KR102709586B1 - Oxygen supply system for high-speed railway vehicles using compressed air tank - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템에 관한 것으로서, 특히 차량 실내의 이산화탄소 농도가 권고 기준치에 근접하거나 초과하게 되는 경우 산소를 공급하므로써 이산화탄소의 농도를 조절하고 쾌적한 실내 환경을 이루도록 하는 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템에 관한 것이다. 구성은 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템에 있어서, 고속철도차량(100) 외부의 대기압 공기를 압축, 먼지와 수분을 제거한 후 압축공기를 사용하는 차량내 각 장치로 공급하는 역할을 하기 위해 일측에 외부공기 유입구(210a)가 형성되고, 상기 외부공기 유입구(210a)의 일측으로는 제1 공기필터(211)가 형성되며, 상기 제1 공기필터(211)의 일측으로는 유입되는 외부공기를 소정의 압축력을 형성하도록 압축시키는 공기압축기(212)와 상기 공기압축기(212)의 일측으로는 공기를 냉각시키는 공기냉각기(213)가 형성되고, 상기 공기냉각기(213)의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 공기건조기(214)가 형성되며, 상기 공기건조기(214)의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 먼지와 같은 이물질을 제거하기 위한 제2 공기필터(215)가 형성된 주공기압축부(210)와; 고속철도차량의 객실 내에 설치되어 이산화탄소의 농도를 실시간으로 검지하는 역할을 하는 이산화탄소 검지센서(220)와; 고속철도차량(100) 내 일측에 설치되어 상기 주공기압축부(210)로부터 공급되는 압축공기를 공급받아 보관 및 배출하며 일측에는 공급받는 산소량을 실시간으로 모니터링하기 위한 압력센서(234)를 구비하고 일측면에는 압축공기 공급라인(P1)이 형성되며, 타 일측면에는 소음기(235)가 설치될 수 있는 압축공기 배출라인(P2)이 형성된 압축공기통(231)과, 상기 이산화탄소 검지센서(220)로부터 전송받은 이산화탄소의 농도값에 따라 상기 압축공기통(231)에 보관되어 있는 산소를 객실 내에 공급하도록 제어하는 산소공급제어기(232)와 상기 주공기압축부(210)의 공기압축기(212)로부터 공급되는 압축공기를 압축공기통(231)으로 공급하거나 차단하기 위한 제1 전자밸브(233a)와, 보관되어 있는 산소를 필요시 객실 내로 공급 또는 차단 하기 위한 제2 전자밸브(233b)로 이루어지는 전자밸브(233)를 포함하는 산소공급장치(230); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, and more particularly, to an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, which supplies oxygen when the carbon dioxide concentration inside the vehicle approaches or exceeds the recommended standard, thereby controlling the concentration of carbon dioxide and creating a comfortable indoor environment. The configuration is an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, in which an external air inlet (210a) is formed on one side to compress the atmospheric air outside the high-speed railway vehicle (100), remove dust and moisture, and then supply the compressed air to each device in the vehicle that uses the compressed air, and a first air filter (211) is formed on one side of the external air inlet (210a), an air compressor (212) that compresses the external air introduced to one side of the first air filter (211) to form a predetermined compression force, and an air cooler (213) that cools the air is formed on one side of the air compressor (212), an air dryer (214) that removes moisture contained in the air is formed on one side of the air cooler (213), and a second air filter (215) that removes foreign substances such as dust contained in the air is formed on one side of the air dryer (214). A formed main air compression unit (210) and a carbon dioxide detection sensor (220) installed in a passenger compartment of a high-speed railway vehicle to detect the concentration of carbon dioxide in real time; A compressed air tank (231) installed on one side of a high-speed railway vehicle (100) to receive, store and discharge compressed air supplied from the main air compression unit (210), and having a pressure sensor (234) for monitoring the amount of oxygen supplied in real time on one side, a compressed air supply line (P1) formed on one side, and a compressed air discharge line (P2) formed on the other side in which a silencer (235) can be installed, an oxygen supply controller (232) for controlling the supply of oxygen stored in the compressed air tank (231) into the passenger compartment according to the concentration value of carbon dioxide transmitted from the carbon dioxide detection sensor (220), a first electronic valve (233a) for supplying or blocking compressed air supplied from the air compressor (212) of the main air compression unit (210) to the compressed air tank (231), and a second electronic valve (233b) for supplying or blocking stored oxygen into the passenger compartment when necessary. It is characterized by comprising an oxygen supply device (230) including an electronic valve (233) formed of an electronic valve (233b);
Description
본 발명은 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템에 관한 것으로서, 특히 차량 실내의 이산화탄소 농도가 권고 기준치에 근접하거나 초과하게 되는 경우 산소를 공급하므로써 이산화탄소의 농도를 조절하고 쾌적한 실내 환경을 이루도록 하는 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, and more particularly, to an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, which supplies oxygen when the carbon dioxide concentration inside the vehicle approaches or exceeds the recommended standard, thereby controlling the concentration of carbon dioxide and creating a comfortable indoor environment.
일반적으로 철도차량은 공기조화장치의 가동시 외기를 유입하는 과정에서 환기가 이루어지도록 한다.In general, railway vehicles are ventilated by bringing in outside air when the air conditioning system is in operation.
그리고, 고속철도차량은 터널에 진출입할 때, 터널 입출구의 선로변에 설치되어 있는 TWC장치로부터 터널 입출구 인식 신호를 받아서, 차량이 터널 진입전에 환기장치를 닫고, 터널 진출후에 환기장치를 여는 방식으로 이루어지는 것도 있다.In addition, when a high-speed railway vehicle enters or exits a tunnel, it receives a tunnel entry/exit recognition signal from the TWC device installed on the trackside of the tunnel entrance/exit, and the vehicle closes the ventilation device before entering the tunnel and opens the ventilation device after exiting the tunnel.
