KR101383065B1 - 선박용 화물유 가열 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명인 화물유 탱크 등의 저장공간을 감소시키지 않고 선체의 미활용 공간을 활용할 수 있으며 화재의 위험성이 낮으며, 구조가 간단하고 제작 및 설치가 쉬우며 고장이 발생되더라도 수리 및 교체가 용이하도록 한 선박용 화물유 가열 시스템에 관한 것으로, 화물유 저장탱크의 외측면에 인접하여 설치되는 복사가열패널을 포함하여 구성되되, 상기 복사가열패널은 금속재의 반사체, 상기 반사체의 전면에 설치되는 발열체 및 상기 발열체의 전면을 덮어서 형성되는 원적외선 방사체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 화물유 가열 시스템{Cargo heating system for a ship}

본 발명은 선박용 화물유 가열 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 구조가 간단하고 안전성이 높으면서도 효과적으로 선박의 화물유 탱크에 존재하는 화물유를 가열할 수 있도록 한 선박용 화물유 가열 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박에서는 원유와 같은 점성이 높은 화물유를 하역 등의 목적으로 가열하게 되는데, 화재 발생 등의 위험으로 인해 선박에 구비된 보일러에 생산된 증기를 저장 탱크 내에 공급하여 가열을 하게 된다. 따라서 화물유 탱크 내에는 증기에 의한 가열을 위해 다수의 증기 배관과 가열 코일이 설치되어져 있다.

그런데 상기한 바와 같이 증기 배관과 가열 코일을 이용하는 기존의 화물유 가열 시스템은 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0720819호(2007.5.21.공고)에서 보듯이 설비가 매우 복잡하고, 증기 배관과 가열 코일이 화물유 탱크 내부에 위치함으로써 화물유의 저장 공간이 축소되며, 배관을 통한 에너지 손실이 많아 비효율적이며, 무엇보다도 누설이나 파손 발생시 문제 지점의 위치확인이나 수리가 어려우며 제작 및 설치 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명인 화물유 탱크 등의 저장공간을 감소시키지 않고 선체의 미활용 공간을 활용할 수 있으며, 화재의 위험성이 낮은 선박용 화물유 가열 시스템을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 구조가 간단하고, 제작 및 설치가 쉬우며, 고장이 적으며, 고장이 발생되더라도 수리 및 교체가 용이하도록 한 선박용 화물유 가열 시스템을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

또한, 본 발명은 화물유 탱크 등의 저장공간 내부를 운용 상황과 필요에 따라 효율적으로 가열할 수 있도록 한 선박용 화물유 가열 시스템을 제공하고자 하는 데 목적이 있다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명인 선박용 화물유 가열 시스템은,

화물유 저장탱크를 구비하는 선박에 있어서,

상기 화물유 저장탱크의 외측면에 인접하여 설치되는 복사가열패널을 포함하여 구성되되,

상기 복사가열패널은,

금속재의 반사체,

상기 반사체의 전면에 설치되는 발열체 및

상기 발열체의 전면을 덮어서 형성되는 원적외선 방사체를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 화물유 저장탱크의 내부에는 저장된 화물유의 교반을 위한 유동수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 반사체의 후면에 설치되는 단열재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복사가열패널은 상기 화물유 저장탱크의 양측면과 하면 전체에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복사가열패널은 상기 화물유 저장탱크의 양측면 일부와 하면 전체에 걸쳐 형성되며,

상기 화물유 저장탱크의 양측면 일부에 걸쳐 형성되는 복사가열패널은 상하 이동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 복사가열패널은 상기 화물유 저장탱크의 양측면 일부와 하면 전체에 걸쳐 형성하되, 복수 개로 분할하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 발열체는 전열선으로 하고,

상기 원적외선 방사체는 세라믹 미세분말을 상기 전열선과 반사체 전체에 코팅하여 형성하며,

상기 원적외선 방사체의 표면에는 복수 개의 굴곡부를 형성하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 과제해결수단을 통해, 본 발명인 선박용 화물유 가열 시스템은,

화물유 탱크 등의 저장공간을 축소시키지 않고 선체의 미활용 공간을 활용할 수 있으며, 화재의 위험성이 낮으며,

구조가 간단하고, 제작 및 설치가 쉬우며, 고장이 발생되더라도 수리 및 교체가 용이하며,

화물유 탱크 등의 저장공간 내부를 운용 상황과 필요에 따라(균일 가열이 필요하거나 필요한 부분만 가열하거나 하는 등) 효율적으로 가열할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템을 간단히 도시한 단면도이다
도 2는 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템의 다양한 실시예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템의 복사가열패널(도 2의 T 부분)을 도시한 부분확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템에서 복사가열패널의 이상 유무를 감지하여 유동수단을 최적으로 제어하는 수단을 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템의 바람직한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템을 간단히 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템의 다양한 실시예를 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템의 복사가열패널(도 2의 T 부분)을 도시한 부분확대도이며, 도 4는 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템에서 복사가열패널의 이상 유무를 감지하여 유동수단을 최적으로 제어하는 수단을 도시한 개념도이다.

