KR101251552B1 - 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 철도차량 또는 트롤리 버스가 도전성 유체를 이용해 가선으로부터 비접촉상태로 필요한 전력을 급전 받는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치에 관한 것으로; 차량에 설치되어 가선 방향으로 도전성 유체를 분사하는 유체분사구와, 상기 유체분사구를 통해 분사하는 도전성 유체를 공급하는 도전성 유체 용기와, 도전성 유체 용기 내의 도전성 유체를 상기 유체분사구를 통해 분사하도록 하는 가압용 펌프와, 상기 유체분사구의 일측에 구비되어 상기 도전성 유체를 매개로 비접촉식으로 상기 가선의 전력을 공급받는 집전단자로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 유체분사구를 통해 가선 방향으로 도전성 유체를 분사해 비접촉식으로 급전하므로 급전 장치 및 가선의 마모 문제가 발생하지 않아 급전 장치 및 가선의 유지 보수 비용을 줄일 수 있다.

Description

도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치 {NONCONTACT POWER-FEEDING DEVICE USING CONDUCTIVEFLUID }

본 발명은 도전성(導電性) 유체를 이용한 비접촉 급전 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는 전기 철도차량 또는 트롤리 버스가 도전성 유체를 이용해 가선으로부터 비접촉상태로 필요한 전력을 급전 받는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치에 관한 것이다.

최근 자동차의 급격한 증가와 도로 교통의 정체 등 타 육상교통 수단이 한계에 이르면서, 전기철도에 대한 수요가 나날이 증가하고 확장되는 추세이다.

한편, 전기철도에 대한 수요 증가로 인한 공급이 확대됨에 따라 대량 대중교통 수단으로서 전기철도의 안전성과 신뢰성에 대한 확보가 더 절실히 요구되고 있다.

이와 같은 전기철도의 차량의 상부에는 차량의 운행 동력으로서 필요한 교류 25,000V 또는 직류 1,500V의 전기에너지를 선로를 따라 설치된 가선(혹은, '트롤리선' 이라고 함)으로부터 전력을 공급받아 그 운행 및 제어에 사용하고 있으며, 이를 위해 전력을 집전할 수 있는 판토그라프(pantograph)를 그 상부에 장치하여 사용하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 종래 일반적인 전기 철도차량(1) 또는 트롤리 버스는 가선(10)에 판토그라프(20)를 직접 접촉시켜 차량에 필요한 전력을 급전 받는 구조이다.

그런데, 가선(10)과 판토그라프(20)가 접촉함으로써, 판토그라프(20)의 집전판의 마모는 물론 가선(10)의 마모가 문제된다. 따라서, 판토그라프(20)의 집전판과 가선(10)에 대한 정기적인 유지보수가 필요하다.

또한, 이선(異線)이 되지 않도록 하기 위하여 일정한 압상력을 유지하도록 정밀하게 판토그라프(20)를 제어하여야 하는 문제가 있을 뿐만 아니라, 특히 고속(高速) 주행시에는 균등한 압상력을 얻기가 어려워서 고속 철도차량의 속도 향상에 걸림돌이 되며, 공력소음과 같은 환경문제도 야기하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1026716호(공고일 2011. 04. 08.)

따라서, 본 발명은 이러한 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 전력을 공급하는 가선과 비접촉 방식으로 급전을 받을 수 있어 가선의 마모 등을 방지하여 유지보수에 유리하고 공력소음과 같은 환경문제로부터 자유로운 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

차량에 설치되어 가선 방향으로 도전성 유체를 분사하는 유체분사구와, 상기 유체분사구를 통해 분사하는 도전성 유체를 공급하는 도전성 유체 용기와, 도전성 유체 용기 내의 도전성 유체를 상기 유체분사구를 통해 분사하도록 하는 가압용 펌프와, 상기 유체분사구의 일측에 구비되어 상기 도전성 유체를 매개로 비접촉식으로 상기 가선의 전력을 공급받는 집전단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치를 제공한다.