또, 고속철도차량의 경우 고속주행시 발생되는 객실내 압력변화를 최소화하기 위하여 기밀구조로 설계 및 제작 후 운영되고 있다.In addition, high-speed railway vehicles are designed, manufactured, and operated with an airtight structure to minimize pressure changes inside the cabin that occur during high-speed travel.
여기서, 기밀구조란 고속주행시 발생되는 차량외부의 압력 변화나 압력파로 인해 발생되는 객실내 압력변화를 최소화하기 위한 구조이며, 객실내 압력 변화가 심한 경우 차량의 미세한 틈을 통한 공기 흐름으로 인한 휘파람 소리의 이상 소음 발생과 객실 승객에게는 이명현상등으로 인한 불편을 야기하게 된다.Here, the airtight structure is a structure that minimizes pressure changes inside the cabin caused by pressure waves or pressure changes outside the vehicle when driving at high speeds. In cases where the pressure changes inside the cabin are severe, abnormal noises such as whistling noises are generated due to airflow through the vehicle's small gaps, and discomfort such as tinnitus is caused to passengers.
이러한 문제를 발생 시키는 객실내 압력변화를 최소화하기 위해서는 차량의 차체와 같은 구조물은 기밀 설계 및 용접이 필요하며 추가적으로 기능상 차량 내외부와 연결되어 있는 승객이 출입하는 승강문과 실내 냉난방을 위한 에어컨 및 화장실 장치와 같은 기능품에도 기밀구조의 설계를 적용하고 있으며 도 1에 도시된 바와 같이 고속철도차량(100)의 완성차 시험단계에서 차량 전체의 기밀상태를 검사하게 된다.In order to minimize the pressure change inside the cabin that causes such problems, structures such as the body of the vehicle require airtight design and welding, and additionally, airtight design is applied to functional parts such as the passenger doors that are functionally connected to the inside and outside of the vehicle, air conditioners for cooling and heating the interior, and toilet devices. As illustrated in FIG. 1, the airtightness of the entire vehicle is inspected during the complete vehicle test stage of the high-speed railway vehicle (100).
특히, 도 2에 도시한 바와 같이 고속철도차량이 터널에 진출입할 때, 터널 입출구의 선로변에 설치되어 있는 TWC장치로부터 터널 입출구 인식 신호를 받아서, 차량이 터널 진입전에 환기장치를 닫고, 터널 진출후에 환기장치를 여는 방식으로 이루어진다.In particular, as illustrated in Fig. 2, when a high-speed railway vehicle enters or exits a tunnel, a tunnel entry/exit recognition signal is received from a TWC device installed on the trackside of the tunnel entrance/exit, and the vehicle closes the ventilation device before entering the tunnel and opens the ventilation device after exiting the tunnel.
여기서, 환기장치는 도 3에 도시한 바와 같이 플랩식 환기장치로 구성되어, TWC로부터 터널 진출입 신호를 받으면, 환기장치의 외부 신선공기 취입구를 플랩으로 닫아서, 외부의 압력이 객실내부로 전파되는 것을 차단하게 된다.Here, the ventilation device is configured as a flap-type ventilation device as shown in Fig. 3, and when a tunnel entry/exit signal is received from the TWC, the external fresh air intake port of the ventilation device is closed with a flap to block external pressure from being transmitted into the cabin.
이렇게 플랩이 차단되는 경우 이명현상과 이상소음은 저감될 수 있으나 승객에게 필요한 외부 신선공기의 유입이 차단 또는 감소됨에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 객실내 이산화탄소의 농도가 상대적으로 증가하게 되는 문제점이 발생하게 된다. When the flap is blocked in this way, tinnitus and abnormal noise can be reduced, but as the inflow of fresh outside air required by passengers is blocked or reduced, a problem occurs in which the concentration of carbon dioxide in the cabin relatively increases, as shown in Fig. 4.
또한, 철도차량 객실 내 이산화탄소의 농도가 증가하는 사유는 밀폐된 철도차량내에서 승객수가 증가하거나 외부 신선공기의 유입량이 감소하는 경우에 발생된다. Additionally, the reason why the concentration of carbon dioxide inside a railway vehicle increases is when the number of passengers in a closed railway vehicle increases or the amount of fresh outside air entering decreases.
뿐만 아니라, 국내외 고속전철의 수요가 증가함에 따라 터널이 많은 산악지대의 노선에서도 고속전철을 운행할 수 밖에 없으며 이런 산악지대를 운행하는 경우 잦은 터널 구간이 존재하며 터널로 인해 장시간 외부 신선공기의 유입을 차단하고 운행하므로써 더 많은 산소의 공급이 필요하게 된다.In addition, as the demand for high-speed trains increases domestically and internationally, high-speed trains have no choice but to operate on routes in mountainous areas with many tunnels. When operating in such mountainous areas, there are frequent tunnel sections, and since the tunnels block the inflow of fresh outside air for long periods of time, more oxygen needs to be supplied.
그러나, 종래의 철도차량용 플랩식 환기장치는 커버를 여닫는 구조여서, 차량의 사용연령이 길어지면, 기밀성능이 떨어지기도 하며, 터널내에서는 플랩을 계속 닫고 있기 때문에 터널내에서는 신선 공기를 객실내로 공급할 수 없는 문제점이 있었다.However, since the conventional flap-type ventilation device for railway vehicles has a structure that opens and closes the cover, as the vehicle ages, its airtightness may decrease, and since the flap is kept closed inside the tunnel, there was a problem in that fresh air could not be supplied to the passenger compartment inside the tunnel.
