KR101215500B1 - 소음기 및 이를 구비한 선박 - Google Patents

소음기 및 이를 구비한 선박 Download PDF

Info

Publication number
KR101215500B1
KR101215500B1 KR1020100097880A KR20100097880A KR101215500B1 KR 101215500 B1 KR101215500 B1 KR 101215500B1 KR 1020100097880 A KR1020100097880 A KR 1020100097880A KR 20100097880 A KR20100097880 A KR 20100097880A KR 101215500 B1 KR101215500 B1 KR 101215500B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
refrigerant
silencer
thermoelectric element
sound absorbing
refrigerant flow
Prior art date
Application number
KR1020100097880A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120036160A (ko
Inventor
최재웅
진정근
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020100097880A priority Critical patent/KR101215500B1/ko
Publication of KR20120036160A publication Critical patent/KR20120036160A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101215500B1 publication Critical patent/KR101215500B1/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/007Apparatus used as intake or exhaust silencer
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/004Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 specially adapted for marine propulsion, i.e. for receiving simultaneously engine exhaust gases and engine cooling water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60YINDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00Special features of vehicle units
    • B60Y2400/20Energy converters
    • B60Y2400/206Thermo-electric generators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2590/00Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines
    • F01N2590/02Exhaust or silencing apparatus adapted to particular use, e.g. for military applications, airplanes, submarines for marine vessels or naval applications
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00Maritime or waterways transport
    • Y02T70/50Measures to reduce greenhouse gas emissions related to the propulsion system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ocean & Marine Engineering (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)

Abstract

소음기 및 이를 구비한 선박이 제공된다. 본 발명에 따른 소음기는 배기 가스가 지나는 배기관의 내부에 설치되는 소음기로서, 냉매 유입구 및 유출구를 구비한 냉매 유동부; 냉매 유동부의 외측면에 일측면이 접한 열전소자 및 열전소자의 타측면에 일측면이 접하며 배기관 내부의 소음을 저감하기 위한 흡음판을 포함하되, 배기관의 내부로부터 흡음판의 타측면을 통하여 유입된 열이 열전 소자를 지나 냉매 유동부로 공급됨으로써 열전 소자에서는 전기를 생성하며 열에 의하여 냉매 유동부 내부를 지나는 냉매가 가열될 수 있다.

