있기 때문에 승객수와 선형적으로 연관된 실내 이산화탄소 농도를 측정하여 이산화탄소 농도가 일정농도(2,000 내지 2,500ppm) 이상으로 검출될 경우, 제어부(150)의 제어신호에 따라 유해가스 저감용 송풍기(112, 도면의 좌측)를 추가로 가동하여 흡착제를 통해 가스상 오염물질을 입자상 오염물질의 포집과 동시에 저감하게 된다(도 2 참조).

이와 같이 가스상 오염물질의 포집에 따라 실시간 측정되는 이산화탄소 농도가 일정농도(2,000 내지 2,500ppm) 이하로 감소할 경우, 제어부(150)의 제어신호에 따라 유해가스 저감용 송풍기(112)의 작동을 정지시킴으로써 흡착제의 사용주기를 연장시키게 된다.

상기와 같이 입자상 오염물질 저감을 위한 정전필터는 필터롤링을 통해 사용주기를 6개월까지 증대시킬 수 있고, 가스상 오염물질의 흡착은 유해가스 농도의 실시간 모니터링을 통해 사용시간을 최적화함으로써 지하철 객실과 같이 오염된 환경에서 장기간 사용이 가능한 필터시스템을 구축할 수 있다.

따라서, 본 발명의 지하철 객실용 공기정화장치는 사용으로 인해 오염된 필터를 자동으로 권취하여 교체함으로써 객실내 미세먼지와 초미세먼지의 농도를 일정 수준 이하로 유지하면서 유지보수 소요 및 비용을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 객실 내의 CO2를 포함하는 유해가스를 제거하여 혼잡시간대 오염된 객실 공기질을 개선할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 이에 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (6)

1. 내부유로(110a)를 형성하며 양측으로 상기 내부유로(110a)와 연통되는 공기 유출입구(111a)(111b)가 형성된 하우징(111)과, 상기 하우징(111)의 내부에 설치되어 객실의 공기를 상기 공기 유출입구(111a)(111b)를 통해 흡입하여 배출시키기 위한 송풍기(112)를 구비하는 흡배기부(110);
   상기 하우징(111) 내부에 정전식 롤필터를 적용하여 입자상 오염물질을 제거하기 위한 필터부(120);
   상기 필터부(120)의 하측에 설치되어 미세먼지가 제거된 상태의 공기 중 가스상 오염물질을 제거하기 위한 흡착부(130);
   상기 하우징(111)의 일측에 설치되어 상기 하우징(111) 내부로 흡입되는 공기 중의 입자상 오염물질과 가스상 오염물질의 농도를 측정하기 위한 검출부(140); 및
   상기 하우징(111)의 타측에 설치되되 상기 검출부(140)의 측정값에 따라 상기 흡배기부(110)와 상기 필터부(120)를 제어하는 제어부(150)를 포함하며,
   상기 필터부(120)는 롤을 지지하는 필터구동축을 회전시켜 오염물질이 쌓인 부분의 필터 부분을 권치하고 새 필터 부분으로 교체하기 위한 필터롤링장치(121)와, 미디엄 필터(medium filter)와 정전필터(Electric filter)로 구성되는 이중정전필터(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철 객실용 공기정화장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 송풍기(112)는,
   미세먼지 저감용 송풍기와 유해가스 저감용 송풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철 객실용 공기정화장치.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 검출부(140)는,
   상기 이중정전필터(122)의 전후단 압력차를 측정할 수 있는 압력측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지하철 객실용 공기정화장치.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부(150)는,
   상기 압력측정센서의 측정치를 통해 유체의 유동압력이 일정치 이상이 될 경우, 상기 필터롤링장치(121)를 가동하여 새로운 필터면으로 교체하는 것을 특징으로 하는 지하철 객실용 공기정화장치.
   
6. 제 2항에 있어서, 상기 제어부(150)는,
   상기 검출부(140)를 통해 이산화탄소 농도가 일정농도(2,000 내지 2,500ppm) 이상으로 검출될 경우, 상기 유해가스 저감용 송풍기를 가동제어하는 것을 특징으로 하는 지하철 객실용 공기정화장치.

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