특히 장대터널의 경우, 오랜 시간 외부 공기의 공급차단으로 인하여 객실내 산소 농도가 떨어지고, 승객들의 쾌적성 저하와 두통을 유발할 수도 있는 문제점이 있다.Especially in the case of long tunnels, there is a problem that the oxygen concentration inside the cabin may drop due to the supply of outside air being cut off for a long time, which may reduce passenger comfort and cause headaches.
또, 고속철도 터널 입출구의 선로변에 설치되어 있는 TWC 장치의 고장으로 인하여, 차량의 터널 진출입시, 플랩을 여닫는 기능이 상실되어 기밀 기능을 못하는 경우도 있는 문제점이 있었다. In addition, there was a problem in which, due to a failure of the TWC device installed on the trackside at the entrance and exit of a high-speed railway tunnel, the flap opening and closing function was lost when a vehicle entered or exited the tunnel, resulting in an inability to perform the airtight function.
또한, 이렇게 플랩이 차단되는 경우 이명현상과 이상소음은 저감될 수 있으나 승객에게 필요한 외부 신선공기의 유입이 차단 또는 감소됨에 따라 도 2와 같이 객실내 이산화탄소의 농도가 상대적으로 증가하게 되는 문제점이 있었다.In addition, when the flap is blocked in this way, tinnitus and abnormal noise can be reduced, but there is a problem in that the concentration of carbon dioxide in the cabin relatively increases as shown in Fig. 2 because the inflow of fresh outside air required by passengers is blocked or reduced.
이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고속철도차량 객실 내에 실시간으로 이산화탄소의 농도를 측정할 수 있는 센서를 설치하여 실내 공기질 권고기준 이상의 이산화탄소 농도가 측정될 경우, 산소를 지속적으로 공급할 수 있도록 함으로써, 이산화탄소의 농도가 증가하는 것을 방지하여 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있는 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, which can prevent an increase in the concentration of carbon dioxide by installing a sensor capable of measuring the concentration of carbon dioxide in real time inside a high-speed railway vehicle cabin and continuously supplying oxygen when a carbon dioxide concentration exceeding the indoor air quality recommendation standard is measured, thereby maintaining a pleasant indoor environment.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템에 있어서, 고속철도차량 외부의 대기압 공기를 압축, 먼지와 수분을 제거한 후 압축공기를 사용하는 차량내 각 장치로 공급하는 역할을 하기 위해 일측에 외부공기 유입구가 형성되고, 상기 외부공기 유입구의 일측으로는 제1 공기필터가 형성되며, 상기 제1 공기필터의 일측으로는 유입되는 외부공기를 소정의 압축력을 형성하도록 압축시키는 공기압축기와 상기 공기압축기의 일측으로는 공기를 냉각시키는 공기냉각기가 형성되고, 상기 공기냉각기의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 공기건조기가 형성되며, 상기 공기건조기의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 먼지와 같은 이물질을 제거하기 위한 제2 공기필터가 형성된 주공기압축부와; 고속철도차량의 객실 내에 설치되어 이산화탄소의 농도를 실시간으로 검지하는 역할을 하는 이산화탄소 검지센서와; 고속철도차량 내 일측에 설치되어 상기 주공기압축부로부터 공급되는 압축공기를 공급받아 보관 및 배출하며 일측에는 공급받는 산소량을 실시간으로 모니터링하기 위한 압력센서를 구비하고 일측면에는 압축공기 공급라인이 형성되며, 타 일측면에는 소음기가 설치될 수 있는 압축공기 배출라인이 형성된 압축공기통과, 상기 이산화탄소 검지센서로부터 전송받은 이산화탄소의 농도값에 따라 상기 압축공기통에 보관되어 있는 산소를 객실 내에 공급하도록 제어하는 산소공급제어기와 상기 주공기압축부의 공기압축기로부터 공급되는 압축공기를 압축공기통으로 공급하거나 차단하기 위한 제1 전자밸브와, 보관되어 있는 산소를 필요시 객실 내로 공급 또는 차단 하기 위한 제2 전자밸브로 이루어지는 전자밸브를 포함하는 산소공급장치; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, comprising: a main air compression unit having an outside air inlet formed on one side for compressing atmospheric air outside the high-speed railway vehicle, removing dust and moisture therefrom, and supplying the compressed air to each device in the vehicle that uses the air; a first air filter formed on one side of the outside air inlet; an air compressor formed on one side of the first air filter for compressing outside air introduced therein to form a predetermined compression force; an air cooler formed on one side of the air compressor for cooling the air; an air dryer formed on one side of the air cooler for removing moisture contained in the air; and a second air filter formed on one side of the air dryer for removing foreign substances such as dust contained in the air; a carbon dioxide detection sensor installed in a passenger compartment of a high-speed railway vehicle for detecting the concentration of carbon dioxide in real time; The present invention is characterized by comprising: an oxygen supply device including an electronic valve comprising: a compressed air passage installed on one side of a high-speed railway vehicle, which receives, stores, and discharges compressed air supplied from the main air compression unit, and which has a pressure sensor for monitoring the amount of oxygen supplied in real time on one side, a compressed air supply line formed on one side, and a compressed air discharge line on which a silencer can be installed on the other side; an oxygen supply controller which controls the supply of oxygen stored in the compressed air passage into the passenger compartment according to the concentration value of carbon dioxide transmitted from the carbon dioxide detection sensor; and a first electronic valve which supplies or blocks the compressed air supplied from the air compressor of the main air compression unit to the compressed air passage, and a second electronic valve which supplies or blocks the stored oxygen into the passenger compartment when necessary;
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이상에서와 같이 본 발명은 외부 공기의 유입 차단으로 밀폐된 객실 내부에 산소를 지속적으로 공급할 수 있도록 함으로써 이산화탄소의 농도 증가를 억제하여 쾌적한 객실 환경을 유지하는 효과가 있다.As described above, the present invention has the effect of maintaining a pleasant cabin environment by suppressing an increase in the concentration of carbon dioxide by continuously supplying oxygen into a sealed cabin by blocking the inflow of outside air.
