KR101681709B1 - 선박용 엔진의 연소공기 공급장치 - Google Patents

선박용 엔진의 연소공기 공급장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박용 엔진의 연소공기 공급장치에 관한 것이다.
상기 선박용 엔진의 연소공기 공급장치는 엔진의 터보 차져에 연소공기를 공급하도록 연결되는 공급관; 공급관에 유입되는 연소공기를 히팅시키도록 설치되는 예열히터; 터보 차져를 바이패스하도록 엔진으로부터 공급관에 연결됨으로써 과열된 연소공기의 일부를 터보 차져의 전단으로 공급하는 재순환관; 및 재순환관으로부터 공급되는 과열된 연소공기가 공급관에 확산되도록 재순환관과 공급관의 연결부분에 설치되는 확산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 극지방을 항해시 차가운 외기의 연소공기를 엔진에서 요구되는 최소 온도까지 히팅하기 위해 이미 과열된 연소공기의 일부를 재순환하여 이용함으로써 차가운 연소공기를 히팅하는데 필요한 히터의 용량을 줄일 수 있으며, 차가운 연소공기의 히팅에 엔진의 폐열을 이용하게 됨으로써 에너지를 절감할 수 있다.

Description

선박용 엔진의 연소공기 공급장치{APPARATUS FOR SUPPLYING COMBUSTION AIR TO ENGINE FOR SHIP}
본 발명은 극지방을 항해시 차가운 외기의 연소공기를 히팅하는데 필요한 예열히터의 용량과 에너지 사용을 줄일 수 있도록 구성된 선박용 엔진의 연소공기 공급장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 엔진의 구동력을 이동하여 프로펠러를 회전시킴으로써 추진력을 얻게 된다. 이때, 엔진은 연료의 연소를 위하여 외기 또는 실내의 공기를 터보 차져(Turbo-charger)에서 흡입하게 된다.
또한, 선박은 세미 리그(Semi rig) 또는 드릴 쉽(Drill ship)의 경우 외기 온도가 극지방처럼 낮지 않으므로 엔진에 추가 히팅 장치가 없더라도 동작이 가능하다. 그런데, 선박이 극지방을 항해하는 경우 차가운 외기의 연소공기(Combustion air)를 엔진에서 요구되는 최소 온도까지 히팅하기 위해서 히터의 설치가 불가피하며, 이러한 히터에 의해 연소공기를 예열하여 엔진에 공급하게 된다.
그러나, 종래의 선박용 엔진은 히터를 사용하여 연소공기를 예열할 경우, 극지방의 경우 연소공기의 온도가 -40℃에 달하며, 이러한 저온의 연소공기를 엔진에서 요구되는 최소 온도인 -5℃까지 히팅하기 위해서는 히터의 용량이 커지게 되어 비용 증가를 초래하고, 히터의 가동을 위해 많은 에너지를 필요로 하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 극지방을 항해시 -40℃에 달하는 차가운 연소공기를 엔진에서 요구하는 -5℃ 정도의 최소 온도까지 히팅하기 위해 이미 과열된 연소공기를 이용함으로써 연소공기의 히팅에 사용되는 히터의 용량을 줄이도록 하며, 연소공기의 히팅에 소요되는 에너지를 최소화하도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치는, 선박용 엔진의 연소공기 공급장치에 있어서,상기 엔진의 터보 차져에 연소공기를 공급하도록 연결되는 공급관(110);상기 공급관에 유입되는 연소공기를 히팅시키도록 설치되는 예열히터(120);상기 터보 차져를 바이패스하도록 상기 엔진으로부터 상기 공급관에 연결됨으로써 과열된 연소공기의 일부를 상기 터보 차져의 전단으로 공급하는 재순환관(130); 및 상기 재순환관으로부터 공급되는 과열된 연소공기가 상기 공급관에 확산되도록 상기 재순환관과 상기 공급관의 연결부분에 설치되는 확산기(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 공급관에는 상기 예열히터가 내측에 설치되는 하우징이 연결되고, 상기 하우징의 내측의 상기 예열히터의 전단에는 연소공기로 사용되는 외기로부터 이물질 및 수분을 제거하는 수분분리기 및 상기 외기로부터 이물질을 제거하기 위한 필터가 각각 설치되며, 상기 하우징의 하부에 수분배출관이 연결되는 것을 특징으로 한다.
상기 재순환관은 상기 엔진의 진동 흡수를 위해 벨로우즈관이 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 재순환관은 연소공기의 통과량을 조절하기 위한 유량조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 확산기는 상기 공급관과의 사이에 확산공간을 가지도록 상기 공급관의 둘레를 감싸며, 상기 재순환관이 연결되는 본체; 및 상기 확산공간에 위치하도록 상기 공급관의 둘레에 다수로 형성되는 확산홀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치는 선박용 엔진의 연소공기 공급장치에 있어서, 상기 엔진의 터보 차져에 예열된 연소공기를 공급하도록 연결되는 공급관; 및 상기 터보 차져를 바이패스하도록 상기 엔진으로부터 상기 공급관에 연결되는 재순환관을 포함하고, 상기 터보 차져에 의해 과열된 연소공기의 일부를 상기 재순환관을 통해 상기 터보 차져의 전단으로 공급함으로써 상기 공급관을 통해 공급되는 예열된 연소공기를 히팅시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 극지방을 항해시 차가운 외기의 연소공기를 엔진에서 요구되는 최소 온도까지 히팅하기 위해 이미 과열된 연소공기의 일부를 재순환하여 이용함으로써 차가운 연소공기를 히팅하는데 필요한 히터의 용량을 줄일 수 있으며, 차가운 연소공기의 히팅에 엔진의 폐열을 이용하게 됨으로써 에너지를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치을 도시한 구성도.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치을 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치(100)는 엔진(10)의 터보 차져(Turbo charger; 11)에 연소공기를 공급하도록 연결되는 공급관(110)과, 터보 차져(11)를 바이패스하도록 엔진(10)으로부터 공급관(110)에 연결되는 재순환관(130)을 포함하고, 터보 차져(11)에 의해 과열된 연소공기의 일부를 재순환관(130)을 통해 터보 차져(11)의 전단으로 공급함으로써 공급관(110)을 통해 공급되는 연소공기를 히팅시킨다.
