KR102269975B1 - 가스 공급 어셈블리 - Google Patents

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비외른 하뜨
요나딴 뷔그메스따르
마르꾸스 노르고르드
라스무스 뉘보
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바르실라 핀랜드 오이
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Abstract

기상 섹션 (12.1) 및 액상 섹션 (12.2) 을 갖기 위해 탱크 (12) 에 액화 가스를 저장하도록 구성되는 탱크를 포함하는 가스 공급 어셈블리 (10) 로서, 어셈블리는 제 1 가스 공급 라인 (18) 및 제 2 가스 공급 라인 (16) 을 포함하고, 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 제 2 가스 공급 라인 (16) 에서 기체성 가스를 가열하도록 구성되는 제 2 열 교환기 (20) 를 포함하고, 제 1 가스 공급 라인 (18) 은 제 1 가스 공급 라인 (18) 에서 액화 가스를 증발하도록 구성되는 제 1 열 교환기 (24), 및 제 2 공급 라인 (16) 에서 기체성 가스의 압력을 증가하도록 구성되는 컴프레서 (22) 를 포함하고, 컴프레서에는 제 3 열 교환기 (28) 가 제공된다. 어셈블리 (10) 는 제 2 열 교환기 (20), 제 1 열 교환기 (24), 제 3 열 교환기 (28) 및 제 4 열 교환기 (32) 가 접속되어 있는 열 전달 회로 (30) 를 포함한다. 제 2 열 교환기 (20) 및 제 3 열 교환기 (28) 는 서로에 대해 직렬로 배열되고 제 1 열 교환기 (24) 는 제 2 및 제 3 열 교환기 (20, 28) 와 병렬로 배열된다.

Description

가스 공급 어셈블리
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따른 가스 공급 어셈블리에 관한 것이다.
액화 가스의 추진 시스템, 이를 테면 액화 천연 가스 (LNG) 수송 베셀은 통상적으로 카르고 가스를 사용하여 통상 급전된다. 탱커 내의 가스의 저장은 남은 공간 섹션과 액상 섹션이 형성되는 열 절연된 카르고 탱크들을 사용하여 배치된다. 카르고 탱크들에서의 압력은 대략 대기압 레벨이고 액화 가스의 온도는 약 섭씨 마이너스 163 도이다. 카르고 탱크의 절연이 극히 양호하지만, 액화 가스 온도의 점차적인 증가는 소위 천연 기화 가스의 형성을 야기한다. 기화 가스는 카르고 탱크들에서의 압력의 확장적 증가를 회피하기 위하여 탱크로부터 제거될 수 있어야 한다. 이는 카르고 탱크들이 압력 변화에 매우 민감하기 때문이다. 기화 가스는 베셀의 추진 시스템과 같은 베셀의 가스 컨슈머들에게 활용될 수도 있다. 그러나, 천연 기화 가스의 양은 모든 환경에 필요한 모든 추진 에너지를 제공하기에 불충분하고, 이에 따라 베셀에는, 여분의 가스, 소위 강제식 기화 가스에 대한 추가적인 수단이 제공되어야 한다.
EP 1348620 A1 은 천연 기화 가스가 극저온 컴프레서로 유도되어, 피드 라인을 통하여 컨슈머로 가스를 공급하기 전에 가스의 압력을 증가시키는 가스 공급 장치를 보여준다. 추가적으로, 본 장치는 또한, 더 높은 압력으로 이전에 펌핑된 액화 가스가 증발되는 강제된 끓임 기화기를 포함한다. 이 배열체에서, 천연 기화 가스의 압력이 증가된 후에 강제된 끓임 가스 부분이 천연 기화 가스에 결합된다.
EP1291576 은 LNG 의 수송을 위한 외항선 탱커의 보일러들을 가열하기 위해 천연 가스 연료를 공급하기 위한 장치를 개시한다. 본 장치는 상기 탱크의 액체 저장 영역과 연통하는 유입구, 및 보일러들과 연관된 버너들로 이어지는 콘딧과 연통하는 유출구를 갖는 강제된 LNG 기화기를 포함한다. 본 장치는 또한, 컴프레서를 포함하고, 컴프레서는 적어도 하나의 LNG 저장 탱크의 남는 공간과 연통하는 유입구, 및 컴프레서로부터 보일러들과 연관된 연료 버너들로 이어지는 콘딧과 연통하는 유출구를 갖는다. 가스의 압력은 컴프레서의 작동에 의해 상승한다. 컴프레서는 기술적으로 매우 요구되는 극저온 온도들을 억제하는 것이 필요하다.
본 발명의 목적은 가스 공급 어셈블리 배열체를 제공하는 것이며, 여기서 그 성능은 종래 기술의 솔루션들에 비해 상당히 개선된다.