또, 본 발명은 객실내 이산화탄소의 농도가 과도하게 증가하는 것을 예방하여 승객의 어지러움과 구토 유발을 방지하는 효과를 도모할 수 있다.In addition, the present invention can prevent the concentration of carbon dioxide in a cabin from increasing excessively, thereby preventing dizziness and vomiting in passengers.
특히, 본 발명은 고속주행하는 고속철도차량 여행객의 쾌적한 여행을 도모할 수 있다.In particular, the present invention can promote a comfortable journey for passengers on high-speed railway vehicles traveling at high speed.
도 1은 종래 고속철도차량의 기밀시험을 위한 측정장치 설치 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 TWC(Train Wayside Communication) 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 플랩(Flap)식 환기장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 고속철도차량의 외부 신선공기 유입 차단시 이산화탄소 농도가 증가하는 추세를 개략적으로 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템의 전체 구성을 블럭 형태로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템의 주공기압축부의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 이산화탄소 검지센서로서, 고체전해질을 기준으로 대향되는 면에 감지전극과 기준전극을 각각 형성하고 감지전극의 구성을 귀금속과 탄산염의 혼합층 상부에 다공성 귀금속층을 형성시킨 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 이산화탄소 검지센서로, 고체전해질을 기준으로 한쪽 면에 감지전극과 기준전극을 함께 형성하고 감지전극의 구성을 귀금속과 탄산염의 혼합층 상부에 다공성 귀금속층을 형성시킨 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산소공급시스템을 고속철도차량에 적용한 상태의 개략적인 평면도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 산소공급시스템을 고속철도차량에 적용한 상태의 개략적인 측면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템의 사용상태로서 객실내로 산소를 공급시의 요부 확대도이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템이 객실내로 산소를 공급 및 압축공기통에 압축공기 공급과 차단하는 상태를 나타낸 요부 확대도이다.Figure 1 is a drawing schematically showing the installation status of a measuring device for a conventional airtightness test of a high-speed railway vehicle.
Figure 2 is a schematic drawing of a conventional TWC (Train Wayside Communication) device.
Figure 3 is a schematic drawing of a conventional flap-type ventilation device.
Figure 4 is a graph schematically showing the trend of increasing carbon dioxide concentration when the inflow of external fresh air into a high-speed railway vehicle is blocked.
FIG. 5 is a block diagram showing the entire configuration of an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 6 is a drawing showing in detail the configuration of the main air compression unit of an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder according to the present invention.
FIG. 7 is a drawing showing a structure of a carbon dioxide detection sensor according to the present invention, in which a detection electrode and a reference electrode are respectively formed on opposite sides with respect to a solid electrolyte, and a porous precious metal layer is formed on top of a mixed layer of precious metal and carbonate as the configuration of the detection electrode.
FIG. 8 is a drawing showing a structure of a carbon dioxide detection sensor according to the present invention, in which a detection electrode and a reference electrode are formed together on one side based on a solid electrolyte, and a porous precious metal layer is formed on top of a mixed layer of precious metal and carbonate as the configuration of the detection electrode.
Figure 9 is a schematic plan view of an oxygen supply system according to a preferred embodiment of the present invention applied to a high-speed railway vehicle.
Figure 10 is a schematic side view of an oxygen supply system according to a preferred embodiment of the present invention applied to a high-speed railway vehicle.
Figure 11 is an enlarged view of the main part of an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder according to a preferred embodiment of the present invention, when supplying oxygen into a passenger compartment.
FIG. 12 is an enlarged view of the main parts showing the state in which an oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder according to a preferred embodiment of the present invention supplies oxygen into a passenger compartment and supplies and blocks compressed air to the compressed air cylinder.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings.
여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, components having the same function in all of the drawings below are given the same reference numerals, so that repetitive descriptions are omitted. In addition, it is stated that the terms described below are defined in consideration of their functions in the present invention, and should be interpreted as having their own commonly used meanings.
도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 산소 공급시스템(200)은 주공기압축부(210)와 이산화탄소 검지센서(220) 및 산소공급장치(230)로 대별되어 이루어진다.As shown in FIGS. 5 to 10, the oxygen supply system (200) according to the present invention is largely composed of a main air compression unit (210), a carbon dioxide detection sensor (220), and an oxygen supply device (230).
상기 주공기압축부(210)는 고속철도차량(100) 외부의 대기압 공기를 압축, 먼지와 수분을 제거한 후 압축공기를 사용하는 차량내 각 장치로 공급하는 역할을 한다.The above main air compression unit (210) compresses atmospheric air outside a high-speed railway vehicle (100), removes dust and moisture, and then supplies the compressed air to each device in the vehicle that uses it.