본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템은 앞서 간단히 언급한 바와 같이 저온의 고점도 상태 하에서 화물유의 펌핑을 용이하게 하기 위해 수증기가 흐르는 배관과 가열코일에 의한 가열을 수행하던 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 화물유 저장탱크의 외측에 열을 발생시킬 수 있는 가열수단을 형성하고 그 가열수단에 의해 발생되는 복사열을 이용하여 화물유 저장탱크 내의 화물유를 가열하는 데 특징이 있다.

이를 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 화물유 가열 시스템은 화물유 저장탱크(10)의 외측면에 인접하여 복사가열패널(20)을 구비한다.

일반적으로 선체의 외벽과 화물유 저장탱크(10) 사이에는 안전성을 고려하여 일정한 공간부가 형성되고 이 공간부에 복사가열패널(20)을 설치함으로 빈 공간부를 활용하면서도 설치가 용이한 이점이 있다.

상기 복사가열패널(20)은 종래기술의 전도와 대류에 의존하여 가열을 실시함으로써 가열속도가 늦고 균일한 가열이 어려운 점을 해결하기 위해 복사에 의한 열전달 방식을 활용함으로써 가열속도가 빠르고 넓은 부분을 균일하게 가열할 수 있게 되는데, 복사열 발생을 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 복사가열패널(20)은 반사체(21), 발열체(22), 원적외선 방사체(23)로 이루어진다.

여기서, 반사체(21)는 발열체(22)에서 발생되는 복사 에너지가 화물유 저장탱크(10)가 아닌 다른 방향으로 확산을 방지하고 발열체(22)와 원적외선 방사체(23)를 설치 및 지지하기 위한 베이스 플레이트로서의 역할을 수행하며{물론 반사체(21)는 발열체(22)와 이격되어 설치될 수 있다}, 금속재, 더욱 바람직하기에는, 알루미늄(AL)이 사용됨이 바람직하다.

상기 발열체(22)는 전기에너지를 열에너지로 전환시켜 실질적으로 열을 발생시키는 부분으로서, 면상 발열체, 전열선 등 다양한 발열수단이 사용될 수 있으며, 상기 반사체(21)의 전면에 설치되게 된다.

상기 원적외선 방사체(23)는 발열체(22)에서 형성된 열을 통해 원적외선 복사에너지를 형성하기 위한 부재로서, 상기 발열체(22)의 전면을 덮어서 형성한다.

구체적인 예로, 도 3B에 도시된 바와 같이, 상기 발열체(22)는 전열선으로 하고, 상기 원적외선 방사체(23)는 세라믹 미세분말을 상기 전열선과 반사체(21) 전체에 코팅하여 형성하여 반사체(21), 발열체(22), 원적외선 방사체(23)가 일체로 모듈화하여 제작함이 바람직하며, 원적외선 방사율을 높이기 위해 상기 원적외선 방사체(23)의 표면에는 복수 개의 굴곡부를 형성하여 구성하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 반사체(21)의 후면에는 단열재를 더 부가함으로써 선체 외부로의 열손실과 냉기의 유입을 막을 수 있으며, 이와 같은 단열재의 추가는 외부로부터의 충격이나 진동이 복사가열패널(20)에 전달되는 정도를 완화시킬 수 있어 상대적으로 취성이 강한 원적외선 방사체(23)의 파손을 방지하게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 복사가열패널(20)은 다양한 형태로 부가 설치가 가능하며, 상기 복사가열패널(20)을 상기 화물유 저장탱크(10)의 양측면과 하면 전체에 걸쳐 형성함으로써 화물유 저장탱크(10)의 고른 가열이 가능하며(도 2A), 상기 복사가열패널(20)을 상기 화물유 저장탱크(10)의 양측면 일부와 하면 전체에 걸쳐 형성하되 상기 화물유 저장탱크(10)의 양측면 일부에 걸쳐 형성되는 복사가열패널(20)은 상하 이동이 가능하도록 구성함으로써 복사가열패널(20)을 이동시켜 특정 부위를 집중적으로 가열할 수 있다(도 2B).

예를 들어, 극저온에서 화물유 저장탱크(10)에서 화물유를 펌핑하는 경우 화물유가 존재하지 않는 공간을 가열하지 않아도 되고, 화물유 흡입 부분을 집중적으로 가열할 수도 있으며, 화물유 저장탱크(10) 내 온도 분포가 불균일한 경우에 필요한 부분만을 집중적으로 가열을 수행할 수도 있다.

또한, 상기 복사가열패널(20)은 상기 화물유 저장탱크(10)의 양측면 일부와 하면 전체에 걸쳐 형성하되, 복수 개로 분할하여 형성하고(도 2C), 분할된 각각의 부분을 개별적으로 제어함으로써 화물유 저장탱크(10) 내의 온도 불균일을 신속히 해결할 수 있으며, 특정 부분의 이상이나 고장이 발생되는 경우에 해당 부분 주위에 위치하는 복사가열패널(20)의 온도를 승온시킴으로써 내부 온도를 균일화시킬 수 있다.