이때, 상기 유체분사구와 도전성 유체 용기 및 가압용 펌프는 본체에 설치되고, 상기 본체는 차량의 상부에 설치되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 유체분사구는 상기 본체에 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 차량은 전기 철도차량인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 차량은 트롤리 버스인 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 펌프는 제어수단의 제어신호에 따라 구동되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제어수단은 차량에 설치되어 차량의 운행을 제어하는 차상제어기인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 도전성 유체는 플라즈마, 전리 또는 이온화된 유체 중에 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

한편, 차량에 설치되어 가선 방향으로 도전성 유체를 분사하는 유체분사구와, 상기 유체분사구를 통해 분사하는 도전성 유체를 공급하는 도전성 유체 용기와, 상기 유체분사구의 일측에 구비되어 상기 도전성 유체를 매개로 비접촉식으로 상기 가선의 전력을 공급받는 집전단자로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 유체분사구를 통해 가선 방향으로 도전성 유체를 분사해 비접촉식으로 급전하므로 급전 장치 및 가선의 마모 문제가 발생하지 않아 급전 장치 및 가선의 유지 보수 비용을 줄일 수 있다.

아울러, 접촉식의 판토그라프의 경우 안정적인 전력 급전을 위해 일정한 압상력 유지를 위하여 판토그라프를 정교하게 제어해야 하므로 장치가 복잡함에 비해 본 발명에 따른 급전 장치는 비접촉식으로 급전하므로 압상력 유지를 위한 제어가 필요없고, 비접촉식 운영으로 인해 아크 등을 발생시키는 이선(異線)의 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 차량내 설치되는 전기 기기 역시 보호하는 효과도 있다.

도 1은 일반적인 판토그라프를 이용한 급전 방식의 예를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치가 구비된 차량을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치를 첨부한 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예에 의하여 그 특징을 이해할 수 있을 것이다.

도 2 및 도 3에 의하면, 본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치(100)는 전기 철도차량(1) 또는 트롤리 버스 등의 차량(1a)에 설치되어 가선(10)으로부터 차량에 필요한 전력을 비접촉식으로 급전 받는다.

이와 같은 본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치(100)는 차량(1a)의 상부에 설치되어 가선(10) 방향으로 도전성 유체를 분사하는 유체분사구(110)와, 상기 유체분사구(110)를 통해 분사하는 도전성 유체를 공급하는 도전성 유체 용기(120)와, 도전성 유체 용기(120) 내의 도전성 유체를 상기 유체분사구(110)를 통해 분사하도록 하는 가압용 펌프(130)로 이루어진다.

물론, 상기 유체분사구(110)와 도전성 유체 용기(120) 및 가압용 펌프(130)는 일정 크기의 본체(140)에 설치되고, 상기 본체(140)는 상기 전기 철도차량 또는 트롤리 버스 등의 차량(1a)의 상부에 일체로 고정설치된다.

그리고, 상기 가압용 펌프(130)는 제어수단(150)의 제어신호에 따라 구동되어 도전성 유체 용기(120) 내의 도전성 유체를 유체분사구(110)로 배출시킨다.

한편, 상기 유체분사구(110)는 상기 본체(140)에 적어도 하나 이상 설치되어 가선(10)을 향해 도전성 유체를 분사시켜 준다.

이때, 상기 유체분사구(110)의 일측에는 가선(10)의 전력을 집전받을 수 있는 집전단자(160)가 가선(10)과 일정한 거리(예를 들어, 3 ~ 5cm 거리)를 유지할 수 있도록 설치된다.

따라서, 가선(10)을 향해 도전성 유체를 분사시키는 경우 도전성 유체를 매개로 하여 집전단자(160)에 전력이 공급되며 이는 차량의 집전장치(170)로 공급된다.

한편, 상기 가압용 펌프(130)의 구동을 제어하는 제어수단(150)은 차량에 설치되어 차량의 운행을 제어하는 차상제어기로 구성한다.

