KR101786563B1 - 선박 탑재용 이원 냉동 장치 - Google Patents

선박 탑재용 이원 냉동 장치 Download PDF

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마에카와 매뉴팩쳐링 캄파니 리미티드
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Abstract

[과제] 저비용화를 가능하게 하고, 또한 팽창 탱크의 용량을 저감하여, 선박에 탑재할 수 있도록 하는 동시에, 어창에 배치된 냉매 증발관의 탈유를 불필요하게 한다.
[해결수단] 고원측 냉동기(20)와, 저원측 냉동기(40)와, 브라인 순환로(60, 61)로 구성되고, 브라인 순환로(61)의 NH3 브라인은, 브라인 액화기(52)에서, 저원측 냉동기(40)의 프론 R23에 의해 냉각된다. 브라인 순환로(60)는 어창(68a~c)에 마련된 브라인 증발관에 연결되고, 어창(68a~c)은 NH3 브라인으로 -60℃로 냉각된다. 이와 같이, 어창(68a~c)을 NH3 브라인으로 냉각시키도록 하였으므로, 저원측 냉동기(40)의 프론 R23 사용량을 저감할 수 있고, 저원측 냉매 순환로(42)에 마련된 팽창 탱크(46, 46’)의 용량을 대폭 저감할 수 있다.

Description

선박 탑재용 이원 냉동 장치{SHIPBOARD BINARY REFRIGERATION SYSTEM}
본 발명은, 예를 들면 참치 연승어선 등에 탑재되기에 적당한 선박 탑재용 이원 냉동 장치에 관한 것이다.
원양참치 연승어선에서는, 신선도를 유지하기 위해, 어획한 참치를 -60℃에서 동결 및 보냉하고 있다. 이에 따라, 동결고와 어창(魚艙) 모두 -60℃의 초저온으로 냉각되고 있다. 참치 연승어선에서 동결된 참치를 냉동운반선에 옮겨 싣고, 냉동운반선에서 -55℃로 보냉하여, 소비지까지 운반하고 있다. 참치 연승어선 및 냉동운반선의 냉동 장치의 냉매는, 종래, 초저온 영역에서 우수한 특성을 갖는 프론(fron) R22이 사용되고 있었다. 종래, 참치의 냉동 보존에 이용되었던 냉동 장치를 도 4 및 도 5에서 설명한다.
도 4에, 2단 압축기를 구비한 냉동 장치를 나타낸다. 이 냉동 장치(200)는, 프론 R22이 순환하는 냉매 순환로(202)에 2단 압축기(204) 및 응축기(206)가 마련되어 있다. 2단 압축기(204)에서 가압된 프론 R22은, 응축기(206)에서 냉각되어 액화된다. 냉매 순환로(202)는, 응축기(206)의 하류측에서 분기되어, 복수의 어창(210a, 210b)에 연결되어 있다. 어창(210a, 210b)의 상류측에 팽창 밸브(208a, 208b)가 마련되고, 어창(210a, 210b)에는, 냉매 순환로(202)에 연통한 냉매 증발관(도시 생략)이 마련되어 있다.
또한, 2단 압축기(204)의 저단 압축기와 고단 압축기 사이의 중간 냉매로와, 냉매 순환로(202)의 응축기(206)로부터 하류측 부위를 연결하는 냉매로(212)와, 냉매 순환로(202)의 냉매로(212)와의 분기부로부터 하류측 부위와, 냉매로(212)에 걸쳐 마련된 액체 냉각기(214)와, 냉매로(212)의 액체 냉각기(214)로부터 상류측 부위에 마련된 팽창 밸브(216)를 구비하고 있다. 응축기(206)의 하류측에서 R22의 일부를 냉매로(212)에 도입하고, 팽창 밸브(216)에서 감압하여 액체 냉각기(214)에 공급한다. 액체 냉각기(214)에서, 감압한 R22를 증발시키고, 이 증발 잠열로 냉매 순환로(202)의 R22를 냉각시킴으로써, COP를 향상시킨다. 냉매로(212)의 기화된 R22는, 2단 압축기(204)의 중간 냉매로로 복귀시킨다.
팽창 밸브(208a, 208b)에서 감압된 프론 R22는, 어창(210a, 210b)에 마련된 냉매 증발관에서 증발되어, 어창(210a, 210b)을 냉각시킨다. 냉매 증발관은, 예를 들면, 어창의 천정, 측벽, 바닥에 배치된 에어로핀이 부착된 헤어핀 코일로 구성되어 있거나, 어획물을 재치하는 파이프 선반(냉매 증발관을 선반 형상으로 조립한 것)이 형성되어 있다. 냉동 장치(200)는, 어창(210a, 210b)을 -60℃의 초저온으로 할 수 있을 뿐만 아니라, 장치 구성을 저비용화 할 수 있다.