본원의 목적들은 독립항에서 그리고 본원의 상이한 실시형태들의 보다 상세들을 설명하는 다른 청구항들에 개시된 바와 같이 실질적으로 충족될 수 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 가스 공급 어셈블리는 기상 섹션 및 액상 섹션을 갖기 위해 탱크에 액화 가스를 저장하도록 구성되는 탱크를 포함하고, 어셈블리는 탱크의 액상 섹션으로부터 하나 이상의 가스 컨슈머들로 가스를 전달하도록 구성되는 제 1 가스 공급 라인, 및 탱크의 기상 섹션으로부터 하나 이상의 가스 컨슈머들로 가스를 전달하도록 구성되는 제 2 가스 공급 라인을 더 포함하고, 제 2 가스 공급 라인은 제 2 가스 공급 라인에서 기체성 가스를 가열하도록 구성되는 제 2 열 교환기를 포함하고, 제 1 가스 공급 라인은 제 1 가스 공급 라인에서 액화 가스를 증발시키도록 구성되는 제 1 열 교환기를 포함하고, 제 2 가스 공급 라인은 제 2 공급 라인에서 기체성 가스의 압력을 증가시키도록 구성되는 컴프레서를 더 포함하고, 컴프레서에는 제 3 열 교환기가 제공된다. 어셈블리는 제 2 열 교환기, 제 1 열 교환기, 제 3 열 교환기가 접속되는 열 전달 회로로서, 열 전달 회로는 열 전달 회로에서의 열 전달 매체에 열을 전달하도록 구성되는 제 4 열 교환기를 포함하는, 열 전달 회로, 및 열 전달 회로에 열 전달 매체를 순환시키도록 구성되는 펌핑 수단을 포함하고, 제 2 열 교환기 및 제 3 열 교환기는 서로 직렬로 배열되고 제 1 열 교환기는 제 2 열 교환기 및 제 3 열 교환기와 병렬로 배열된다.
제 2 가스 공급 라인에서의 천연 기화 가스 및 제 1 가스 공급 라인에서의 강제된 기화 가스 양쪽 모두의 이 방식은 단일의 열원 및 간단하게 공유된 열 전달 매체 회로를 활용하여 가스 컨슈머(들) 로의 공급을 준비할 수도 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 3 열 교환기는 컴프레서로부터 열을 수용하고 컴프레서의 온도를 제어하도록 구성된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 가스 공급 어셈블리는 기상 섹션 및 액상 섹션을 갖기 위해 탱크에 액화 가스를 저장하도록 구성되는 탱크를 포함하고, 어셈블리는 탱크의 액상 섹션으로부터 하나 이상의 가스 컨슈머들로 가스를 전달하도록 구성되는 제 1 가스 공급 라인, 및 탱크의 기상 섹션으로부터 하나 이상의 가스 컨슈머들로 가스를 전달하도록 구성되는 제 2 가스 공급 라인을 더 포함하고, 제 2 가스 공급 라인은 제 2 가스 공급 라인에서 기체성 가스를 가열하도록 구성되는 제 2 열 교환기를 포함하고, 제 2 가스 공급 라인은 제 2 공급 라인에서 기체성 가스의 압력을 증가시키도록 구성되는 컴프레서를 더 포함하고, 컴프레서에는 컴프레서 냉각 수단이 제공된다. 어셈블리는 컴프레서의 하류에서 제 2 가스 공급 라인에 배열되는 제 2 온도 프로브를 포함하고, 컴프레서 냉각 수단의 전력부는 컴프레서의 하류의 위치에서 기화 가스의 온도에 기초하여 제어가능하게 배열된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 어셈블리는 컴프레서의 하류에서 제 2 가스 공급 라인에 배열되는 제 2 온도 프로브를 포함하고, 제 3 열 교환기의 열 전달 전력부는 컴프레서의 하류의 위치에서 기화 가스의 온도에 기초하여 제어가능하게 배열된다. 이는 제 2 가스 공급 라인에 남아있는 가스의 끓는 온도를 제어하는 효과적이고 간단한 방식을 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 열 전달 회로는 2 개의 브랜치를 포함하고, 본 회로는 제 1 브랜치 포인트로부터 제 2 브랜치 포인트로 연장되는 보조 회로 섹션 및 제 1 브랜치 포인트로부터 제 2 브랜치 포인트로 또한 연장되고 보조 회로 섹션과 병렬로 된 메인 회로 섹션을 포함하고, 제 2 열 교환기 및 제 3 열 교환기는 브랜치 포인트들 사이의 보조 회로 섹션에 배열되고, 제 1 열 교환기는 브랜치 포인트들 사이의 메인 회로 섹션에 배열된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 보조 회로 섹션은 보조 회로 섹션을 통하여 열 전달 매체의 부분을 제어하도록 제 1 밸브를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 제 1 브랜치 포인트는 제 1 열 교환기의 상류 측에 있고 제 2 브랜치 포인트는 제 1 열 교환기의 하류 측에 있다.
이는 어셈블리에서 전체 열 전달을 효율적으로 제어하는 효과를 제공한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 어셈블리는 제 2 열 교환기와 제 3 열 교환기 사이의 보조 열 전달 회로에 배열되는 제 1 온도 프로브를 포함하고, 이에 기초하여 보조 회로 섹션에서의 제 1 밸브가 제어된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 컴프레서는 오일 회로에서의 오일을 냉각하기 위하여 제 3 열 교환기를 통하여 플로우하도록 배열되는 오일 회로를 포함한다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 컴프레서를 냉각하기 위한 제 3 열 교환기에는, 바이패스 콘딧, 및 제 3 열 교환기를 통하여 그리고 바이패스 콘딧을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하는 밸브가 제공되고, 어셈블리는 컴프레서의 하류에서 제 2 가스 공급 라인에 배열된 제 2 온도 프로브를 포함하고, 밸브는 컴프레서의 하류의 위치에서 기화 가스의 온도에 기초하여 제 3 열 교환기를 통하여 그리고 바이패스 콘딧을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 제어하도록 배열된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 컴프레서는 회로의 오일을 냉각하기 위하여 제 3 열 교환기를 통하여 플로우하도록 배열되는 오일 회로를 포함하고, 회로에서의 제 3 열 교환기에는, 바이패스 콘딧, 및 오일 회로에서의 오일의 온도에 기초하여 제 3 열 교환기를 통하여 그리고 바이패스 콘딧을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하기 위한 삼방향 밸브가 제공된다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 열 전달 회로에서의 제 2 브랜치 포인트는 제 1 열 교환기 및 제 4 열 교환기의 하류 측에 있다. 즉, 제 2 브랜치 포인트는 제 4 열 교환기의 유출구와 제 1 열 교환기의 유입구 사이에 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 열 전달 회로에서의 제 2 브랜치 포인트는 제 1 열 교환기의 하류 측에 그리고 제 4 열 교환기의 상류 측에 있다. 즉, 제 2 브랜치 포인트는 제 1 열 교환기의 유출구와 제 4 열 교환기의 유입구 사이에 있다.
