KR101917508B1 - Lng 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템 - Google Patents

Lng 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉매의 압축, 냉각 및 팽창을 요하는 종래의 냉매 압축방식 및 프레온계 가스 냉매의 사용을 배제하고, 액화 천연 가스(LNG)의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 2차 냉매를 냉각한 후 냉각된 2차 냉매로부터 발산되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하는 방식을 이용함으로써, 간소화 된 시스템을 통해 효율적으로 화물창을 냉각 운영할 수 있는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템에 관한 것이다.

Description

LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템{REFRIGERANT AIR CONDITIONING SYSTEM WITHOUT COMPRESSION SYSTEM}
본 발명은 LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 냉매의 압축, 냉각 및 팽창을 요하는 종래의 냉매 압축방식 및 프레온계 가스 냉매의 사용을 배제하고, 액화 천연 가스(LNG)의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 2차 냉매를 냉각한 후 냉각된 2차 냉매로부터 발산되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하는 방식을 이용함으로써, 간소화 된 시스템을 통해 효율적으로 화물창을 냉각 운영할 수 있는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템에 관한 것이다.
지구 온난화와 세계 환경에 대한 관심이 높아짐에 따라, 배출가스에 대한 환경 규제가 일어나고 있으며 이는 육상 및 해상을 왕래하는 운송수단을 비롯하여 화력 발전과 같은 종래의 화석 연료를 사용한 발전 시스템에서의 연료에 대한 변화를 촉구하고 있다.
일 예로, 선박의 경우 IMO MARPOL Annex VI에서의 규정으로 인해 선박 배출가스의 SOx, NOx, 이산화탄소 등의 배출을 제한하고 있으며, 그에 따른 발효 시점을 2020년부터 시행할 예정이다.
따라서, 현재는 선박의 냉동 시스템의 경우, 각 화물창의 냉동 온도를 설정하기 위하여 프레온계 냉매를 사용하고 있으나, 이는 오존층 파괴 등의 환경적인 영향으로 사용에 대한 제한이 이루어지고 있는 실정이다.
또한, 선박의 냉동 시스템은 냉매의 냉각능에 따라 각 화물창의 온도를 설정하여 운영하여 하는데, 냉매의 물질적 한계에 따라 영하 60도 이하의 온도로 설정할 경우 추가 냉동장치의 구성을 요하고 있으며, 과전력이 요구됨에 따라 전력 설비의 추가 설치가 필요한 설정이다.
육상 냉동 창고의 경우 추가 설비 구현이 가능하나 설비 대용량화에 따른 공간의 대형화가 불가피하게 되며, 특히 이러한 설비 구성에 제한을 받는 선박의 경우에는 더욱이 제한된 공간에서의 효율을 내기 위하여 고비용 냉매를 사용하여야 한다는 문제점과, 과전력 요구에 따른 보조 엔진의 용량이 증가함에 따라 고비용이 발생된다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 선박 및 냉동 창고에서 각 화물창의 온도를 따로 설정하여 운행이 가능하도록 하여야 하는데, 이를 위해 종래에는 각 화물창의 온도를 설정하기 위하여 각각 다른 냉매를 사용하게 된다. 또한, 화물창의 온도는 일회성으로 설정되는 것이 아니라 가변 가능한 것을 요구하기 때문에, 각각의 냉매 별 냉각능에 따른 냉매 보관과 사용, 혼재 사용 등에 따른 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
이에, 본 발명자는 종래의 프레온계 냉매가 가지는 문제점 및 이를 통한 다양한 환경 문제 및 한계점 등을 해결하기 위하여, 냉매의 압축, 냉각 및 팽창을 요하는 종래의 냉매 압축방식 및 프레온계 가스 냉매의 사용을 배제하고, 액화 천연 가스(LNG)의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 2차 냉매를 냉각한 후 냉각된 2차 냉매로부터 발산되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하는 방식을 이용함으로써, 간소화 된 시스템을 통해 효율적으로 화물창을 냉각 운영할 수 있는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템을 발명하기에 이르렀다.
