KR101009504B1 - 해수를 이용하는 선박의 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해수를 이용하는 선박의 냉각장치에 관한 것으로서, 해수를 사용하여 냉각수를 냉각시키는 쿨러와, 쿨러로부터 냉각수를 냉각대상물 각각으로 순환 공급시키되, 쿨러를 바이패스하는 냉각수의 양을 조절하는 다수의 냉각수순환수단과, 냉각대상물로 공급되는 냉각수의 온도를 측정하는 다수의 온도센서와, 온도센서 각각으로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 냉각수의 온도가 설정된 온도에 해당되도록 냉각수순환수단을 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 다수로 이루어지는 냉각대상물 각각에 순환 공급되는 냉각수를 단일의 쿨러와 해수펌프에 의해 냉각시킴으로써 냉각장치의 구성에 소요되는 비용과 구동에 필요한 동력 소모를 절감하고, 냉각대상물마다 상이한 발열량에 상응하여 적정 온도를 가지는 냉각수를 순환 공급함으로써 상이한 발열량을 가지는 냉각대상물들에 대한 냉각 효율을 증대시키는 효과를 가진다.

해수, 냉각수, 쿨러, 해수펌프, 냉각수펌프, 바이패스라인, 밸브수단, 온도센서

Description

해수를 이용하는 선박의 냉각장치{COOLING APPARATUS USING SEAWATER IN A VESSEL}

본 발명은 다수로 이루어지는 냉각대상물 각각에 순환 공급되는 냉각수를 단일의 쿨러와 해수펌프에 의해 냉각시키도록 하고, 냉각대상물마다 상이한 발열량에 상응하여 적정 온도를 가지는 냉각수를 순환 공급하도록 하는 해수를 이용하는 선박의 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로, 선박은 사용목적에 따라 상선, 군함, 어선 및 특수 작업선으로 크게 구분할 수 있다. 상선은 여객 또는 화물을 운반하여 운임 수입을 얻는 것을 목적으로 하는 선박을 말하며, 이것을 다시 화물선, 화객선, 여객선으로 구분한다.

이와 같은 선박은 선체에 해수가 유입되어 저장되는 해수 탱크가 마련되며, 해수 탱크에 저장된 해수를 엔진이나 발전기 등의 발열 장치를 냉각시키는데 사용하며, 특히, 해수를 냉매로서 사용할 수 있는 저온의 해역이나 극한 지역을 항해시 이러한 해수를 이용한 냉각장치의 활용이 더욱 중요하다.

종래의 해수를 이용하는 선박의 냉각장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 기술에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치(10)는 해수가 유입되는 해수탱크(11)와, 해수탱크(11)에 해수가 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 해수순환라인(12)과, 해수순환라인(12)에 설치되어 해수가 순환되도록 펌핑하는 해수펌프(13)와, 해수순환라인(12)에 설치되어 순환 공급되는 해수를 냉매로 사용하는 쿨러(14)와, 쿨러(14)로부터 열교환을 마친 냉각수가 냉각수펌프(15a)에 의해 엔진이나 발전기 등의 냉각대상물(20)로 순환 공급되기 위한 경로를 제공하는 냉각수순환라인(15)을 포함하며, 냉각대상물(20)이 다수인 경우 냉각대상물(20) 각각을 냉각시키도록 냉각대상물(20) 개수에 상응하는 개수로 이루어진다.

이와 같은 종래의 해수를 이용하는 선박의 냉각장치(10)는 해수탱크(11) 하부에 마련된 유입구(11a)를 통해서 해수가 유입되고, 해수탱크(11)로 유입된 해수가 해수펌프(13) 각각의 펌핑에 의해 쿨러(14) 각각으로 순환 공급되며, 냉각수펌프(15a)의 펌핑에 의해 냉각대상물(20)을 거쳐서 냉각수순환라인(15)을 따라 쿨러(14)로 순환 공급되는 냉각수가 해수와의 열교환에 의해 냉각되며, 이로 인해 냉각수가 냉각대상물(20)을 냉각시키게 된다.

상기한 바와 같이, 종래의 기술에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치는 다수로 이루어지는 냉각대상물 각각을 냉각시키기 위하여 냉각대상물의 개수에 상응하는 개수의 해수펌프와 쿨러가 마련되어야 하기 때문에 냉각장치의 구성에 소요되는 비용과 구동에 필요한 동력 소모가 커질 수밖에 없다는 문제점을 가지고 있었다.