Description

소음기 및 이를 구비한 선박{SILENCER AND SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은 소음기 및 이를 구비한 선박에 관한 것이다. 보다 상세하게, 선박의 엔진으로부터 발생한 배기 가스가 외부로 배출될 때 발생하는 소음을 방지하기 위하여 선박에 설치되는 소음기에 관한 것이다.
선박의 엔진으로부터 발생한 배기 가스(exhaust gas)는 절탄기(economizer)에 의하여 열에너지가 회수된 후 소음기를 거쳐 선박의 굴뚝으로 배출된다.
소음기는 고압의 배기 가스가 외부에 그대로 방출된 후 급격한 팽창으로 인하여 소음이 발생하는 것을 방지하기 위한 구성요소이다. 소음기는 소음 방식에 따라 흡음형, 공명형, 팽창형, 간섭형 등으로 분류되는데 이 중 흡음형 소음기는 공조 덕트에 많이 사용된다.
선박의 배기 가스에 의하여 발생되는 소음을 방지하기 위하여 흡음형 소음기가 많이 사용되고 있는데, 종래의 소음기는 흡음제가 삽입된 스플리터(splitter)를 실린더가 감싸는 구조로 이루어져 있었다. 선박의 엔진으로부터 배출된 배기 가스는 소음기의 스플리터 내부에 있는 흡음제에 의하여 배기 가스의 소음 에너지가 열에너지로 변환되어 소멸된다.
종래의 소음기에서는 절탄기를 통과한 엔진 배기 가스의 폐열 및 흡음판에 의해서 발생한 열에너지를 별도로 처리하지 않고 외부로 배출하는데, 이와 같이 폐열 및 열에너지를 배출하는 것은 선박에 있어서 에너지의 손실이라 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 선박의 배기 가스에서 발생하는 열에너지 손실을 방지할 수 있는 소음기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 선박의 배기 가스에서 발생하는 열에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있는 소음기를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 선박의 소음기에서 발생된 열에너지를 이용하여 발전하는 발전 시스템을 구비한 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 배기 가스가 지나는 배기관의 내부에 설치되는 소음기로서, 냉매 유입구 및 유출구를 구비한 냉매 유동부; 상기 냉매 유동부의 외측면에 일측면이 접한 열전소자 및 상기 열전소자의 타측면에 일측면이 접하며 상기 배기관 내부의 소음을 저감하기 위한 흡음판을 포함하되, 상기 배기관의 내부로부터 상기 흡음판의 타측면을 통하여 유입된 열이 상기 열전 소자를 지나 상기 냉매 유동부로 공급됨으로써 상기 열전 소자에서는 전기를 생성하며 상기 열에 의하여 상기 냉매 유동부 내부를 지나는 냉매가 가열되는 것을 특징으로 하는, 소음기가 제공된다.
이 때, 상기 흡음판은 다공성일 수 있다.
한편, 상기 열전소자 및 상기 흡음판은 상기 냉매 유동부의 적어도 일 측면에 설치되며, 상기 열전소자 및 상기 흡음판이 설치되지 않은 상기 냉매 유동부의 외측면은 단열 부재에 의하여 둘러싸일 수 있다.
한편, 상기 냉매유동부는 다각 기둥 또는 원기둥 형상으로 이루어지되, 상기 냉매 유동부가 다각 기둥 형상인 경우 상기 열전소자 및 상기 흡음판은 상기 다각 기둥의 적어도 일 측면에 설치되며, 상기 냉매 유동부가 원기둥 형상인 경우 상기 열전 소자 및 상기 흡음판은 상기 냉매 유동부의 외면을 둘러싸도록 원통형태로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선박의 엔진으로부터 나온 배기 가스가 배출되는 배기관 내부에 설치되는 전술한 소음기가 설치되며, 상기 소음기 내부의 열전 소자에 의하여 발생된 전기를 저장하는 축전지가 구비되는, 선박이 제공된다.
이 때, 상기 냉매는 상기 선박에서 사용되는 물일 수 있다.
한편, 상기 냉매는 유기 작동 유체이며, 상기 냉매 유동부가 상기 유기 작동 유체의 증발부로 사용되는 유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle) 발전 시스템을 포함할 수 있다.
이 때, 상기 유기 랭킨 사이클 발전 시스템은, 펌프; 상기 펌프에 의하여 압축된 유기 작동 유체를 증발시키도록 상기 소음기 내부에 설치된 냉매 유동부; 상기 냉매 유동부에서 증발된 냉매에 의하여 구동하는 터빈 및 상기 터빈을 지난 냉매를 응축하는 응축기를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 펌프는 상기 소음기의 열전 소자에서 발생된 전기에 의하여 구동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 배기 가스로부터 발생된 고온의 폐열을 이용하여 냉매를 가열하는 과정에서 열전 소자를 이용하여 발전함으로써 선박에서 사용할 수 있는 전기를 생산할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 선박의 배기 가스로부터 발생된 고온의 폐열을 이용하여 선박에서 사용되는 물을 가열할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박의 배기 가스로부터 발생된 고온의 폐열을 이용하여 선박에 설치되는 유기 랭킨 사이클 발전 시스템의 유기 작동 유체를 증발시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기가 설치된 배기관의 개략적인 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 소음기의 사시도이다.
