KR102068389B1 - 가스 연료 항양선에서 폐냉 회수를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

가스 연료 항양선에서 폐냉 회수를 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템은 탱크 연결부들 및 상기 탱크 연결부들과 연계된 밸브들을 에워싸는 기밀 공간을 구성하는 탱크룸을 포함한다. 냉각 또는 공조 회로의 일부는 상기 탱크룸 내에 도달한다. 제 1 로컬 열 전달 회로는 상기 탱크룸 내의 상기 냉각 또는 공조 회로의 일부로부터 열을 수용하도록 구성되고, 수용된 상기 열을 상기 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 액회 가스 연료에 전달하도록 배치된다.

Description

가스 연료 항양선에서 폐냉 회수를 위한 방법 및 장치{METHOD AND ARRANGEMENT FOR WASTE COLD RECOVERY IN A GAS-FUELLED SEA-GOING VESSEL}
본 발명은, 일반적으로, 가스 연료 (gas-fuelled) 항양선의 연료 저장 및 분배 시스템에서 그리고 연료 저장 및 분배 시스템과 관련하여 열 및 재료 흐름을 배열하는 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 항양선의 HVAC (가열, 통풍, 및 공조) 시스템으로부터 열을 흡수하기 위하여 연료 저장 및 분배 시스템을 활용하는 것에 관한 것이다.
천연 가스, 또는 일반적으로 혼합물이 상온에서 가스 형태로 나타나게 하기 위해 충분히 휘발성인 탄화수소의 혼합물은 내연 기관의 연료로서 연료유에 대한 유리한 대안을 구성한다. 연료로서 천연 가스를 이용하는 항양선에서, 천연 가스는 통상적으로 액체 형태로 탑재되어 저장되고, 여기에서 약자 LNG (액화 천연 가스) 가 흔히 사용된다. 천연 가스는, 약 -162 섭씨도 (-260 화씨도) 인 끓는점 이하로 천연 가스의 온도를 유지시킴으로써 액체 형태로 유지될 수 있다. 또한, 천연 가스는 충분히 높은 압력으로 천연 가스를 압축한 채로 유지시킴으로써 연료로서의 사용을 위해 저장될 수 있고, 이 경우에 약자 CNG (압축 천연 가스) 가 사용된다. 이러한 텍스트를 작성하는 때에, 액화가 압축보다 더 경제적인 것으로 고려되기 때문에, 이러한 설명은 주로 LNG 에 관한 것이다.
도 1 은 LNG 연료 (LNG-fuelled) 선박에 탑재된 공지된 시스템의 구조를 개략적으로 도시한다. LNG 급유 스테이션 (101) 은 데크 상에 위치되고 또한 LNG 로 시스템을 충전하기 위해 사용된다. LNG 연료 저장 시스템은 액체 형태로 LNG 를 저장하기 위한 하나 이상의 열 절연된 가스 탱크 (102) 와, LNG 가 제어가능하게 증발되고 또한 엔진(들)으로의 LNG 의 분배가 배열되는 이른바 탱크룸 (103) 을 포함한다. 증발은 액상으로부터 기상으로의 상 변화를 의미하고, 이러한 이유로, 모든 후속 단계는 약자로부터 액화에 해당하는 L 을 지우고 NG (천연 가스) 만을 대신 사용해야 한다.
선박의 엔진 (104) 또는 엔진들은 엔진룸 (105) 내에 위치된다. 각 엔진은 그 각각의 엔진 특정 연료 주입 서브시스템 (106) 을 구비하고, 상기 엔진 특정 연료 주입 서브시스템 (106) 은, 가스 연료의 경우에, 일부 소스에서 GVU (가스 밸브 유닛) 으로 언급된다. 도 1 의 탱크룸 (103) 은 두 개의 증발기들을 포함하고, 그 중 제 1 증발기 (107) 는 가스 탱크 (102) 내에서 충분한 압력을 유지하기 위해 사용되는 이른바 PBU (압력 형성) 증발기이다. 가스 탱크 (102) 에서 메인 공급 라인 (108) 의 입구에서의 정수압은, 연료가 기체 형태로 엔진에 분배되는 MGE 또는 메인 가스 증발기인 제 2 증발기 (109) 내로 LNG 가 흐르게 하는 구동력이다. 증발된 가스가 충분히 높은 압력에서 GVU(들)로 그리고 추가로 엔진(들)으로 흐르는 것을 보장하기 위하여, PBU 시스템은 통상적으로 5 bar 내지 10 bar 인 미리 정해진 값으로 또는 미리 정해진 값에 근접하게 가스 탱크 (102) 의 내부 압력을 유지시킨다.
엔진 (104) 은 하나 이상의 냉각 회로들을 포함한다. 예를 들어 윤활유를 냉각시키기 위해 사용될 수도 있는 이른바 저온 (LT) 냉각 회로의 외부 루프 (110) 가 도 1 에 개략적으로 도시되어 있다. 외부 루프 (110) 에서 순환하는 이른바 LT 워터는 LT 워터가 열 교환기 (111) 를 통과할 때에 약 50 섭씨도의 온도를 가질 수도 있고, 상기 열 교환기에서, LT 워터는 증발기들 (107 및 109) 에 열을 차례대로 전달하는 글리콜과 물의 혼합물에 열을 제공한다. 글리콜/물 혼합물 회로는 순환 펌프 (112) 와 팽창 탱크 (113) 를 포함한다. 혼합물이 증발기들 (107 및 109) 의 극도로 차가운 LNG 입구 부분들과 접촉하게 될 때에 혼합물이 얼지 않게 하기 위하여 혼합물에서 글리콜이 필요하다.
다양한 종류의 항양선, 특히 승객용 크루저는 예를 들어 공조를 제공하기 위하여 그리고 식품 공급물을 냉각시키기 위하여 다양한 냉각 기능에서 상당한 양의 에너지를 사용한다. 종래 기술 문헌 US　8,043,136 은 선박의 HVAC 시스템으로부터 열을 흡수하기 위하여 가스 연료 증발 시스템을 이용하는 것을 제안한다. 도 2 는 상기 종래 기술 문헌의 도 2 에 의해 교시되는 바와 같은 열 흐름과 제어 기능을 개략적으로 도시한다. 종래 기술 시스템의 중심은 화살표 203 에 따라 HVAC 시스템 (202) 으로부터 열을 흡수하는 열 전달 회로 (201) 이다. 열 전달 회로 (201) 는, 상기 종래 기술 문헌에서 가스 연료가 흐르는 열 교환기 및/또는 증발기인 가스 연료 증발 장치 (204) 에서 가스 연료에 열을 제공한다. 제어 독립체 (205) 는 HVAC 시스템 (202) 으로부터 충분한 양의 열 전달을 모니터링하고, 필요할 경우, 화살표 207 에 따라 바닷물 (206) 로부터 추가의 열을 추출함으로써 열 전달을 증가시킨다. 다른 제어 독립체 (208) 는 HVAC 시스템 (202) 의 일부로서 구현되어, 열 전달 회로 (201) 에 열을 제공함으로써 충분한 냉각이 일어나지 않을 경우, 화살표 210 에 따라 환경 (209) 으로 열을 버리기 위해 전기 구동된 냉각 장치가 사용될 수 있다.