이에 더하여, 상기 화물유 저장탱크(10)의 내부에는 저장된 화물유의 교반을 위해 프로펠러와 같은 유동수단(30)이 더 구비됨으로써 온도 균일화를 촉진할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 복수 개로 분할하여 다수로 설치되는 복사가열패널(20)의 이상 유무를 감지하여 유동수단(30)을 최적으로 제어하는 수단이 구비되는데 특징이 있다.

이에 대해 구체적으로 설명하면, 복수 개로 구비되는 복사가열패널(20)에 전자기장수신센서(40)를 설치하고 상기 전자기장수신센서(40)를 통해 복사가열패널(20)의 발열체(22)에서 발생되는 전자기장(Electromagnetic fields)을 검출하여 제어부(50)로 송신한 후 제어부(50)에서는 정상 상태에서와 다른 신호가 검출되거나 신호가 검출되지 않는 등 비정상적인 신호로 판단되는 경우에는 제어신호를 출력하여 다른 복사가열패널(20)에 공급되는 전력량을 높임과 동시에 유동수단(30)의 회전속도를 증가시킴으로써 일부 복사가열패널(20)의 이상 발생시에도 화물유 저장탱크 내부 온도를 신속히 균일하게 가열 유지할 수 있다.

여기서, 각각의 복사가열패널(20)의 이상 유무를 알려주는 경보수단(미도시)이 함께 구비됨이 바람직하다.

상기 전자기장수신센서(40)는 발열체(22)에서 송출되는 전기장 및 자기장을 감지하는 탐지코일형 전계선서 및 자계센서 등이 이용될 수 있다.

상기한 바와 같은 구성을 통해, 본 발명인 선박용 화물유 가열 시스템은 화물유 탱크 내부에 가열수단이나 열교환수단이 설치되지 않으므로 화물유 탱크 등의 저장공간을 감소시키지 않으며, 선체의 외벽과 화물유 저장탱크(10) 사이의 선체 미활용 공간을 활용할 수 있으며, 발열체(22)가 유류 등에 접촉하거나 할 수 있는 가능성이 현저히 낮으므로 화재의 위험성이 낮으며, 모듈화를 통해 구조가 간단하고, 제작 및 설치가 쉬우며, 고장이 발생되더라도 수리 및 교체가 용이하며, 운용 상황과 필요에 따라 화물유 저장탱크(10) 전체에 걸쳐 설치하거나 일부에만 설치하고 이동시키거나 분할하여 설치할 수 있고 각각의 제어가 가능하므로 화물유 저장탱크 등의 저장공간 내부를 효율적으로 가열할 수 있게 된다.

본 발명은 화물유 저장탱크와 유사한 선박의 연료유 저장탱크 등에도 쉽게 적용하여 활용이 가능한 특징이 있다.

10: 화물유 저장탱크
20: 복사가열패널 21: 반사체
22: 발열체 23: 원적외선 방사체
30: 유동수단
40: 전자기장수신센서
50: 제어부

Claims (7)

1. 화물유 저장탱크를 구비하는 선박에 있어서,
   상기 화물유 저장탱크의 외측면에 인접하여 설치되는 복사가열패널을 포함하여 구성되되,
   상기 복사가열패널은,
   금속재의 반사체,
   상기 반사체의 전면에 설치되는 발열체,
   상기 발열체의 전면을 덮어서 형성되는 원적외선 방사체 및
   상기 화물유 저장탱크의 내부에는 저장된 화물유의 교반을 위한 유동수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
   선박용 화물유 가열 시스템
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 반사체의 후면에 설치되는 단열재를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는
   선박용 화물유 가열 시스템
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 복사가열패널은 상기 화물유 저장탱크의 양측면과 하면 전체에 걸쳐 형성되는 것을 특징으로 하는
   선박용 화물유 가열 시스템
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 복사가열패널은 상기 화물유 저장탱크의 양측면 일부와 하면 전체에 걸쳐 형성되며,
   상기 화물유 저장탱크의 양측면 일부에 걸쳐 형성되는 복사가열패널은 상하 이동이 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
   선박용 화물유 가열 시스템
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 복사가열패널은 상기 화물유 저장탱크의 양측면 일부와 하면 전체에 걸쳐 형성하되, 복수 개로 분할하여 형성되는 것을 특징으로 하는
   선박용 화물유 가열 시스템
   
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
   상기 발열체는 전열선으로 하고,
   상기 원적외선 방사체는 세라믹 미세분말을 상기 전열선과 반사체 전체에 코팅하여 형성하며,
   상기 원적외선 방사체의 표면에는 복수 개의 굴곡부를 형성하여 구성하는 것을 특징으로 하는
   선박용 화물유 가열 시스템
   
7. 삭제

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