육상에서는, 참치를 -60℃의 초저온 영역에서 보관하기 위해, 고원측 냉동기와 저원측 냉동기를 조합한 이원 냉동 장치가 이용되고 있다. 고원측 냉동기의 냉매는, 지금까지 R22, R404A, NH3가 사용되고 있으며, 저원측 냉동기의 냉매는, 초저온 영역에서 우수한 특성을 갖는 R23이 사용되고 있었다. 이 이원 냉동 장치의 구성을 도 5에서 설명한다.
도 5에서, 이원 냉동 장치(300)의 고원측 냉동기(310)는, 프론 R22 등을 냉매로 하며, 고원측 냉매 순환로(312)에, 고원측 압축기(314), 응축기(316), 팽창 밸브(318) 및 캐스케이드 콘덴서(320)가 마련되어 있다. 한편, 저원측 냉동기(330)는, 프론 R23을 냉매로 하고, 저원측 냉매 순환로(332)에는, 저원측 압축기(334) 및 팽창 탱크(336)가 마련되어, 캐스케이드 콘덴서(320)에 연결되어 있다. 저원측 냉매 순환로(332)는, 캐스케이드 콘덴서(320)의 하류측에서 분기되어, 복수의 어창(340a, 340b)에 연결되어 있다. 어창(340a, 340b)의 상류측에, 팽창 밸브(338a, 338b)가 마련되어 있다. 어창(340a, 340b)에는, 저원측 냉매 순환로(332)에 연통한 냉매 증발관(도시 생략)이 마련되어 있다. 이 냉매 증발관은, 도 4의 어창(210a, 210b)과 마찬가지로, 헤어핀 코일이나 파이프 선반으로 구성되어 있다.
이원 냉동 장치(300)에서는, 캐스케이드 콘덴서(320)에서, 프론 R22 등이 프론 R23으로부터 열을 흡수한다. 열이 흡수되어 냉각되어 액상이 된 프론 R23은, 어창(340a, 340b)에 배치된 냉매 증발관에서 증발되어, 어창(340a, 340b)을 냉각시킨다. 운전 정지 중, 승온하여 기화된 프론 R23은 팽창 탱크(336)에 회수되어, 저원측 냉매 순환로(332)의 고압화를 방지한다. 이러한 이원 냉동 장치는, 어창(340a, 340b)을 -60℃의 초저온으로 냉각할 수 있다.
특허문헌 1에는, NH3을 냉매로 하고, 2단 압축기를 구비하고, 어창 내를 -60℃ 이하의 초저온으로 냉각할 수 있는 냉동 장치가 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 어선의 어창에 마련되기 적합한 냉각기가 개시되어 있다. 이 냉각기는, 케이싱과, 이 케이싱의 내부에 마련된 냉매 증발관과, 이 케이싱의 내부에 어창 내 공기의 흐름을 형성하는 송풍기를 가지는 냉풍 발생 장치를 구비하고 있다. 이에 따라, 냉매 증발관을 흐르는 냉매와 송풍기로 형성된 기류를 열교환시켜, 어창을 냉각하고 있다. 이 냉각기는, 헤어핀 코일 방식이나 파이프 선반 방식에 비해, 냉매 증발관에 공급하는 냉매량을 대폭 저감할 수 있으므로 소비동력을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.
일본특허공개 2006-214611호 공보 일본특허공개 2006-29713호 공보
프론 R22으로 대표되는 HCFC(하이드로클로로플루오로카본) 냉매는, 2020년까지 전폐하게 되었기에, 이것을 대신할 냉매를 개발할 필요가 생겼다. 이에, 프론 R22의 대체 냉매로서, 프론 R404A로 대표되는 HFC(하이드로플루오로카본) 냉매가 최근 개발되었다. 프론 R404A는, 프론 R22와 마찬가지로 초저온 영역에서 우수한 특성을 가지고 있다. 그러나, R404A는 지구온난화 계수(GWP)가 3300으로 높다는 문제가 있다.
냉매 단가는, 프론 R404A은 NH3의 약 10배로 고가이다. 예를 들면, 400톤급 참치 연승어선에 탑재된 냉동 장치에서 프론 R404A를 사용하면, 1척당 약 3,000kg의 프론 R404A이 필요하였으므로, 어업 경영자에게 있어 큰 부담이 되었다.
프론 R23은 HFC 냉매로서, 지구온난화 계수(GWP)도 높고, 그 단가는 NH3의 약 15배이고, 프론 R404A의 약 1.5배로 고가이다. 또한, 프론 R23은, -70℃의 포화 압력은 0.19MPa이고, 25℃의 포화 압력은 4.72MPa로 고압이 된다. 그러므로, 냉동 장치가 정지하고 있을 때, 냉매 순환로에 마련된 배관 기기류에 매우 높은 압력이 가해지고, 이를 막기 위해 큰 용량의 팽창 탱크가 필요하게 된다. 예를 들면, 약 3,000kg의 프론 R23을 사용한 냉동 장치에서는, 30m3의 용량을 견디는 팽창 탱크가 필요하게 된다. 그러므로, 기계실의 공간이 제한되어 있는 선박으로의 탑재는 곤란해진다.