도 4는 도 1에서 IV-IV 의 단면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기의 작동 상태를 도시하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기가 설치된 배기관의 작동 상태도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기를 구비한 발전 시스템의 구성도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기가 설치된 배기관의 개략적인 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기의 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)는 선박의 엔진(도 5의 70)으로부터 배출되는 배기 가스가 지나는 배기관(2) 내부(3)에 설치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)의 일측에는 냉매 유입관(4)이 연결되어 냉매를 소음기 내부로 유입할 수 있도록 형성된다. 또한, 소음기(10)의 타측에는 냉매 토출관(6)이 연결되어 소음기의 내부를 지난 냉매가 냉매 토출관(6)을 통하여 소음기의 외부로 배출될 수 있도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉매 유입관(4)은 소음기의 상부측으로 냉매를 유입하도록 형성되며, 냉매 토출관(6)은 소음기의 하측으로 연결되어 토출되는 냉매가 소음기의 하부측으로 배출되도록 형성된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 냉매유입관(4)을 통하여 소음기(10) 내부로 유입된 냉매는 소음기(10) 내부를 지나는 동안 소음기(10) 외부를 지나는 배기 가스로부터 열을 전달받아 가열되며, 이와 같이 가열된 냉매는 고온으로 소음기(10)를 빠져나간다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10) 내부에서 가열되는 냉매의 유동 방향은 배기관(2)을 통하여 선박의 상측으로 배출되는 배기 가스의 유동 방향과 반대 방향일 수 있다. 이와 같이 냉매의 유동 방향이 배기 가스의 유동 방향과 반대 방향으로 형성되면 냉매와 배기가스가 동일한 방향으로 이동할 때보다 배기 가스로부터 냉매로의 열 전달 효과가 증대될 수 있다.
한편, 본 실시예에 따르면, 배기관에 설치되는 소음기(10)는 복수개의 소음기가 배기관 내에 설치될 수 있다. 이 때 복수개의 소음기(10) 각각은 동일한 구조를 갖도록 형성된다. 이하 도면을 참조하여, 소음기(10)의 보다 상세한 구성에 대하여 설명한다.
도 2를 참조하면, 소음기(10)는 냉매 유동부(20), 열전 소자(30) 및 흡음판(40)을 포함할 수 있다.
냉매 유동부(20)는 소음기(10)의 내부 중앙부에 위치되며, 냉매가 유동하는 공간을 형성한다. 냉매 유동부(20)의 상측부는 냉매 유입관(4)과 연결되며, 냉매 유동부(20)의 하측부는 냉매 토출관(6)과 연결된다.
본 실시예에서 소음기(10)는 전체적으로 직육면체 형상을 이루고 있으며, 냉매 유동부도 대략적으로 직육면체 형태로 이루어질 수 있다.
도 2에서 볼 때 냉매 유동부(20)의 양 측면에는 사각 판형의 열전 소자(30)가 각각 배치된다. 열전 소자(30)는 제백 효과(Seebeck Effect)를 이용한 반도체형 발전 소자일 수 있으며, 소자 양면의 고온부와 저온부 사이의 온도차에 의하여 전력을 생산한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)에는 이와 같은 열전 소자(30)를 부착하여 고온의 열이 소음기(10) 내부로 전달되는 과정에서 발생하는 소음기(10) 외부와 소음기(10) 내부의 온도차이를 이용하여 전기를 생산하도록 한다. 이에 대한 보다 상세한 설명은 후술한다.
다시, 도 2를 참조하면, 냉매 유동부(20)가 위치되는 소음기(10)의 중앙부를 중심으로 열전 소자(30)의 외측에는 흡음판(40)이 설치된다. 흡음판(40)의 일측면은 열전 소자(30)와 접하며, 흡음판(40)의 타측면은 배기관(2)의 내부로 노출되어 있다.
이 때, 흡음판(40)은 다공성 흡음판으로 형성될 수 있다. 흡음판(40)의 다공성 물질은 소음 저감 역할과 함께 열전 소자 측으로 고온의 열을 전달하는 역할을 한다. 흡음판(40)이 다공성으로 이루어짐으로써 흡음판(40)의 표면적이 넓어지게 되고, 이와 같이 넓어진 표면적은 흡음판(40)을 통한 열전달을 촉진하여 폐열 회수량을 증대시키도록 한다.
