KR200385710Y1 - 지하철 전동차에 설치되는 지하 터널내의 분진 제거 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 분진 제거 장치는 지하철 전동차 기관실 바로 후미에 인접하도록 탑재하여 지하 터널 내의 오염된 공기가 오염 에어 흡입구(101)를 통하여 유입되어 정화된 후 정화된 공기가 청정 에어 배출구(102)를 통하여 배출되는 장치로서, 복수개의 필터(11)가 배열된 필터 세트(1), 고압에어로써 필터(11)를 순차적으로 털어주기 위한 고압에어 공급장치(2), 및 상기 필터에 의하여 분진이 제거된 청정공기를 장치 외부로 배출시키기 위한 청정 에어 배출장치(3)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

Description

지하철 전동차에 설치되는 지하 터널내의 분진 제거 장치{Dust Collecting Apparatus Equipped in Subway Train}

고안의 분야

본 고안은 지하철 전동차에 탑재하여 지하철 터널 내에 존재하는 미세 먼지를 제거하기 위한 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 고안은 지하철 전동차 기관실 바로 뒤의 내부 실내공간에 탑재하여 운행중에 작동시킴으로써 지하철 터널 내의 분진을 제거하여 지하의 터널 공간의 공기를 청정하게 유지하기 위한 분진 제거 장치에 관한 것이다.

고안의 배경

지하철이 운행되는 터널 및 지하철역 구내는 환기 및 분진 제거 설비를 설치한다 하더라도 항상 지상의 공간에 비하여 쾌적하지 못하다. 실제로 지하철이 운행되는 지하공간에는 평균적으로 110 mg/㎥ 이상의 미세먼지가 검출되고 있으며, 이는 지상의 약 80 mg/㎥ 정도의 미세먼지에 비하여 현저하게 많은 양이라 할 수 있다. 지하공간의 이러한 분진은 결국 시민의 건강과 쾌적한 환경에 악영향을 미치고 있다.

본 고안자는 운행되는 지하철 전동차에 설치하여 지하공간 내의 분진을 제거함으로써 청정한 공기를 제공할 수 있는 본 고안의 분진 제거 장치를 개발하기에 이른 것이다.

또한 지하철의 터널의 벽에 부착된 미세먼지를 제거하기 위하여 터널의 벽을 물청소하고 있는 실정인데, 이러한 비용도 엄청난 액수에 달하고 있다. 실제로 서울시 지하철의 경우 터널구간의 물청소 비용이 년간 수백억원대에 이르고 있는 실정이다.

본 고안의 분진 제거 장치는 운행되는 지하철 객차에 탑재하여 지하철이 터널구간을 운행하는 동안에는 계속하여 작동시킴으로써 터널구간의 공기를 계속하여 정화시킬 수 있다. 터널구간 내의 공기가 정화되면 그만큼 터널 벽을 물청소하는 비용도 절감할 수 있다.

본 고안의 목적은 운행되는 지하철 전동차에 탑재하여 지하철이 터널구간을 운행하는 동안에 터널내의 분진을 제거할 수 있는 분진 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 다른 목적은 지하철 터널내의 분진을 제거하여 터널 벽을 물청소하는 비용을 절감할 수 있는 분진 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 현재 운행되고 있는 지하철 전동차의 선단 객차(제1호차) 및/또는 후단 전동차에 간편하게 탑재할 수 있는 분진 제거 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 고안에 의하여 모두 달성될 수 있다.

고안의 요약

본 고안에 따른 분진 제거 장치는 지하철 전동차의 기관실에 인접하도록 탑재하여 지하 터널 내의 오염된 공기가 오염 에어 흡입구(101)를 통하여 유입되어 정화된 후 정화된 공기가 청정 에어 배출구(102)를 통하여 배출되는 장치로서, 복수개의 필터(11)가 배열된 필터 세트(1), 고압에어로써 필터(11)를 순차적으로 털어주기 위한 고압에어 공급장치(2), 및 상기 필터에 의하여 분진이 제거된 청정공기를 장치외부로 배출시키기 위한 에어 배출장치(3)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

본 고안에서는 3개의 필터(11)가 세로 방향으로 2줄 형성되어 모두 6개의 필터가 배열되는 것이 바람직하며, 필터의 전단부(11a)는 원통형 모양의 필터이고 후단부(11b)는 실린더형 모양의 필터인 것이 바람직하고, 각각의 필터는 지지대(12)에 의하여 지지되고, 각 필터의 후단부(11b)가 튜브 시이트(15)에 지지된다.