또한, 도 4에 나타내는 냉동 장치(200) 및 도 5에 나타내는 이원 냉동 장치(300)의 경우, 각 기기나, 어창에 배치된 냉매 증발관에 냉동기유가 고여서, 전열효율을 저하시키는 문제가 있다. 그러므로, 입거시에 각 기기의 탈유(脫油)를 행하는 동시에, 어창에 배치된 냉매 증발관에 구멍을 열어서, 탈유 했어야만 했었다. 이 문제는, 특허문헌 1에 개시된 냉동 장치에서도 마찬가지로 발생한다.
본 발명은, 이러한 종래 기술의 과제를 감안하여, 자연냉매이면서, 저가의 NH3을 사용하는 동시에, 저원측 냉매로서 프론 R23을 사용한 이원 냉동 장치에 있어서, 저비용화를 가능하게 하고, 또한 팽창 탱크의 용량을 저감하여, 선박에 탑재할 수 있도록 하는 동시에, 어창에 배치된 냉각관의 탈유를 불필요하게 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 선박 탑재용 이원 냉동 장치는, NH3으로 이루어진 고원측 냉매를 순환시키는 고원측 냉매 순환로에 마련되는 고원측 냉동 사이클 구성 기기를 가지는 고원측 냉동 장치와, 프론 R23으로 이루어진 저원측 냉매를 순환시키는 저원측 냉매 순환로에 각각 마련되는 냉동 사이클 구성 기기, 및 운전 정지시에 기화된 프론 R23을 회수하는 팽창 탱크를 가지는 저원측 냉동 장치와, 고원측 냉매 순환로와 저원측 냉매 순환로에 걸쳐 마련되어, 고원측 냉매와 저원측 냉매 사이에서 열교환을 허용하는 캐스케이드 콘덴서와, NH3으로 이루어진 브라인(brine)을 순환시키는 브라인 순환로에 마련되어, 어창을 냉각시키기 위한 브라인 열교환기와, 저원측 냉매 순환로와 브라인 순환로에 걸쳐 마련되어, 저원측 냉매와 브라인 사이에서 열교환을 허용하는 브라인 액화기를 구비하고 있다.
상기 브라인 순환로는, 브라인 액화기에서 프론 R23과 열교환하여 냉각되어 액화된다. 액화된 NH3 브라인은 어창 내에 배치된 브라인 열교환기에 도입하여 어창 내를 냉각하고, 어창을 -60℃까지 냉각시킨다.
본 발명에 따르면, 고원측 냉매로서, 자연냉매이면서, 저가의 NH3을 이용함으로써, 저비용화 할 수 있다. 또한, 저원측 냉매로서 프론 R23을 사용하는데, 브라인 순환로를 순환하는 NH3 브라인으로 어창을 냉각시키므로, 고가의 프론 R23 사용량을 대폭 저감할 수 있다. 이에 따라, 저비용화가 가능해지는 동시에, 지구온난화에 대한 영향을 억제시킬 수 있다. 또한, 프론 R23의 사용량을 대폭 저감할 수 있으므로, 저원측 냉매 순환로에 마련된 팽창 탱크의 용량을 대폭 저감할 수 있고, 이에 따라, 이원 냉동 장치의 선박으로의 탑재가 가능해진다. 또한, 브라인 순환로에는, 고원측 냉동 장치 및 저원측 냉동 장치로부터 냉동기유가 혼입되지 않는다. 이에 따라, 브라인 순환로 및 어창에 배치된 브라인 열교환기로부터 탈유를 행할 필요가 없어지므로, 유지보수가 용이해진다.
본 발명에 있어서, 고원측 냉동 사이클 구성 기기 중 하나인 응축기보다 하류에 있는 고원측 냉매 순환로 부위와, 캐스케이드 콘덴서보다 하류에 있는 고원측 냉매 순환로 부위 사이를 캐스케이드 콘덴서를 우회하여 연결할 수 있는 바이패스로와, 이 바이패스로와 브라인 순환로에 걸쳐 마련되어, 고원측 냉매와 브라인 사이에서 열교환을 허용하는 열교환기를 더 구비하고 있으면 된다.
이에 따라, 고원측 냉매로, 저원측 냉동 장치를 통하지 않고, 상기 열교환기를 통해 NH3 브라인을 냉각할 수 있다. 어창을 -60℃까지 냉각시킬 필요가 없을 때, 예를 들면, 어선이 어창에 미끼를 싣고 어장으로 향할 때에는, 어창을 -20℃~-40℃ 정도로 냉각시키면 된다. 이때, 고원측 냉매로 NH3 브라인을 냉각시킴으로써, 어창을 -20℃~-40℃ 정도로 냉각할 수 있다. 그러므로, 저원측 냉동 장치를 동작시킬 필요가 없으므로, 구동 동력을 저감시켜, 저비용으로 운전할 수 있다.
