KR100590995B1 - 컨테이너선 화물창의 상향분사 환기 덕트 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컨테이너선 화물창의 상향분사 환기 덕트 구조에 관한 것으로, 그 목적은 컨테이너선에서 다수의 흡입구를 통해 적재공간으로 유입된 찬 공기를 하나의 상부수평덕트부에 모아 수직방향덕트를 통해 화물창의 하부수평방향덕트로 이송시켜 컨테이너의 상부로 상향분사 시켜줌으로서, 효율적인 환기가 가능하고 그 구조가 간단하여 컨테이너선 건조 공수를 절감하고, 홀드 내부 온도를 적정값 이하로 유지되게 하여 컨테이너용 냉동기의 과부하를 방지하는데 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 컨테이너선의 적재공간에 서로 분리된 다수의 화물창이 제공되고, 상기 화물창에 냉동컨테이너를 적재할 경우 발생되는 열을 선박의 외부로 배출시켜주는 덕트구조에 있어서, 상기 컨테이너선의 상부에 소정의 간격으로 설치되어 선박의 적재공간 내부로 찬 공기를 주입해주고, 공기의 주입이 원활하도록 환기흡입팬이 구비된 다수의 공기주입구와, 상기 화물창과 분리되어 화물창의 상부에 위치하고, 상기 공기주입구를 통해 주입되는 공기가 모여지는 상부수평덕트부와, 상기 상부수평덕트부와 연통되고 상기 화물창과 화물창 사이의 분리된 공간을 따라 화물창의 하측으로 연장되는 수직덕트부와, 상기 수직덕트부와 연통되어 상기 화물창의 하부방향으로 연장되며, 화물창의 하부에서 화물창 내부로 찬 공기를 주입시켜주는 공기분사홀이 가공된 하부수평덕트부와, 상기 컨테이너선의 상부에서 상기 상부수평덕트부를 통해 화물창의 내부로 연결되어 화물창 내부의 공기를 외부로 배출시켜주는 공기흡입구로 이루어진 것을 그 기술적 요지로 한다.

냉동컨테이너, 환기, 환기덕트, 상향 분사, 화물창

Description

컨테이너선 화물창의 상향분사 환기 덕트 구조{Upward Jet Impinging Transverse Ventilation Duct System in Containership's Hold}

도 1a, 1b, 1c 는 통상의 컨테이너선 화물창 내부 형상 예시도

도 2 는 종래의 화물창의 환기덕트의 구조를 나타낸 예시도,

도 3a, 3b는 종래의 환기덕트 길이 및 개수를 조정한 상태를 나타낸 예시도

도 4 는 종래의 환기덕트 구조에 의한 화물창 내부 온도 분포를 나타낸 예시도

도 5 는 쉘(Shell) & 튜브(tube)형 열교환과 냉각 매체 혼합 열교환 비교도

도 6 은 본 발명에 의한 상향 분사 덕트구조를 나타낸 예시도,

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

(10) : 화물창 (20) : 환기덕트

(21) : 환기홀 (30) : 환기팬

(40) : 측면환기구 (50) : 냉동컨테이너

(60) : 해치커버 (70) : 상부수평덕트부

(71) : 하부수평덕트부 (72) : 수직덕트부

(73) : 공기분사홀 (80) : 공기주입구

(81) : 공기흡입구

본 발명은 컨테이너선 화물창의 상향분사 환기 덕트 구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉동 컨테이너 화물창 내에 선적시 컨테이너 냉동기의 콘덴서로부터 발산된 열을 선박의 외부로 배출할 수 있도록, 공기의 대류현상을 이용하여 선박의 외부에서 주입되는 찬 공기를 선박 내부의 화물창 하측으로 공급시키고, 이렇게 공급된 찬 공기가 화물창 내부로 상향 분사되며, 상향 분사된 찬 공기가 화물창 내부의 열을 빼앗아 선박의 외부로 배출되도록 하는 컨테이너선 화물창의 상향분사 환기 덕트 구조에 관한 것이다.