고압에어 공급장치(2)는 필터의 표면에 부착된 분진을 털어주기 위하여 필터(11) 내부쪽으로 고압에어를 순간적으로 그리고 복수개의 필터에 순차적으로 분사시키기 위한 장치로서, 고압에어를 생성시키는 콤프레셔(23), 고압에어를 이송시키는 에어 파이프(21), 각각의 필터마다 설치되는 에어 밸브(22), 및 상기 에어 밸브를 순차적으로 작동시키는 콘트롤 박스(24)로 이루어진다.

에어 배출장치(3)는 필터(11)를 통하여 정화된 에어가 장치 외부, 즉 지하철 객차 외부로 배출되도록 하기 위한 장치로서, 팬(fan)(31)과 그 팬을 구동시키는 모터(32)로 이루어진다.

본 고안의 분진 제거 장치는 지하철이 지하 터널내를 운행하는 경우에만 작동되고, 지상 선로를 운행하는 경우에는 작동되지 않도록 음파센서(50)를 더 구비한다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 고안의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

고안의 구체예에 대한 상세한 설명

제1도는 본 고안에 따른 분진 제거 장치가 설치된 지하철 전동차의 개략적인 정면도이고, 제2도는 제1도의 지하철 전동차의 개략적인 부분 절개 측면도이다.

본 고안의 분진 제거 장치는 지하철 전동차의 기관실에 인접하도록 탑재하여 지하 터널 내의 오염된 공기가 오염 에어 흡입구(101)를 통하여 유입되어 정화된 후 정화된 공기가 청정 에어 배출구(102)를 통하여 배출되는 장치로서, 복수개의 필터(11)가 배열된 필터 세트(1), 고압에어로써 필터(11)를 순차적으로 털어주기 위한 고압에어 공급장치(2), 및 상기 필터에 의하여 분진이 제거된 청정공기를 장치 외부로 배출시키기 위한 에어 배출장치(3)로 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

현재의 지하철 제1호 전동차에는 가장 앞부분에 기관실이 위치하고, 그 기관실 뒤로는 객실이 연속하여 의자가 구비되어 있다. 본 고안의 분진 제거 장치는 지하철 전동차의 기관실에 인접하도록 탑재되는데, 전동차의 기관실에 인접하여 약 1.5∼2.0m의 폭을 점유하도록 설치된다.

현재의 지하철 제1호 전동차에는 가장 앞부분에 기관실이 위치하고, 그 기관실 뒤로는 객실이 연속하기 때문에 오염 에어 흡입구(101)나 청정 에어 배출구(102)가 형성되어 있는 것은 아니다. 본 고안의 분진 제거 장치를 지하철 전동차에 탑재하여 지하 터널 내의 오염된 공기를 정화하기 위해서는 오염된 공기가 오염 에어 흡입구(101)와 청정 에어 배출구(102)가 전동차 측면에 형성되어야 한다.

본 고안에서는 3개의 필터(11)를 세로 방향으로 2줄 형성하여 모두 6개의 필터가 배열되는 것이 바람직하다. 제3도는 6개의 필터(11)로 이루어진 필터세트(1)의 개략적인 측면도이다.

필터의 전단부(11a)는 원통형 모양의 필터이고 후단부(11b)는 실린더형 모양의 필터인 것이 바람직하고, 각각의 필터는 지지대(12)에 의하여 지지되고, 각 필터의 후단부(11b)가 튜브 시이트(15)에 지지된다.

분진을 함유하는 오염된 공기는 오염 에어 흡입구(101)를 통하여 장치 내부로 유입되고, 복수개의 필터(11) 외부쪽에서 내부쪽으로 흐르면서 필터에 의하여 분진이 제거된다. 필터에 의하여 정화된 공기는 에어 배출장치(3)에 의하여 에어 배출구(102)를 통하여 장치 외부로 배출된다. 제4도는 필터 세트(1)내의 공기 흐름을 개략적으로 도시하는 도면이다.

분진을 함유하는 오염된 공기가 필터(11)에서 제거되면, 필터에는 미세입자의 분진이 부착된다. 계속하여 분진 제거 장치를 작동하는 경우에는 부착되는 분진으로 인하여 필터의 성능이 저하된다. 따라서 필터에 부착된 분진을 주기적으로 털어서 필터의 성능을 어느 정도 균일하게 유지할 필요가 있다. 이러한 목적으로 본 고안에서는 고압에어 공급장치(2)가 구비된다.