본 발명에 있어서, 어창 내에 마련되어, 브라인 열교환기로서 상자형으로 형성되고, 증발관 사이에 간극이 형성된 브라인 증발관과, 송풍기를 포함하고, 이 브라인 증발관을 통과하는 공기류를 형성하는 수단을 더 구비하고 있으면 된다. 이에 따라, 브라인 증발관을 통과하는 공기류를 형성함으로써, NH3 브라인과 어창 내 공기의 전열 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 헤어핀 코일 방식 또는 파이프 선반방식에 비해, 브라인 증발관의 용량 및 길이를 저감할 수 있으므로, NH3 브라인의 공급량을 저감할 수 있는 동시에, 어창의 구성을 저비용화 할 수 있다.
종래의 이원 냉동 장치에서는, 예를 들면, 400톤급의 참치 연승어선에 탑재하는 경우, 약 3,000kg의 프론 R23이 필요했으며, 이에 따라, 30m3의 용량을 견디는 팽창 탱크가 필요하였다. 이에 반해, 본 발명의 이원 냉동 장치를 참치 연승어선에 탑재한 경우, 프론 R23의 사용량을 50~500kg으로 억제할 수 있고, 이에 따라, 팽창 탱크의 용량을 0.5~5.0m3로 저감할 수 있다. 따라서, 참치 연승어선으로의 탑재가 가능해진다.
본 발명에 따르면, -60℃까지의 초저온 영역으로 냉각할 수 있는 동시에, 자연냉매이면서 저가의 NH3을 이용하고, 또한 고가의 지구온난화 계수(GWP)가 큰 프론 R23의 사용량을 대폭 저감할 수 있으므로, 저비용화가 가능한 동시에, 온실 효과에 대한 영향을 억제할 수 있다. 또한, 저원측 냉매 순환로에 마련되는 팽창 탱크의 용량을 대폭 저감할 수 있으므로, 선박으로의 탑재가 가능해지는 동시에, 유지보수 시에 브라인 열교환기에서의 탈유 작업을 불필요하게 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이원 냉동 장치의 계통도이다.
도 2는 상기 제1 실시형태의 어창의 정면에서 본 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 이원 냉동 장치의 계통도이다.
도 4는 종래의 2단 압축기를 구비한 냉동 장치의 계통도이다.
도 5는 종래의 이원 냉동 장치의 계통도이다.
이하, 본 발명을 도면에 나타낸 실시형태를 통해 상세하게 설명한다. 단, 이 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 이 발명의 범위를 그것으로만 한정하는 취지는 아니다.
(실시형태 1)
본 발명 장치의 제1 실시형태를 도 1에 기초하여 설명한다. 본 실시형태는, 참치 연승어선에 탑재한 이원 냉동 장치에 관한 것이다. 도 1에서, 본 실시형태의 이원 냉동 장치(10A)는, 고원측 냉동기(20)와, 저원측 냉동기(40)와, 브라인 순환로(60, 61)에 마련된 기기로 구성되어 있다. 고원측 냉동기(20)는, NH3 냉매가 순환하는 고원측 냉매 순환로(22)에, 고원측 압축기(24)와, 응축기(26)와, 팽창 밸브(28)가 마련되어 있다. 저원측 냉동기(40)는, 프론 R23이 순환하는 저원측 냉매 순환로(42)에, 저원측 압축기(44)와, 팽창 탱크(46)와, 팽창 밸브(50)가 마련되어 있다.
캐스케이드 콘덴서(30)는, 팽창 밸브(28)의 하류에 있는 고원측 냉매 순환로(22) 부위와, 저원측 압축기(44)의 하류에 있는 저원측 냉매 순환로(42) 부위에 걸쳐 마련되어 있다. 고원측 압축기(24)에서 토출된 고압의 NH3 냉매는, 응축기(26)에서 응축된다. 그 후, NH3 냉매는, 팽창 밸브(28)에서 감압되고, 캐스케이드 콘덴서(30)에서, 저원측 냉매인 프론 R23으로부터 열을 흡수하여 증발하고, 그 후, 고원측 압축기(24)로 복귀한다.
브라인 순환로(60)에는, NH3 브라인을 순환하는 액 펌프(62) 및 저압 수액기(64)가 마련되어 있다. 브라인 순환로(60)는, 액 펌프(62)의 하류측에서 분기로(60a~c)로 분기되어 있다. 분기로(60a~c)에는 각각 유량 조정 밸브(66a~c)가 마련되고, 유량 조정 밸브(66a~c)의 하류측에서 각각 어창(68a~c)에 연결되어 있다. 저압 수액기(64)에는 브라인 순환로(60)와는 별개로 브라인 순환로(61)가 연결되어 있다. 브라인 액화기(52)는, 팽창 밸브(50)의 하류에 있는 저원측 냉매 순환로(42) 부위와, 브라인 순환로(61)에 걸쳐 마련되어 있다.