통상 냉동 컨테이너를 선박의 화물창 내에 선적함에 따라 컨테이너 냉동기의 콘덴서로부터의 발열로 주위 온도가 높아지게 되는데 이는 냉동기 작동에 부정 요인이 되고 있어 일부 선급에서는 화물창 내부의 온도를 45^oC 이하로 규제하고 있다.

일반적으로 상기와 같은 화물창 내부의 적정온도를 유지하기 위하여 도 1a, 1b, 1c 와 같이 냉동컨테이너(50)가 설치된 화물창에 선박의 외부와 연결되는 환기덕트(20)를 설치하여 화물창(10) 내부에 찬 공기를 공급하여 냉동컨테이너에서 발 생되는 열을 냉각시켜 주었다.

종래에는 도 2 와 같이 화물창(10)에 찬 공기를 주입해주는 환기덕트(20)는 하단부가 화물창(10) 내부로 연장되고 상기 화물창(10) 내부에 적재된 냉동컨테이너(50)에 냉공기가 공급될 수 있도록 측면에 환기홀(21)이 가공되어 냉동컨테이너(50)가 적재된 열(column)마다 각각 설치되어 왔다.

이때 상기 환기덕트(20)의 상단부에는 환기팬(30)을 설치하여 공기의 주입이 용이하도록 한다.

또한 상기 화물창(10)의 상부 양단으로는 화물창(10) 내부의 공기를 외부로 배출시켜주는 측면환기구(40)가 설치된다.

그러나 상기와 같이 설치된 환기덕트(20)는 모든 냉동컨테이너에 냉공기를 직접 공급할 수 있도록 화물창의 하부까지 길게 연장되어 설치되기 때문에 화물창 (10)내부에 국소 과열 영역이 존재하지 않지만, 설계 및 설치 공수의 과다 투입과 많은 환기덕트(20)를 설치하게 됨으로써 덕트의 설치비용 증가에 의한 원가 상승 및 선박 자체의 중량이 증가 되는 문제점이 있다.

한편 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도 3a, 3b와 같이 화물창(10)의 중심부 까지만 연장되고, 설치개수를 줄인 환기덕트(20)를 설치하였으나, 이러한 환기덕트(20)의 구조는 환기덕트(20) 설치비 및 재료비가 약간 줄어드는 반면 화물(10)창 내부에서의 찬 공기 공급 및 순환의 불균일로 국소 과열 영역이 존재하게되어 일부 선급에서 제안하고 있는 허용온도 기준을 벗어나게 되는 문제점이 있다.

또한 도 4 는 종래의 환기덕트 구조에 의한 화물창 내부의 온도 변화를 축소 모형 실험을 통해 나타낸 것이고, 도 5 는 Shell & tube형 열교환과 냉각 매체 혼합 열교환 메카니즘의 비교도로서, 상기와 같은 종래의 화물창의 환기 방법은 컨테이너선 화물창 내부의 최대 온도는 언제나 환기 공기 출구 평균 온도보다 높은 값을 가지는데 이는 현재 환기 시스템에서의 열교환이 도 5에 보인 Shell and Tube 형 열교환기에서와 같은 단일방향(unit directional) 열교환이 아닌 화물창 내부에서의 유동 혼합과 이에 상응하는 정체영역 발생으로 국소 과열 영역이 존재하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 컨테이너선에서 다수의 흡입구를 통해 적재공간으로 유입된 찬 공기를 하나의 상부수평덕트부에 모아 수직방향덕트를 통해 화물창의 하부로 이동시킨 후 하부수평방향덕트로 이송시켜 컨테이너의 상부로 상향분사 시켜줌으로서, 효율적인 환기가 가능하고 그 구조가 간단하여 컨테이너선 건조 공수를 절감하고, 홀드 내부 온도를 적정값 이하로 유지되게 하여 컨테이너용 냉동기의 과부하를 방지함을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하고 이전 기술의 결점을 보완하기 위해 본 발명은 컨테이너선의 적재공간에 서로 분리된 다수의 화물창이 제공되고, 상기 화물창에 냉동컨테이너를 적재할 경우 발생되는 열을 선박의 외부로 배출시켜주는 덕트구조에 있 어서, 상기 컨테이너선의 상부에 소정의 간격으로 설치되어 선박의 적재공간 내부로 찬 공기를 주입해주고, 공기의 주입이 원활하도록 환기흡입팬이 구비된 다수의 공기주입구와, 상기 화물창과 분리되어 화물창의 상부에 위치하고, 상기 공기주입구를 통해 주입되는 공기가 모여지는 상부수평덕트부와, 상기 상부수평덕트부와 연통되고 상기 화물창과 화물창 사이의 분리된 공간을 따라 화물창의 하측으로 연장되는 수직덕트부와, 상기 수직덕트부와 연통되어 상기 화물창의 하부방향으로 연장되며, 화물창의 하부에서 화물창 내부로 찬 공기를 주입시켜주는 공기분사홀이 가공된 하부수평덕트부와, 상기 컨테이너선의 상부에서 상기 상부수평덕트부를 통해 화물창의 내부로 연결되어 화물창 내부의 공기를 외부로 배출시켜주는 공기흡입구로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 대하여 구성 및 작용을 첨부도면과 연계하여 상세히 설명한다.

