KR102526068B1 - 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법 - Google Patents

선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 이의 작동 방법은,
(1) 선박 하부에 바닷물(100a)가 선박해수상자(Box)(100)로 유입되어 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계; (2) 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입한 해수를 여과기(이물질 여과망)를 거쳐 여과시키는 해수여과단계; (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 필터기(2개/이중으로 정밀 필터링)를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계; (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계; (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계; (6) 하절기 때는 냉방기를 가동시키는 하절기냉방단계; 및
(7) 하절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(18~22℃)를 하절기에는 23~27℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및 (8) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 관한 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은, 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 있어 냉방운전이든 난방운전이든 4계절 잉여열원을 활용하여 냉/난방이 필요한 곳에 담수화된 해수를 공급하며, 상기 냉/난방장치의 작동과정에서 에너지를 생산시 열을 발생시킴으로써 해수 냉각을 필요로 하는 선박의 내연기관(엔진 발전기) 등의 선박 엔진 및 히트펌트장치 등에 해수를 효과적으로 공급하는 정점과 선박 이동시 선박의 승객에게 꼭 필요한 담수화된 청수를 생산하고 저장하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동을 통해 즉, 본 발명의 상기 제1차와 제2차 해수열교환단계를 거쳐 선박 하부에 있는 바닷물(100a)을 얼려 담수얼음을 생성하고 다시 이를 녹여 담수화된 청수를 생성하는 담수화된 청수생산 및 저장 공정을 거쳐 청수를 생산하고 저장하는 일거양득의 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치를 제공하는 장점를 가지게 된다.

Description

선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법{Combined use of ship's fresh water generator and heating and cooling device, and its method}
본 발명은 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선박용 조수기 기능을 하면서 선박 내 냉방 및 난방을 겸용으로 이용할 수 있는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박의 항해 중 많은 양의 맑은 물(淸水, 청수)이 필요하게 된다. 이러한 청수를 공급받기 위해서는 선박의 정박시 다량의 물통 또는 정수조에 많은 양의 물을 담아 선박에 실어 저장하게 된다. 즉, 선박에서의 청수는 생활용수뿐만 아니라 보일러, 드럼 및 각종 기기의 냉각수로 꼭 필요하므로 청수탱크를 두어 청수를 저장해 둔다. 선박에서 청수는 육상으로부터 급수하거나 해수에서 염분 등을 제거하여 얻는데 이를 해수의 담수화 과정이라 하며. 이러한 청수를 생산하기 위한 본 발명의 선박용 냉난방 장치 겸용 조수기(Combined use of ship's fresh water generator and heating and cooling device)는 해수로부터 담수화된 청수를 생산하는 장치로서, 이를 통하여 청수탱크의 용량을 줄일 수 있으므로 그만큼 적재화물량을 증가시킬 수 있다. 그 원리를 보면, 물의 비등점은 압력이 내려가면 낮아지므로 진공 펌프로 조수기 내부의 압력을 진공 700mmHg 정도로 만든 다음, 이곳에서 주기의 냉각수로 해수를 비등시켜 이 증기를 다시 차가운 해수로 냉각, 응축시킴으로써 증류수를 얻게 되는 것이다. 그러면서, 동시에 냉방 또는 난방 장치를 가동시켜 냉방 또는 난방을 공급하기 위한 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 운전 방법을 나타내는 것으로 냉난방용 히트펌프를 포함하는 청수생산과 냉난방을 동시에 수행하는 선박용 조수기 겸용 냉난방 장치 및 이의 방법을 제공하고자 한다.
또한, 상기와 같이 선박용 조수기 기능을 하면서 선박 내 냉방 및 난방을 겸용으로 이용 및 생산되는 담수화된 선박용 청수는 생활용수뿐만 아니라 보일러, 드럼 및 각종 기기의 냉각수로 사용됨을 알 수 있다. 이러한 방법으로 선박 밑 해수를 통하여 담수화된 청수를 생산함과 동시에 선박의 냉난방을 수행할 수 있는 겸용적인 장치를 안출하였을 뿐만 아니라 천연 에너지인 해수를 냉난방의 에너지로 이용함으로써 에너지 를 절약하고 탄소 배출을 억제하는 일거 양득의 효과를 가져오게 되었다.