저압 수액기(64) 내의 NH3 가스는, 브라인 순환로(61)를 통과하여 브라인 액화기(52)로 유입된다. 브라인 액화기(52)로 유입된 NH3 가스는, 브라인 액화기(52)에서 냉각 액화되고, 브라인 순환로(61)를 통과하여 저압 수액기(64)로 복귀한다.
저원측 압축기(44)에서 토출된 고압의 프론 R23은, 캐스케이드 콘덴서(30)에서, 고원측 냉매인 NH3으로 냉각되어 응축된다. 응축된 프론 R23은, 팽창 밸브(50)에서 감압되고, 브라인 액화기(52)에서, NH3 브라인과 열교환하여, NH3 브라인을 냉각시키는 동시에, 자신은 증발된다. 증발된 프론 R23은 저원측 압축기(44)로 복귀한다. 이원 냉동 장치(10A)의 운전이 정지했을 때, 개폐 밸브(48)를 열어, 승온하여 기화된 프론 R23을 팽창 탱크(46)에 수용하여, 프론 R23이 고압이 되는 것을 방지한다.
브라인 액화기(52)에서, 프론 R23에 의해 냉각되어 액화된 NH3 브라인은, 일단 저압 수액기(64)에 저류된다. 저압 수액기(64)에 저류한 NH3 브라인액은, 액 펌프(62)에 의해 어창(68a~c)으로 이송된다. NH3 브라인액은 유량 조정 밸브(66a~c)를 통과하여, 각 어창(68a~c)에 마련된 브라인 증발관을 흐르고, 이 브라인 증발관에서 일부가 증발하여, 이 어창을 냉각시킨다. 이 어창을 나온 기액 2상류의 NH3 브라인은, 저압 수액기(64)로 복귀한다.
다음에, 어창(68a~c)의 구성을 도 2에서 설명한다. 도 2에서, 어창(68a)은, 갑판(70)의 하측에 배치되고, 단열벽(72)을 가지고, 이 단열벽(72)에 의해 단열 공간부가 규정되어 있다. 어창(68a)의 내부에 보냉실(74)이 규정되어 있고, 보냉실(74) 주위에는, 냉풍 순환 공간(76)이 규정되어 있다. 보냉실(74)은, 열량도체금속(예를 들어, 알루미늄)으로 이루어진 차단벽체(78)로 둘러싸여 있으며, 이 차단벽체(78)와 단열벽(72) 사이에, 냉풍 순환 공간(76)이 규정되어 있다.
차단벽체(78)의 상벽측에는, 갑판(70)으로 개구된 출입구(80)가 돌출 형성되어 있으며, 이 출입구(80)는, 냉풍 순환 공간(76)과는 차단되며, 보냉실(74)로 개구되어 있다. 출입구(80)의 상면에는, 개폐 자유롭게 밀폐 덮개(82)가 부착되어 있다. 냉풍 순환 공간(76)의 일단측(도 2에서 좌측)에는, 다른 부분보다 넓은 공간이 마련되고, 이 공간부(76a)에, 냉풍 발생 장치(84)가 마련되어 있다. 냉풍 발생 장치(84)는, 공간부(76a)에 마련된 케이싱(84a)과, 케이싱(84a)의 내부에 수납되어, NH3 브라인 순환로(60)에 연결된 브라인 증발관(84b)과, 케이싱(84a)의 상부에 마련된 송풍기(84c)로 구성되어 있다.
분기로(60a)는, 유량 조정 밸브(66a)의 하류측에서, 브라인 증발관(84b)에 연결되어 있다. 어획되어 동결된 참치를 출입구(80)에서부터 보냉실(74)로 투입하고, 그 후, 밀폐 덮개(82)로 출입구(80)를 차폐한다. 케이싱(84a)은 상하면에 개구를 가지며, 공기류는 하부 개구로부터 들어가고, 냉각되어 상부 개구에서 나온다. 냉풍 발생 장치(84)의 운전에 의해, 송풍기(84c)가 가동되어, 냉풍 순환 공간(76)을 공기가 상하방향으로 순환한다. NH3 브라인액은, 브라인 증발관(84b)에서 냉풍 순환 공간(76)을 순환하는 공기를 냉각하고, 일부가 기화된 NH3 브라인의 2상류는, 분기로(60a)를 통해 브라인 순환로(60)로 복귀한다. 이 냉각된 공기로 보냉실(74)은 천정벽, 측벽, 바닥면부터 냉각된다. (냉풍 발생 장치(84)를 구비한 어창의 상세에 대해서는 특허문헌 2를 참조).