고압에어 공급장치(2)는 필터의 표면에 부착된 분진을 털어주기 위하여 필터(11) 내부쪽으로 고압에어를 순간적으로 그리고 복수개의 필터에 순차적으로 분사시키기 위한 장치로서, 고압에어를 생성시키는 콤프레셔(23), 고압에어를 이송시키는 에어 파이프(21), 각각의 필터마다 설치되는 에어 밸브(22), 및 상기 에어 밸브를 순차적으로 작동시키는 콘트롤 박스(24)로 이루어진다.

복수개의 필터에 고압에어를 순차적으로 분사시킨다는 것은 일정한 주기로 필터를 차례로 털어준다는 것을 의미한다. 본 고안에서는 약 2-3 분의 주기로 고압에어를 각 필터에 차례로 분사하는 것이 바람직하고, 이러한 주기는 운전자가 콘트롤 박스(24)에서 조절할 수 있다. 또한 고압에어는 순간적으로 분사하는 것이 바람직한데, 본 고안에서는 약 0.1-1.0 초 동안 분사하는 것이 바람직하다. 제5도는 하나의 필터가 고압에어에 의하여 필터 표면에 부착된 분진을 털어주는 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.

고압에어를 순간적으로 분사시켜 필터를 차례로 털어줄 때, 그 효율을 좋게 하기 위해서 필터의 전단부(11a)는 원통형 모양으로 하고 후단부(11b)는 실린더형 모양으로 설계하는 것이 바람직하다. 이는 필터의 후단부에 닿는 고압에어의 압력이 전단부에 닿는 고압에어의 압력보다 높기 때문이다.

고압에어 공급장치(2)를 이용하여 필터의 표면에 부착된 분진을 털어준다 하더라도 일정시간이 필터를 교환해 줄 필요가 있다. 필터의 교환 주기는 분진의 농도, 작동시간 등에 따라 다를 수 있지만, 통상 지하철의 경우 3-12 개월 정도가 될 수 있다.

에어 배출장치(3)는 필터(11)를 통하여 정화된 에어가 장치 외부, 즉 지하철 객차 외부로 배출되도록 하기 위한 장치로서, 팬(fan)(31)과 그 팬을 구동시키는 모터(32)로 이루어진다. 팬을 구동시킴으로써 정화된 공기가 청정 에어 배출구(102)를 통하여 장치 외부로 배출된다.

본 고안의 분진 제거 장치는 지하철 전동차(제1호차)의 기관실에 인접하여 약 1.5∼2.0m의 폭을 점유하도록 설치될 수 있다. 물론 가장 후미의 객차에도 기관실이 있는 경우에는 그 기관실에 인접하여 본 고안의 장치를 설치할 수 있다.

본 고안의 분진 제거 장치의 처리용량은 터널구간의 용적, 차량속도, 운행횟수 등에 따라 결정될 수 있으며, 이는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 설계될 수 있다.

한 예로, 편도터널의 크기가 폭 4m, 높이 6m라 하고, 지하철의 평균속도를 50㎞/h라 할 때, 공기의 유속은 다음과 같이 계산된다.

터널의 단면적(A) = 4m × 6m = 24㎡

차량의 주행에 의한 공기유속(V) = 50㎞/h × 1000m/㎞ × 60min/h × 60sec/min = 13.88m/sec

처리풍량(Q) = A × V × 60sec/min

= 24㎡ × 13.88m/sec × 60sec/min

= 19,988 ㎥/min

≒ 20,000 ㎥/min

그런데 실제로 1 대의 분진 제거 장치를 지하철 전동차에 탑재하여 1분에 20,000㎥의 공기를 처리한다는 것은 불가능하다. 그렇지만 전동차는 반복하여 주행하기 때문에, 1분당 처리량이 크지 않다 하더라도 결국 많은 양의 공기를 처리할 수 있게 된다.

1일간 현재 전동차의 운행회수는 약 600회에 이르는데, 만일 1분당 200㎥의 공기를 처리할 수 있는 장치를 탑재하여 100회 운행을 하면, 20,000㎥의 공기를 처리할 수 있는 것이다. 전동차가 현재와 같이 600회 정도 운행된다면, 1대의 장치로써 터널 내의 공기를 6회만큼 정화하는 결과를 가져온다. 전동차가 계속하여 운행하면서 지하 공간의 공기를 평균 6회 정도 정화할 수 있다면 현재의 지하공간의 분진 농도는 현저히 감소될 수 있고, 터널 내의 벽을 물청소하는 횟수도 현저히 줄일 수 있다.