한국등록특허 제10-0333479호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로서, 냉매의 압축, 냉각 및 팽창을 요하는 종래의 냉매 압축방식 및 프레온계 가스 냉매의 사용을 배제하고, 액화 천연 가스(LNG)의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 2차 냉매를 냉각한 후 냉각된 2차 냉매로부터 발산되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하는 방식을 이용함으로써, 간소화 된 시스템을 통해 효율적으로 화물창을 냉각 운영할 수 있는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템은, 액화연료를 제공하는 액화연료 제공부, 상기 액화연료를 기화시키며, 상기 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 간접냉매를 냉각시키는 액화연료 기화부, 상기 액화연료 기화부 내에서 상기 간접냉매가 순환되도록 하는 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일, 상기 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일 각각에 마련된 제어 밸브의 개폐상태를 제어하는 밸브 제어부, 냉각된 상기 간접냉매로부터 발산되는 냉기를 취합하여 기류를 형성하는 제1 송풍부, 상기 제1 송풍부로부터 전달되는 냉기를 각각의 화물창으로 유입시키기 위한 하나 이상의 제2 송풍부 및 상기 제1 송풍부와 연결되는 열교환기를 포함를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 밸브 제어부의 제어 동작에 의해 상기 각각의 제어 밸브의 개폐 상태가 변경됨에 따라, 상기 제1 송풍부로 유입되는 냉기량이 조절되며, 메인엔진으로부터 배출되는 잔여가스는 상기 열교환기를 통해 냉각되며, 확장기에 의해 감압 및 액화된 후 잔여가스용 버퍼탱크를 거쳐 LNG 연료탱크에 저장될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일 각각을 따라 순환하면서 냉각되는 간접냉매는 상기 제1 송풍부를 따라 마련된 간접냉매 순환용 파이프를 통해 순환한 후 상기 액화연료 기화부로 유입되어 재냉각될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제1 송풍부는 냉각된 상기 간접냉매로부터 발산되는 냉기의 기류를 형성하기 위한 기류 형성용 팬을 포함하고, 상기 하나 이상의 제2 송풍부는 상기 제1 송풍부로부터 전달되는 냉기를 각각의 화물창으로 유입시키기 위한 회전용 팬을 포함하며, 상기 회전용 팬의 회전수 제어를 통해 상기 냉기의 송풍량이 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 기류 형성용 팬 및 상기 회전용 팬의 회전수를 제어하기 위한 송풍량 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 하나 이상의 제2 송풍부로부터 유입되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하기 위한 냉기 전달관을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 냉기 전달관을 통해 전달되는 냉기를 각각의 화물창 내부로 유입시키기 위한 공기 조화기를 더 포함하며, 상기 공기 조화기는 상기 냉기와 각각의 화물창 내부 공기를 교환하는 열교환기 및 각각의 화물창 내로 전달되는 냉기를 순환시키는 열순환용 송풍기를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 간접냉매 순환용 파이프에는 상기 간접냉매의 순환량을 제어하기 위한 순환량 제어밸브가 마련될 수 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 상기 간접냉매 순환용 파이프를 따라 순환한 상기 간접냉매가 수집 및 보관되는 버퍼탱크를 더 포함하며, 상기 버퍼탱크에 보관되는 간접냉매는 상기 액화연료 기화부 내의 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일로 유입되어 재냉각될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 액화연료는 액화 천연 가스(LNG) 일 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매의 압축, 냉각 및 팽창을 요하는 종래의 냉매 압축방식 및 프레온계 가스 냉매의 사용을 배제하고, 액화 천연 가스(LNG)의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 2차 냉매를 냉각한 후 냉각된 2차 냉매로부터 발산되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하는 방식을 이용함으로써, 간소화 된 시스템을 통해 효율적으로 화물창을 냉각시킬 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 프레온계 가스 냉매의 사용을 배제함으로써 보다 친환경적이며 오존층 파괴 등의 환경 문제를 해결할 수 있는 이점을 가진다.