본 발명에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치(100)는 일 실시예로서, 엔진(10)의 터보 차져(Turbo charger; 11)에 연소공기를 공급하도록 연결되는 공급관(110)과, 공급관(110)에 설치되는 예열히터(Preheater; 120)와, 터보 차져(11)를 바이패스(By-pass)하도록 엔진(10)으로부터 공급관(110)에 연결되는 재순환관(130)과, 재순환관(130)과 공급관(110)의 연결부분에 설치되는 확산기(Diffuser; 140)를 포함한다.
공급관(110)은 연소공기로 사용되기 위한 외기가 유입되고, 외기인 연소공기를 엔진(10)의 터보 차져(11)에 공급하도록 연결된다.
예열히터(120)는 공급관(110)에서 외기인 연소공기가 유입되는 측에 설치되고, 유입되는 연소공기를 히팅시킨다. 이때, 예열히터(120)는 연소공기를 엔진(10)에서 요구되는 최소 온도까지 예열할 필요가 없으며, 이러한 연소공기가 확산기(140)를 통해서 과열된 연소공기에 의해 2차적으로 히팅되므로 엔진(10)에서 요구되는 최소 온도에 못미치도록 1차적으로 히팅시키기만 하면 된다.
한편, 공급관(110)은 예열히터(120)가 내측에 설치되는 하우징(111)이 연결되고, 연소공기로 사용되는 외기로부터 이물질 및 수분을 제거하는 수분분리기(Drop separator; 112)와 외기로부터 이물질을 제거하기 위한 필터(filter; 113)가 하우징(111)의 내측에서 예열히터(120)의 전단에 각각 전후로 설치된다. 하우징(111)은 수분분리기(112)의 하방에 위치하는 하부에 수분배출관(114)이 연결된다. 따라서, 외기로부터 분리되어 하우징(111)의 내측에 채워진 수분은 수분배출관(114)을 통해서 외부로 배출된다.
또한, 공급관(110)은 엔진(10)의 진동을 흡수하기 위하여 벨로우즈관(115)이 연결되고, 엔진(10)의 소음이 외부로 발산되는 것을 차단하도록 소음기(Silencer; 116)가 설치되며, 비상시 연소공기의 인입을 차단하도록 차단밸브(117)가 설치된다.
재순환관(130)은 터보 차져(11)를 바이패스하도록 엔진(10)의 본체(12)로부터 공급관(110)에 연결됨으로써 과열된 연소공기의 일부를 터보 차져(11)의 전단으로 공급하여 공급관(110)을 통해 공급되는 연소공기를 히팅시키도록 한다.
또한, 재순환관(130)은 엔진(10)의 진동 흡수를 위해 주름으로 이루어지는 벨로우즈관(131)이 설치되며, 공급관(110)으로 재순환되는 연소공기의 통과량을 조절하기 위한 유량조절밸브(132)가 설치된다.
확산기(140)는 재순환관(130)으로부터 공급되는 과열된 연소공기가 공급관(110)에 확산되도록 재순환관(130)과 공급관(110)의 연결부분에 설치되는데, 일례로 공급관(110)과의 사이에 확산공간(141)을 가지도록 공급관(110)의 둘레를 감싸는 본체(142)와, 확산공간(141)에 위치하도록 공급관(110)의 둘레에 다수로 형성되는 확산홀(143)을 포함한다. 여기서, 본체(142)는 재순환관(130)의 끝단이 연결됨으로써 재순환관(130)을 통해서 과열된 연소공기가 확산공간(141)으로 유입되어 확산홀(143)을 통해서 공급관(110)의 내측으로 확산되도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 선박용 엔진의 연소공기 공급장치의 작용을 설명하기로 한다.
선박이 극지방을 항해시 차가운 외기, 예컨대 -40℃에 달하는 외기가 연소공기로 사용하기 위해 공급관(110)을 통해서 유입되면, 수분분리기(112)와 필터(113)를 통과하면서 연소공기에 포함되는 이물질과 수분이 제거되도록 한 상태에서 예열히터(120)에 의해 1차적으로 -15℃까지 히팅되도록 한다.
그리고, 예열히터(120)를 통과하여 공급관(110)을 따라 이동하는 연소공기는 이미 터보 차져(11)를 통과하여 재순환관(130)을 통해서 확산기(140)에 의해 터보 차져(11)의 전단으로 확산 공급되는 과열된 연소공기로 인해 엔진(10)에 필요한 최소온도인 -5℃까지 히팅되어 터보 차져(11)로 공급된다. 따라서, 차가운 연소공기를 히팅하는데 필요한 예열히터(120)의 용량을 줄일 수 있으며, 차가운 연소공기의 히팅에 엔진(10)의 폐열을 이용하게 됨으로써 에너지를 절감할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
10 : 엔진 11 : 터보 차져
110 : 공급관 111 : 하우징
112 : 수분분리기 113 : 필터
114 : 수분배출관 115 : 벨로우즈관
116 : 소음기 117 : 차단밸브
120 : 예열히터 130 : 재순환관
131 : 벨로우즈관 132 : 유량조절밸브
140 : 확산기 141 : 확산공간
142 : 본체 143 : 확산홀