이를 위해, 상기 주공기압축부(210)는 일측에 외부공기 유입구(210a)가 형성되고, 상기 외부공기 유입구(210a)의 일측으로는 제1 공기필터(211)가 형성되며, 상기 제1 공기필터(211)의 일측으로는 유입되는 외부공기를 소정의 압축력을 형성하도록 압축시키는 공기압축기(212)가 형성된다.To this end, the main air compression unit (210) is formed with an external air inlet (210a) on one side, a first air filter (211) is formed on one side of the external air inlet (210a), and an air compressor (212) that compresses the external air being introduced to form a predetermined compression force is formed on one side of the first air filter (211).
여기서, 상기 공기압축기(212)는 예컨대, 모터와 피스톤 블럭 등으로 구성될 수 있다.Here, the air compressor (212) may be composed of, for example, a motor and a piston block.
또, 상기 공기압축기(212)의 일측으로는 공기를 냉각시키는 공기냉각기(213)가 형성되고, 상기 공기냉각기(213)의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 공기건조기(214)가 형성되며, 상기 공기건조기(214)의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 먼지와 같은 이물질을 제거하기 위한 제2 공기필터(215)가 형성되며, 상기 제2 공기필터(215)의 일측으로는 압축공기 토출구(210b)가 형성된다.In addition, an air cooler (213) for cooling air is formed on one side of the air compressor (212), an air dryer (214) for removing moisture contained in the air is formed on one side of the air cooler (213), a second air filter (215) for removing foreign substances such as dust contained in the air is formed on one side of the air dryer (214), and a compressed air discharge port (210b) is formed on one side of the second air filter (215).
그리고, 상기 압축공기를 사용하는 차량내 각 장치는 예컨대, 제동장치, 공조장치, 화장실장치, 산소공급장치, 기타 압축공기가 필요한 장치이다.And, each device in the vehicle that uses the compressed air is, for example, a braking device, an air conditioning device, a toilet device, an oxygen supply device, and other devices that require compressed air.
즉, 상기 주공기압축부(210)는 고속철도차량(100)의 하부에 설치되어 차량 제동에 필요한 공압을 제공하고, 실내 도어, 에어컨 등에 필요한 공압을 제어하도록 별도의 배관(P)이 입상되어 있다.That is, the main air compression unit (210) is installed at the bottom of a high-speed railway vehicle (100) to provide air pressure required for vehicle braking, and a separate pipe (P) is installed to control air pressure required for interior doors, air conditioners, etc.
상기 이산화탄소 검지센서(220)는, 고속철도차량 객실 내에 설치되어 이산화탄소의 농도를 실시간으로 검지하는 역할을 한다.The above carbon dioxide detection sensor (220) is installed inside a high-speed railway vehicle and detects the concentration of carbon dioxide in real time.
여기서, 국내 대중 교통차량의 실내공기질 관리법내 권고기준을 아래의 표 1을 참고하면 혼잡 시간대의 이산화탄소 농도는 2,500ppm 이하, 비혼잡 시간대에는 2,000ppm 이하를 권고하고 있다, (각 노선의 출발지에서 도착지까지 연속으로 측정한 값의 평균)Here, referring to Table 1 below, the recommended standards for the indoor air quality management of domestic public transportation vehicles are recommended to be 2,500 ppm or less for carbon dioxide concentration during rush hour and 2,000 ppm or less during non-rush hour (average of values measured continuously from the departure point to the destination of each route).
그리고, 상기 이산화탄소 검지센서(220)는 이산화탄소의 농도를 실시간으로 검지하여 이를 추후 설명할 산소공급제어기(232)로 정보를 전송한다.Additionally, the carbon dioxide detection sensor (220) detects the concentration of carbon dioxide in real time and transmits the information to the oxygen supply controller (232) to be described later.
또, 상기 이산화탄소 검지센서(220)는 장기 안정성 확보에 영향을 미치는 주요 원인이 탄산염 층의 고온 구동으로 인한 휘발과 탄산염 층과 귀금속 층 사이 계면의 접합성임을 알고, 장기 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있도록 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 고체전해질(221), 감지전극(222), 기준전극(223), 상기 감지전극(222) 및 기준전극(223)과 각각 연결된 기전력 리드선(L1, L2)으로 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the carbon dioxide detection sensor (220) is known to be composed of a solid electrolyte (221), a detection electrode (222), a reference electrode (223), and electromotive force leads (L1, L2) respectively connected to the detection electrode (222) and the reference electrode (223), as shown in FIGS. 7 and 8, in order to secure long-term stability and reliability, as the main causes affecting securing long-term stability are volatilization due to high-temperature operation of the carbonate layer and bonding of the interface between the carbonate layer and the precious metal layer.
또한, 상기 감지전극(222)은 고체전해질(221)의 표면에 귀금속과 탄산염의 혼합층(222a)을 형성하고, 상기 혼합층(222a) 상부에 다공성 귀금속층(222b)을 더 형성한 구조로 구성된다.In addition, the sensing electrode (222) is configured with a structure in which a mixed layer (222a) of a precious metal and a carbonate is formed on the surface of a solid electrolyte (221), and a porous precious metal layer (222b) is further formed on top of the mixed layer (222a).
그리고, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 상기 다공성 귀금속층(222b)은 상기 혼합층(222a)을 완전히 덮는 구조인 것이 바람직하다.And, as shown in FIG. 7 and FIG. 8, it is preferable that the porous precious metal layer (222b) has a structure that completely covers the mixed layer (222a).