또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 냉매의 압축, 냉각 및 팽창을 요하는 냉매 압축방식이 배제됨으로써 단순히 냉매의 냉각과 이송만을 통해 시스템을 간소화할 수 있으며, 사용온도가 극저온까지 사용되어 영하 60도 이하의 온도에서도 냉동 화물창을 운영할 수 있음은 물론, 2차 냉매의 이송 속도, 유량 및 송풍량 등을 조절함으로써 화물창 별 온도를 가변하여 운영할 수 있는 이점을 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템(100")의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템(100")의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템(100")은 크게 액화연료 제공부(110"), 액화연료 기화부(120"), 액화연료 기화부(120") 내에 다수 개로 마련되는 간접냉매 냉각용 코일(130"), 상기 간접냉매 냉각용 코일(130") 각각에 마련된 제어 밸브(131")의 개폐상태를 제어하는 밸브 제어부(140"), 제1 송풍부(150") 및 제2 송풍부(160")를 포함하여 구성될 수 있다.
여기에서, 본 발명에서 액화연료라 함은 액화 천연 가스(LNG)를 의미할 수 있는데, 액화 천연 가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 가스전에서 채취한 천연가스를 정제하여 얻은 메탄(CH4)을 영하 163도로 냉각시킨 후 이를 600배로 압축하여 액화시킨 상태의 액화연료를 의미하는데, 이러한 LNG는 기화 시 냉열에너지를 발생하게 된다.
메탄은 종래의 화석 연료에 비해 황산화문 및 질소 산화물 배출이 현저하게 저감되며 온실 가스 배출량도 30% 정도 저감되는 점이 각종 연구를 통해 알려진 바 있다. 특히, LNG의 경우 액화 온도가 영하 163도로 극저온에 속하며, 이를 선박용 연료로 사용할 경우 기화 시 최대 45도까지 가열하여 사용하게 되는데, 이러한 극저온의 LNG를 냉매 냉각용 수단으로 사용한다면, 종래의 프로온계 냉매를 대체할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 LNG를 프로온계 가스 냉매 대신 이용하고자 한다.
먼저, 액화연료 제공부(110")는 선박 등의 엔진과 같은 동력원을 이용하여 후술되는 액화연료 기화부(120")에 LNG를 공급하는 역할을 하는데, 일반적으로 LNG를 저장 및 공급하는 구조에 해당하는 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 메인엔진(ME-GI 엔진)은 연료공급 시스템(FUEL GAS SUPPLY SYSTEM; FGSS)을 통해 LNG를 가압 및 기화하여 LNG 가스연료로서 사용하는데, 이 경우 ME-GI 엔진은 그 출력에 따라 연료공급 시스템(FGSS)으로부터 공급되는 LNG 가스연료를 100% 전량소모하기도 하지만 전량소모하지 못할 경우가 있다. 예컨데, ME-GI 엔진의 출력이 연료공급 시스템(FGSS)으로부터 공급된 LNG 가스연료 대비 100%가 아닌 상태로 선박이 운항되는 경우에는 ME-GI 엔진이 미처 다 소모하지 못하고 남는 잔여가스(혹은 잉여가스)가 발생되게 된다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 잔여가스를 버리지 않고 재사용하기 위하여, 일 실시예에서 메인엔진(ME-GI 엔진)으로부터 배출(혹은 발생)되는 잔여가스를 제1 송풍부(150'') 내에 포함된 열교환기(미도시)를 이용하여 냉각시키고, 이를 확장기(익스펜더)를 이용하여 감압하여 액화시킨 후, 액화된 잔여가스를 잔여가스용 버터탱크를 거쳐 LNG 연료탱크에 저장되도록 할 수 있다.
이때, 메인엔진(ME-GI 엔진)으로부터 배출(혹은 발생)되는 잔여가스의 압력은 350bar, 온도는 45도에 해당할 수 있다.