또한, 발열 정도가 상이한 냉각대상물들을 냉각시키는 냉각수의 적정 온도에 대한 고려가 없기 때문에 발열량이 큰 장치, 예컨대 쇄빙선의 쇄빙 장비를 다른 냉각대상물과 함께 동일한 온도의 냉각수를 사용하여 냉각시 쇄빙 장비와 같은 고발열량의 장치는 제대로 냉각되지 못함으로써 열로 인한 효율 저하 및 손상을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 단일의 쿨러와 해수펌프를 사용하여 냉각대상물 각각에 순환 공급되는 냉각수를 냉각시킴으로써 냉각장치의 구성에 소요되는 비용과 구동에 필요한 동력 소모를 절감하고, 냉각대상물마다 상이한 발열량에 상응하여 냉각에 필요한 적정 온도를 각각 가지는 냉각수를 순환 공급할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치는 선박에 설치된 다수의 냉각대상물을 냉각시키는 장치에 있어서, 해수를 사용하여 냉각수를 냉각시키는 쿨 러와, 쿨러로부터 냉각수를 냉각대상물 각각으로 순환 공급시키되, 쿨러를 바이패스하는 냉각수의 양을 조절하는 다수의 냉각수순환수단과, 냉각대상물로 공급되는 냉각수의 온도를 측정하는 다수의 온도센서와, 온도센서 각각으로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 냉각수의 온도가 설정된 온도에 해당되도록 냉각수순환수단을 제어하는 제어부를 포함한다.

본 발명은 다수로 이루어지는 냉각대상물 각각에 순환 공급되는 냉각수를 단일의 쿨러와 해수펌프에 의해 냉각시킴으로써 냉각장치의 구성에 소요되는 비용과 구동에 필요한 동력 소모를 절감하고, 냉각대상물마다 상이한 발열량에 상응하여 적정 온도를 가지는 냉각수를 순환 공급함으로써 상이한 발열량을 가지는 냉각대상물들에 대한 냉각 효율을 증대시키는 효과를 가진다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치를 도시한 구성도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치(100)는 해수를 사용하여 냉각수를 냉각시키는 쿨러(110)와, 쿨러(110)에 의해 냉각된 냉각 수를 냉각대상물(1,2) 각각으로 순환 공급시킴과 아울러 쿨러(110)를 바이패스하는 냉각수의 양을 조절하는 다수의 냉각수순환수단(120,130)과, 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 온도를 각각 측정하는 다수의 온도센서(140,150)와, 온도센서(140,150)로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 냉각수순환수단(120,130)을 각각 제어하는 제어부(160)를 포함한다.

쿨러(110)는 유입구(112a)를 통해 해수가 유입되는 해수탱크(112)로부터 해수펌프(111)의 펌핑에 의해 해수순환라인(113)을 따라 해수를 순환 공급받음으로써 해수를 냉매로 사용하여 냉각수를 열교환에 의해 냉각시킨다.

냉각수순환수단(120,130)은 본 실시예에서 2개의 냉각대상물(1,2) 각각을 냉각시키도록 제 1 냉각대상물(1)에 냉각수를 순환 공급시키는 제 1 냉각수순환수단(120)과 제 2 냉각대상물(2)에 냉각수를 순환 공급시키는 제 2 냉각수순환수단(130)으로 이루어지는데, 이에 한하지 않고, 이보다 많은 개수의 냉각대상물 각각에 대응될 수 있는 개수로 이루어진다.

냉각수순환수단(120,130) 각각은 쿨러(110)로부터 냉각수를 냉각대상물(1,2) 중 어느 하나로 순환 공급시키기 위한 경로를 제공하는 냉각수순환라인(121,131)과, 냉각수순환라인(121,131)에 설치되어 냉각수 순환을 위하여 펌핑력을 제공하는 냉각수펌프(122,132)와, 냉각수순환라인(121,131)에 쿨러(110)를 바이패스(By-pass)하기 위한 경로를 제공하도록 연결되는 바이패스라인(123,133)과, 바이패스라인(123,133)을 통해서 쿨러(110)를 바이패스하는 냉각수의 양을 조절함과 아울러 제어부(160)에 의해 제어되는 밸브수단(124,134)을 포함한다.

냉각수순환라인(121,131)은 쿨러(110)를 통과함으로써 열교환에 의해 냉각된 냉각수가 냉각수펌프(122,132)에 의해 쇄빙 장비, 엔진, 발전기 등의 냉각대상물(1,2)로 순환 공급되기 위한 경로를 제공하며, 냉각수펌프(122,132)가 각각 설치된다.