그리고, 냉난방용 히트펌프를 포함하는 청수생산과 냉난방을 동시에 수행하는 선박용 조수기 겸용 냉난방 장치 및 이의 방법으로 본 발명의 구성에 따른 선박용 담수화된 청수를 얻기 위한 방법으로, 해수를 인입하기 위해 선박 하부에 위치한 선박 해수박스(100) 내부에 해수가 들어 와 저장되면 모터펌프(130)를 이용하여 해수 인입관(110)을 통해 해수를 빨아드리면서 해수 여과기(120)를 통과시켜 1차적으로 해수의 흡입시 딸려 오는 해수 불순물을 제거하게 된다. 그리고, 이렇게 불순물이 제거된 해수를 다시 2차적으로 정밀한 필터(20μ - 5μ)를 거쳐 청수로 이용될 수 있는 정도의 물을 생산하게 된다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 통상의 해수는 염분이 포함되어 있어 사람이 음용하거나 보일러 기계, 모터 등의 냉각수로 사용하기엔 부적합하기 때문에 해수 담수화 과정을 거치게 된다. 따라서 본 발명은 해수의 정제 및 담수화 공정을 활용하여 매우 저렴하게 담수화된 청수를 생산하고 청수탱크(200)에 저장하면서, 동시에 냉방 또는 난방 장치를 가동시켜 냉방 또는 난방을 공급하기 위한 장치 및 이의 운전 방법을 제공하는 것으로, 본 발명은 냉난방용 히트펌프를 포함하는 청수 생산과 냉난방을 동시에 수행하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법에 관한 것을 안출한 것이다.
1. 선행특허문헌 1(공개특허 10-2012-0109055(공개일자 2012년10월08일)에 기개된 선행발명은 선박의 담수처리 시스템에 관한 것으로, 선박 내에서 담수를 저장하는 담수저장 탱크; 담수저장 탱크에 저장된 담수를 생활용수로 공급하기 위한 생활용수 공급관; 시체스트로부터 공급되는 해수를 전기분해하여 염소를 생산하는 염소 발생 장치; 및 생활용수의 살균 처리를 위해, 염소 발생 장치에서 생산된 염소의 일부를 생활용수 공급관 내부로 주입하기 위한 염소 주입관;을 구비하는 것을 특징으로 한다. 2. 선행특허문헌 2(등록번호 10-2370465; 공고일자 2022년03월07일)에 기재된 선행발명은, 다기능 해수 담수화 선박에 관한 것으로, 선박 본체와; 상기 선박 본체 내로 해수를 급수하기 위한 급수 유닛과; 상기 선박 본체에 설치되며, 상기 급수 유닛을 통해 급수된 해수를 담수화하여 육지에 공급하기 위한 해수 담수화 장치; 및 상기 해수 담수화 장치에 구비된 하나 이상의 여과 유닛을 통해 해수에 함유된 미세 플라스틱을 제거하여 상기 선박 본체의 외부로 배출하는 미세 플라스틱 제거수 배수 라인;을 포함하는 다기능 해수 담수화 선박에 관한 것이다.