따라서, 이러한 잔여가스가 열교환기를 거침에 따라 냉각되게 되고, 확장기(익스펜더)를 거치면서 350bar의 압력이 1bar 내지 2bar로 감압됨으로써 액화되게 된다. 그 후, 액화된 잔여가스는 잔여가스용 버퍼탱크에 수집된 후, LNG 연료탱크로 보내져 저장될 수 있다.
액화연료 기화부(120")는 상술한 액화연료 제공부(110")로부터 제공되는 액화연료를 기화시키며, 이때 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 간접냉매를 냉각시키는 역할을 할 수 있으며, 액체 상태의 액화연료를 기체 상태로 상태 변화시키기 위한 것이다.
보다 구체적으로, 액화연료 기화부(120")의 내부에는 간접냉매가 순환하는 간접냉매 냉각용 코일(130")이 다수 개로 마련될 수 있으며, 이때 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130") 각각은 간접냉매가 순환되기 위한 파이프(PIPE)를 의미하는데 액화연료와의 표면적을 최대화하기 위하여 다수 번으로 회전된 코일 형태로 형성될 수 있다.
따라서, 다수 번으로 꼬여진 형태의 코일 형태로 인해 간접냉매 냉각용 코일(130")과 기화되는 액화연료의 표면적이 최대가 되며, 이는 간접냉매의 냉각능이 최대가 됨을 의미할 수 있다.
이렇게 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130")이 다수 번으로 꼬인 코일 형태인 경우, 간접냉매 냉각용 코일(130")의 회전수에 따라 간접냉매와 액화연료 간의 표면적이 최대가 되어 그에 따른 간접냉매의 냉각 온도가 조절될 수 있다.
여기에서, 본 발명에서 간접냉매라 함은 일반적인 이차 냉매(SECONDARY REFRIGERANT) 혹은 브라인을 의미할 수 있으며, 간접냉매라 칭한 이유는 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열에 의해 냉각되어 화물창으로 공급되기 위한 간접적인 냉기를 발산하기 때문이다. 이는 암모니아, 프레온과 같은 일차 냉매와 대비되는 의미로 해석될 수 있으며, 간접냉매의 종류는 제한되지 아니함을 유의한다.
또한, 액화연료 기화부(120")의 내부에 마련된 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130")은 제1 송풍부(150")를 따라 마련된 간접냉매 순환용 파이프(121")를 통해 순환하여 액화연료 기화부(110")로 재유입될 수 있는데, 일 실시예에서 이러한 간접냉매 순환용 파이프(121")를 따라 순환하는 간접냉매의 순환량을 제어하기 위한 순환량 제어밸브(122")가 마련될 수 있다.
순환량 제어밸브(122")는 간접냉매 순환용 파이프(121")를 따라 순환되는 간접냉매의 순환량을 제어함으로써, 그에 따른 냉기의 발산량이 조절될 수 있다.
또한, 이러한 간접냉매 순환용 파이프(121")를 통해 순환되는 간접냉매는 버퍼탱크(123")에 회수 및 보관되게 되는데, 버퍼탱크(123")에 수집 및 보관되는 간접냉매는 상술한 액화연료 기화부(120")로 재유입되어 재냉각될 수도 있고, 또한 만약 간접냉매 순환용 파이프(121")에 간접냉매가 부족할 경우 버퍼탱크(123") 내에 보관된 간접냉매를 통해 보충할 수도 있다.
여기에서, 액화연료 기화부(120") 내에는 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130")이 각각 마련된다고 설명하였는데, 각각의 간접냉매 냉각용 코일(130")에는 각각 제어 밸브(131")가 마련될 수 있으며, 후술되는 밸브 제어부(140)의 제어 동작에 의해 각각의 제어 밸브(131")의 개폐 상태가 제어될 수 있다. 이에 관해서는 밸브 제어부(150")에 대해 설명하고 난 후 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
다음으로, 밸브 제어부(140")는 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130") 각각에 마련된 제어 밸브(131") 각각의 개폐상태를 제어하는 역할을 할 수 있다.