냉각수펌프(122,132)는 냉각수순환라인(121,131)을 따라 냉각수가 순환되기 위한 펌핑력을 제공한다.

바이패스라인(123,133)은 쿨러(110)를 바이패스하도록 양단이 냉각수순환라인(121,131)에 연결된다.

밸브수단(124,134)은 냉각수순환라인(121,131)에서 냉각수펌프(122,132)의 전단에 설치되고, 쿨러(110)를 통과하여 유입되는 냉각 상태의 냉각수 양과 냉각대상물(1,2)을 통과하여 바이패스라인(123,133)을 따라 유입되는 가열 상태의 냉각수 양을 조절하며, 이로 인해 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 온도를 조절할 수 있도록 한다.

밸브수단(124,134)은 냉각수순환라인(121,131)과 바이패스라인(123,133)에 각각 설치되어 쿨러(110)로부터 냉각수순환라인(121,131)을 통해 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 양과 냉각대상물(1,2)로부터 쿨러(110)를 바이패스하여 다시 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 양을 각각 제어하는 다수의 밸브 조합으로 이루어질 수 있으며, 밸브의 설치를 편리하게 하기 위하여 본 실시예에서처럼 냉각수순환라인(121,131)과 바이패스라인(123,133)의 연결 지점에 설치되는 3방향 밸브임이 바람직하다.

온도센서(140,150)는 냉각대상물(1,2) 각각으로 공급되는 냉각수의 온도를 측정하기 위하여 냉각수순환라인(121,131)에서 냉각대상물(1,2)의 전단에 각각 설치되고, 냉각수의 온도 측정값을 감지신호로 하여 제어부(160)로 출력하며, 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 냉각대상물(1,2)에 각각 대응하도록 제 1 및 제 2 온도센서(140,150)로 이루어진다.

제어부(160)는 온도센서(140,150) 각각으로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 냉각수의 온도가 설정된 온도에 해당되도록 냉각수순환수단(120,130)을 제어한다. 즉, 제어부(160)는 제 1 및 제 2 냉각수순환수단(120,130)의 밸브수단(124,134) 각각을 제어함으로써 쿨러(110)로부터 제 1 및 제 2 냉각대상물(1,2) 각각으로 순환되는 냉각수의 양과 제 1 및 제 2 냉각대상물(1,2)로부터 쿨러(110)를 바이패스하여 다시 제 1 및 제 2 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 양을 조절함으로써 제 1 및 제 2 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 온도를 제어하게 된다.

제어부(160)는 냉각대상물(1,2) 각각의 발열량이 상이한 경우를 위하여 냉각대상물(1,2)마다 냉각수의 설정 온도가 서로 다르게 설정될 수 있으며, 쇄빙선에서 작동시 고발열량을 가지는 쇄빙 장비가 냉각대상물인 경우 냉각수의 설정 온도가 20 ∼ 30℃, 바람직하게는 25℃에 해당하도록 설정될 수 있으며, 선박의 엔진이 냉각대상물인 경우 냉각수의 설정 온도가 31 ∼ 41℃, 바람직하게는 36℃에 해당하도록 설정될 수 있다.

이와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치 의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치에서 제 1 냉각대상물(1)은 쇄빙선에 마련되는 쇄빙 장비를, 제 2 냉각대상물(2)은 선박의 엔진을 예로 들어 설명하기로 하겠다.

해수펌프(111)의 작동에 의해 해수탱크(112)로부터 쿨러(110)로 해수가 공급되면, 쿨러(110)는 냉각수펌프(122,132)의 작동에 의해 냉각수순환라인(121,131)을 따라 순환 공급되는 냉각수를 냉각시킨다.

쿨러(110)에 의해 냉각된 냉각수는 냉각수순환라인(121,131)을 따라 선박에서 냉각이 필요한 냉각대상물(1,2), 즉 쇄빙 장비와 엔진으로 각각 순환 공급됨으로써 이들을 냉각시킨다. 이 때, 제어부(160)는 제 1 및 제 2 온도센서(140,150)로부터 각각 출력되는 감지신호를 수신받아 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 온도를 파악하여 냉각수가 정해진 온도, 예컨대, 쇄빙 장비인 제 1 냉각대상물(1)의 경우 20 ∼ 30℃, 바람직하게는 25℃에 해당되도록 제 1 냉각수순환수단(120)의 밸브수단(124)을 제어하고, 선박의 엔진인 제 2 냉각대상물(2)의 경우 31 ∼ 41℃, 바람직하게는 36℃에 해당되도록 제 2 냉각수순환수단(130)의 밸브수단(134)을 제어한다.