본 고안의 분진 제거 장치는 지하철이 지하 터널 내를 운행하는 경우에만 작동되고, 지상 선로를 운행하는 경우에는 작동되지 않도록 음파센서(50)를 더 구비한다. 이러한 음파센서의 구비는 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

본 고안은 운행되는 지하철 객차에 탑재하여 지하철이 터널구간을 운행하는 동안에 터널내의 분진을 제거하고, 지하철 터널내의 분진을 제거하여 터널 벽을 물청소하는 비용을 절감하며, 현재 운행되고 있는 지하철 객차의 기관실 선단 객차(제1호) 및/또는 후단 객차에 간편하게 설치할 수 있는 분진 제거 장치를 제공하는 고안의 효과를 갖는다.

본 고안의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 고안의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

제1도는 본 고안에 따른 분진 제거 장치가 설치된 지하철 전동차의 개략적인 정면도이다.

제2도는 제1도의 지하철 전동차의 개략적인 부분 절개 측면도이다.

제3도는 6개의 필터로 이루어진 필터 세트의 개략적인 측면도이다.

제4도는 필터 세트내의 공기 흐름을 개략적으로 도시하는 도면이다.

제5도는 하나의 필터가 고압 에어에 의하여 필터 표면에 부착된 분진을 털어주는 모습을 개략적으로 도시하는 도면이다.

* 도면의 주요부호에 대한 설명 *

1: 필터 세트 2: 고압에어 공급장치

3: 에어 배출장치 11: 필터

12: 지지대 15: 튜브 시이트(tube sheet)

21: 에어 파이프 22: 에어 밸브

23: 콤프레셔(compressor) 24: 콘트롤 박스

31: 팬(fan) 32: 모터

101: 오염 에어 흡입구 102: 청정 에어 배출구

Claims (6)

1. 지하철 전동차의 기관실에 인접하도록 탑재하여 지하 터널 내의 오염된 공기가 오염 에어 흡입구(101)를 통하여 유입되어 정화된 후 정화된 공기가 청정 에어 배출구(102)를 통하여 배출되는 분진 제거 장치에 있어서,

   복수개의 필터(11)가 상기 분진 제거 장치의 내부에 상기 오염 에어 흡입구 측에 배열된 필터 세트(1);

   상기 복수개의 필터의 후단부에 설치되어 고압에어로써 상기 필터(11)를 순차적으로 털어주기 위한 고압에어 공급장치(2); 및

   상기 고압에어 공급장치에 연결되어 상기 필터에 의하여 분진이 제거된 청정공기를 상기 분진 제거 장치의 외부로 배출시키기 위한 에어 배출장치(3);

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분진 제거 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 필터 세트(1)는 3개의 필터를 세로 방향으로 2줄 형성하여 모두 6개의 필터가 배열되는 것을 특징으로 하는 분진 제거 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 필터(11)는 그 전단부(11a)가 원통형 모양의 필터이고 그 후단부(11b)가 실린더형 모양의 필터이며, 상기 필터는 지지대(12)에 의하여 각각 지지되고, 각 필터(11)의 후단부(11b)가 튜브 시이트(15)에 지지되는 것을 특징으로 하는 분진 제거 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 고압에어 공급장치(2)는 필터의 표면에 부착된 분진을 털어주기 위하여 필터(11) 내부쪽으로 고압에어를 순간적으로 그리고 복수개의 필터에 순차적으로 분사시키기 위한 장치로서,

   상기 고압에어 공급장치(2)의 내부에 설치되어 고압에어를 생성시키는 콤프레셔(23);

   상기 콤프레셔에서 발생한 고압에어를 상기 필터에 연결된 부위로 이송시키는 에어 파이프(21);

   상기 복수개의 필터마다 설치되어 상기 고압에어를 개폐하는 에어 밸브(22); 및

   상기 에어 밸브 각각에 전기적으로 연결되어 상기 에어 밸브를 순차적으로 작동시키는 콘트롤 박스(24)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분진 제거 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 에어 배출장치(3)는 상기 필터(11)를 통하여 정화된 에어가 장치 외부, 즉 지하철 객차 외부로 배출되도록 하기 위한 장치로서, 팬(fan)(31)과 그 팬을 구동시키는 모터(32)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분진 제거 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 분진 제거 장치가 지하철이 지하 터널내를 운행하는 경우에만 작동되고, 지상 선로를 운행하는 경우에는 작동되지 않도록 상기 에어 배출 장치의 외측 상부에 음파센서(50)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 분진 제거 장치.