본 실시예에서 열전소자(30)의 넓이와 흡음판(40)이 맞닿는 넓이는 동일하게 형성될 수 있다. 이에 따라 흡음판(40)을 통하여 열전 소자 측으로 전달되는 열이 흡음판(40)의 면적 전체에 걸쳐 열전 소자(30)측으로 전달될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 흡음판(40)이 외측에 설치된 소음기(10)의 양측면을 제외하고, 소음기(10)의 상측면 및 하측면, 그리고 전면 및 배면에는 단열 부재(50)가 설치된다.
단열 부재 상판 및 하판(56, 58), 그리고 두개의 단열 부재 측판(52, 54)은 소음기(10)에 설치된 흡음판(40) 이외의 영역을 통하여 소음기(10) 내부로 열이 전달되는 것을 방지하도록 한다.
본 실시예에서는 소음기(10)가 직육면체 형상으로 이루어지도록 하고 흡음판(40)이 소음기의 측면을 형성하도록 하였으나, 소음기(10)의 형태는 흡음판(40)의 형태에 따라 도 3에 도시된 바와 같이 원기둥 형태로 이루어질 수도 있다.
도 3에서와 같이 소음기(10)가 원기둥 형태로 이루어진 경우, 흡음판(40')은 예를 들어 원통 형태로 이루어져 소음기(10)의 외면을 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 냉매 유동부(20')도 원통형으로 이루어질 수 있다. 그리고, 냉매 유동부(20')와 흡음판(40') 사이에 위치되는 열전소자(30')도 원통형으로 이루어질 수 있다.
이와 같이 흡음판(40')이 원통형으로 이루어져 소음기(10)의 외면을 둘러쌀 경우 소음기(10)는 상측면과 하측면만이 외측으로 노출되므로, 노출되는 상측면과 하측면에만 단열부재 상판 및 하판(56', 58,)이 설치되어, 흡음판(40,) 이외의 영역을 통하여 열이 소음기 내부로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이상과 같은 구조로 이루어지는 소음기(10)는 별도의 지지부재(도4의 8)에 의하여 배기관(2)의 내부(3) 중앙에 설치될 수 있다.
소음기의 형태 및 크기는 배기관의 크기 및 배기관 내에 설치되는 소음기의 용량 등에 따라 다양하게 변형될 수 있으며, 본 실시예에 한정되는 것은 아니다.
이상과 같은 구조로 이루어지는 소음기가 배기관 내에 설치된 상태의 단면도가 도 4에 도시되어 있다. 도 4는 도 1에서 IV-IV 의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기가 설치된 배기관의 작동 상태도이다. 도 4 및 도 5를 참조하여 소음기의 작동에 대하여 설명한다.
도 4 및 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박에서는 엔진(70)이 구동한 후 배기 가스가 발생하며, 배기 가스는 배기관(2)을 통하여 선박의 외부로 배출된다. 도 5에서 도면 부호 72, 74는 배기관(2)을 통과하는 배기가스의 흐름을 나타낸다.
배기관(2)에는 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)가 설치된다. 소음기(10)는 고온의 배기 가스가 지나는 배기관(2) 내부에 설치된다.
이 때, 소음기(10)의 내부로는 냉매 유입관(4)으로부터 유입된 냉매가 냉매 유동부(20)를 지나 냉매 토출관(6)으로 배출된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면 냉매는 선박에서 사용되는 물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고온의 배기 가스가 배기관(2)을 도 4에서 볼 때 하측으로부터 상측 방향(도 4의 화살표 D방향)으로 지나는 동안 배기 가스는 흡음판(40)과 접하게 된다. 이와 같이 배기 가스가 흡음판(40)과 접하면 배기 가스의 열이 흡음판(40)의 다공성 표면을 통하여 흡음판(40) 내부로 전달된다.
이와 같이 흡음판(40) 내부로 열이 전달되면, 흡음판(40) 내부로 전달된 열은 열전 소자(30)를 지나 냉매 유동부(20)까지 전달되고, 이에 따라 열이 냉매 유동부(20)를 지나는 냉매로 공급된다. (화살표 C 방향)
냉매로 열이 공급되면, 냉매가 가열되어 냉매 유입관(4)을 통하여 냉매 유동부(20)로 유입될 때는 저온이었던 냉매가 고온으로 변하며, 냉매는 고온의 상태로 냉매 토출관(6)을 빠져 나가게 된다. 이 때, 냉매의 종류 및 냉매로의 열전달율에 따라, 냉매가 상변화할 수도 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이와 같이 흡음판(40)을 통하여 전달된 열이 냉매를 가열함과 동시에, 냉매 유동부(20)와 흡음판(40) 사이에 위치된 열전 소자(30)의 양 측면 사이에 온도차가 형성되어 열전 소자(30)가 전기를 생성한다.
열전 소자(30)에서 생성된 열은 축전지(60)에 저장된 후 전기가 필요한 곳으로 전기를 공급할 수 있다.
이 때, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열전소자는 BiTe(Bismuth Telluride) 열전 소자일 수 있다. BiTe 열전소자의 열전성능지수(Thermoelectric figure of merit: ZT)는 0.8이다.