종래 기술 장치는 가스 연료 항양선에 탑재되어 열 흐름을 핸들링하는 전반적인 에너지 효율에서의 개선을 위해 공간을 남겨둔다. 추가적으로, 종래 기술 장치는 종종 비교적 복잡한 구조와 다수의 비교적 값비싼 장비를 포함한다. 예를 들어, US　8,043,136 의 시스템은 열 전달 회로에서 유체를 순환시키기 위한 펌프, HVAC 회로에서 열 전달 매체를 순환시키기 위한 다른 펌프, 및 적어도 4 개의 상이한 열 교환기들 모두를 필요로 한다. 해양 분류 요건은 통상적으로 가외성을 통하여 신뢰성을 달성하기 위해 펌프를 배증시키는 것을 요구하고, 이러한 반복은 펌프와 관련된 모든 비용을 두 배로 한다. 복잡한 구조는 조선소에서 더 긴 구축 시간을 의미한다.
다음은 본 발명의 여러 실시형태들의 일부 양태들의 기본적인 이해를 제공하기 위하여 간략한 요약을 제시한다. 본 요약은 본 발명의 광범위한 개요가 아니다. 본 요약은 본 발명의 핵심적인 또는 중대한 요소들을 확인하려는 의도도 아니고, 본 발명의 범위를 기술하려는 의도도 아니다. 다음의 요약은 단지 본 발명의 예시적인 실시형태들의 보다 상세한 설명에 대한 도입부로서 간략한 형태로 본 발명의 일부 개념들을 제시한다.
본 발명의 양태에 따라, 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템이 제공되고, 이러한 연료 저장 및 분배 시스템은 종래 기술 시스템들과 비교할 때 제조 비용과 구조 복잡성의 절감을 가능하게 한다. 본 발명의 다른 양태에 따라, 항양선의 HVAC 시스템으로부터 열을 흡수하기 위하여 저온 가스 연료를 효과적으로 이용하는 것을 가능하게 하는 연료 저장 및 분배 시스템이 제공된다. 본 발명의 추가의 양태에 따라, 선박의 HVAC 및 엔진 냉각 시스템들 사이에서의 열 흐름과 가스 연료를 유연하게 제어하는 것을 가능하게 하는 연료 저장 및 분배 시스템이 제공된다. 본 발명의 추가의 다른 양태에 따라, 효과적이고 유연한 방식으로 항양선의 HVAC 시스템으로부터 상기 항양선의 가스 연료로 열을 전달하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 유리한 목적들은 탱크룸 내에 도달하는 냉각 또는 공조 회로의 일부로부터 냉온 가스 연료로 열을 전달하기 위하여 탱크룸 내의 로컬 열 전달 회로를 이용함으로써 달성된다.
본 발명에 따른 연료 저장 및 분배 시스템은 이러한 시스템을 나타내는 독립 청구항의 특징부에서 열거되는 특징들에 의해 특징지어 진다.
본 발명에 따라 가스 연료 항양선의 HVAC 시스템으로부터 상기 항양선의 가스 연료로 열을 전달하는 방법이 이러한 방법을 나타내는 독립 청구항의 특징부에서 열거되는 특징들에 의해 특징지어 진다.
본 발명의 유리한 실시형태들은 종속 청구항들에 개시되어 있다.
본 발명은, 냉각 또는 공조 회로의 일부가 탱크룸 내로 도달하게 함으로써 종래 기술 시스템들의 다수의 펌프들과 다른 구성 요소들을 제거할 수 있다. 탱크룸 내의 로컬 열 전달 회로는 상기 냉각 또는 공조 회로의 일부로부터 열을 추출할 수도 있고 또한 이러한 열을 추가로 가스 연료에 직접적으로 또는 간접적으로 제공할 수도 있다. 연료 저장 및 분배 시스템의 중요한 부분들은 완전한 독립체로서 조선소에 인도되는 모듈로서 구성될 수 있고, 이는 선박의 건설시에 공사 시간을 절감하고 작업 장치들을 간단하게 한다.
본 특허 출원에 제시된 본 발명의 예시적인 실시형태들은 첨부된 청구항들의 적용성들에 대한 제한을 제기하는 것으로 해석되어서는 안된다. 동사 "포함하다" 는 마찬가지로 열거되지 않은 특징들의 존재를 배제하지 않는 개방 제한으로서 이 특허 출원에서 사용된다. 종속 청구항들에 열거된 특징들은, 달리 명시하지 않는 한, 서로 자유롭게 결합가능하다.
본 발명의 특성으로서 고려되는 신규의 특징들은 특히 첨부된 청구항들에 제시되어 있다. 그러나, 본 발명 자체는, 본 발명의 구성에 관해서 그리고 본 발명의 작동 방법에 관해서, 본 발명의 추가의 목적들 및 이점들과 함께, 첨부된 도면들과 관련하여 읽을 때에 특정 실시형태들의 이하의 설명으로부터 가장 잘 이해될 것이다.
도 1 은 종래 기술의 LNG 연료 분배 구조를 도시한다.
도 2 는 종래 기술의 해결책에서 열 및 재료 흐름을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템에서 열 및 재료 흐름을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 8 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들의 예시적인 구현을 도시한다.
도 10 은 본 발명의 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 제어 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3 은 본 발명의 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템에서 일부 재료 및 열 흐름을 도시한다. 블록 301 은 일반적으로 HVAC 시스템들이나, 또는 주위 온도보다 낮은 온도들을 형성 및 유지하기 위하여 항양선에 탑재되어 사용되는 시스템들을 나타낸다. HVAC 시스템 블록 301 이 포함할 수도 있는 예들은 객실들, 라운지들, 레스토랑들, 및 다른 내부 공간들의 공조; 냉장실들 및 다른 저장고들의 냉각; 선창들 또는 별개의 컨테이너들의 냉각; 및 음료수의 냉각이다.
화살표 302 는 HVAC 시스템들로부터 제 1 로컬 열 전달 회로 (303) 라고 불리는 열 전달 회로로 열이 전달되는 방법을 도시한다. 화살표 304 는 제 1 로컬 열 전달 회로 (303) 가 이러한 수용된 열을 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 액화 가스 연료로 전달하도록 배치되는 방법을 도시한다. 개념상으로, 제 1 로컬 열 전달 회로 (303) 로부터의 열 전달 모두가 임의의 가스 연료의 증발을 즉시 야기시킬 필요는 없지만, 나중에 언급된 전달은 가스 연료 증발 장치 (305) 내에서 일어난다.