본 발명의 실시형태에 따르면, 어셈블리는 제 4 열 교환기 및 제 2 브랜치 포인트의 하류의 열 전달 회로에 배열된 제 3 온도 프로브를 포함하고, 이에 의해 제 4 열 교환기의 전력이 제어되도록 배열된다.
본 발명은 액화 가스를 극저온 온도에서 그리고 적어도 저장 탱크 외부의 가스의 압력을 증가시킴이 없이 가스 컨슈머에 있어서 가스를 사용하기에 매우 낮은 압력인 실질적으로 대기압에서 저장하도록 구성되는 액화 가스 저장 탱크와 관련되는 가스 활용 배열체에 관한 것이다.
본 발명에 의해, 또한, 해상 베셀로의 그 어셈블리 및 설치를 유리하게 하는 단일 어셈블릴 어셈블리를 결합하는 것이 가능하다.
본 특허 출원에서 제시되는 본 발명의 예시적인 실시형태들은 첨부된 청수항들의 적용에 제한들을 제기하는 것으로 해석되지는 않는다. 동사 "포함한다" 는 본 특허출원에서 또한 언급되지 않은 구성의 존재를 배제하지 않는 개방형 제한으로서 사용된다. 종속 청구항들에 기재된 구성들은 명시적으로 달리 언급되지 않는 한 자유롭게 상호 조합될 수 있다. 본 발명의 특징으로 간주되는 신규 구성들은 특히 첨부된 청구항들에 제시되어 있다.
이하에서, 첨부된 모범적인 개략적 도면을 참고하여 본 발명을 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 가스 공급 어셈블리를 나타낸다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가스 공급 어셈블리를 나타낸다.
도 1 은 기체성 연료를 어셈블리에 접속된 하나 이상의 가스 컨슈머들 (14) 에 공급하도록 구성되는 가스 공급 어셈블리 (10) 를 개략적으로 나타낸다. 가스 공급 어셈블리는 하나 이상의 탱크들 (12) 을 포함하며, 도면에는 이들 중 하나만이 도시된다. 탱크 (12) 는 탱크 (12) 에서 기상 섹션 (12.1) 과 액상 섹션 (12.2) 을 갖기 위해 탱크 (12) 에 액화 가스를 저장하도록 구성된다. 탱크는 탱크가 섭씨 약 -163 도인 액화 가스의 극저온 온도 및 실질적 대기압을 유지할 수 있어 가스가 액상으로 주로 남겨질 수도 있는 그러한 구성이다. 탱크는 실질적으로 대기압에 있기 때문에, 가스 공급 시스템에는, 시스템이 접속된 가스 컨슈머 / 컨슈머들에 의해 요구되는 레벨로 가스 압력을 증가시키기 위한 수단이 제공된다. 가스 공급 어셈블리는 가스가 해상 베셀에서의 내연기관에서 연료로서 사용되도록 해상 베셀에 사용하기에 특히 유리하다. 탱크는 베셀에서의 가스 컨슈머에 대한 전용 연료 저장부 또는 카르고 탱크일 수도 있다. 가스 컨슈머가 가스 동작형 4 스트로크 피스톤 내연 기관 (이하에서는 가스 엔진이라 함) 일 때, 연료 절대 압력은 엔진에 대한 가스 공급시 통상적으로 엔진에 대해 400 - 800 kPa 이다. 당연히, 연료의 실제 압력은 가스 컨슈머들의 요구들에 의존하며 이는 심지어 1400 - 1600 kPa 일 수도 있다.