BiTe 열전 소자의 성능은 고온부의 온도가 200~230도이고, 저온부의 온도가 30~50도 일 때 약 5%의 에너지 전환 효율을 보일 수 있다. 즉, 0.8의 열전 성능 지수를 갖는 열전 소자는 상기 온도차 정도의 온도 변화 상태에 놓인 경우 전체 열에너지의 약 5%를 전력으로 변환할 수 있다. 이 때, 나머지 95%는 저온부의 냉매로 흡열될 수 있다. 이에 따라, 예를 들어, 가로 세로 3cm, 두께 3mm 의 BiTe 열전 소자는 상기 온도 조건에서 6W 정도의 전력 생산이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음기를 작동함에 있어 배기관을 지나는 배기가스의 온도는 230도 내지 250도 정도 일 수 있다. 그리고, 냉매 유입관을 통하여 유입되는 냉매의 온도는 대략 0~36도 정도로 냉매 유동부로 유입된 후 배기 가스의 열 전달에 의하여 80~90도 정도의 온수로 냉매 토출관을 빠져나가도록 형성될 수 있다. 따라서, 현재 상용화된 발전 소자를 이용하여 한변의 길이가 1m 인 정사각형 열전 소자를 구비한 소음기를 제작할 경우 해당 소음기에서는 대략 10~12kW의 전력을 생산할 수 있다.
그러나, 이와 같은 냉매의 유입 온도 및 토출 온도 그리고 배기 가스의 온도 및 발전소자의 출력 정도는 적용되는 선박의 엔진 출력, 배기 가스의 온도 및 소음기 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있을 것이다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기는 발전 시스템의 일 구성요소로 사용될 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기를 포함한 발전 시스템의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기를 포함한 발전시스템(80)은 펌프(82), 소음기(10), 터빈(86) 및 응축기(84)를 포함한다.
발전 시스템(80)은 밀폐 사이클(closed cycle)을 형성하며, 발전 시스템(80) 내부를 순환하는 냉매는 본 실시예에서 유기 작동 유체일 수 있다. 유기 작동 유체는 예를 들어, 프로판 또는 암모니아일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)를 포함한 발전 시스템(80)은 유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle)을 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)를 포함한 발전 시스템(80)에서 소음기(10)는 냉매가 유입된 후 소음기(10) 내부에서의 열교환에 의하여 가열되어 증발되며, 이에 따라 소음기(10) 내부의 냉매 유동부(20)는 발전 시스템(80)의 증발기(evaporator)로서 작동한다.
발전 시스템(80)에서, 유기 작동 유체는 소음기(10)에서 증발된 후, 터빈(86)을 구동하여 터빈(86)에 연결된 발전기(88)에서 전력을 생산하며 응축기(84)에서 응축된다. 응축기(84)에서 응축된 냉매는 펌프(82)에서 압축되었다가 다시 소음기(10) 내부로 유입되는 순환과정을 거친다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 소음기(10) 내부에서 유기 작동 유체의 증발이 이루어지는 동안 열전 소자(30)에서는 전기가 생성될 수 있으며, 이와 같이 열전 소자(30)에서 생성된 전기는 발전 시스템(80)의 펌프(82)를 구동하기 위한 일부 혹은 전부의 전기로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 소음기(10)를 포함하는 발전 시스템(80)이 선박에 설치될 경우, 선박의 엔진으로부터 발생한 후 폐열로서 배출되는 배기 가스의 이동 경로인 배기관에 열전 소자를 구비한 소음기를 배치하여 열전 소자를 이용하여 전기를 생산할 수 있을 뿐 아니라, 배기 가스의 폐열을 소음기 내부를 지나는 냉매를 상변화시키는 용도로 사용함으로써 선박에 설치되는 발전 시스템의 일부를 구성할 수 있도록 하여 추가적인 전력을 생산할 수 있으므로, 선박 내부의 에너지 효율성을 증대시킬 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 냉매로서 유기 작동 유체를 사용하는 유기 랭킨 사이클을 제시하였으나, 소음기의 내부에서 배기 가스의 폐열이 냉매 유동부로 전달되어 냉매를 가열시키는 구성은 냉매의 작동 온도 및 발전 시스템의 종류에 따라 다양하게 적용될 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
2 배기관 3 내부
4 냉매 유입관 6 냉매 토출관
10 소음기 20 냉매 유동부
30 30' 열전소자 40 40' 흡음판
50 단열 부재 60 축전지
70 엔진 72 74 배기 가스 흐름
80 발전 시스템 82 펌프
84 응축기 86 터빈
88 발전기