도 3 의 우측에는 항양선의 다른 열원 (311) 이 열을 형성하는 방법을 도시하고, 상기 열의 적어도 일부는 화살표 312 에 따라 제 2 로컬 열 전달 회로 (313) 로 전달된다. 화살표 314 는 제 2 로컬 열 전달 회로 (313) 가 이러한 수용된 열을 가스 연료 증발 장치 (305) 내의 액화 가스 연료로 전달하도록 배치되는 방법을 도시한다. 예를 들어, 다른 열원 (311) 은 냉각 회로를 포함하는 엔진일 수도 있다. 엔진 냉각 회로의 일부는 탱크룸 내로 도달할 수도 있고, 상기 탱크룸에서 상기 엔진 냉각 회로의 일부는 화살표 312 에 따라 제 2 로컬 열 전달 회로 (313) 에 열을 제공한다.
열역학 법칙들에 따라, 열 에너지의 자발적인 흐름은 항상 보다 뜨거운 독립체로부터 보다 차가운 독립체로 일어난다; 단지 냉기가 아니라 열이 흐른다. 하지만, 실제로, 특정한 양의 냉기가 HVAC 시스템 (301) 에서 지속적으로 필요하고, 충분한 양의 냉기가 차가운 액화 가스 연료에서 이용가능하다고 말하는 것이 일반적이다. 전용의 에너지 발생 및 사용을 통해 가스 연료로부터 달리 "제거"되는 냉기는 "폐냉 (waste cold)" 이라 하고, 이러한 냉기가 환경으로 달리 버려지는 열 에너지를 흡수하기 위해 사용될 수 있도록 열 흐름을 정렬하는 행위는 폐냉 회수라고 불릴 것이다. 결과적으로, 열역학적이지 않을 경우, 냉기의 일부가 화살표 302 및 화살표 304 에 의해 도시되는 방향에 반대되는 흐름 방향으로 가스 연료로부터 가스 연료가 소모되는 HVAC 시스템으로 흐른다는 것이 생각될 수 있다.
가스 연료 증발 장치 (305) 로부터의 일 출력물은 항양선의 가스 연료 엔진으로의 가스 (즉, 증발된) 연료이다. 두 개의 다른 가능한 출력물은 서로의 대안일 수도 있고, 이는 도 3 에서 이들을 괄호 내에 위치시킴으로써 나타내어 진다. 가스 연료 증발 장치 (305) 는 화살표 321 에 따라 여전히 가스 탱크 내의 저장소 내에 있는 가스 연료를 가열하는데 사용되는 열을 출력할 수도 있다. 이러한 가열은 기상의 저장된 가스 연료를 가열함으로써 그리고/또는 액상의 저장된 가스 연료를 증발시킴으로써 가스 탱크에서 충분한 압력을 유지시키는 것을 목표로 한다. 도 3 의 상부 우측에 도시되어 있는 다른 대안은, 가스 연료 증발 장치 (305) 로부터 일부 증발된 가스 연료 출력물이 압력 형성 (PBU) 목적을 위해 가스 탱크 내로 다시 순환된다는 것이다. 도 3 의 괄호 안에 도시된 대안들은, 통상적으로, 그들 중 하나가 가스 탱크 압력을 유지시키기 위해 가장 중요한 메커니즘에 의해 선택될지라도, 서로 배제되지 않는다.
도 3 은 공통 제어 독립체 (322) 가 모든 도시된 열 흐름들 (화살표 321 의 흐름 포함; 도시된 제어 라인은 그래픽 선명도를 보존하기 위해 일부 절단됨) 을 제어하기 위해 사용될 수 있는 방법을 도시한다. 제어 독립체 (322) 는 통상적으로 프로세서를 포함하고, 상기 제어 독립체는 그의 처리 시에 다수의 압력 및 온도 센서들을 구비할 수도 있어서, 상기 제어 독립체는 여러 위치들에서의 압력 및 온도를 모니터링할 수 있고 또한 원하는 범위에서 측정된 압력 및 온도를 유지하는 지능적인 결정을 할 수 있다. 다수의 제어 기능부들은 실제로 대응 회로들에서의 유체 열 전달 매체의 흐름뿐만 아니라, 가스 연료 증발 장치 (305) 의 여러 부분들을 통한 가스 연료의 흐름들을 증감시키는 제어가능한 밸브들의 형태로 구현될 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템의 부분들을 도시한다. 좌측에는 가스 연료를 저장하기 위한 가스 탱크 (401) 가 있고, 대부분의 가스 연료는 액화 형태로 있다. 탱크룸 (402) 은 가스 탱크 (401) 와 연계되고, 상기 탱크룸 (402) 은 탱크 연결부들 및 상기 탱크 연결부들과 연계된 밸브들을 에워싸는 기밀 공간을 구성한다. 가스 탱크 (401) 로의 그리고/또는 가스 탱크 (401) 로부터의 일부 파이프 연결부들은 탱크룸 (402) 내로 직접 들어갈 수도 있고, 여기에는 파이프 연결부들 사이의 일부 자유 공간을 횡단하는 파이프 연결부들이 있을 수도 있다. 일관성을 위해, 가스 탱크 (401) 로의 그리고 가스 탱크 (401) 로부터의 모든 파이프 연결부들은, 이중 벽들이 탱크룸 (402) 내로 직접적으로 들어가는 연결부들에 불필요할 수도 있지만, 이중 벽인 것으로 개략적으로 도시되었다. 이중벽 파이프의 외부 장벽이 형성되고 예컨대 가스 탱크 (401) 의 이중벽 구조체에 연결되는 방식은 본 발명에 중요하지 않다.
도 4 의 하부 좌측 부분은 탱크룸 (402) 에 도달하는 냉각 또는 공조 회로의 일부를 도시한다. 상기 냉각 또는 공조 회로에서 흐르는 유체 매체는, 열이 넓은 의미에서 항양선의 HVAC 시스템 내에 포함된다고 할 수 있는 일부 냉각된 부분으로부터 전달되는 임의의 유체 매체이다. 예시적인 명칭인 소금물은 도 4 의 상기 유체 매체에 대해 사용된다.
제 1 로컬 열 전달 회로는 탱크룸 (402) 내의 상기 냉각 또는 공조 회로의 일부로부터 열을 수용하도록 배치되고 또한 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 액화 가스 연료에 이러한 수용된 열을 전달하도록 배치된다. 특히, 제 1 로컬 열 전달 회로는 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 와 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 를 포함하고, 상기 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 와 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 사이에서 일부 증발가능한 유체 전달 매체의 순환이 일어난다. 냉각 또는 공조 회로의 일부는 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 내의 고온 요소 (405) 를 구성한다. 연료 저장 및 분배 시스템은 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 를 통해 가스 연료를 안내하도록 구성되는 파이프 (406) 를 포함한다.
"고온" 및 "저온" 에 대한 참조들은 각각의 요소의 목적을 나타내지만, 사람 관찰자가 고온 또는 저온을 고려하는 것과 반드시 일치할 필요는 없다. 리보일러 또는 증발기 내의 고온 요소는 사용 동안 전달 매체에 열을 제공하여 전달 매체를 증발시키는 것을 의미하는 부분이다. 콘덴서 내의 저온 요소는 사용 동안 전달 매체로부터 열을 수용하여 전달 매체를 응축시키는 것을 의미하는 부분이다.