이와 같이, 상기 감지전극(222)으로 귀금속과 탄산염의 혼합 층 상부에 다공성 귀금속 층을 더 형성하여, 고온 구동으로 인한 탄산염의 휘발 방지와 두 층간의 탈착(Delamination)을 방지하여 이산화탄소 검지센서(220)의 장기 안정성을 향상시킬 수 있다.In this way, by further forming a porous precious metal layer on top of the mixed layer of precious metal and carbonate using the detection electrode (222), the long-term stability of the carbonate detection sensor (220) can be improved by preventing volatilization of the carbonate due to high-temperature operation and delamination between the two layers.
상기 산소공급장치(230)는 고속철도차량(100) 내 일측에 설치되어 상기 주공기압축부(210)로부터 공급되는 압축공기(산소)를 공급받아 보관 및 배출하는 압축공기통(231)과, 상기 이산화탄소 검지센서(220)로부터 전송받은 이산화탄소의 농도값에 따라 상기 압축공기통(231)에 보관되어 있는 산소를 객실 내에 공급하도록 제어하는 산소공급제어기(232)와 전자밸브(233)를 포함한다.The above oxygen supply device (230) is installed on one side of a high-speed railway vehicle (100) and includes a compressed air tank (231) that receives compressed air (oxygen) supplied from the main air compression unit (210) and stores and discharges it, and an oxygen supply controller (232) and an electronic valve (233) that control the supply of oxygen stored in the compressed air tank (231) into the passenger compartment according to the concentration value of carbon dioxide transmitted from the carbon dioxide detection sensor (220).
또, 상기 압축공기통(231)의 일측에는 공급받은 산소량을 실시간으로 모니터링하기 위한 압력센서(234)가 구비된다.In addition, a pressure sensor (234) is provided on one side of the compressed air tank (231) to monitor the amount of oxygen supplied in real time.
그리고, 상기 압축공기통(231)의 일측면에는 압축공기 공급라인(P1)이 형성되고, 타 일측면에는 압축공기 배출라인(P2)이 형성된다.Additionally, a compressed air supply line (P1) is formed on one side of the compressed air tank (231), and a compressed air discharge line (P2) is formed on the other side.
여기서, 상기 압축공기통(231)의 압축공기 공급라인(P1)은 상기 주공기압축부(210)에 입상된 배관(P)의 일부분으로부터 분기된다.Here, the compressed air supply line (P1) of the compressed air tank (231) branches from a part of the pipe (P) installed in the main air compression unit (210).
이에 따라, 고속철도차량(100) 객실 내 산소 공급이 용이하고 실내가 협소한 공간에도 설치할 수 있으므로 공간활용이 좋고, 타 장치의 성능에 영향이 적다는 장점이 있다.Accordingly, it is easy to supply oxygen inside a high-speed railway vehicle (100) and can be installed even in narrow interior spaces, so it has the advantage of good space utilization and little influence on the performance of other devices.
또한, 상기 압축공기통(231)의 압축공기 배출라인(P2) 일단에는 압축된 공기가 객실 내로 공급시, 소음이 과하게 발생되는 것을 방지하거나 최소화하기 위하여 소음기(235)가 설치될 수 있다.In addition, a silencer (235) may be installed at one end of the compressed air discharge line (P2) of the compressed air tank (231) to prevent or minimize excessive noise when compressed air is supplied into the cabin.
상기 산소공급제어기(232)는 압력센서(234)를 통한 압축공기통(231)의 산소 보관상태를 실시간으로 모니터링하여 산소량에 따라 전자밸브(233)를 개폐시키거나, 이산화탄소 검지센서(220)에 의해 검지되는 이산화탄소 농도에 따라 전자밸브(233)를 개폐시키는 역할을 한다.The above oxygen supply controller (232) monitors the oxygen storage status of the compressed air tank (231) in real time through the pressure sensor (234) and opens and closes the electronic valve (233) according to the amount of oxygen, or opens and closes the electronic valve (233) according to the carbon dioxide concentration detected by the carbon dioxide detection sensor (220).
또, 상기 전자밸브(233)는 주공기압축부(210)의 공기압축기(212)로부터 공급되는 압축공기를 압축공기통(231)으로 공급하거나 차단하기 위한 제1 전자밸브(233a)와, 보관되어 있는 산소를 필요시 객실 내로 공급 또는 차단 하기 위한 제2 전자밸브(233b)로 이루어진다.In addition, the above-mentioned solenoid valve (233) is composed of a first solenoid valve (233a) for supplying or blocking compressed air supplied from an air compressor (212) of a main air compressor (210) to a compressed air tank (231), and a second solenoid valve (233b) for supplying or blocking stored oxygen into a cabin when necessary.
또한, 본 발명에 따른 상기 이산화탄소 검지센서(220)와 산소공급장치(230)는 설치 위치와 수량은 각 열차에 적합하도록 객실, 승강장, 부속실등 가변적으로 변경 가능하다.In addition, the carbon dioxide detection sensor (220) and the oxygen supply device (230) according to the present invention can be variably changed in the installation location and quantity in the passenger compartment, platform, auxiliary room, etc. to suit each train.
한편, 본 발명은 상기 산소공급 시스템(200)을 구비하는 고속철도차량(100)을 더 제공할 수 있다.Meanwhile, the present invention can further provide a high-speed railway vehicle (100) equipped with the oxygen supply system (200).
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 산소공급 시스템의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.The operational state of the oxygen supply system according to the present invention configured as described above is described as follows.
먼저, 본 발명에 따른 산소공급 시스템이 구비된 고속철도차량을 운행시, 객실 내부의 이산화탄소 농도가 증가하여 실내 공기질 권고기준에 근접하거나 초과하게 되는 경우 상기 이산화탄소 검지센서(220)가 이를 검지하게 된다.First, when operating a high-speed railway vehicle equipped with an oxygen supply system according to the present invention, if the carbon dioxide concentration inside the cabin increases and approaches or exceeds the indoor air quality recommendation standard, the carbon dioxide detection sensor (220) detects this.