제어부(160)는 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각수의 온도를 제어하기 위하여 쿨러(110)로부터 냉각대상물(1,2)로 공급되는 냉각 상태의 냉각수 양을 증가시킴과 아울러 냉각대상물(1,2)로부터 쿨러(110)를 바이패스하여 다시 냉각대상물(1,2)로 공급되는 가열 상태의 냉각수 양을 감소시키도록 밸브수단(124,134)을 제어함으로써 냉각대상물(1,2) 각각으로 공급되는 냉각수의 온도를 높이게 되며, 이와 반대로 밸브수단(124,134)을 제어함으로써 냉각대상물(1,2) 각각으로 공급되는 냉각수의 온도를 낮추게 된다.

한편, 본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치(100)는 해수를 냉매로서 사용할 수 있는 저온의 해역이나 극한 지역을 항해시 그 활용성이 증가하게 된다.

이상과 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 다수로 이루어지는 냉각대상물 각각에 순환 공급되는 냉각수를 단일의 쿨러와 해수펌프에 의해 냉각시킴으로써 냉각장치의 구성에 소요되는 비용과 구동에 필요한 동력 소모를 절감하고, 냉각대상물마다 상이한 발열량에 상응하여 적정 온도를 가지는 냉각수를 순환 공급함으로써 상이한 발열량을 가지는 냉각대상물들에 대한 냉각 효율을 증대시킨다.

이상에서와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다할 것이다.

도 1은 종래의 기술에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치를 도시한 구성도이고,

도 2는 본 발명에 따른 해수를 이용하는 선박의 냉각장치를 도시한 구성도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 쿨러 111 : 해수펌프

112 : 해수탱크 112a : 유입구

113 : 해수순환라인 120,130 : 냉각수순환수단

121,131 : 냉각수순환라인 122,132 : 냉각수펌프

123,133 : 바이패스라인 124,134 : 밸브수단

140,150 : 온도센서 160 : 제어부

Claims (5)

1. 선박에 설치된 다수의 냉각대상물을 냉각시키는 장치에 있어서,

   해수를 사용하여 냉각수를 냉각시키는 쿨러와,

   상기 쿨러로부터 냉각수를 둘 이상의 냉각대상물 각각으로 순환 공급시키되, 상기 쿨러를 바이패스하는 냉각수의 양을 조절하는 다수의 냉각수순환수단과,

   상기 냉각대상물로 공급되는 냉각수의 온도를 측정하는 다수의 온도센서와,

   상기 온도센서 각각으로부터 출력되는 감지신호를 수신받아 냉각수의 온도가 설정된 온도에 해당되도록 상기 냉각수순환수단을 제어하는 제어부를 포함하되,

   상기 제어부는 상기 냉각대상물마다 냉각수의 설정 온도가 서로 다르게 설정될 수 있고,

   상기 냉각수 순환수단은

   상기 쿨러로부터 냉각수를 상기 냉각대상물 중 어느 하나로 순환 공급시키기 위한 경로를 제공하는 냉각수순환라인과,

   상기 냉각수순환라인에 상기 쿨러를 바이패스하기 위한 경로를 제공하도록 연결되는 바이패스라인과,

   상기 바이패스라인을 통해서 상기 쿨러를 바이패스하는 냉각수의 양을 조절하며 상기 제어부에 의해 제어되는 밸브수단을 포함하는

   해수를 이용하는 선박의 냉각장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각수순환수단은,

   상기 냉각수순환라인에 설치되는 냉각수펌프를 더 포함하는

   해수를 이용하는 선박의 냉각장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 밸브수단은,

   상기 냉각수순환라인과 상기 바이패스라인의 연결 지점에 설치되는 3방향밸브인 것

   을 특징으로 하는 해수를 이용하는 선박의 냉각장치.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제어부는,

   상기 냉각대상물이 쇄빙 장비인 경우 냉각수의 설정 온도가 20 ∼ 30℃이고, 상기 냉각대상물이 엔진인 경우 냉각수의 설정 온도가 31 ∼ 41℃인 것

   을 특징으로 하는 해수를 이용하는 선박의 냉각장치.

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