어창(68b, 68c)의 단열벽(72), 갑판(70)으로 개구된 출입구(80) 및 밀폐 덮개(82)의 구성은, 어창(68a)과 동일하다. 어창(68b)에서는, 유량 조정 밸브(66b)의 하류측에서, 분기로(60b)가, 브라인 증발관으로서의 다수의 헤어핀 코일(86)로 분기되어 있다. 각 헤어핀 코일(86)의 입구에는 유량 조정 밸브(88)가 마련되어 있다. 헤어핀 코일(86)은, 어창(68b)의 천정, 바닥 및 측벽에 배치되어 있다. NH3 브라인액은, 헤어핀 코일(86)에서 어창(68b)을 냉각한 후, 합류관(90)으로 합류하고, 그 후, 분기로(60b)를 통해 브라인 순환로(60)로 복귀한다. 어창(68a)과 마찬가지로, 헤어핀 코일(86)에서 냉각되는 어창(68b)도 어획되어 동결된 참치를 보관한다.
어창(68c)에서는, 헤더(92a, 92b)가 상하방향으로 마련되어, 헤더(92a, 92b) 사이에, 브라인 증발관으로서의 다수의 파이프 선반(선반과 NH3 브라인이 흐르는 나관으로 구성되어 있음)(94)이 수평방향으로 배치되어, 양 헤더 사이에 연결되어 있다. 각 파이프 선반(94)에는 유량 조정 밸브(96)가 마련되어 있다. 파이프 선반(94)에는 어획되어 내장 등이 처리된 참치를 재치하여 동결한다. 어창(68c)의 상부 공간에는 헤어핀 코일(100)이 배치되고, 헤어핀 코일(100)은 헤더(92a, 92b)에 연결되어 있다. 헤어핀 코일(100)의 입구에는 유량 조정 밸브(102)가 마련되어 있다.
분기로(60c)에서 헤더(92a)로 유입된 NH3 브라인액은, 파이프 선반(94) 및 헤어핀 코일(100)을 화살표 방향으로 흐르고, 여기서 일부가 증발하여 어창(68c)을 -60℃의 온도로 냉각시킨다. 기액 2상류가 된 NH3 브라인은, 헤더(92b)에서 합류되어, 분기로(60c)를 통해 브라인 순환로(60)로 복귀한다.
본 실시형태의 이원 냉동 장치(10A)에 따르면, 참치를 신선도 좋게 동결 및 냉동 보존할 수 있는 -60℃의 초저온 영역으로 어창(68a~c)을 냉각할 수 있는 동시에, 고원측 냉매로서 자연냉매이면서, 저가의 NH3을 이용함으로써, 온실 효과에 대한 영향을 없앨 수 있는 동시에, 저비용화 할 수 있다. 또한, 브라인 순환로(60)를 마련하고, NH3 브라인로 어창(68a, 68b)을 냉각시킴으로써, 저원측 냉매로서 이용되는 프론 R23의 사용량을 대폭 저감할 수 있다. 이에 따라, 팽창 탱크(46)의 용량을 대폭 저감시켜, 이원 냉동 장치(10A)를 참치 연승어선에 탑재 가능한 크기로 할 수 있다.
예를 들면, 400톤급 참치 연승어선에서는, 종래의 이원 냉동 장치에서는, 약 3,000kg의 프론 R23이 필요했었고, 30m3의 용량을 견디는 팽창 탱크가 필요했었다. 이에 반해, 본 실시형태에서는, 프론 R23의 사용량을 50~200kg으로 저감할 수 있으며, 이에 따라, 팽창 탱크(46)의 용량을 0.5~5.0m3으로 저감할 수 있다. 또한, 팽창 탱크(46)를 46’와 같이 복수로 구성할 수도 있다. 이에 따라, 개개의 팽창 탱크를 더욱 소형화할 수 있으므로, 팽창 탱크를 선 내의 복수의 좁은 공간에 분산 배치할 수 있다.
또한, 브라인 순환로(60)에는 냉동기유가 혼입되지 않으므로, 입거 시에, 어창(68a~c)에 마련된 브라인 증발관(어창(68a)의 브라인 증발관(84b), 어창(68b)의 헤어핀 코일(86) 및 어창(68c)의 파이프 선반(94) 및 헤어핀 코일(100))로부터 냉동기유를 배출시키는 작업이 불필요해진다. 게다가, 어창(68a)에서, 냉풍 순환 공간(76)에 냉풍 발생 장치(84)를 마련하여, 브라인 증발관(84b)을 통과하는 공기류를 형성하도록 하였으므로, 어창(68b)의 헤어핀 코일 방식이나 어창(68c)의 파이프 선반 방식에 비해, 열전달 효과를 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 어창(68a)에 배치하는 브라인 증발관(84b)의 용량 및 길이를 대폭 저감할 수 있다. 따라서, 냉풍 발생 장치(84)를 유닛 형상으로 형성할 수 있으므로, 저비용화가 가능해지는 동시에, 브라인의 사용량을 저감할 수 있다.