이후, 상기 이산화탄소 검지센서(220)는 검지된 이산화탄소의 농도값이 실내 공기질 권고기준에 근접하거나 초과할 경우, 그 검지 값을 상기 산소공급제어기(232)로 송신한다.Thereafter, if the concentration value of the detected carbon dioxide is close to or exceeds the indoor air quality recommendation standard, the carbon dioxide detection sensor (220) transmits the detection value to the oxygen supply controller (232).
이에 의해, 상기 산소공급제어기(232)는 상기 제2 전자밸브(233b)가 개방되도록 제어 신호를 전송한다.Accordingly, the oxygen supply controller (232) transmits a control signal to open the second electronic valve (233b).
그러면, 상기 제2 전자밸브(233b)가 개방되면 상기 압축공기통(231)에 보관되어 있는 산소가 압축공기 배출라인(P2)을 따라 이동하여 소음기(235)를 통해 압축된 공기가 객실 내로 공급된다.Then, when the second solenoid valve (233b) is opened, the oxygen stored in the compressed air tank (231) moves along the compressed air discharge line (P2) and the compressed air is supplied into the cabin through the silencer (235).
이에 따라, 고속철도차량(100) 객실 내의 이산화탄소 농도가 증가되는 것을 억제하여 쾌적한 실내 환경을 이루게 된다.Accordingly, the concentration of carbon dioxide inside the cabin of a high-speed railway vehicle (100) is suppressed to prevent an increase, thereby creating a comfortable indoor environment.
그리고, 상기 압축공기통(231)에 보관되어 있는 산소가 객실 내로 공급되어 산소가 부족할 경우, 실시간으로 산소량을 모니터링하고 있는 상기 압력센서(234)가 검지한 산소량 부족 값을 상기 산소공급제어기(232)로 송신한다.And, when the oxygen stored in the compressed air tank (231) is supplied into the room and there is a shortage of oxygen, the pressure sensor (234), which monitors the amount of oxygen in real time, detects the shortage of oxygen and transmits the value to the oxygen supply controller (232).
이에 의해, 상기 산소공급제어기(232)는 상기 제1 전자밸브(233a)가 개방되도록 제어 신호를 전송한다.Accordingly, the oxygen supply controller (232) transmits a control signal to open the first electronic valve (233a).
그러면, 상기 제1 전자밸브(233a)가 개방되고 상기 공기압축기(212)로부터 압축공기가 공급되어 압축공기통(231)으로 유입된다.Then, the first solenoid valve (233a) is opened and compressed air is supplied from the air compressor (212) and flows into the compressed air tank (231).
그리고, 상기 주공기압축부(210)의 공기압축기(212)로부터 공급되는 압축공기가 압축공기통(231)에 가득차게 되면 상기 압력센서(234)는 이를 감지하여 산소량 충족 값을 상기 산소공급제어기(232)로 송신한다.And, when the compressed air supplied from the air compressor (212) of the main air compression unit (210) fills the compressed air tank (231), the pressure sensor (234) detects this and transmits the oxygen amount sufficiency value to the oxygen supply controller (232).
이에 의해, 상기 산소공급제어기(232)는 상기 제1 전자밸브(233a)가 폐쇄되도록 제어 신호를 전송한다.Accordingly, the oxygen supply controller (232) transmits a control signal to close the first electronic valve (233a).
즉, 상기 제1 전자밸브(233a)는 상기 산소공급제어기(232)가 압력센서(234)로부터 센싱되는 압축공기통(231)의 공압력에 따라 산소량을 인지하는 것에 의해 개폐된다.That is, the first electronic valve (233a) is opened and closed by the oxygen supply controller (232) recognizing the amount of oxygen according to the air pressure of the compressed air tank (231) sensed by the pressure sensor (234).
그리고, 상기 제2 전자밸브(233b)는 상기 산소공급제어기(232)가 이산화탄소 검지센서(220)로부터 센싱되는 객실 내 이산화탄소 농도에 따라 개폐되어 압축공기통(231)에 보관되어 있는 산소(공기)를 객실 내로 공급하거나 차단하게 된다.And, the second electronic valve (233b) is opened and closed by the oxygen supply controller (232) according to the concentration of carbon dioxide in the cabin sensed by the carbon dioxide detection sensor (220) to supply or block the oxygen (air) stored in the compressed air tank (231) into the cabin.
따라서, 본 발명은 이와 같은 동작을 지속적으로 반복함으로써 상기 압축공기통에 압축공기가 항상 충진되도록 하여 필요시, 객실 내에 산소를 공급하여 이산화탄소 농도 증가를 방지하고 쾌적한 환경을 제공받을 수 있는 것이다.Accordingly, the present invention continuously repeats this operation so that the compressed air tank is always filled with compressed air, and when necessary, oxygen is supplied into the cabin to prevent an increase in the carbon dioxide concentration and provide a comfortable environment.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the attached drawings, and it will be apparent to a person skilled in the art to which the present invention pertains that various substitutions, modifications, and changes to equivalent other embodiments are possible within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention.