도 6 은 본 발명에 의한 상향 분사 덕트구조를 나타낸 예시도로서, 컨테이너선은 내부에 컨테이너가 적재되는 화물창(10)을 가진다.

상기 컨테이너선 화물창은 환기덕트(20)에 의해 분리되어 있다.

상기와 같은 컨테이너선 화물창(10)내에 냉동컨테이너(50)가 적재될 경우 상기 냉동컨테이너(50)에 구비된 냉동기의 콘덴서로부터 많은 열이 발산하게 되며, 이렇게 발산된 열을 본 발명의 환기덕트 구조를 이용하여 컨테이너선의 외부로 배출할 수 있도록 한다.

본 발명은 도면에서와 같이 컨테이너선의 상부면에 소정의 간격으로 설치되어 선박의 내부의 적재공간으로 찬 공기를 주입해주는 다수의 공기주입구(80)와, 상기 화물창(10)의 상부에 위치하고, 상기 공기주입구(80)를 통해 주입되는 외부의 찬 공기가 모여지는 상부수평덕트부(70)와, 상기 상부수평덕트부(70)와 연통되고 상기 화물창(10)과 화물창(10) 사이의 구획된 공간을 따라 화물창(10)의 하부로 연장되어 상부수평덕트부(70)에 모여지는 찬 공기를 화물창(10)의 하부로 이송시켜주는 수직덕트부(72)와, 상기 수직덕트부(72)에 직교하게 연결되되, 상기 화물창(10)의 하부에서 횡방향으로 연장되며, 상기 수직덕트부(72)를 통해 이동된 찬 공기를 화물창(10) 하부에서 화물창(10)의 내부로 분사시켜 냉동컨테이너(50)를 냉각시켜주는 공기분사홀(73)을 구비한 하부수평덕트부(71)로 구성된다.

또한 상기 컨테이너선의 상부에는 상부수평덕트부(71)를 관통해 화물창(10)의 내부로 연결되어 화물창(10) 내부의 뜨거운 공기를 측면환기구(40)로 배출시켜주는 공기흡입구(81)가 더 설치된다.

상기 측면환기구(40)는 상기 다수의 공기주입구(80)를 수평방향으로 연결하여 뜨거운 공기가 배출되도록 구성되는 것이다.

상기와 같이 공기흡입구(81)를 더 설치함에 따라 화물창(10) 중앙부에 위치한 냉동컨테이너의 냉각이 용이하게 된다.