다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130")로부터 연장되는 파이프와 제1 송풍부(150") 사이에 각각 제어 밸브(131")가 마련됨에 따라, 밸브 제어부(140")의 밸브 제어 동작에 의해 각각의 제어 밸브(131")의 개폐 상태가 제어될 수 있는데, 이에 관해 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 1을 살펴보면, 각각의 간접냉매 냉각용 코일(130")로부터 연장되는 파이프에는 제1 제어 밸브(131-1") 및 제2 제어 밸브(131-2")를 포함하여 n개의 제어 밸브(131-n")가 마련되는 것을 확인할 수 있는데, 각각의 제어 밸브(131-n")는 제1 송풍부(150")를 향해 취합되어 연결되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 각각의 제어 밸브(131-n")가 개방되거나 혹은 폐쇄 되는 상태변경 동작에 의하여, 각각의 간접냉매 냉각용 코일(130")로부터 간접냉매가 배출되는 상태가 조절될 수 있는데, 이는 밸브 제어부(140")에 의해 조절될 수 있다.
만약, 밸브 제어부(140")에서 제1 밸브(131-1")를 개방시키고 나머지 밸브들을 폐쇄 시키는 경우에는 제1 밸브(131-1")를 통해서만 간접냉매가 제1 송풍부(150") 방향으로 유입되게 되고, 밸브 제어부(140")에서 제1 및 제2 밸브(131-1", 131-2")를 개방시키고 나머지 밸브들을 폐쇄 시키는 경우에는 제1 및 제2 밸브(131-1", 131-2")를 통해서 간접냉매가 제1 송풍부(150") 방향으로 유입되게 된다.
즉, 밸브 제어부(140")의 밸브 제어 동작에 의하여, 각각의 제어 밸브(131-n")의 개폐상태가 변경될 수 있으며, 이는 냉각된 간접냉매의 제1 송풍부(150") 방향으로의 유입상태를 제어하여 간접냉매의 유입량을 변경한다는 점에서, 보다 큰 냉각능을 필요로 하는 화물창의 경우에는 제어 밸브(131-n")를 보다 많이 개방시킴으로써 냉각능을 증대시킬 수 있게 된다.
다음으로, 제1 송풍부(150")는 상술한 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일(130")을 통해 냉각된 간접냉매로부터 발산되는 냉기의 기류를 형성하는 역할을 할 수 있으며, 이를 위해 제1 송풍부(150")는 기류 형성용 팬(151")을 포함하여 구성될 수 있다.
이렇게 제1 송풍부(150")의 기류 형성용 팬(151")을 통해 형성된 냉기의 기류는 각각의 화물창 별로 마련되는 제2 송풍부(160")를 통해 각각의 화물창으로 유입될 수 있다.
따라서, 제2 송풍부(160")를 통해 각각의 화물창으로 유입된 냉기에 의해 각각의 화물창 내부 공기가 냉각될 수 있는데, 이때 제2 송풍부(160")는 제1 송풍부(150")로부터 전달되는 냉기를 각각의 화물창으로 유입시키기 위한 회전용 팬(161")을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 이러한 회전용 팬(161")의 회전수 제어를 통해 각각의 화물창 내부로 유입되는 냉기의 송풍량을 조절할 수 있으며, 이때 기류 형성용 팬(151") 및 회전용 팬(161")의 회전수를 제어하기 위하여 본 발명에서는 송풍량 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 회전용 팬(161")의 회전수가 높아지면 높아질수록 간접냉매로부터 발산되는 냉기가 각각의 화물창의 냉기 유입부(미도시)로 다량 유입될 수 있고, 회전용 팬(161")의 회전수가 낮아지면 낮아질수록 냉기가 각각의 냉기 유입부로 소량 유입될 수 있다.