Claims (6)

  1. 선박용 엔진의 연소공기 공급장치에 있어서,
    상기 엔진의 터보 차져에 연소공기를 공급하도록 연결되는 공급관(110);
    상기 공급관에 유입되는 연소공기를 히팅시키도록 설치되는 예열히터(120);
    상기 터보 차져를 바이패스하도록 상기 엔진으로부터 상기 공급관에 연결됨으로써 과열된 연소공기의 일부를 상기 터보 차져의 전단으로 공급하는 재순환관(130); 및
    상기 재순환관으로부터 공급되는 과열된 연소공기가 상기 공급관에 확산되도록 상기 재순환관과 상기 공급관의 연결부분에 설치되는 확산기(140);를 포함하며,
    상기 공급관으로 유입된 연소공기는,
    상기 예열히터에서 상기 엔진에서 필요로하는 연소공기의 온도보다 낮은 온도로 1차 가열되고,
    상기 예열히터에서 1차 가열된 연소공기는 상기 확산기에서 상기 터보 차져를 통과하여 과열된 연소공기와 혼합되어 2차 가열되고,
    상기 확산기에서 상기 엔진에서 필요로하는 연소공기의 온도까지 가열된 연소공기는 상기 터보 차져를 통과하여 상기 엔진으로 공급되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연소공기 공급장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급관에는 상기 예열히터가 내측에 설치되는 하우징이 연결되고, 상기 하우징의 내측의 상기 예열히터의 전단에는 연소공기로 사용되는 외기로부터 이물질 및 수분을 제거하는 수분분리기 및 상기 외기로부터 이물질을 제거하기 위한 필터가 각각 설치되며, 상기 하우징의 하부에 수분배출관이 연결되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연소공기 공급장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 재순환관은
    상기 엔진의 진동 흡수를 위해 벨로우즈관이 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연소공기 공급장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 재순환관은
    연소공기의 통과량을 조절하기 위한 유량조절밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연소공기 공급장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 확산기는
    상기 공급관과의 사이에 확산공간을 가지도록 상기 공급관의 둘레를 감싸며, 상기 재순환관이 연결되는 본체; 및
    상기 확산공간에 위치하도록 상기 공급관의 둘레에 다수로 형성되는 확산홀
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 엔진의 연소공기 공급장치.
  6. 삭제
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