상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 해수의 정제 및 담수화 공정을 활용하여 매우 저렴하게 담수화된 청수를 생산하고 청수탱크(200)에 저장하면서, 동시에 냉방 또는 난방 장치를 가동시켜 냉방 또는 난방을 공급하기 위한 장치 및 이의 운전 방법을 제공하는 것으로, 본 발명은 냉난방용 히트펌프를 포함하는 청수생산과 냉난방을 동시에 수행하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법의 제공을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은,
(1) 선박 하부에 바닷물(100a)가 선박해수상자(Box)(100)로 유입되어 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계; (2) 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입한 해수를 여과기(이물질 여과망)를 거쳐 여과시키는 해수여과단계; (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 필터기(2개/이중으로 정밀 필터링)를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계; (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계; (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계; (6) 하절기 때는 냉방기를 가동시키는 하절기냉방단계; 및
(7) 하절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(18~22℃)를 하절기에는 23~27℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및 (8) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 관한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방법은,
(1) 선박 하부에 바닷물(100a)이 선박해수상자(Box)(100)로 유입되어 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계; (2) 상기 선박해수상자(100)에서 인입한 해수를 여과기(이물질 여과망)를 거쳐 여과시키는 해수여과단계; (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 필터기(2개/이중으로 정밀 필터링)를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계; (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계; (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계; (6) 동절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃)를 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및 (7) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 관한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방법은, 상기 (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계는, 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃, 하절기:18~22℃)를 1차로 낮추는 해수1차열교환단계(140S(1))와, 1차로 낮춘 해수의 온도를 1차로 열교환된 해수(동절기:2~6℃, 하절기:10~14℃)가 공급되어 제빙에 적합하도록 낮은 온도(0~1℃)로 2차로 열교환시키는 해수2차열교환단계(140S(2))를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 하절기에는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)의 담수얼음을 통해 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 공급하고 8~12℃의 온도를 갖고 회수되는 순환코일유체가, 동절기에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도가 낮아진 순환코일유체가 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 해수와 해수열교환기(30)에서 열교환하여 1차적으로 취수되어 하절기에는 12~16℃이고 동절기에는 2~6℃의 온도를 갖는 해수의 온도를 낮추는 해수1차열교환단계; -1~-3℃의 온도를 갖는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)의 농축수를 바다로 방류하기 전 취수되어 상기 해수1차열교환단계를거쳐 하절기에는 10~14℃이고 동절기에는 2~6℃의 온도를 갖는 해수와 농축수열교환기(40)에서 열교환되어 취수된 해수가 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 유입되기 전의 해수의 온도를 제빙에 적합하도록 0~1℃의 온도로 낮추는 해수2차열교환단계; 상기 해수2차열교환단계를 거쳐 0~1℃의 온도인 해수가 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 상단 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일 로 흘려 담수얼음과 담수얼음이 되지 못한 농축수로 양분되어 생성되고, 담수얼음은 순환코일을 통해 녹아 1~3 ℃의 온도를 갖는 담수가 되는 청수 생산 및 저장단계; 및 난방 및 급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 35~39℃의 온도를 갖는 냉동기 유닛(10) 응축기(12)의 작동유체와 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 바닷물(100a)의 인입 해수가 응축열교환기(70)에서 열교환하여 작동유체는 온도가 낮아져 하절기에는 25~29℃이고 동절기에는 18~22℃의 온도로 재유입되고 하절기에 는 28~32℃이고 동절기에는 25~29℃의 온도를 갖는 해수는 바닷물(100a)로 배출되는 응축기작동유체 열교환단계를 더 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