특히, 이러한 회전용 팬(161")은 각각의 화물창 별로 별도로 마련될 수 있으므로, 극저온의 냉각 온도를 요하는 화물창에서는 회전용 팬(161")의 회전수를 증가시키고 저온의 냉각 온도를 요하는 화물창에서는 회전용 팬(161")의 회전수를 감소시킴으로써 화물창 내부 온도를 조절할 수 있게 된다.
이때, 제2 송풍부(160")로부터 유입되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하기 위하여, 본 발명에서는 냉기 전달관(162")을 더 포함할 수 있다.
냉기 전달관(162")은 회전용 팬(161")에 의해 전달되는 냉기를 각각의 화물창 별로 전달하기 위한 일종의 덕트(DUCT)를 의미할 수 있으며, 이러한 냉기 전달관(162")을 통해 각각의 화물창으로 배분된 냉기는 공기 조화기(163")를 통해 각각의 화물창 내부로 유입될 수 있다.
공기 조화기(163")는 간접냉매로부터 발산되는 냉기와 화물창 내부 공기를 열교환하는 열교환기(163a")와, 화물창 내로 전달된 냉기를 순환시키기 위한 열순환용 송풍기(163b")를 포함할 수 있다.
즉, 제1 송풍부(150")의 기류 형성용 팬(151")이 회전하여 간접냉매의 냉기에 대한 기류를 형성하고, 이러한 냉기는 제2 송풍부(160")의 회전용 팬(161")에 의해 각각의 화물창의 냉기 유입부로 전달되며, 각각의 냉기 유입부 별로 마련된 공기 조화기(163")를 통해 화물창 내부로 유입될 수 있다.
한편, 상술한 액화연료 기화부(120") 내에서 기화된 액화연료는 LNG 연료탱크로 회수 및 보관될 수 있으며, 일 실시예에서는 다시 액화되어 상기 액화연료 제공부(110")로 공급될 수 있다.
상기의 구성을 통해서, 각각의 화물창에 유입되는 냉기를 발산하는 간접냉매를 냉각시키기 위해서는 프레온계 가스가 아닌 천연가스인 LNG 만이 이용된다는 점에서, 종래에 비해 친환경적임은 물론 각 냉각능에 따른 서로 다른 냉매의 혼재 사용에 따른 문제점이 원천적으로 해결된다는 이점이 있고, 특히 프로온계 가스 냉매가 아닌 2차 냉매인 간접냉매를 이용한다는 점에서 냉매의 압축, 냉각 및 팽창 과정이 불필요하다는 점에서 냉각 설비의 간소화, 소형화가 가능하며, 이는 설비 구성에 제한을 받는 선박에서 보다 효율적으로 적용될 수 있다는 이점을 가지게 된다.
살펴본 바와 같이, 본 발명의 구성을 통해서는 종래의 선박용 냉동 공조 시스템 대비, 선박 발전기 용량이 냉동 공조 시스템을 운용하기 위한 용량보다 소형화될 수 있고, 제한된 공간을 활용하여야 하는 선박의 공간 활용성이 증가될 수 있으며, 환경적 측면에서는 오존층을 파괴하는 프레온계 가스 냉매가 아닌 친환경적인 천연 가스를 이용한다는 점에서 큰 이점을 가질 수 있다.