(실시형태 2)
다음에, 본 발명 장치의 제2 실시형태를 도 3을 통해 설명한다. 본 실시형태의 이원 냉동 장치(10B)는, 상기 제1 실시형태의 구성에 더하여, 고원측 냉매 순환로(22)에서는, 응축기(26)보다 하류에 있는 바이패스로(104)의 분기부 부위와, 캐스케이드 콘덴서(30)보다 하류에 있는 고원측 냉매 순환로(22) 부위를, 팽창 밸브(28) 및 캐스케이드 콘덴서(30)를 우회하여 연결된 바이패스로(104)가 마련되어 있다. 바이패스로(104)의 분기부에는, NH3 냉매를 고원측 냉매 순환로(22) 또는 분기 순환로(104)로 전환 공급할 수 있도록 하는 3방 밸브(106)가 마련되어 있다.
바이패스로(104)와, 브라인 액화기(52)보다 상류의 브라인 순환로(61)에 걸쳐 열교환기(108)가 마련되어 있다. 바이패스로(104)의 열교환기(108)보다 상류측 부위에는 팽창 밸브(110)가 마련되어 있다. 열교환기(108)에 의해 고원측 냉매와 NH3 브라인 사이에서 열교환을 가능하도록 하고 있다. 본 실시형태의 그 밖의 구성은 제1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태에서는, 어창(68a~c)을 -60℃까지 냉각시킬 필요가 없을 때, 예를 들면, 참치 연승어선이 어창(68a~c)에 미끼를 넣어 어장을 향할 때에는, 어창(68a~c)을 -20℃~-40℃ 정도로 냉각시키면 된다. 이때, 저원측 냉동기(40)의 운전을 정지하고, 삼방 밸브(106)를 전환하여, 고원측 냉매를 바이패스로(104)로 공급한다. 이에 따라, 열교환기(108)에서, 고원측 냉매와 NH3 브라인을 열교환시켜, 고원측 냉매로 NH3 브라인을 냉각시킨다. 이에 따라, 어창(68a~c)을 -20℃~-40℃ 정도로 냉각할 수 있다.
본 실시형태에 따르면, 상기 제1 실시형태에서 얻어지는 작용 효과에 더하여, 어창(68a~c)을 -20℃~-40℃ 정도로 냉각시키는 경우, 저원측 냉동기(40)를 작동시킬 필요가 없으므로, 저비용으로 운전할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 바이패스로(104)의 분기부를, 팽창 밸브(28)의 상류측인 고원측 냉매 순환로(22)에 마련하고 있지만, 이 대신, 팽창 밸브(28)와 캐스케이드 콘덴서(30) 사이의 고원측 냉매 순환로(22)에 마련하도록 할 수도 있다.
본 발명에 따르면, -60℃의 초저온 영역까지 냉각 가능하고, 선박으로의 탑재가 가능하도록 콤팩트화할 수 있으며, 또한 저비용화한 이원 냉동 장치를 실현할 수 있다.
10A, 10B, 300 이원 냉동 장치
20, 310 고원측 냉동기
22, 312 고원측 냉매 순환로
24, 314 고원측 압축기
26, 206, 316 응축기
28, 50, 110, 208a, 208b, 216, 338a, 338b 팽창 밸브
30, 320 캐스케이드 콘덴서
40, 330 저원측 냉동기
42, 332 저원측 냉매 순환로
44, 334 저원측 압축기
46, 46’, 336 팽창 탱크
48 개폐 밸브
52 브라인 액화기
60, 61 브라인 순환로
60a~c 분기로
62 액 펌프
64 저압 수액기
66a~c, 88, 96, 102 유량 조정 밸브
68a~c, 210a, 20b, 340a, 340b 어창
70 갑판
72 단열벽
74 보냉실
76 냉풍 순환 공간
76a 공간부
78 차단벽체(공기류형성수단)
78a 바닥면
80 출입구
82 밀폐 덮개
84 냉풍 발생 장치
84a 케이싱
84b 브라인 증발관
84c 송풍기(공기류형성수단)
86, 100 헤어핀 코일
90 합류관
92a, 92b 헤더
94 파이프 선반
104 바이패스로
106 3방 밸브
108 열교환기
200 냉동 장치
202 냉매 순환로
204 2단 압축기
212 냉매로
214 액체 냉각기

Claims (5)

  1. 어창과,
    NH3으로 이루어진 고원측 냉매를 순환시키는 고원측 냉매 순환로에 마련되는 고원측 냉동 사이클 구성 기기를 가지는 고원측 냉동 장치와,
    프론 R23으로 이루어진 저원측 냉매를 순환시키는 저원측 냉매 순환로에 각각 마련되는 냉동 사이클 구성 기기, 및 운전 정지 시에 기화된 프론 R23을 회수하는 팽창 탱크를 가지는 저원측 냉동 장치와,
    상기 고원측 냉매 순환로와 상기 저원측 냉매 순환로에 걸쳐 마련되어, 상기 고원측 냉매와 상기 저원측 냉매 사이에서 열교환을 허용하는 캐스케이드 콘덴서와,
    NH3으로 이루어진 브라인을 순환시키는 제1 브라인 순환로와,
    상기 어창 내에서 상기 제1 브라인 순환로 상에 마련되어, 상기 제1 브라인 순환로를 순환하는 상기 브라인에 의해 상기 어창을 냉각시키기 위한 브라인 열교환기와,
    상기 제1 브라인 순환로 상에 마련된 저압 수액기와,
    상기 저압 수액기에 연결된 상기 제1 브라인 순환로와는 별개의 제2 브라인 순환로와,
    상기 저원측 냉매 순환로와 상기 제2 브라인 순환로에 걸쳐 마련되어, 상기 저원측 냉매와 상기 제2 브라인 순환로를 순환하는 상기 브라인 사이에서 열교환을 허용하는 브라인 액화기를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    어선.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고원측 냉동 사이클 구성 기기 중 하나인 응축기보다 하류에 있는 상기 고원측 냉매 순환로 부위와, 상기 캐스케이드 콘덴서보다 하류에 있는 상기 고원측 냉매 순환로 부위 사이를 상기 캐스케이드 콘덴서를 우회하여 연결할 수 있는 바이패스로와,
    상기 바이패스로와 상기 브라인 순환로에 걸쳐 마련되어, 상기 고원측 냉매와 상기 브라인 사이에서 열교환을 허용하는 열교환기를 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    어선.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 어창 내에 마련되어, 상기 브라인 열교환기로서 상자형으로 형성되고, 증발관 사이에 간극이 형성된 브라인 증발관과,
    송풍기를 포함하고, 이 브라인 증발관을 통과하는 공기류를 형성하는 수단을 더 구비하고 있는 것을 특징으로 하는
    어선.
  4. 제1항에 있어서,
    참치 연승어선인 것을 특징으로 하는
    어선.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 팽창 탱크의 용량이 0.5~5.0m3인 것을 특징으로 하는
    어선.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101659979B1 (ko) * 2015-08-25 2016-09-26 (주)대성마리프 저온 저장고의 온도 및 습도의 임의 제어가 가능한 간접 냉각 시스템
CN108151362B (zh) * 2017-12-22 2020-10-30 台州龙江化工机械科技有限公司 一种制冷系统
CN115214852B (zh) * 2022-08-25 2024-06-14 福建省马尾造船股份有限公司 一种船用金枪鱼冷冻储存舱

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3270706B2 (ja) * 1997-03-24 2002-04-02 三菱電機株式会社 多元冷凍装置
JP4131549B2 (ja) * 2004-07-20 2008-08-13 株式会社前川製作所 冷凍漁船用低温保冷庫
JP4145742B2 (ja) 2003-07-07 2008-09-03 株式会社前川製作所 アイスクリームフリーザ
JP2010051236A (ja) 2008-08-28 2010-03-11 Mayekawa Mfg Co Ltd 遠洋鰹釣り漁船の循環水制御方法及び装置
JP4473151B2 (ja) * 2005-02-01 2010-06-02 日新興業株式会社 冷凍装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04222355A (ja) * 1990-12-25 1992-08-12 Daikin Ind Ltd ブライン冷却用２元冷凍装置
JPH09255138A (ja) * 1996-03-15 1997-09-30 Niigata Eng Co Ltd 漁船における魚倉内搬送装置
CN2468895Y (zh) * 2000-12-22 2002-01-02 北京天利深冷设备股份有限公司 一种船用深冷机组结构
FI121745B (fi) * 2005-12-28 2011-03-31 Waertsilae Finland Oy Järjestely ja menetelmä jäähdytysenergian tuottamiseksi vesialuksen jäähdytysväliainepiiriin
JP5512198B2 (ja) * 2009-08-26 2014-06-04 株式会社前川製作所 食品冷凍方法及び装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3270706B2 (ja) * 1997-03-24 2002-04-02 三菱電機株式会社 多元冷凍装置
JP4145742B2 (ja) 2003-07-07 2008-09-03 株式会社前川製作所 アイスクリームフリーザ
JP4131549B2 (ja) * 2004-07-20 2008-08-13 株式会社前川製作所 冷凍漁船用低温保冷庫
JP4473151B2 (ja) * 2005-02-01 2010-06-02 日新興業株式会社 冷凍装置
JP2010051236A (ja) 2008-08-28 2010-03-11 Mayekawa Mfg Co Ltd 遠洋鰹釣り漁船の循環水制御方法及び装置

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