즉, 이와 같이 기존의 판토그라프 대신 차량(1a)에 도전성 유체(導電性 流體)를 분사하는 비접촉 급전 장치(100)를 장착하고 가선(架線)(10) 방향으로 도전성 유체를 분사시켜 급전을 하므로 이때에 본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치(100)가 가선에 접촉할 필요없이 적당한 간격을 두고 비접촉으로 급전하게 된다.

이때, 상기 가선(10)에 흐르는 전기를 차량(1a)내 집전장치(170)로 집전하기 위한 매개로 사용하는 도전성 유체는 플라즈마, 전리 또는 이온화된 유체 등을 이용한다.

한편, 이상의 비접촉 급전 장치(100)를 이용하면 전력을 공급하기 위한 가선(10)을 다양한 형태로 변형 설계할 수 있을 뿐만 아니라 지상에 매립하는 구조를 채택할 수도 있다.

이하, 본 발명에 따른 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치를 이용한 급전 과정을 설명한다.

전기 철도차량(1) 또는 트롤리 버스 등을 운행하기 위해 차량(1a)에 설치되는 비접촉 급전 장치(100)의 제어수단(150)인 차상제어기는 가압용 펌프(130)를 구동하여 유체분사구(110)를 통해 가선(10) 방향으로 액체로 된 도전성 유체를 분사한다.

이때, 플라즈마와 같은 도전성 유체는 가압용 펌프(130)가 없어도 +, - 전극의 방전으로도 유체가 유출된다.

이에 따라 도전성 유체를 매개로 전력이 집전단자(160)로 공급되어 차량(1a)내 집전장치(170)로 집전된다.

그리고 제어수단(150)인 차상제어기는 차량(1a)의 구동을 위해 공급된 전력을 이용해 차량의 구동을 제어하게 된다.

이와 같이 유체분사구(110)를 통해 가선(10) 방향으로 도전성 유체를 분사시켜 주고 이를 매개로 집전시에 집전단자(160)와 가선(10)이 직접적인 접촉이 이루어지지 않게 되어 판토그라프와 같은 접촉식 급전에 따른 판토그라프 및 가선(10)의 마모 문제가 발생하지 않아 가선(10)의 유지 보수 비용을 줄일 수 있다.

아울러, 비접촉식 운영으로 인해 아크 등을 발생시키는 이선(異線)의 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 차량(1a)내 설치되는 전기 기기 역시 보호하는 효과도 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것이다.

1: 전기 철도차량 1a: 차량
10: 가선 100: 비접촉 급전 장치
110: 유체분사구 120: 도전성 유체 용기
130: 가압용 펌프 140: 본체
150: 제어수단 160: 집전단자
170: 집전장치

Claims (9)

1. 차량에 설치되어 가선 방향으로 도전성 유체를 분사하는 유체분사구와, 상기 유체분사구를 통해 분사하는 도전성 유체를 공급하는 도전성 유체 용기와, 도전성 유체 용기 내의 도전성 유체를 상기 유체분사구를 통해 분사하도록 하는 가압용 펌프와, 상기 유체분사구의 일측에 구비되어 상기 도전성 유체를 매개로 비접촉식으로 상기 가선의 전력을 공급받는 집전단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 유체분사구와 도전성 유체 용기 및 가압용 펌프는 본체에 설치되고, 상기 본체는 차량의 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 유체분사구는 상기 본체에 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 차량은 전기 철도차량인 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 차량은 트롤리 버스인 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 펌프는 제어수단의 제어신호에 따라 구동되는 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제어수단은 차량에 설치되어 차량의 운행을 제어하는 차상제어기인 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
8. 제 1항에 있어서,
   상기 도전성 유체는 플라즈마, 전리 또는 이온화된 유체 중에 어느 하나인 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   
9. 차량에 설치되어 가선 방향으로 도전성 유체를 분사하는 유체분사구와, 상기 유체분사구를 통해 분사하는 도전성 유체를 공급하는 도전성 유체 용기와, 상기 유체분사구의 일측에 구비되어 상기 도전성 유체를 매개로 비접촉식으로 상기 가선의 전력을 공급받는 집전단자로 구성되는 것을 특징으로 하는 도전성 유체를 이용한 비접촉 급전 장치.
   

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