액화 가스는 가스 공급 어셈블리 (10) 에 배열되는 제 1 가스 공급 라인 (18) 에 의해 가스 엔진 (14) 에서 활용될 수 있다. 제 1 가스 공급 라인 (18) 은 탱크 (12) 의 액상 섹션 (12.2) 으로부터 가스 컨슈머들 (14) 로 가스를 전달하도록 구성된다. 제 1 가스 공급 라인은 제 1 단부 (유입구 단부) 에서 탱크에서 액화 가스의 표면 아래의 탱크 (12) 의 하부 부분까지 개방된다. 액상 섹션은 실질적으로 -163 ℃ 의 온도에서 그리고 실질적으로 대기압에서 액화 가스를 포함한다. 제 1 가스 공급 라인 (18) 은 제 1 가스 공급 라인 (18) 에서 액화 가스를 기체성 가스로 증발시키도록 구성되는 제 1 열 교환기 (24) 를 포함한다. 제 1 열 교환기 (24) 는 따라서 또한 메인 가스 증발기로서 불릴 수 있다. 제 1 가스 공급 라인 (18) 은 액화 가스의 압력이 상승하여 가스 압력이 가스 컨슈머들 (14) 의 요구를 충족하도록 하는 극저온 펌프 (26) 를 또한 포함한다. 제 1 열 교환기 (24) 는 극저온 펌프 (26) 에 대해 하류에 위치된다. 제 1 열 교환기 (24) 는 액화 가스를 증발시키고 약 -163 ℃ 에서부터 가스 컨슈머들에 대해 적절한 가스의 온도인 +40 내지 +50 ℃ 로, 통상적으로 +45 ℃ 로 가스의 온도를 증가시키도록 열 전달 매체로부터 가스로 열을 전달하도록 구성된다. 제 1 공급 라인 (18) 및 제 2 공급 라인 (16) 은 엔진(들) (14) 에 대한 접속부 앞에 즉, 상류에 서로에 대해 접속될 수도 있고, 이 경우에 천연 및 강화된 기화 가스들의 혼합 온도는 +40 내지 +70 ℃ 사이에 있다.
기화 가스는 가스 공급 어셈블리 (10) 에 배열되는 제 2 가스 공급 라인 (16) 에 의해 가스 엔진 (14) 에서 활용될 수 있다. 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 탱크 (12) 의 기상 섹션 (12.1) 으로부터 가스 엔진들 (14) 로 가스를 전달하도록 구성된다. 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 제 1 단부 (유입구 단부) 에서 탱크 (12) 의 상부 부분까지 개방되어, 이 라인이 항상 탱크 (12) 에서의 액화 가스의 표면 위의 기상 섹션 (12.1) 과 관련되게 된다. 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 제 2 가스 공급 라인 (16) 의 기체성 가스를 원하는 온도로 가열하도록 구성되는 제 2 열 교환기 (20) 를 포함한다. 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 가스 압력이 상승하여 가스 압력이 가스 엔진 (14) 의 압력에 적합하도록 하는 컴프레서 (22) 를 또한 포함한다. 유리하게 컴프레서 (22) 는 스크류 또는 로터리 베인 컴프레서이다. 제 2 열 교환기 (20) 는 가스 온도가 로터리 베인 컴프레서의 스크류에 대해 적합한 레벨로 상승될 수 있도록 컴프레서 (22) 에 대해 상류에 위치된다. 제 2 열 교환기는 약 -163 ℃ 에서부터, 컴프레서 (22) 에 진입하는 가스의 유입구 온도 범위인 -50 내지 -20 ℃ 로, 통상적으로 -25 ℃ 로 가스의 온도를 증가시키도록 열 전달 매체로부터 가스로 열을 전달하도록 구성된다. 가스의 온도는 또한 온도 +40 내지 +70 ℃, 통상적으로 60 ℃ 의 온도로 유리하게 컴프레서 (22) 에서 증가하며, 이는 엔진 (14) 에 대한 도입에 적합한 가스의 온도에 대응한다.
제 2 공급 라인 (16) 에서의 컴프레서 (22) 에는, 컴프레서 (22) 의 온도를 원하는 한계값들 내에서 유지하기 위한 컴프레서 냉각 수단 (28, 29) 이 제공된다. 컴프레서는 예를 들어, 컴프레서 (22) 의 온도를 제어하고 윤활을 위한 오일을 사용한다. 컴프레서 (22) 에는 제 3 열 교환기를 통하여 오일 플로우를 보내도록 배열되는 오일 플로우 회로 (29) 가 제공되고, 따라서, 제 3 열 교환기 (28) 는 컴프레서 오일로부터 열 전달 매체 회로 (30) 에서의 열 전달 매체로 열을 전달하도록 구성되고 컴프레서 (22) 의 온도 뿐만 아니라 제 2 가스 공급 라인 (16) 에서의 가스의 끓음 온도를 제어한다. 반드시 필수적인 것이 아니더라도, 오일 플로우 회로에는 순환 펌프가 제공될 수도 있다. 통상적으로 컴프레서는 별도의 펌프 없이 플로우가 제공되는 경우에 오일에 대한 자체 차동 압력을 생성한다. 컴프레서가 구동하는 동안, 오일은 오일 플로우 회로로부터 컴프레서로 공급된다. 오일은 컴프레서의 동작 부품들을 윤활하게 하고 그리고 이는 또한 오일이 열을 수용하여 오일이 컴프레서를 통하여 플로우하는 동안에 오일의 온도가 증가하게 된다. 컴프레서에는 압축된 가스로부터 오일을 분리하는 오일 세퍼레이터 (22') 가 제공될 수도 있다. 컴프레서에서 가열되었던 오일은 제 3 열 교환기 (28) 에 의해 냉각되고 컴프레서 (22) 로 다시 재순환된다. 이는 또한 선택적으로 제 3 열 교환기 (28) 가 커플링되는 간접 냉각 시스템을 컴프레서 (22) 에 제공하는 것이 실현가능하다. 컴프레서에는 제 3 열 교환기 (28) 가 제공되어, 컴프레서가 컴프레서의 일체화된 부분인 것으로서 또는 컴프레서 (22) 와 함께 열 전달 연통시 단지 배열되는 것으로서 실현될 수 있게 된다. 컴프레서 (22) 의 온도가 압축 가스의 온도에 영향을 주기 때문에 이는 기화 가스의 온도를 제어하는 방법으로서 유리하게 활용된다. 본 방법은 원하는 한계값들 내에서 기화 가스의 온도를 유지하기 위하여 컴프레서 냉각 수단 (28, 29) 을 활용한다. 컴프레서 (22) 가 구동할 때, 컴프레서 (22) 에 의해 압축된 기화 가스의 온도가 측정되고 컴프레서 냉각 수단 (28, 29) 이 기화 가스의 온도에 기초하여 동작된다. 따라서, 기화 가스의 온도가 미리 정해진 설정 값보다 더 높은 경우에, 컴프레서의 냉각 전력은 증가되고, 기화 가스의 온도가 미리 정해진 설정 값보다 더 낮은 경우에 컴프레서의 냉각 전력은 감소된다.