상기 공기주입구(80)와 공기흡입구(81)에는 환기팬(30)이 구비되어 공기의 주입과 흡입이 용이하도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 컨테이너선의 환기구조에 의한 작용 및 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저 컨테이너선의 상부에 설치된 다수의 공기주입구(80)의 환기팬(30)을 작동하여 컨테이너선 외부의 찬 공기를 공기주입구(80)와 연결된 상부수평덕트부(70)로 공급하고, 이렇게 상부수평덕트부(70)에 공급되어 모여진 찬 공기는 수직덕트부(72)를 통해 컨테이너선의 하부, 즉 화물창(10)의 하측으로 이동되며, 상기와 같이 화물창(10)의 하부로 이동된 찬 공기는 하부수평덕트부(71)를 통해 화물창(10)의 하부로 이동되어 공기분사홀(73)을 통해 화물창(10)의 내부로 상향 분사한다.

이렇게 화물창(10)의 내부로 분사된 찬 공기는 화물창(10) 내부의 냉동컨테이너(50)의 열을 흡수하면서 화물창 상부의 측면환기구(40) 및 공기흡입구(81)를 통해 컨테이너선의 외부로 배출된다.

이와 같이 본 발명은 화물창(10) 내부에 별도의 유로를 가공하지 않아도 되며, 또한 공기흡입구(81)를 통해 화물창(10) 내부의 열이 외부로 배출됨과 동시에 화물창(10)의 측면에 형성된 측면환기구(40)를 통해 열이 배출됨으로써 상향 제트 유동은 자연대류의 영향에 의해 안정성을 갖게 되어 유동 패턴이 흐트러지지 않고 잘 유지된다.

즉 화물창(10)의 하부에서 상향분된 찬 공기는 하부로부터 서서히 가열되어서 상부에서 최고 온도를 가지며 이 최고 온도는 출구 온도와 거의 동일하게 된다. 따라서 내부에 유동 정체에 의한 국소 과열 영역이 나타나지 않아 환기 측면에서 매우 유리하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

상기와 같이 구성된 발명은 종래의 화물창 환기구조에 설치된 덕트보다 작은 량의 덕트를 사용함으로써 재료비 및 현장 설치공수를 현저히 감소시킬 수 있으며 또한 냉동컨테이너 발열에 의한 자연대류 효과를 유용하게 이용함으로써 유동손실을 줄여 환기팬 자체의 효율을 증가시켜 화물창 전체의 원활한 환기 통풍 효과를 가져올 수 있으며, 또한 찬 공기를 하부에서부터 상부로 분사함으로써 냉각매체(냉공기)의 온도가 유동방향으로 단조 증가(monotonically increase)하도록 하고 내부의 국소 과열 영역 발생을 예방해줌으로써 관련 산업발전에 이바지 할 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 컨테이너선의 적재공간에 서로 분리된 다수의 화물창이 제공되고, 상기 화물창에 냉동컨테이너를 적재할 경우 발생되는 열을 선박의 외부로 배출시켜주는 덕트구조에 있어서,

   상기 컨테이너선의 상부에 소정의 간격으로 설치되어 선박의 적재공간 내부로 찬 공기를 주입해주고, 공기의 주입이 원활하도록 환기흡입팬이 구비된 다수의 공기주입구와,

   상기 화물창과 분리되어 화물창의 상부에 위치하고, 상기 공기주입구를 통해 주입되는 공기가 모여지는 상부수평덕트부와,

   상기 상부수평덕트부와 연통되고 상기 화물창과 화물창 사이의 분리된 공간을 따라 화물창의 하부로 연장되는 수직덕트부와,

   상기 수직덕트부와 연통되어 상기 화물창의 하부방향으로 연장되며, 화물창의 하부에서 화물창 내부로 찬 공기를 주입시켜주는 공기분사홀이 가공된 하부수평덕트부와,

   상기 컨테이너선의 상부에서 상기 상부수평덕트부를 통해 화물창의 내부로 연결되어 화물창 내부의 공기를 외부로 배출시켜주는 공기흡입구로 이루어진 것을 특징으로 하는 컨테이너선 화물창의 상향분사 환기 덕트 구조.

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