Claims (9)

  1. 배기 가스가 지나는 배기관의 내부에 설치되는 소음기로서,
    냉매 유입구 및 유출구를 구비한 냉매 유동부;
    상기 냉매 유동부의 외측면에 일측면이 접한 열전소자 및
    상기 열전소자의 타측면에 일측면이 접하며 상기 배기관 내부의 소음을 저감하기 위한 흡음판을 포함하되,
    상기 배기관의 내부로부터 상기 흡음판의 타측면을 통하여 유입된 열이 상기 열전 소자를 지나 상기 냉매 유동부로 공급됨으로써 상기 열전 소자에서는 전기를 생성하며 상기 열에 의하여 상기 냉매 유동부 내부를 지나는 냉매가 가열되는 것을 특징으로 하는, 소음기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 흡음판은 다공성인, 소음기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전소자 및 상기 흡음판은 상기 냉매 유동부의 적어도 일 측면에 설치되며, 상기 열전소자 및 상기 흡음판이 설치되지 않은 상기 냉매 유동부의 외측면은 단열 부재에 의하여 둘러싸인, 소음기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉매유동부는 다각 기둥 또는 원기둥 형상으로 이루어지되,
    상기 냉매 유동부가 다각 기둥 형상인 경우 상기 열전소자 및 상기 흡음판은 상기 다각 기둥의 적어도 일 측면에 설치되며,
    상기 냉매 유동부가 원기둥 형상인 경우 상기 열전 소자 및 상기 흡음판은 상기 냉매 유동부의 외면을 둘러싸도록 원통 형태로 이루어지는, 소음기.
  5. 선박의 엔진으로부터 나온 배기 가스가 배출되는 배기관 내부에 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 따른 소음기가 설치되며, 상기 소음기 내부의 열전 소자에 의하여 발생된 전기를 저장하는 축전지가 구비되는, 선박.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉매는 상기 선박에서 사용되는 물인, 선박.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 냉매는 유기 작동 유체이며,
    상기 냉매 유동부가 상기 유기 작동 유체의 증발부로 사용되는 유기 랭킨 사이클(Organic Rankine Cycle) 발전 시스템을 포함하는, 선박.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 유기 랭킨 사이클 발전 시스템은,
    펌프;
    상기 펌프에 의하여 압축된 유기 작동 유체를 증발시키도록 상기 소음기 내부에 설치된 냉매 유동부;
    상기 냉매 유동부에서 증발된 냉매에 의하여 구동하는 터빈 및
    상기 터빈을 지난 냉매를 응축하는 응축기
    를 포함하는 선박,
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 펌프는 상기 소음기의 열전 소자에서 발생된 전기에 의하여 구동되는, 선박.
KR1020100097880A 2010-10-07 2010-10-07 소음기 및 이를 구비한 선박 KR101215500B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100097880A KR101215500B1 (ko) 2010-10-07 2010-10-07 소음기 및 이를 구비한 선박