어셈블리는 제 1 및 제 2 가스 공급 라인들을 통하여 가스 엔진들 (14) 로 공급된 가스의 온도를 제어하는 것 뿐만 아니라 제 2 가스 공급 라인 (16) 에서 컴프로세 (22) 의 온도를 제어하도록 구성되는 열 전달 회로 (30) 를 포함한다. 열 전달 회로 (30) 는 열 전달 회로 (30) 에서의 열 전달 매체로 열을 전달하도록 구성되는 제 4 열 교환기 (32) 를 포함한다. 열 전달 매체는 하나 이상의 부동액 첨가제(들)을 포함하는 수성용액 (water based solution) 일 수도 있다. 또한 적절한 서멀 오일이 사용될 수 있다. 제 2 열 교환기 (20), 제 1 열 교환기 (24), 제 3 열 교환기 (28) 및 제 4 열 교환기 (32) 는 모두 열 전달 회로 (30) 에 접속된다. 열 전달 회로에는 또한 펌프 (34) 가 제공되며, 펌프에 의해 열 전달 매체가 회로 (30) 에서 플로우 및 순환하도록 배열된다.
제 4 열 교환기 (32) 는 열 소스 (42), 이를 테면, 회로 (30) 에서의 열 전달 매체로 열을 가져오고 제 4 열 교환기 (32) 에서 그 온도를 증가시키도록 어셈블리 (10) 에 이용가능한 증기 시스템에 접속된다. 회로 (30) 는 메인 회로 섹션 (30') 를 포함하고 여기서 열 전달 매체는 펌프 (34), 제 4 열 교환기 (32) 및 제 1 열 교환기 (24) 를 통과하여 플로우한다. 즉, 열의 대부분이 제 4 열 교환기 (32) 에서의 열 전달 매체로 전달되기 때문에 이는 제 1 열 교환기 (24) 에서의 액화 가스를 증발하기 위해 사용된다. 회로 (30) 는 2 개의 브랜치 포인트들 (38, 40) 을 포함하며, 이는 제 1 브랜치 포인트 (38) 가 제 1 열 교환기 (24) 의 상류측에 있고 제 2 브랜치 포인트 (40) 가 제 1 열 교환기 (24) 및 제 4 열 교환기 (32) 의 하류측에 있도록 배열된다. 용어, 상류 및 하류는 회로에서의 펌프 (34) 에 대하여 회로 섹션 (30) 에서의 열 전달 매체의 플로우 방향에 의해 정의되며, 플로우 방향은 회로의 라인들에서의 화살촉으로 예시된다. 회로 (30) 는 제 1 브랜치 포인트 (38) 와 제 2 브랜치 포인트 (40) 사이에서 메인 컨딧 (30') 의 부분과 병렬로 제 1 브랜치 포인트 (38) 로부터 제 2 브랜치 포인트 (40) 로 연장되는 보조 회로 섹션 (30") 을 포함한다. 제 2 열 교환기 (20) 및 제 3 열 교환기 (28) 는 보조 회로 섹션 (30") 과 직렬로 접속되어 제 2 열 교환기 (20) 가 제 3 열 교환기 (28) 에 대해 상류에 배열된다. 이 방식에서 제 2 열 교환기 (20) 및 제 3 열 교환기 (28) 가 제 1 열 교환기 (24) 와 병렬로 배열되고 공통 열 소스 (42) 로부터 제 4 열 교환기 (32) 를 통하여 획득되는 열은 제 2 열 교환기 (20) 에서 기체성 가스를 가열하기 위한 그리고 제 1 열 교환기 (24) 에서 액화 가스를 증발시키기 위한 열원으로서 사용된다. 보조 회로 섹션 (30") 에는 제 1 및 제 3 열 교환기들을 통하여 열 전달 매체의 플로우의 부분을 제어하기 위한 제 1 제어 밸브 (44) 가 제공된다.
컴프레서 (22) 로부터 열을 전달하고 그 온도를 제어하도록 구성되는 제 3 열 교환기 (28) 는 제 2 열 교환기 (20) 의 하류에 보조 회로 섹션 (30") 에 배열된다. 제 3 열 교환기 (28) 에는, 바이패스 콘딧 (31), 및 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우, 및 따라서 제 3 열 교환기 (28) 의 냉각 전력을 비례 제어하기 위한 3방향 밸브 (33) 가 제공된다.
가스 연료 공급 어셈블리의 특정 동작 상태의 일 예로서, 어셈블리가 다음 방식으로 동작된다. 수치 값들은 본 발명의 특정 실시 적용의 단지 예들에 불과하며, 값들은 본 발명의 다른 실제 솔루션들에서 상이할 수도 있다. 열 전달 매체가 펌프 (34) 를 동작시키는 것에 의해 회로 (30) 에서 플로우하도록 배열될 때 그 온도는 제 4 열 교환기 (32) 에서 27 ℃ 로부터 47 ℃ 로 상승되며, 그 온도에서 열 전달 매체는 제 2 열 교환기 (20) 및 제 1 열 교환기 (24) 에 진입한다. 보조 회로 섹션 (30") 으로 보내지는 열 전달 매체의 부분은 제 2 열 교환기 (20) 뒤에 있지만 제 3 열 교환기 (28) 앞에 있는 열 전달 매체의 온도에 기초하여 제 1 밸브 (44) 에 의해 제어된다. 온도는 보조 회로 섹션 (30") 에서 제 2 열 교환기 (20) 와 제 3 열 교환기 (28) 사이에 배열된 제 1 온도 프로브 (46) 에 의해 측정된다. 통상적으로, 제 2 열 교환기 (20) 와 제 3 열 교환기 (28) 사이의 열 전달 매체의 온도는 35 ℃ 이다. 다음, 보조 회로 섹션 (30") 에서의 열 전달 매체는 제 3 열 교환기 (28) 로 플로우하고 열 전달 매체의 온도는 이것이 컴프레서 (22) 를 냉각하기 위해 사용되기 때문에 증가된다. 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하는 3방향 밸브 (33) 는 컴프레서 (22) 의 하류의 위치에서의 기화 가스의 온도에 기초하여 제어된다. 그 위치에서의 기화 가스의 온도는 컴프레서 (22) 의 하류의 제 2 가스 공급 라인 (16) 에 배열된 제 2 온도 프로브 (48) 에 의해 측정된다. 열 전달 매체는 제 3 열 교환기 (28) 에서 열을 수용하여 매체의 온도가 통상적으로 50 ℃ 로 상승한다.
제 1 브랜치 포인트 (38) 에서, 보조 회로 섹션 (30") 으로 보내지지 않은 열 전달 매체의 부분은 제 1 열 교환기 (24) 를 통하여 메인 회로 섹션 ( 30') 에서 추가로 플로우하도록 보내진다. 열 전달 매체는 약 47 ℃ 의 온도에서 제 1 열 교환기 (24) 에 진입하고 여기서 이 매체는 제 1 가스 공급 라인 (18) 에서 액화 가스를 증발 및 가열하기 위한 열을 방출한다. 통상적으로, 제 1 열 교환기 (24) 뒤의 열 전달 매체의 온도는 25 ℃ 이다. 제 1 열 교환기 (24) 뒤에서 열 전달 매체는 제 4 열 교환기 (32) 로 다시 플로우하도록 배열되고, 여기서 열 전달 매체는 공통 열 소스 (42) 로부터 열을 수용한다. 제 2 브랜치 포인트 (40) 에서, 보조 회로 섹션 (30") 및 메인 회로 섹션 (30') 으로부터의 열 전달 매체의 플로우들이 결합된다. 제 4 열 교환기의 전력은 제 4 열 교환기 (32) 및 제 2 브랜치 포인트 (40) 의 하류의 위치에 열 전달 매체의 온도에 기초하여 제어된다. 제 4 열 교환기 (32) 및 제 2 브랜치 포인트 (40) 의 하류의 메인 회로 섹션 (30') 에 제 3 온도 프로브 (50) 가 배열되어 있고 이에 의해 메인 회로 섹션 (30') 과 보조 회로 섹션 (30") 으로부터의 열 전달 매체 플로우들의 혼합물의 온도가 측정된다. 이 방식으로, 제 2 브랜치 포인트 (40) 에서 결합된 복귀 플로우들의 혼합 온도가 고려되어 제 4 열 교환기의 전력을 제어하기 위한 변수로서 사용된다. 이는 제 3 열 교환기 (28) 를 나올 때의 열 전달 매체의 온도가 통상 매우 높아 이것이 제 2 열 교환기의 첫번째에 공급될 수 있기 전에 열을 필요로 하지 않기 때문에 유리하다. 도 1 의 실시형태에서, 열 소스 (42) 는 제 4 열 교환기에 열을 가져오도록 배열된 증기 시스템을 포함한다. 제 4 열 교환기 (32) 는 제 4 열 교환기 (32) 를 통하여 그리고 바이패스 콘딧 (35) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하기 위한 3방향 밸브 (52) 가 제공되는 바이패스 콘딧 (35) 을 포함한다. 3방향 제어 밸브 (52) 는 열 전달 매체로 제 4 열 교환기에서 전달된 열 전력을 제어한다. 제어 밸브 (52) 의 동작은 제 3 온도 프로브 (50) 의 측정 데이터에 기초하여 제어된다. 열 소스 (42) 는 실린더들, 블록, 오일, 연소 공기, 또는 다른 냉각 시스템, 배기 가스 보일러, 또는 엔진에서의 다른 열 소스 중 하나 또는 수 개로부터 기원하는 열을 사용하여 유리하게 엔진들 (14) 인 임의의 적절하고 사용가능한 열 소스일 수도 있고, 여기서 열은 가스 공급 어셈블리에 사용을 위해 활용되는 적절한 열 전달 매체, 이를 테면 증기, 수성 용액 또는 열 전달 오일로 전달될 수도 있다.