아울러, 국제 환경 규제에 발 맞추어 종래의 경우 천연가스의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하지 못하고 버렸다고 한다면, 본 발명에서는 이렇게 버려지는 천연가스의 냉열을 이용하여 냉동 물류 창고, 건물 냉방 혹은 집체 냉방 등의 산업에 재사용할 수 있다는 점에서, 에너지 절약성 및 공간 활용성이 극대화되어 현저한 비용 절감 효과를 가질 수 있게 된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100": 냉동공조 시스템
110": 액화연료 제공부
120": 액화연료 기화부
121": 간접냉매 순환용 파이프
122": 순환량 제어밸브
123": 버퍼탱크
130": 간접냉매 냉각용 코일
131": 제어 밸브
140": 밸브 제어부
150": 제1 송풍부
151": 기류 형성용 팬
160": 제2 송풍부
161": 회전용 팬
162": 냉기 전달관
163": 공기 조화기
163a": 열교환기
163b": 열순환용 송풍기

Claims (10)

  1. 액화 천연 가스(LNG)에 해당하는 액화연료를 제공하는 액화연료 제공부;
    상기 액화연료를 기화시키며 상기 액화연료의 기화 시 발생되는 냉열을 이용하여 이차 냉매(SECONDARY REFRIGERANT)에 해당하는 간접냉매를 냉각시키고, 상기 간접냉매가 순환하는 파이프(PIPE) 형태로서 다수 번 회전된 코일 형태에 해당하는 간접냉매 냉각용 코일을 포함하며, 상기 간접냉매 냉각용 코일의 회전수에 따라 상기 간접냉매의 냉각 온도가 제어되는 액화연료 기화부; 및
    상기 액화연료 기화부 내에서 상기 간접냉매가 순환되도록 하는 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일;
    상기 다수 개의 간접냉매 냉각용 코일 각각에 마련된 제어 밸브의 개폐상태를 제어하는 밸브 제어부;
    냉각된 상기 간접냉매로부터 발산되는 냉기를 취합하여 기류를 형성하는 제1 송풍부;
    상기 제1 송풍부로부터 전달되는 냉기를 각각의 화물창으로 유입시키기 위한 하나 이상의 제2 송풍부; 및
    상기 제1 송풍부와 연결되는 열교환기;를 포함하며,
    상기 밸브 제어부의 제어 동작에 의해 상기 각각의 제어 밸브의 개폐 상태가 변경됨에 따라, 상기 제1 송풍부로 유입되는 냉기량이 조절되며, 메인엔진으로부터 배출되는 잔여가스는 상기 열교환기를 통해 냉각되며, 확장기에 의해 감압 및 액화된 후 잔여가스용 버퍼탱크를 거쳐 LNG 연료탱크에 저장되며, 상기 간접냉매는 각각의 화물창을 따라 마련된 간접냉매 순환용 파이프를 통해 순환한 후 상기 액화연료 기화부로 유입되어 재냉각되고, 또한 상기 간접냉매 순환용 파이프를 따라 순환한 간접냉매는 버퍼탱크에 수집 및 보관된 후 상기 간접냉매 순환용 파이프 내에 간접냉매가 부족할 경우 상기 버퍼탱크에 보관된 간접냉매를 통해 상기 간접냉매 순환용 파이프 내의 간접냉매 양이 보충되고, 상기 버퍼탱크에 수집 및 보관된 간접냉매는 상기 액화연료 기화부로 유입되어 재냉각되고, 또한 상기 간접냉매 순환용 파이프를 따라 순환한 간접냉매는 순환량 제어밸브를 통해 냉기의 발산량이 조절되는 것을 특징으로 하는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 송풍부는,
    냉각된 상기 간접냉매로부터 발산되는 냉기의 기류를 형성하기 위한 기류 형성용 팬;을 포함하고,
    상기 하나 이상의 제2 송풍부는 상기 제1 송풍부로부터 전달되는 냉기를 각각의 화물창으로 유입시키기 위한 회전용 팬;을 포함하며,
    상기 회전용 팬의 회전수 제어를 통해 상기 냉기의 송풍량이 조절되는 것을 특징으로 하는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 기류 형성용 팬 및 상기 회전용 팬의 회전수를 제어하기 위한 송풍량 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제2 송풍부로부터 유입되는 냉기를 각각의 화물창으로 전달하기 위한 냉기 전달관;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉기 전달관을 통해 전달되는 냉기를 각각의 화물창 내부로 유입시키기 위한 공기 조화기;를 더 포함하며,
    상기 공기 조화기는 상기 냉기와 각각의 화물창 내부 공기를 교환하는 열교환기; 및
    각각의 화물창 내로 전달되는 냉기를 순환시키는 열순환용 송풍기;를 포함하는 것을 특징으로 하는, LNG 연료선박의 냉매 압축방식을 배제한 냉동 공조 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
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