도 4 의 연료 저장 및 분배 시스템은 다른 소스로부터의 열이 항양선의 가스 연료 엔진에 보내지는 가스 연료를 증발 및/또는 가열시키기 위해 또한 사용될 수 있도록 디자인된다. 엔진 냉각 회로의 일부는 도 4 의 하부 우측 부분에서 도시되는 바와 같이 탱크룸에 도달한다. 제 2 로컬 열 전달 회로는 상기 탱크룸 (402) 내의 상기 엔진 냉각 회로의 일부로부터 열을 수용하도록 구성되고 또한 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 액화 가스 연료로 이러한 수용된 열을 전달하도록 배치된다. 특히, 제 2 로컬 열 전달 회로는 제 2 로컬 열 전달 리보일러 (408) 및 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 를 포함한다. 상기 엔진 냉각 회로의 일부는 제 2 로컬 열 전달 리보일러 (408) 내의 고온 요소 (410) 를 구성한다. 연료 저장 및 분배 시스템은 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 를 통해 가스 연료를 안내하도록 구성된 파이프 (411) 를 포함한다.
LNG 는 이송 파이프 (413) 를 통해 가스 탱크 (401) 의 밖으로 흐를 수도 있다. 도 4 의 실시형태에서, 이송 파이프는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 로 안내되는 제 1 분기부와 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 로 안내되는 제 2 분기부로 분기한다. 연결 파이프 (414) 는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 로부터 상기 제 2 분기부 내의 T-피팅부로 안내되어, 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 를 통해 들어온 가스 연료는 마찬가지로 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 를 통해 흐를 것이다. 또한, T-피팅부는 출구 파이프 (415) 내에 있을 수 있어서, 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 를 통해 들어온 가스 연료가 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 를 통해 흐르지 않을 것이다. 추가의 다른 대안으로서, 밸브 장치는, 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 를 통해 들어온 가스 연료가 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 를 통해 흘러야 하는지 아닌지의 여부를 결정하기 위해 제공될 수 있다.
각각의 엑추에이터들 (418 및 419) 을 통해 작동된 제어가능한 밸브들 (416, 417) 은 이송 파이프 (413) 로부터 제 1 분기부와 제 2 분기부 내로 각각 흐르는 가스 연료의 양을 제어한다. 즉, 제어가능한 밸브들 (416, 417) 은, 순차적으로 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 및 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (404, 409) 내의 저온 요소들 (407, 412) 을 통해 또는 상기 저온 요소들 (407, 412) 중 단 하나의 저온 요소만을 통해, 가스 연료를 선택적으로 안내하기 위한 선택 밸브로서 작용한다.
도 4 의 연료 저장 및 분배 시스템은 또한 가스 탱크 (401) 내에 충분한 내부 압력을 형성하여 유지시키기 위한 압력 형성 (PBU) 회로를 포함한다. PBU 회로의 일부는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 또는 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 중 적어도 하나의 로컬 열 전달 콘덴서 내의 저온 요소를 구성한다. 특히, 도 4 의 실시형태에서, 제 1 PBU 저온 요소 (420) 가 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내에 위치되고, 제 2 PBU 저온 요소 (421) 가 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내에 위치된다. PBU 회로는 탱크룸 (402) 에 인접한 가스 탱크 (401) 내에 위치된 가열 요소 (422) 및 상기 PBU 저온 요소들 (420 또는 421) 중 적어도 하나의 PBU 저온 요소를 통해 유체 가열 매체를 안내하도록 구성된 폐쇄 루프이다. 각각의 엑추에이터들 (427, 428, 429, 및 430) 을 통해 작동된 제어가능한 밸브들 (423, 424, 425, 및 426) 은 두 개의 PBU 저온 요소들 (420 및 421) 을 통해 흐르는 유체 가열 매체의 상대적인 양을 제어한다.
전술한 예시적인 명칭인 소금물은, 도 4 의 실시형태에서, 탱크룸 (402) 에 도달하는 냉각 또는 공조 회로가 액체 열 전달 매체용의, 즉 순환 루프 내의 어디에서도 상태를 변화시키는 것을 의미하지 않는 열 전달 매체용의 순환 루프의 일부라는 사실을 강조한다. 상이한 시간들에서, 항양선의 HVAC 의 밖으로 전달될 필요가 있는 상이한 양의 열이 있을 수도 있다; 예를 들어, 승객 크루저가 항구에서 탑승된 승객이 없거나 단지 몇몇 승객들이 탑승될 때에, 공조 시스템의 냉각 요건들은 모든 사람들이 탑승될 때보다 더 작을 수도 있다.
상이한 시간들에서의 열 전달을 위한 상이한 요구들을 균형 맞추기 위하여, 상기 냉각 또는 공조 회로 내의 버퍼 저장소를 포함하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 목적을 위해, 도 4 의 연료 저장 및 분배 시스템은 상당한 양의 액체 열 전달 매체를 일시적으로 저장하기 위해 열 절연된 버퍼 탱크 (431) 를 포함한다. 각각의 엑추에이터들 (434 및 435) 을 통해 작동된 제어가능한 밸브들 (432 및 433) 은 버퍼 탱크 (431) 안으로 그리고 버퍼 탱크 (431) 밖으로 상기 액체 열 전달 매체의 흐름을 제어하기 위해 제공된다. 순환 펌프 (436) 는 냉각 또는 공조 회로에서 액체 열 전달 매체의 충분한 순환을 보장한다. 해양 분류 요건들은 가외성을 위해 두 개의 평행한 순환 펌프들을 제공하는 것을 요구할 수도 있다.
도 4 의 시스템을 이용하여 가스 연료 항양선의 가열, 통풍, 및 공조 (HVAC) 시스템으로부터 상기 항양선의 가스 연료로 열을 전달하는 방법은, 탱크룸 (402) 내에 도달하는 냉각 또는 공조 회로로부터 상기 탱크룸 내의 제 1 로컬 열 전달 회로로 열을 전달하는 단계를 포함한다. 특히, 액체 열 전달 매체는 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 내의 주위의 증발가능한 전달 매체에 열을 제공한다. 제 1 로컬 열 전달 회로는 상기 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 액화 가스 연료를 가열하기 위해 사용된다. 특히, 엔진에서의 연소를 위해 보내지는 가스 연료는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 저온 요소 (407) 에서 직접 가열된다. 추가적으로, 가스 탱크 (401) 내의 가스 연료는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 PBU 저온 요소 (420) 에서 유체 가열 매체를 가열함으로써 간접적으로 가열된다. 상기 유체 가열 매체는 결국 가스 연료가 가열 요소 (422) 를 통해 흐를 때에 가스 탱크 내의 가스 연료를 가열한다.
상기 방법은, 탱크룸 (402) 내에 도달하는 엔진 냉각 회로로부터 탱크룸 (402) 내의 제 2 로컬 열 전달 회로로 열을 전달하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다. 제 2 로컬 열 전달 회로는 그런 다음 상기 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 가스 연료를 가열하기 위해 사용된다. 특히, 엔진으로 보내지는 가스 연료의 직접 가열은 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 에서 일어나고, 저장된 가스 연료의 간접 가열은 전술한 것과 동일한 방식으로 PBU 회로를 통해 일어난다.
상기 방법은, 열 절연된 버퍼 탱크 (413) 내에 상기 냉각 또는 공조 회로에서 흐르는 상당한 양의 액체 열 전달 매체를 일시적으로 저장하는 단계, 및 상기 버퍼 탱크 (413) 로부터 다시 냉각 또는 공조 회로로 액체 열 전달 매체를 제어가능하게 회수하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
도 5 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템을 도시한다. 도 4 의 실시형태에서와 유사한 기능을 가지는 부분들은 동일 참조 기호들을 가진다. 도 4 의 실시형태에 비해 가장 중요한 차이는, 도 5 에는, 탱크룸 (402) 내로 도달하는 냉각 또는 공조 회로의 일부가, 도 4 에서와 같은 액체 열 전달 매체 (소금물) 용이 아닌, 증발가능한 냉매용의 순환 루프의 일부라는 것이다. 도 5 에서, 본 발명자들은 HVAC 시스템으로부터 열을 흡수하는 작용은 증발가능한 냉매의 일부를 증발시킨 다음, 증발된 냉매가 아래에서부터 도 5 에 도시된 시스템 내로 증기 형태로 흐른다고 가정했다. 증기상 냉매는 제 1 로컬 열 전달 리보일러 내의 고온 요소 (405) 내에서 응축하여, 로컬 열 전달 회로에서 순환하는 전달 매체로 열을 제공한다. 응축된 증발가능한 냉매는 HVAC 시스템으로 돌아온다. 응축된 냉매는 펌프에 대해 바닷물과는 상이한 요건들을 배치할 수도 있고, 이러한 이유로, 순환 펌프 (501) 는 도 5 에서 상이한 참조 기호를 가진다.
열 절연된 버퍼 탱크 내에 응축된 증발가능한 냉매를 일시적으로 저장하는 것이 기본적으로 가능할지라도, 도 5 는 열 에너지 버퍼링을 위해 대안의 해결책을 개시한다. 시스템은 열 어큐뮬레이터 (502), 및 상기 열 어큐뮬레이터 (502) 를 통해 증발가능한 냉매의 흐름을 제어하기 위해 각각의 엑추에이터들 (505 및 506) 을 통해 작동되는 제어가능한 밸브들 (503 및 504) 을 포함한다. 열 어큐뮬레이터 (502) 는 예를 들어 바닷물 또는 비교적 높은 특정한 열 용량을 갖는 다른 액체를 포함하는 열 절연된 탱크일 수도 있고, 상기 시스템은 상기 열 절연된 탱크 내에 열 교환기 (507) 를 포함할 수도 있고, 상기 열 교환기를 통해, 응축된 증발가능한 냉매가 흐를 수도 있다. 열 교환기를 통한 도중에, 응축된 증발가능한 냉매가 그들의 상호 온도 차이에 따라 바닷물로부터 열을 추출하거나, 열을 바닷물에 제공한다. 응축된 증발가능한 냉매는, 그들의 상호 온도 차이에 따라, 응축된 증발가능한 냉매가 바닷물에 냉기를 제공하거나 바닷물로부터 냉기를 추출한다는 것을 언급함으로써 폐냉 회수의 공통의 통상 용어로 개시될 수 있다.
도 5 의 실시형태의 작동 방법은, 이 방법이 필요에 따라 열 어큐뮬레이터 내에 열을 저장하거나 열 어큐뮬레이터로부터 열을 회수하기 위해 상기 열 어큐뮬레이터를 통해 냉각 또는 공조 회로에서 흐르는 증발가능한 냉매를 제어가능하게 순환시키는 단계를 포함한다는 점에서, 도 4 의 실시형태의 작동 방법과는 상이하다.
도 6 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템을 도시한다. 도 4 및/또는 도 5 의 실시형태에서와 유사한 기능을 가지는 부분들은 동일한 참조 기호들을 가진다. 도 6 에 의해 도시된 변형은 결코 액체 열 전달 매체 (도 4) 또는 증발가능한 냉매 (도 5) 의 전술한 대안들 중 임의의 하나에 결합되는 것이 아니다. 나중에 언급된 것이 예로서 도 6 에 도시되어 있지만, 냉각 또는 공조 회로는 도 4 에 도시된 것과 마찬가지로 상당히 유사할 것이다.
도 6 이 특히 예시적인 것을 의미하는 변형이 PBU 회로와 메인 가스 증발 회로의 구조 및 장치와 관련된다. 탱크룸 (402) 내에 여전히 두 개의 로컬 열 전달 회로들이 있을지라도, 그들 중 단 하나만이 가스 탱크의 압력 형성의 역할을 가진다. PBU 회로의 일부는 제 2 열 전달 콘덴서 (602) 에서 PBU 저온 요소 (601) 를 구성한다. PBU 회로는 탱크룸 (402) 에 인접한 가스 탱크 (401) 내에 위치된 가열 요소 (603) 및 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (602) 내의 상기 PBU 저온 요소 (601) 를 통해 유체 가열 매체를 안내하도록 구성된 폐쇄 루프이다. 각각의 엑추에이터들 (606 및 607) 을 통해 작동된 제어가능한 밸브들 (604 및 605) 은 유체 가열 매체가 PBU 저온 요소 (601) 로 그리고 PBU 저온 요소 (601) 로부터 흐르는 속도를 제어한다.
제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (608) 는 단 하나의 저온 요소 (609) 만을 포함하고, 상기 저온 요소 (609) 는 항양선의 엔진에서의 연소를 위해 보내지는 가스 연료가 흐르는 저온 요소이다. 이송 파이프 (610) 로부터, 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (608) 내의 저온 요소 (609) 의 입구로 이어지는 단 하나의 분기부 (611) 가 존재한다. 따라서, 엔진에서의 연소를 위해 보내지는 가스 연료 모두는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (608) 내의 저온 요소 (609) 를 통해 흐르고, 추가로 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (602) 내의 저온 요소 (613) 를 통해 그리고 연결 파이프 (612) 를 통해 흐른다. 대응 엑추에이터 (615) 를 통해 작동된 밸브 (614) 는 이송 파이프 (610) 에서 일반적인 컷-오프 밸브로서 작용한다.
도 7 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템을 도시한다. 이전의 도면들의 실시형태들에서와 유사한 기능을 갖는 부분들은 동일한 참조 기호들을 가진다. 도 7 에 의해 도시된 변경은 결코 액체 열 전달 매체 (도 4) 또는 증발가능한 냉매 (도 5) 의 전술한 대안들 중 어느 하나에 결합되지 않는다. 먼저 언급된 것은 예로서 도 7 에 도시되어 있지만, 냉각 또는 공조 회로는 도 5 에 도시된 것과 마찬가지로 상당히 유사할 수 있다. 도 7 에 도시된 변경은 또한 PBU 회로 및 메인 가스 증발 회로의 구조와 관련되는 전술한 대안들 중 어느 하나에 결합되지 않는다. 이들에 관한 접근은 도 4 및 도 5 의 것과 유사하지만, 도 6 에 도시된 보다 간단한 구조들이 마찬가지로 상당히 사용될 수 있다.
도 7 이 특히 예시적인 것을 의미하는 변형은 PBU 회로에서 가스 연료의 가열이 실제로 구현되는 장소와 방법에 관한 것이다. 도 7 의 PBU 회로는 탱크룸 (402) 에 인접한 가스 탱크 (401) 로부터 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 또는 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 중 적어도 하나의 로컬 열 전달 콘덴서에서 PBU 저온 요소로, 그리고 다시 가스 탱크로 가스 연료를 안내하도록 구성된 개방 루프이다. 특히, 도 7 의 실시형태에서, 액상의 가스 연료가 가스 탱크 (401) 로부터 PBU 이송 파이프 (701) 와 그의 적절한 분기부들을 통해 가스 연료가 증발하는 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 및 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (704 및 705) 내의 PBU 저온 요소들 (702 및 703) 각각으로 흐른다. 따라서, 기상의 가스 연료는 PBU 저온 요소들 (702 및 703) 로부터 다시 가스 탱크 (401) 로 PBU 복귀 파이프 (706) 를 통해 흐른다. 각각의 엑추에이터들 (711, 712, 713, 및 714) 을 통해 작동된 제어가능한 밸브들 (707, 708, 709, 및 710) 은 두 개의 PBU 저온 요소들 (702 및 703) 을 통해 흐르고 도중에 증발시키는 가스 연료의 상대적인 양을 제어한다.
도 8 은 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템을 도시한다. 이전의 도면들의 실시형태들에서와 유사한 기능을 가지는 부분들은 동일한 참조 기호들을 가진다. 도 8 에 의해 도시된 변형은 결코 액체 열 전달 매체 (도 4) 또는 증발가능한 냉매 (도 5) 의 전술한 대안들 중 어느 하나에 결합되지 않는다. 나중에 언급된 것은 도 8 에서 예로서 도시되어 있지만, 냉각 또는 공조 회로는 도 4 에 도시된 것과 마찬가지로 상당히 유사할 것이다. 또한, 도 8 에 도시된 변형은 결코 압력 형성을 위해 또는 메인 가스 증발 회로의 특정 구조에 대한 양자의 로컬 열 전달 회로들을 사용하는 것에 결합되지 않는다. 단 하나의 로컬 열 전달 회로는 PBU 에 대해 사용될 것이고, 그리고/또는 도 6 에서와 같은 보다 간단한 메인 가스 증발 회로는 마찬가지로 상당히 사용될 것이다.
도 8 이 특히 예시적인 것을 의미하는 변형은 폐쇄 루프 PBU 회로에서 열 전달 매체의 순환이 실제로 구현되는 방법과 관련된다. 추가적으로, 도 8 의 실시형태는 폐쇄 루프 PBU 회로의 사용이 가스 탱크의 최상부 부분에서 모든 리드-스루들을 배치하는 것을 허용하여, 파이프라인의 기계적인 고장에도 임의의 극도로 차가운 액체 가스가 가스 탱크의 밖으로 넘쳐 나오는 것이 쉽게 야기되지 않는 방법을 언급한다.
도 8 의 실시형태에서, 각각의 로컬 열 전달 리보일러 (801 또는 802) 로부터 대응 로컬 열 전달 콘덴서 (803 또는 804) 로 증기 형태로 흐르는 증발가능한 열 전달 매체의 일부가 가스 탱크 내의 가스 연료를 가열하는 것으로 이어질 수도 있다. 각각의 로컬 열 전달 콘덴서 (803 및 804) 로부터, 가스 탱크 (401) 내의 가열 요소 (806) 로 안내되는 PBU 전방 파이프 (805) 에의 밸브 제어된 연결부가 있다. PBU 복귀 파이프 (807) 는 가열 요소 (806) 의 밖으로 PBU 회로에서 흐르는 유체 가열 매체를 안내한다.
복귀하는 유체 가열 매체는, 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (801) 의 경우에서와 같이, 대응 로컬 열 전달 리보일러에 직접적으로 흐를 수도 있거나, 이는 예열을 위해 로컬 열 전달 콘덴서 내의 저온 요소로 우선 흐른 후에, 단지 대응 로컬 열 전달 리보일러로만 흐를 수도 있다. 후자의 대안은 도 8 의 제 2 로컬 열 전달 회로에서 구현되고, PBU 저온 요소 (808) 는 예열기로서 작용한다. PBU 회로 내의 유체 가열 매체가 가스 탱크 내의 가열 요소로부터 복귀하는 때에 가질 수도 있는 그들의 온도들에서 또는 그들의 온도들을 초과하는 어는점을 로컬 열 전달 리보일러의 고온 요소에서 흐르는 매체가 가질 경우, 이러한 종류의 예열기를 사용하는 것이 바람직하다. 체크 밸브들 (808 및 809) 또는 단지 단향성의 흐름을 허용하는 대응 디바이스들은 PBU 회로 내의 유체 가열 매체가 잘못된 방향으로 흐르는 것으로부터 보호하기 위해 사용될 수도 있다.
도 9 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 연료 저장 및 분배 시스템을 도시한다. 이전의 도면들의 실시형태들에서와 유사한 기능을 가지는 부분들은 동일한 참조 기호들을 가진다. 도 9 에 의해 도시된 변형은 결코 액체 열 전달 매체 (도 4) 또는 증발가능한 냉매 (도 5) 의 전술한 대안들 중 어느 하나에 결합되지 않는다. 먼저 언급된 것은 도 9 에서 예로서 도시되지만, 냉각 또는 공조 회로가 도 5 에 도시된 것과 마찬가지로 상당히 유사할 수 있다. 또한, 도 9 에 의해 도시된 변형은 결코 특정 형태의 메인 가스 증발 회로에 결합되지 않지만, 예를 들어, 도 6 에서의 접근이 사용될 수 있다.
도 9 가 특히 예시적인 것을 의미하는 변형은 별개의 PBU 회로들 및/또는 가스 탱크 내의 가열 요소들의 개수와 관련된다. 도 9 의 실시형태는 가스 탱크 (401) 내에 두 개의 가열 요소들 (901 및 902) 을 포함한다. 결과적으로, 여기에는 두 개의 별개의 PBU 회로들이 있어서, 제 1 가열 요소 (901) 를 통해 흐르는 유체 가열 요소가 재가열을 위해 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 내의 PBU 저온 요소 (903) 로 들어간다. 제 2 가열 요소 (902) 를 통해 흐르는 유체 가열 매체는 재가열을 위해 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 PBU 저온 요소 (904) 로 들어간다. 엑추에이터들 (907 및 908) 각각을 통해 작동되는 제어가능한 밸브들 (905 및 906) 은 제 1 PBU 회로에서 유체 가열 매체의 흐름을 제어하고, 엑추에이터들 (911 및 912) 각각을 통해 작동되는 제어가능한 밸브들 (909 및 910) 은 제 2 PBU 회로에서 유체 가열 매체의 흐름을 제어한다.
도 10 은 연료 저장 및 분배 시스템을 제어하기 위한 장치를 개략적으로 도시한다. 이러한 제어에서 중앙 요소는 예를 들어 마이크로프로세서일 수도 있는 컨트롤러 (1001) 이다. 컴퓨터 판독가능한 지시들은 비휘발성 메모리 (1002) 내에 저장되고, 컨트롤러 (1001) 에 의해 실행될 때에, 본 발명의 실시형태에 따른 방법의 구현을 야기한다.
연료 저장 및 분배 시스템에서의 다양한 위치들에서 우세한 압력들은 다수의 적절하게 위치된 압력 센서들 (1003) 로 측정될 수 있다. 압력을 물리적으로 제어하기 위해 취해져야 하는 통상적인 작용은 기체 및 액체 매체의 흐름을 제어하는 일부 밸브들을 개방 및/또는 폐쇄하는 것을 포함하고, 이를 위해, 여기에는 다수의 적절하게 배치된 엑추에이터들 (1004) 이 있다. 또한, 시스템은 다른 엑추에이터들 (1005) 또는 제어가능한 디바이스들, 예를 들어 장치의 일부 중대한 부분들의 온도를 제어하기 위해 사용되는 제어가능한 히터 또는 펌프를 포함하는 것이 가능하다.
압력 센서들 (1003), 엑추에이터들 (1004) 및 가능하게는 다른 엑추에이터들 (1005) 은 물리적인 작용 디바이스들로서 흔히 지정될 수도 있다. 입력 및 출력 유닛 (I/O 유닛; 1006) 은 컨트롤러 (1001) 와 물리적인 작용 디바이스들 사이의 인터페이스로서 역할을 한다. 이는 컨트롤러 (100) 로 디지털 형태로 정보를 교환하고, 압력 센서들 (1003) 로부터 전압 및/또는 전류의 형태로 측정 신호들을 수신하여, 엑추에이터들 (1004 및 1005) 에 전압 및/또는 전류의 형태로 명령들을 전송한다. 또한, 입력 및 출력 유닛 (1006) 은 컨트롤러 (1001) 와의 연통 시에 상기 유닛이 사용하는 디지털 표현들과 물리적인 작용 디바이스들의 제어 시에 상기 유닛이 사용하는 (통상적이지만, 필수적이지 않는) 아날로그 전압 및/또는 전류 레벨들 사이의 필수적인 변환들을 형성한다.
버스 연결부 (1007) 는 컨트롤러 (1001) 를 하나 이상의 사용자 인터페이스들 (1008) 과 연결하고, 상기 사용자 인터페이스들은 예를 들어 엔진 제어룸 내에 그리고/또는 항양선의 브릿지 상에 위치될 수도 있다. 사용자 인터페이스는 하나 이상의 디스플레이들과 일부 사용자 입력 수단들, 예컨대 접촉 감지 디스플레이, 키보드, 조이스틱, 롤러 마우스 등을 통상적으로 포함한다. 사용자 인터페이스의 디스플레이 부분은 인간 사용자에게 연료 저장 및 분배 시스템의 상태와 작동에 대한 정보를 디스플레이하기 위해 사용된다. 사용자 인터페이스의 입력 수단은 사용자가 기체 연료 저장 및 분배 시스템의 작동을 제어하는 명령들을 제공하는 것을 가능하게 한다.
전원 장치 (1009) 는 제어 장치의 여러 전기적으로 작동되는 부분들에 대해 필수적인 작동 전압들을 유도 및 분배한다.
증발 및 응축은, 효율이 장비에 의해 요구되는 공간의 관점에서 평가될 경우, 전달될 수 있는 상당한 양의 열에 비해 매우 효과적인 열 전달 방식들이다. 또, 증발가능한 전달 매체의 사용은 시스템 내의 펌프들을 회피하는 것을 도울 수도 있는데, 이는 전달 매체의 액상과 기상 사이의 밀도 차이가 크고, 따라서 중력이 열 전달 회로 주위에서 적절한 모션으로 전달 매체를 유지시키는 주요 구동력으로서 사용될 수 있기 때문이다. 또, 포함된 하드웨어의 주요 부분은 적어도 탱크룸 및 가능하게는 또한 가스 탱크(들)를 포함하는 모듈 내에서 그리고/또는 모듈과 근접하게 연계되어 형성될 수도 있다. 전반적인 결과로서, 본 발명에 따른 연료 저장 및 분배 시스템은 가스 연료 항양선의 구조적인 프로세스를 보다 간단하게 함에 있어 상당한 절약을 제공할 수 있다.
연료 저장 및 분배 시스템에 대한 추가의 열원으로서 HVAC 시스템의 이용 가능성은 폐냉이 효과적으로 재활용될 수 있는 것을 의미하거나, 다시 말해서 달리 환경으로 버려질 필요가 있는 HVAC 시스템에서 생성되는 폐열이 연료 저장 및 분배 시스템에서 유용한 목적을 위해 흡수될 수 있다는 것을 의미한다. 추가적으로, 열원으로서 엔진과 HVAC 시스템의 병행 사용은 열 흐름의 매우 유연한 제어를 가능하게 하고, 결합된 시스템에 의해 제공된 냉각 파워 (또는, 열 흡수 용량) 는 엔진 파워의 기능이라는 사실의 이점을 취한다.
변형들 및 수정들은 첨부된 청구 범위에 의해 규정된 범위로부터 벗어나지 않으면서 어느 정도까지 개시된 실시형태들에 대해 가능하다. 예를 들어, 어느 정도 개시된 실시형태들이 그래픽 선명도를 위해 단지 포함된 하나의 가스 탱크를 구비할지라도, 둘 이상의 가스 탱크들이 동일한 탱크룸을 공유하는 장치들에서 동일한 구조적인 원리들과 기능적인 해결책들이 쉽게 반복된다. 열이 연료 저장 및 분배 시스템에 전달되는 다른 열원은 엔진의 LT 냉각수 회로일 필요는 없다; 예를 들어, 추진 시스템에서 연소 및 마찰에 의해 생성된 열은 다양한 방식으로 연료 저장 및 분배 시스템에 직접적으로 또는 간접적으로 전달될 수 있다. 또한, 다른 열원은 예컨대 스팀 생성 회로 및/또는 항양선에 탑승된 열유 회로의 일부들일 수도 있다. 또한, 다양한 다른 열원들은 조합하여 사용될 수 있어서, 예를 들어 엔진 냉각 회로와 스팀 생성 회로 모두가 탱크룸 내로 도달하는 부분을 포함할 수 있다.

Claims (16)

  1. 가스 연료 (gas-fuelled) 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템으로서,
    - 액화 상태로 있는 가스 연료를 저장하기 위한 가스 탱크 (401),
    - 기밀 공간을 구성하는 탱크룸 (402) 으로서, 상기 기밀 공간은 상기 탱크룸 (402) 으로의 그리고 상기 탱크룸 (402) 으로부터의 탱크 연결부들 및 상기 탱크 연결부들과 연계된 밸브들을 에워싸는, 상기 탱크룸,
    - 상기 탱크룸 내로 도달하는 냉각 (refrigeration) 또는 공조 회로의 일부, 및
    - 상기 탱크룸 내의 상기 냉각 또는 공조 회로의 일부로부터 열을 수용하도록 구성되는 상기 탱크룸 (402) 내의 제 1 로컬 열 전달 회로
    를 포함하고,
    상기 연료 저장 및 분배 시스템은:
    - 상기 제 1 로컬 열 전달 회로 내의 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 및 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 로서, 상기 제 1 로컬 열 전달 회로는 상기 연료 저장 및 분배 시스템의 상기 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 및 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 에서 핸들링되는 액화 가스 연료에, 수용된 상기 열을 전달하도록 배치되고, 상기 냉각 또는 공조 회로의 일부는 상기 제 1 로컬 열 전달 리보일러 (403) 내의 고온 요소 (405) 를 구성하는, 상기 제 1 로컬 열 전달 리보일러 및 제 1 로컬 열 전달 콘덴서, 및
    - 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 내의 저온 요소 (407) 를 통해 가스 연료를 안내하도록 구성되는 파이프 (406),
    - 상기 탱크룸 (402) 내로 도달하는 엔진 냉각 (cooling) 회로의 일부,
    - 상기 탱크룸 (402) 내의 제 2 로컬 열 전달 회로로서, 상기 제 2 로컬 열 전달 회로는 제 2 로컬 열 전달 리보일러 (408) 및 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 를 포함하고, 상기 제 2 로컬 열 전달 회로는 상기 탱크룸 (402) 내의 상기 엔진 냉각 회로의 일부로부터 열을 수용하고, 상기 연료 저장 및 분배 시스템의 상기 제 2 로컬 열 전달 리보일러 (408) 및 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 에서 핸들링되는 액화 가스 연료에, 수용된 상기 열을 전달하고, 상기 엔진 냉각 회로의 일부는 상기 제 2 로컬 열 전달 리보일러 (408) 내의 고온 요소 (410) 를 구성하는, 상기 제 2 로컬 열 전달 회로, 및
    - 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 내의 저온 요소 (412) 를 통해 가스 연료를 안내하도록 구성되는 파이프 (411)
    를 추가로 포함하고,
    상기 연료 저장 및 분배 시스템은, 순차적으로 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 및 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (404, 409) 내의 저온 요소들 (407, 412) 을 통해, 또는 상기 저온 요소들 중 단 하나의 저온 요소만을 통해, 가스 연료를 선택적으로 안내하기 위한 선택 밸브들 (416, 417) 을 포함하고,
    상기 연료 저장 및 분배 시스템은 압력 형성 (pressure build-up: 이후, PBU) 회로를 포함하고, 상기 압력 형성 회로의 일부는 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 또는 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 중 적어도 하나의 로컬 열 전달 콘덴서 내의 PBU 저온 요소 (420, 421) 를 구성하는, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 PBU 회로는:
    - 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 또는 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 중 적어도 하나의 로컬 열 전달 콘덴서 내의 상기 PBU 저온 요소 (420, 421), 및
    - 가스 탱크 내측에 위치된 가열 요소 (422)
    를 통해 유체 가열 매체를 안내하도록 구성된 폐쇄 루프인, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 PBU 회로는 가스 탱크로부터 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 또는 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 중 적어도 하나의 로컬 열 전달 콘덴서 내의 상기 PBU 저온 요소 (420, 421) 에, 그리고 다시 상기 가스 탱크에 가스 연료를 안내하도록 구성된 개방 루프인, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  6. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 또는 공조 회로의 일부가 액체 열 전달 매체용의 순환 루프의 일부인, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연료 저장 및 분배 시스템은:
    - 상기 액체 열 전달 매체를 일시적으로 저장하기 위한 열 절연된 버퍼 탱크 (431), 및
    - 상기 버퍼 탱크 안으로 그리고 상기 버퍼 탱크 밖으로 상기 액체 열 전달 매체의 흐름을 제어하기 위한 제어가능한 밸브들 (432, 433)
    을 포함하는, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  8. 제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각 또는 공조 회로의 일부는 증발가능한 냉매용의 순환 루프의 일부인, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연료 저장 및 분배 시스템은:
    - 열 어큐뮬레이터 (502), 및
    - 상기 열 어큐뮬레이터 (502) 를 통해 상기 증발가능한 냉매의 흐름을 제어하기 위한 제어가능한 밸브들 (503, 504)
    을 포함하는, 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템.
  10. 액화 가스 연료를 저장 및 분배하는 가스 연료 항양선용의 연료 저장 및 분배 시스템을 사용하여, 가스 연료 항양선의 가열, 통풍, 및 공조 시스템으로부터 상기 항양선의 상기 액화 가스 연료에 열을 전달하는 방법으로서,
    - 탱크룸 (402) 내로 도달하는 냉각 또는 공조 회로로부터 상기 탱크룸 내의 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 (404) 를 갖는 제 1 로컬 열 전달 회로에 열을 전달하는 단계, 및
    - 상기 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 상기 액화 가스 연료를 가열하기 위해 상기 제 1 로컬 열 전달 회로를 사용하는 단계
    를 포함하고,
    - 상기 탱크룸 (402) 내로 도달하는 엔진 냉각 회로로부터 상기 탱크룸 내의 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 (409) 를 갖는 제 2 로컬 열 전달 회로에 열을 전달하는 단계,
    - 상기 연료 저장 및 분배 시스템에서 핸들링되는 상기 액화 가스 연료를 가열하기 위해 상기 제 2 로컬 열 전달 회로를 사용하는 단계,
    - 상기 액화 가스 연료가 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 및 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서 내의 저온 요소 (407, 412) 를 순차적으로 통하는 것, 또는 상기 저온 요소들 중 단 하나의 저온 요소만을 통하는 것 중에서 선택하여 상기 액화 가스 연료를 안내하는 선택 밸브들 (416, 417) 을 사용하는 단계, 및,
    - 압력 형성 (PBU) 회로의 일부는 상기 제 1 로컬 열 전달 콘덴서 및 상기 제 2 로컬 열 전달 콘덴서의 적어도 하나의 PBU 냉각 요소 (420, 421) 를 구성하는, 상기 압력 형성 회로를 사용하여 가스 탱크 (401) 내의 압력을 형성하는 단계
    를 포함하는, 열을 전달하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 방법은:
    - 열 절연된 버퍼 탱크 (431) 내에 상기 냉각 또는 공조 회로에서 흐르는 액체 열 전달 매체를 일시적으로 저장하는 단계, 및
    - 상기 버퍼 탱크 (431) 로부터 다시 상기 냉각 또는 공조 회로에 액체 열 전달 매체를 제어가능하게 회수하는 단계
    를 포함하는, 열을 전달하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 방법은:
    - 열 어큐뮬레이터 (502) 내에 열을 저장하기 위해 또는 열 어큐뮬레이터 (502) 로부터 열을 회수하기 위해 상기 열 어큐뮬레이터 (502) 를 통해 상기 냉각 또는 공조 회로에서 흐르는 증발가능한 냉매를 제어가능하게 순환시키는 단계
    를 포함하는, 열을 전달하는 방법.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
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