도 2 는 기체성 연료를 어셈블리에 접속된 하나 이상의 가스 컨슈머들 (14) 에 공급하도록 구성되는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 가스 공급 어셈블리 (10) 를 개략적으로 나타낸다. 도 2 에 도시된 가스 공급 어셈블리는 실질적으로 동일한 엘리먼트들로 실질적으로 동일한 동작을 제공하지만, 그러나 다음 특징은 도 1 에 도시된 것과 다르다.
제 4 열 교환기 (32) 는 회로 (30) 에서의 열 전달 매체로 열을 가져오고 제 4 열 교환기 (32) 에서 그 온도를 증가시키도록 열 소스 (42) 로서, 엔진들 (14) 의 냉각 시스템을 사용하여 접속된다. 회로 (30) 는 2 개의 브랜치 포인트들 (38, 40) 을 포함하며, 이는 제 1 브랜치 포인트 (38) 가 제 1 열 교환기 (24) 의 상류측에 있고 제 2 브랜치 포인트 (40) 가 제 1 열 교환기 (24) 의 하류측에 있지만 제 4 열 교환기 (32) 의 상류측에 있도록 배열된다. 용어, 상류 및 하류는 회로 섹션 (30) 에서의 열 전달 매체의 플로우 방향에 의해 정의되며, 플로우 방향은 회로의 라인들에서의 화살촉으로 예시된다.
제 3 열 교환기 (28) 에는, 바이패스 콘딧 (31), 및 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우, 및 따라서 제 3 열 교환기 (28) 의 냉각 전력을 비례 제어하기 위한 3방향 밸브 (33) 가 제공된다. 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하는 3방향 밸브 (33) 는 제 3 열 교환기 (28) 의 하류의 위치에서 컴프레서 냉각 오일의 온도에 기초하여 제어된다. 온도는 제 3 열 교환기 (28) 의 하류의 컴프레서 (22) 냉각 오일 라인에 배열되는 제 2 온도 프로브 (48) 에 의해 측정된다. 열 전달 매체는 제 3 열 교환기 (28) 에서 열을 수용하여 매체의 온도가 통상적으로 50 ℃ 로 상승한다.
도 2 는 또한, 보조 회로 섹션 (30') 에서의 밸브 (44) 가 연속 제어에 사용되지 않지만 보조 회로 섹션 (30') 을 통과하는 플로우를 한번 설정하게 하는 수동 밸런싱 밸브인 본 발명의 일 실시형태를 나타낸다. 이 특징은 또한 도 1 의 실시형태에 적용가능하다.
제 1 브랜치 포인트 (38) 에서, 보조 회로 섹션 (30") 으로 보내지지 않은 열 전달 매체의 부분은 제 1 열 교환기 (24) 를 통하여 메인 회로 섹션 ( 30') 에서 추가로 플로우하도록 보내진다. 열 전달 매체는 약 47 ℃ 의 온도에서 제 1 열 교환기 (24) 에 진입하고 여기서 이 매체는 제 1 가스 공급 라인 (18) 에서 액화 가스를 증발 및 가열하기 위한 열을 방출한다. 통상적으로, 제 1 열 교환기 (24) 뒤의 열 전달 매체의 온도는 25 ℃ 이다. 제 2 브랜치 포인트 (40) 에서, 보조 회로 섹션 (30") 및 메인 회로 섹션 (30') 으로부터의 열 전달 매체의 플로우들이 제 4 열 교환기 (32) 에 다시 플로우하도록 결합된다. 제 4 열 교환기의 전력은 제 4 열 교환기 (32) 의 하류의 위치에 열 전달 매체의 온도에 기초하여 제어된다. 제 3 온도 프로브 (50) 가 제 4 열 교환기 (32) 의 하류의 메인 회로 섹션 (30') 에 배열되어 있으며, 이에 의해 열 전달 매체의 온도가 측정된다. 도 2 의 실시형태에서, 열 소스 (42) 는 제 3 열 교환기 (32) 의 전력 출력을 제어하기 위한 제어 밸브 (52) 를 포함한다.
여기에서 본 발명이 현재 가장 바람직한 실시형태로 생각되는 것과 관련하여 예로써 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시형태로 제한되지 않으며, 첨부된 청구항들에서 규정된 바와 같이, 본 발명의 특징들의 다양한 조합 또는 수정, 그리고 본 발명의 범위에 포함된 여러 다른 적용을 포함하려는 것으로 이해되어야 한다. 상기한 임의의 실시형태와 관련하여 언급된 세부 사항은 그러한 조합이 기술적으로 실현 가능하다면 다른 실시형태와 관련되어 사용될 수도 있다.