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100097880A KR101215500B1 (ko) 2010-10-07 2010-10-07 소음기 및 이를 구비한 선박

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120036160A KR20120036160A (ko) 2012-04-17
KR101215500B1 true KR101215500B1 (ko) 2012-12-26

Family

ID=46137881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100097880A KR101215500B1 (ko) 2010-10-07 2010-10-07 소음기 및 이를 구비한 선박

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101215500B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004332596A (ja) * 2003-05-06 2004-11-25 Denso Corp 熱電発電装置
JP2007520662A (ja) * 2004-02-03 2007-07-26 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション 有機ランキンサイクル用流体
JP2009055727A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Fujikura Ltd 自動車の余熱利用発電装置及び余熱利用発電方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004332596A (ja) * 2003-05-06 2004-11-25 Denso Corp 熱電発電装置
JP2007520662A (ja) * 2004-02-03 2007-07-26 ユナイテッド テクノロジーズ コーポレイション 有機ランキンサイクル用流体
JP2009055727A (ja) * 2007-08-28 2009-03-12 Fujikura Ltd 自動車の余熱利用発電装置及び余熱利用発電方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120036160A (ko) 2012-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5339193B2 (ja) 排ガス熱回収装置
RU2532635C2 (ru) Аккумуляция электроэнергии тепловым аккумулятором и обратное получение электроэнергии посредством термодинамического кругового процесса
JP2007278623A (ja) 排熱回収装置
JP2013128333A (ja) 蒸気発生装置及びこれを用いたエネルギ供給システム
JP4701816B2 (ja) 蒸気供給システム
KR20060065883A (ko) 열병합 시스템의 배기가스 열교환기
RU2473847C1 (ru) Выпускное устройство вторичного котла малого когенератора и узел кожуха, образующий выпускной канал вторичного котла малого когенератора
KR101393315B1 (ko) 냉각라인이 형성되는 잠열 열교환기 커버
JP6583617B2 (ja) 蒸発器、ランキンサイクル装置及び熱電併給システム
JP2006348876A (ja) 蒸気供給システム及び発電プラント
CN101892879A (zh) 一种利用工质相变循环的火电厂余热发电装置
KR20160008858A (ko) 복층 구조의 폐열 회수형 열전발전장치
KR101183815B1 (ko) 소형 열병합발전기에서 엔진 배기유로의 배출구조
JP4626239B2 (ja) ヒートポンプ蓄熱装置
JP5515438B2 (ja) 熱供給システム
KR101499810B1 (ko) 하이브리드 타입 복수기 시스템
JP5615020B2 (ja) 連続式箱型乾燥機が具えられた乾燥設備
KR101215500B1 (ko) 소음기 및 이를 구비한 선박
JP5826268B2 (ja) 車両用の駆動システム
JP4486391B2 (ja) 余剰蒸気の有効利用装置
KR20110083415A (ko) 자동차의 배열회수용 열전발전 시스템
JP2013538311A (ja) 改良されたエクセルギー回収装置を備えたガスタービン装置
US20150047813A1 (en) Heat exchanger with recuperating and condensing functions and heat cycle system and method using the same
JP2018109385A (ja) 車両用排熱利用装置
JP5936526B2 (ja) 熱出力方法および熱出力システム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant