KR101864192B1 - 선박의 냉각용 청수 공급 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 냉각용 청수 공급시스템에 관한 것으로, 그 목적은 냉각용 청수 공급시스템으로부터 청수가 배출되는 유로를 형성하는 배관의 직경 감소가 가능하게 하여 배관의 크기를 줄이고, 더불어 온도제어밸브의 크기를 줄일 수 있도록 한 선박의 냉각용 청수 공급시스템을 제공함에 있다. 이를 위한 본 발명은 청수와 해수의 열교환을 통하여 청수를 냉각하는 하나 이상의 청수 쿨러; 해수를 선체의 내부로 유입하여 상기 청수 쿨러로 순환시키는 다수개의 해수 펌프; 상기 청수 쿨러로 청수를 순환시키는 다수개의 청수 펌프; 상기 청수 쿨러를 거친 청수와, 청수 쿨러를 거치지 않은 청수가 합류되는 지점에 설치되어 어느 한 청수만을 배출시키거나 또는 두 청수를 혼합하여 배출되는 청수의 온도를 제어하는 온도제어밸브; 선박에 구비된 발열 장치로 냉각용 청수를 공급하도록 마련된 청수 공급라인과 상기 온도제어밸브를 연결하는 메인배출라인; 및 상기 청수 쿨러를 경유하여 온도제어밸브로 연결되는 제1 순환라인과 상기 청수 공급라인을 연결하도록 설치되어 제1 순환라인을 통하여 온도제어밸브로 유동하는 청수의 일부가 청수 공급라인으로 바로 배출되도록 유도하는 바이패스라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각용 청수 공급시스템을 제공한다.

Description

선박의 냉각용 청수 공급 시스템{System for supplying Cooling fresh water}

본 발명은 선박의 냉각용 청수 공급 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수와의 열교환을 통하여 냉각된 청수를 선박에 마련된 발열 장치로 공급되도록 하는 유로의 구조를 개선하여 일부 구간의 배관 직경 감소가 가능하도록 하고, 더불어 온도제어밸브의 부피를 감소시킬 수 있도록 한 선박의 냉각용 청수 공급 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박에는 엔진이나 발전기와 같이 작동시 많은 양의 열을 발생하는 발열 장치가 구비되며, 이들 발열 장치의 정상적인 작동을 위해서는 적절한 냉각구조가 필수적으로 요구된다.

이에 따라 선박에는 냉각 매체로써 쉽게 구할 수 있는 해수를 이용하여 각종 발열 장치들을 냉각하기 위한 냉각용 청수 공급시스템이 마련되고 있다.

도 1은 종래 선박의 냉각용 청수 공급시스템의 구조도를 도시하고 있다.

앞서 설명된 바와 같이, 해수를 이용하여 각종 발열 장치를 냉각함에 있어서, 해수를 직접 이용할 경우, 해수에 포함된 염분으로 인한 부식 등의 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 종래에는 해수에 의한 부식등의 피해발생을 예방하고자 해수와 청수(Fresh water)의 열교환을 통해 청수를 냉각한 후, 청수를 냉각수로하여 냉각이 요구되는 발열 장치들로 공급하는 구조를 갖고 있다.

도 1의 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 해수 펌프(10)의 구동에 의하여 선체에 마련된 씨 체스트(Sea chest:11)로부터 해수가 유입되고, 이처럼 유입되는 해수는 선박 내에 마련된 청수 쿨러(20)를 순환하는 과정에서 청수와의 열교환을 통해 청수를 냉각시키게 된다.

한편, 상기 청수 쿨러(20)에 의해 냉각되는 청수는 청수 펌프(30)의 구동에 의하여 청수 쿨러(20)와 발열 장치(E)를 순환하면서 발열 장치를 냉각하게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 냉각용 청수 공급시스템에 있어서, 상기 해수 펌프는 3대로 구성되며, 이중 2대의 해수 펌프는 상시 작동하도록 구성되고, 나머지 한 대의 해수 펌프는 비상용으로 구성되고 있다.

한편, 해수의 온도가 18℃ 보다 낮은 해역의 운항시에는 한 대의 해수 펌프만을 구동하여도 청수의 냉각에 문제가 없으나, 종래에는 2대의 해수 펌프를 항시 구동하도록 구성되는 바, 불필요한 에너지가 소모되는 문제점이 있다.

또한, 종래의 냉각용 청수 공급시스템의 경우, 청수 쿨러(20)에서 냉각된 청수가 최종적으로 하나의 배관(P)을 통하여 냉각용 청수 공급시스템으로부터 배출되어 각종 발열 장치로 공급되는 구조를 갖고 있다.

그러나, 위와 같은 구조에서는 상기 배관(P)의 직경을 청수의 최대 유량을 고려하여 결정해야만 하므로, 배관의 직경이 커질 수밖에 없고, 이로 인하여 배관의 설치공간확보와 취급에 어려움이 따르는 문제점이 있다.

또한, 상기 배관(P)과 냉각용 청수 공급시스템에 마련된 배관의 연결부에는 청수 쿨러를 거치지 않는 청수와 청수 쿨러에 의해 냉각된 청수를 적절한 비율로 혼합하여 최종적으로 발열 장치로 공급되는 청수가 요구되는 온도를 유지할 수 있도록 하는 온도제어밸브(40)가 설치되어 있다.

그러나, 상기 온도제어밸브(40) 또한 상기 배관(P)으로 유동하는 청수의 전량을 제어해야만 하는 관계로 크기가 커질 수밖에 없고, 이처럼 온도제어밸브의 크기가 커짐에 따라 온도제어밸브의 단가가 증가하는 것은 물론이고, 설치공간확보 및 취급에 어려움이 따르는 문제점이 있다.

공개특허공보 제10-2009-0028186호 (2009.03.18. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 냉각용 청수 공급시스템으로부터 청수가 배출되는 유로를 형성하는 배관의 직경 감소가 가능하게 하여 배관의 크기를 줄이고, 더불어 온도제어밸브의 크기를 줄일 수 있도록 한 선박의 냉각용 청수 공급시스템을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 해수의 온도에 대응하여 펌프의 구동대수를 제어하여 불필요한 에너지의 소모를 방지할 수 있도록 한 선박의 냉각용 청수 공급시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 청수와 해수의 열교환을 통하여 청수를 냉각하는 하나 이상의 청수 쿨러; 해수를 선체의 내부로 유입하여 상기 청수 쿨러로 순환시키는 다수개의 해수 펌프; 상기 청수 쿨러로 청수를 순환시키는 다수개의 청수 펌프; 상기 청수 쿨러를 거친 청수와, 청수 쿨러를 거치지 않은 청수가 합류되는 지점에 설치되어 어느 한 청수만을 배출시키거나 또는 두 청수를 혼합하여 배출되는 청수의 온도를 제어하는 온도제어밸브; 선박에 구비된 발열 장치로 냉각용 청수를 공급하도록 마련된 청수 공급라인과 상기 온도제어밸브를 연결하는 메인배출라인; 및 상기 청수 쿨러를 경유하여 온도제어밸브로 연결되는 제1 순환라인과 상기 청수 공급라인을 연결하도록 설치되어 제1 순환라인을 통하여 온도제어밸브로 유동하는 청수의 일부가 청수 공급라인으로 바로 배출되도록 유도하는 바이패스라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각용 청수 공급시스템을 제공한다.

한편 상기 선박의 냉각용 청수 공급시스템에 있어서, 상기 해수 펌프의 구동에 의하여 선체내부로 유입되는 해수의 온도를 검출하는 온도센서; 및 상기 온도센서에서 검출되는 해수의 온도값에 따라 구동하는 해수 펌프의 수를 제어하는 제어기;가 더 포함될 수 있다.

한편 상기 선박의 냉각용 청수 공급시스템에 있어서, 상기 바이패스라인은 선박의 운항과정에서 항시 구동하도록 예정된 발열 장치의 냉각을 위해 요구되는 유량의 청수가 제1 순환라인으로부터 청수 공급라인으로 배출되도록 상기 유량에 대응하는 직경을 갖도록 구성될 수 있다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 청수 공급라인과 제1 순환라인을 연결하는 바이패스라인을 통하여 청수의 일부가 항시 청수 공급라인으로부 배출되므로 메인배출라인을 통해 유동하는 청수의 유량을 감소시킬 수 있고, 이를 통하여 메인배출라인과 온도제어밸브의 크기 축소가 가능하게 되며, 작아진 크기로 인하여 메인배출라인과 온도제어밸브의 설치나 유지보수와 같은 관련작업의 편의성 및 안전성을 높일 수 있는 효과가 있다.

특히, 상기 온도제어밸브의 크기가 감소함에 따라 온도제어밸브의 단가를 종래 대비 현저히 낮출 수 있는 효과가 있다.

또한, 해수 펌프에 의해 유입되는 해수의 온도에 따라 해수 펌프의 구동대수를 제어하여 줌으로써, 불필요한 에너지의 낭비를 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1 은 종래 선박의 냉각용 청수 공급시스템의 구조도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 냉각용 청수 공급시스템의 구조도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선박의 냉각용 청수 공급시스템의 구조도를 도시하고 있다.

본 발명에 따른 선박의 냉각용 청수 공급시스템은 청수 쿨러(110), 해수 펌프(120), 청수 펌프(130), 온도제어밸브(140), 메인배출라인(150), 그리고 바이패스라인(160)을 포함하는 것으로 구성된다.

상기 청수 쿨러(110)는 해수와 청수의 열교환을 통하여 청수를 냉각하는 열교환기이다.

이러한 청수 쿨러(110)는 하나 이상으로 구성될 수 있으며, 도 2에는 2개의 청수 쿨러(110)를 포함하는 선박의 냉각용 청수 공급시스템이 도시되어 있다.

상기 해수 펌프(120)는 선체에 형성된 씨 체스트(11)를 통하여 해수를 선체의 내부로 유입시키고, 유입된 해수가 상기 청수 쿨러(110)를 순환하도록 유동시키도록 구성되며, 청수 쿨러(110)를 경유한 해수는 발라스트 탱크로 유입되거나, 해상으로 배출된다.

이와 같은 해수 펌프(120)는 3대로 구성된다.

상기 청수 펌프(130)는 선박에 마련된 엔진이나 발전기와 같은 발열 장치(E)의 냉각을 위한 청수가 발열 장치(E)와 청수 쿨러(110)를 순환하도록 유동시키는 것이다.

한편, 상기 청수 펌프(130)는 3대로 구성되며, 이러한 청수 펌프(130)는 제1 순환라인(171)을 통하여 청수 쿨러(110)와 연결되어 각각의 청수 쿨러(110)로 해수를 공급하도록 구성되며, 상기 제1 순환라인(171)에는 온도제어밸브(140)로 연결되는 제2 순환라인(172)이 분기되어 있다.

한편, 상기 제1 순환라인(171)은 청수 쿨러(110)를 경유하여 온도제어밸브(140)로 연결되는 구조를 가지며, 이러한 제1 순환라인(171) 상에는 제1 순환라인(171)의 유로를 개폐하는 밸브(V)가 설치되어 있다.

이러한 구조에 따르면, 청수 펌프(130)로부터 토출되는 청수는 제1 순환라인(171)을 통하여 청수 쿨러(110)를 경유하여 냉각된 채로 온도제어밸브(140)로 공급되거나, 제2 순환라인(172)을 통하여 온도제어밸브(140)로 직접 공급되며, 이러한 청수의 흐름은 제1 순환라인(171)에 설치된 밸브(V)와 온도제어밸브(140)에 의해 이루어지게 된다.

참고로, 위와 같은 청수의 순환구조는 종래 냉각용 청수 공급시스템과 동일하며, 통상적으로 청수의 온도가 36℃ 보다 낮은 경우에는 청수가 청수 쿨러(110)를 경유하지 않고 온도제어밸브(140)로 유동하도록 제2 순환라인(172)측의 유로가 개방되고, 청수의 온도가 36℃ 이상인 경우에는 청수가 청수 쿨러(110)를 경유하여 온도제어밸브(140)로 유동하도록 제1 순환라인(171)측의 유로가 개방되며, 두 라인(171,172)을 통하여 온도제어밸브(140)로 유입되는 서로 다른 온도의 두 청수의 혼합비율을 조절함으로써 발열 장치로 공급되는 청수의 온도를 제어할 수도 있다.

상기 온도제어밸브(140)는 제1 순환라인(171)과 제2 순환라인(172)이 합류되는 지점에 설치된 3방향 밸브로 구성되며, 이러한 온도제어밸브(140)는 앞서 설명된 바와 같이, 제1 순환라인(171)과 제2 순환라인(172)을 통하여 공급되는 서로 다른 온도의 두 청수가 혼합되는 비율을 조절함으로써, 발열 장치로 공급되는 청수의 온도를 제어하는 기능을 갖는다.

상기 메인배출라인(150)은 청수 공급라인(180)과 온도제어밸브(140)를 연결하여 온도제어밸브(140)를 통해 나오는 청수가 선박에 마련된 각종 발열 장치(E)로 공급될 수 있도록 하는 것이다. 한편, 상기 청수 공급라인(180)은 냉각용 청수 공급시스템으로부터 배출되는 청수를 제공받아 분배가 요구되는 위치로 청수를 유동시키는 배관이다.

상기 바이패스라인(160)은 제1 순환라인(171)과 청수 공급라인(180)을 연결하여 제1 순환라인(171)을 통하여 온도제어밸브(140)로 유동하는 청수의 일부가 온도제어밸브(140)를 거치지 않고 바로 청수 공급라인(180)으로 배출될 수 있도록 하는 배관으로, 이러한 바이패스라인(160)의 추가에 의하여 메인배출라인(150)을 구성하는 배관의 직경과, 온도제어밸브(140)의 크기를 줄일 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 선박에 마련된 여러 발열 장치 중, 일부 발열 장치는 특정 상황에만 작동하는 구조를 갖고, 일부 발열 장치는 선박이 운항하는 과정에서 항시 작동하는 구조를 갖는다.

이처럼 선박의 운항과정에서 항시 작동하는 발열 장치로 공급되는 청수는 온도제어밸브(140)를 거칠 필요가 없으므로, 결국 선박의 운항과정에서 항시 구동하도록 예정된 발열 장치의 냉각을 위해 요구되는 유량의 청수가 바이패스라인(160)을 통하여 청수 공급라인(180)으로 바로 배출되도록 하면, 종래 메인배출라인(150)을 통하여 청수 공급라인(180)으로 배출되는 청수의 일부가 바이패스라인(160)을 통하여 청수 공급라인(180)으로 배출됨에 따라 메인배출라인(150)을 구성하는 배관의 직경을 줄일 수 있게 되며, 이와 마찬가지로 온도제어밸브(140)의 크기를 줄일 수 있게 된다.

이와 같이 메인배출라인(150)과 온도제어밸브(140)의 크기를 줄일 수 있도록 하는 바이패스라인(160)의 직경은 선박의 운항과정에서 항시 구동하도록 예정된 발열 장치의 냉각을 위해 요구되는 청수 유량에 대응하는 직경을 갖도록 구성된다.

선박의 운항과정에서 항시 구동하는 발열 장치는 선박의 설계과정에서 결정될 수 있는 사항이고, 이러한 발열 장치의 냉각을 위하여 항시 공급이 요구되는 청수의 유량 또한 사전에 결정될 수 있는 사항이므로, 항시 공급이 요구되는 청수의 유량에 대응하여 바이패스라인(160)의 직경을 선박의 설계과정에서 결정할 수 있다.

이상에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 선박의 냉각용 청수 공급시스템은 제1 순환라인(171)과 청수 공급라인(180)을 연결하는 바이패스라인(160)을 더 부가함으로써, 메인배출라인(150)을 구성하는 배관과 온도제어밸브(140)의 크기를 줄일 수 있는 바, 메인배출라인(150)과 온도제어밸브(140)의 구성을 위하여 요구되는 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 메인배출라인(150)과 온도제어밸브(140)의 작아진 크기로 인하여 설치나 유지보수 작업을 보다 용이하게 실시할 수 있게 되는 이점이 있다.

한편, 상기와 같이 구성된 선박의 냉각용 청수 공급시스템에 있어서, 불필요한 해수 펌프(120)의 작동을 억제하여 에너지 소모를 줄일 수 있도록 하는 온도센서(190) 및 제어기(200)가 더 포함될 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 온도센서(190)는 해수 펌프(120)의 구동에 의하여 선체내부로 유입되는 해수의 온도를 검출하도록 설치되며, 상기 제어기(200)는 온도센서(190)에서 검출되는 해수의 온도값에 따라 해수 펌프(120)의 구동대수를 결정하는 기능을 갖도록 구성된다.

종래 선박의 냉각용 청수 공급시스템의 경우, 3대의 해수 펌프 중, 2개의 해수 펌프가 항시 구동하는 구조를 갖고 있으나, 본 발명은 온도센서(190)에서 검출되는 해수의 온도가 미리 설정된 온도값 이하인 경우에는 제어기(200)가 한 대의 해수 펌프(120)만이 구동하도록 함으로써, 불필요한 해수 펌프(120)의 작동을 억제하여 에너지를 절감할 수 있게 된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 청수 쿨러
120: 해수 펌프
130: 청수 펌프
140: 온도제어밸브
150: 메인배출라인
160: 바이패스라인
171: 제1 순환라인
172: 제2 순환라인
180: 청수 공급라인
190: 온도센서
200: 제어기

Claims (3)

1. 청수와 해수의 열교환을 통하여 청수를 냉각하는 하나 이상의 청수 쿨러(110);
   해수를 선체의 내부로 유입하여 상기 청수 쿨러(110)로 순환시키는 다수개의 해수 펌프(120);
   상기 청수 쿨러(110)로 청수를 순환시키는 다수개의 청수 펌프(130);
   상기 청수 쿨러(110)를 거친 청수와, 청수 쿨러(110)를 거치지 않은 청수가 합류되는 지점에 설치되어 어느 한 청수만을 배출시키거나 또는 두 청수를 혼합하여 배출되는 청수의 온도를 제어하는 온도제어밸브(140);
   선박에 구비된 발열 장치(E)로 냉각용 청수를 공급하도록 마련된 청수 공급라인(180)과 상기 온도제어밸브(140)를 연결하는 메인배출라인(150); 및
   상기 청수 쿨러(110)를 경유하여 온도제어밸브(140)로 연결되는 제1 순환라인(171)과 상기 청수 공급라인(180)을 연결하도록 설치되어 제1 순환라인(171)을 통하여 온도제어밸브(140)로 유동하는 청수의 일부가 청수 공급라인(180)으로 바로 배출되도록 유도하여 메인배출라인(150)과 온도제어밸브(140)의 크기 축소가 가능하게 하는 바이패스라인(160);을 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각용 청수 공급시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 해수 펌프(120)의 구동에 의하여 선체내부로 유입되는 해수의 온도를 검출하는 온도센서(190); 및
   상기 온도센서(190)에서 검출되는 해수의 온도값에 따라 구동하는 해수 펌프(120)의 수를 제어하는 제어기(200);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각용 청수 공급시스템.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 바이패스라인(160)은 선박의 운항과정에서 항시 구동하도록 예정된 발열 장치(E)의 냉각을 위해 요구되는 유량의 청수가 제1 순환라인(171)으로부터 청수 공급라인(180)으로 배출되도록 상기 유량에 대응하는 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각용 청수 공급시스템.

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