Claims (11)

  1. 기상 섹션 (12.1) 및 액상 섹션 (12.2) 을 갖기 위해 탱크 (12) 에 액화 가스를 저장하도록 구성되는 탱크를 포함한 가스 공급 어셈블리 (10) 로서,
    상기 어셈블리는 상기 탱크의 액상 섹션 (12.2) 으로부터 하나 이상의 가스 컨슈머들 (14) 로 가스를 전달하도록 구성되는 제 1 가스 공급 라인 (18), 및 상기 탱크의 기상 섹션 (12.1) 으로부터 상기 하나 이상의 가스 컨슈머들 (14) 로 상기 가스를 전달하도록 구성되는 제 2 가스 공급 라인 (16) 을 더 포함하고,
    상기 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 상기 제 2 가스 공급 라인 (16) 에서 기체성 가스를 가열하도록 구성되는 제 2 열 교환기 (20) 를 포함하고, 상기 제 1 가스 공급 라인 (18) 은 상기 제 1 가스 공급 라인 (18) 에서 상기 액화 가스를 증발시키도록 구성되는 제 1 열 교환기 (24) 를 포함하고,
    상기 제 2 가스 공급 라인 (16) 은 상기 제 2 가스 공급 라인 (16) 에서 기체성 가스의 압력을 증가시키도록 구성되는 컴프레서 (22) 를 더 포함하고, 상기 컴프레서에는 제 3 열 교환기 (28) 가 제공되고,
    상기 어셈블리 (10) 는 상기 제 1 열 교환기 (24), 상기 제 2 열 교환기 (20), 상기 제 3 열 교환기 (28) 가 접속되어 있는 열 전달 회로 (30) 를 포함하고, 상기 열 전달 회로 (30) 는 상기 열 전달 회로 (30) 에서 열 전달 매체에 열을 전달하도록 구성되는 제 4 열 교환기 (32), 및 상기 열 전달 회로 (30) 에서 상기 열 전달 매체를 순환시키도록 구성되는 펌핑 수단 (34) 을 포함하고,
    상기 제 2 열 교환기 (20) 및 상기 제 3 열 교환기 (28) 는 서로에 대해 직렬로 배열되고 상기 제 1 열 교환기 (24) 는 상기 제 2 및 제 3 열 교환기 (20, 28) 와 병렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 컴프레서 (22) 의 하류에서 상기 제 2 가스 공급 라인 (16) 에 배열되는 제 2 온도 프로브 (48) 를 포함하고, 상기 제 3 열 교환기 (28) 의 열 전달 전력부는 상기 컴프레서 (22) 의 하류의 위치에서 기화 가스의 온도에 기초하여 제어가능하게 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달 회로 (30) 는 2 개의 브랜치 포인트들 (38, 40) 을 포함하고, 상기 회로 (30) 는 제 1 브랜치 포인트 (38) 로부터 제 2 브랜치 포인트 (40) 로 연장되는 보조 회로 섹션 (30") 을 포함하고, 상기 회로 (30) 는 상기 제 1 브랜치 포인트 (38) 로부터 상기 제 2 브랜치 포인트 (40) 로 연장되는 메인 회로 섹션 (30') 을 포함하고, 상기 제 2 열 교환기 (20) 및 상기 제 3 열 교환기 (28) 는 상기 브랜치 포인트들 (38, 40) 사이의 상기 보조 회로 섹션 (30") 에 배열되고, 상기 제 1 열 교환기 (24) 는 상기 브랜치 포인트들 (38, 40) 사이의 상기 메인 회로 섹션 (30') 에 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보조 회로 섹션은 상기 보조 회로 섹션 (30") 을 통하여 상기 열 전달 매체의 부분을 제어하도록 제 1 밸브 (44) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 제 2 열 교환기 (20) 와 상기 제 3 열 교환기 (28) 사이의 상기 열 전달 회로 (30) 에 배열되는 제 1 온도 프로브 (46) 를 포함하고, 이에 기초하여 제 1 밸브 (44) 가 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴프레서는 회로에서의 오일을 냉각하기 위하여 상기 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 플로우하도록 배열되는 오일 회로 (29) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴프레서 (22) 를 냉각하기 위한 상기 제 3 열 교환기 (28) 에는, 바이패스 콘딧 (31), 및 상기 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 상기 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하는 밸브 (33) 가 제공되고, 상기 어셈블리는 상기 컴프레서 (22) 의 하류에서 상기 제 2 가스 공급 라인 (16) 에 배열된 제 2 온도 프로브 (48) 를 포함하고, 상기 밸브 (33) 는 상기 컴프레서 (22) 의 하류의 위치에서 기화 가스의 온도에 기초하여 상기 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 상기 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 상기 플로우를 제어하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 컴프레서는 회로에서의 오일을 냉각하기 위하여 상기 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 플로우하도록 배열되는 오일 회로 (29) 를 포함하고, 상기 회로 (30) 에서의 상기 제 3 열 교환기 (28) 에는, 바이패스 콘딧 (31), 및 상기 제 3 열 교환기 (28) 를 통하여 그리고 상기 바이패스 콘딧 (31) 을 통하여 열 전달 매체의 플로우를 비례 제어하기 위한 3방향 밸브 (33) 가 제공되고, 상기 제 3 열 교환기 (28) 를 통한 그리고 상기 바이패스 콘딧 (31) 을 통한 열 전달 매체의 상기 플로우의 부분들이 상기 오일 회로 (29) 에서의 오일의 온도에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 열 전달 회로 (30) 에서의 상기 제 2 브랜치 포인트 (40) 는 상기 제 1 열 교환기 (24) 및 상기 제 4 열 교환기 (32) 의 하류 측에 있는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 열 전달 회로 (30) 에서의 상기 제 2 브랜치 포인트 (40) 는 상기 제 1 열 교환기 (24) 의 하류측에 그리고 상기 제 4 열 교환기 (32) 의 상류 측에 있는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 어셈블리는 상기 제 4 열 교환기 (32) 및 상기 제 2 브랜치 포인트 (40) 의 하류에서 상기 열 전달 회로 (30) 에 배열된 제 3 온도 프로브 (50) 를 포함하고, 이에 의해 상기 제 4 열 교환기 (32) 의 전력부가 제어되도록 배열되는 것을 특징으로 하는 가스 공급 어셈블리 (10).
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