200 : 산소 공급시스템 210 : 주공기압축부
210a : 외부공기 유입구 210b : 압축공기 토출구
211 : 제1 공기필터 212 : 공기압축기
213 : 공기냉각기 214 : 공기건조기
215 : 제2 공기필터 P ; 배관
220 : 이산화탄소 검지센서 221 : 고체전해질
222 : 감지전극 222a : 혼합층
222b : 다공성 귀금속층 223 : 기준전극
230 : 산소공급장치 231 : 압축공기통
P1 : 압축공기 공급라인 P2 : 압축공기 배출라인
232 : 산소공급제어기 233 : 전자밸브
233a : 제1 전자밸브 233b : 제2 전자밸브
234 : 압력센서 235 : 소음기
100 : 고속철도차량200: Oxygen supply system 210: Main air compressor
210a: Outside air inlet 210b: Compressed air outlet
211: 1st air filter 212: Air compressor
213 : Air cooler 214 : Air dryer
215: 2nd air filter P; piping
220: Carbon dioxide detection sensor 221: Solid electrolyte
222: Detection electrode 222a: Mixed layer
222b: Porous precious metal layer 223: Reference electrode
230: Oxygen supply device 231: Compressed air tank
P1: Compressed air supply line P2: Compressed air discharge line
232: Oxygen supply controller 233: Electronic valve
233a: 1st solenoid valve 233b: 2nd solenoid valve
234 : Pressure sensor 235 : Silencer
100 : High-speed rail vehicle
Claims (8)
고속철도차량(100) 외부의 대기압 공기를 압축, 먼지와 수분을 제거한 후 압축공기를 사용하는 차량내 각 장치로 공급하는 역할을 하기 위해 일측에 외부공기 유입구(210a)가 형성되고, 상기 외부공기 유입구(210a)의 일측으로는 제1 공기필터(211)가 형성되며, 상기 제1 공기필터(211)의 일측으로는 유입되는 외부공기를 소정의 압축력을 형성하도록 압축시키는 공기압축기(212)와 상기 공기압축기(212)의 일측으로는 공기를 냉각시키는 공기냉각기(213)가 형성되고, 상기 공기냉각기(213)의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 수분을 제거하기 위한 공기건조기(214)가 형성되며, 상기 공기건조기(214)의 일측으로는 공기에 포함되어 있는 먼지와 같은 이물질을 제거하기 위한 제2 공기필터(215)가 형성된 주공기압축부(210)와;
고속철도차량의 객실 내에 설치되어 이산화탄소의 농도를 실시간으로 검지하는 역할을 하는 이산화탄소 검지센서(220)와;
고속철도차량(100) 내 일측에 설치되어 상기 주공기압축부(210)로부터 공급되는 압축공기를 공급받아 보관 및 배출하며 일측에는 공급받는 산소량을 실시간으로 모니터링하기 위한 압력센서(234)를 구비하고 일측면에는 압축공기 공급라인(P1)이 형성되며, 타 일측면에는 소음기(235)가 설치될 수 있는 압축공기 배출라인(P2)이 형성된 압축공기통(231)과, 상기 이산화탄소 검지센서(220)로부터 전송받은 이산화탄소의 농도값에 따라 상기 압축공기통(231)에 보관되어 있는 산소를 객실 내에 공급하도록 제어하는 산소공급제어기(232)와 상기 주공기압축부(210)의 공기압축기(212)로부터 공급되는 압축공기를 압축공기통(231)으로 공급하거나 차단하기 위한 제1 전자밸브(233a)와, 보관되어 있는 산소를 필요시 객실 내로 공급 또는 차단 하기 위한 제2 전자밸브(233b)로 이루어지는 전자밸브(233)를 포함하는 산소공급장치(230); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압축공기통을 이용한 고속철도차량용 산소 공급시스템.In an oxygen supply system for high-speed railway vehicles using compressed air cylinders,
A main air compression unit (210) having an external air inlet (210a) formed on one side to compress the atmospheric air outside a high-speed railway vehicle (100), remove dust and moisture, and then supply the compressed air to each device in the vehicle that uses the compressed air, and a first air filter (211) formed on one side of the external air inlet (210a), an air compressor (212) formed to compress the external air introduced to one side of the first air filter (211) to form a predetermined compression force, an air cooler (213) formed to cool the air on one side of the air compressor (212), an air dryer (214) formed to remove moisture contained in the air on one side of the air cooler (213), and a second air filter (215) formed to remove foreign substances such as dust contained in the air on one side of the air dryer (214);
A carbon dioxide detection sensor (220) installed in the cabin of a high-speed railway vehicle to detect the concentration of carbon dioxide in real time;
A compressed air tank (231) installed on one side of a high-speed railway vehicle (100) to receive, store, and discharge compressed air supplied from the main air compression unit (210), and having a pressure sensor (234) for monitoring the amount of oxygen supplied in real time on one side, a compressed air supply line (P1) formed on one side, and a compressed air discharge line (P2) formed on the other side in which a silencer (235) can be installed, an oxygen supply controller (232) for controlling the supply of oxygen stored in the compressed air tank (231) into the passenger compartment according to the concentration value of carbon dioxide transmitted from the carbon dioxide detection sensor (220), a first electronic valve (233a) for supplying or blocking compressed air supplied from the air compressor (212) of the main air compression unit (210) to the compressed air tank (231), and a second electronic valve (233b) for supplying or blocking stored oxygen into the passenger compartment when necessary. An oxygen supply system for a high-speed railway vehicle using a compressed air cylinder, characterized by comprising: an oxygen supply device (230) including an electronic valve (233) formed of an electronic valve (233b);
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| KR1020230118203A KR102709586B1 (en) | 2023-09-06 | 2023-09-06 | Oxygen supply system for high-speed railway vehicles using compressed air tank |
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| KR102709586B1 true KR102709586B1 (en) | 2024-09-24 |
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Citations (6)
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2023
- 2023-09-06 KR KR1020230118203A patent/KR102709586B1/en active IP Right Grant
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