추가하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방법은, 상기 해수1차열교환단계와 제2차열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계 다음에는, 냉방시에는 냉동식 선박 조수기(20)의 제빙존(22)에서 생성된 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도로 낮아 진 순환코일유체가 선박용 냉방기(80) 부하측과 열교환하여 충분한 냉방열량을 제공한 후 8~12℃의 온도를 갖고 회수되는 순환코일유체가 해수열교환기(30)에 유입되어 해수의 온도를 낮추고 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 제공받아 14~18℃의 온도로 재유입되는 하절기냉방단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방법은, 난방 및 급탕시 35~39℃의 온도를 갖는 냉동기 유닛(10) 내부에 위치한 응축기(12)의 작동유체와 하절기에는 23~27℃이고 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수를 공급하는 선박용 급탕 및 난방 공급단계;를 더 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치는, 통상의 선박(미도시), 상기 선박(미도시)의 하부에 위치하며 바닷물(100a)의 인입 해수가 유입되어 저장되는 선박해수상자(Box)(100); 상기 선박해수상자(100)에 유입된 해수를 인입하게 하는 모터펌프(130); 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입한 해수를 이물질 여과망(미도시)으로 걸러내어 해수여과기(120); 냉동기 유닛(chiller unit)(10) 또는 각종 펌프의 모터에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 정밀하게 필터링하는 해수필터기(140); 냉방 또는 난방운전시 일측에는 취수되어 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖고 하절기에는 18~22℃의 온도를 갖는 해수가 공급되어 1차로 열교환 된 후 농축수열교환기(40)로 공급되고 타측에는 동절기시에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃로 온도가 낮아진 순환코일유체가 공급되어 열교환한 후 7~9℃의 온도로 재유입되고, 하절기시에는 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 공급한 후 회수되는 9~11℃의 온도를 갖는 순환코일유체가 공급되어 열교환한 후 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 공급받아 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 내부로 15~17℃의 온도를 갖고 재유입되는 해수열교환기(30); 냉방 또는 난방운전시 일측에는 상기 해수열교환기(30)에서 1차로 열교환 되어 동절기에는 2~6℃의 온도를 갖고 하절기에는 10~14℃의 온도를 갖는 해수가 공급되어 제빙에 적합하도록 0~1℃의 낮은 온도로 2차로 열교환되면서 냉동식 선박 조수기(20)내 설비된 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 공급되고 타측에는 빙축열조(21)에서 담수얼음이 되지 못한 낮은 -3~-1℃의 온도인 농축수가 공급되어 열교환 된 후 바닷물(100a)로 배출하는 농축수열교환기(40); 냉방시 일측에는 실내의 냉방기(80)와 연결되고 타측에는 상기 빙축열조(21)에서 담수얼음을 녹이고 온도가 1~3℃로 낮아진 순환코일유체가 냉방기기(80)에 충분한 냉방열량을 공급한 후 해수열교환기(30)를 거쳐 14~18℃의 온도를 갖고 빙축열조(21) 하부로 다시 재투입되는 냉방열교환기(50); 난방시 일측에는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온수가 유입되어 열교환되고 다시 되 돌아가며 타측에는 하절기에는 23~27℃이고 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 시수가 유입되어 열교환되고 급탕/난방 탱크(90)로 33~37℃의 온수로 공급하는 급탕열교환기(60); 난방 및 급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 일측에는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온도를 갖는 작동유체가 유입되어 열교환되고 다시 되돌아가며 타측에는 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 바닷물(100a)의 해수가 유입되어 열교환되고 하절기에는 28~32℃이고 동절기에는 25~29℃의 온도를 갖고 바다로 되돌아가는 응축열교환기(70); 냉방 또는 난방운전시 상기 농축수열교환기(40)를 거쳐 0~1℃의 온도로 낮아진 해수가 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일로 유입되어 냉동기 유닛(10)의 증발기(11)에 의해 담수얼음을 생성시키고, 담수얼 음이 되지 못한 -1~-3℃의 온도를 갖는 농축수는 상기 농축수열교환기(40)의 일측에 공급되어 열교환되고서 바닷물(100a)로 방출되며, 냉방시 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도가 낮아진 순환코일유체가 상기 냉방열교환기(5 0)의 타측에 공급되어 열교환 후 해수열교환기(30)에서 2차 열교환 후 8~12℃의 온도를 갖고 재유입되고, 냉방 정지시에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃로 온도가 낮아진 순환코일유체가 상기 해수열교환기(30)의 타측에 바로 공 급되어 열교환되고 6~10℃의 온도를 갖고 다시 재유입되며, 이 과정에서 담수얼음이 녹아 생성된 담수는 선박 청수탱크(200)로 공급되어 저장되다가 선박용 생활용수로 사용되는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21); 및 증발기(11)와 팽창밸브 및 응축기(12)와 압축기를 갖고 취수된 해수가 해수열교환기(30)와 농축수열교환기(40) 를 통해 열교환되어 상기 냉동식 선박 조수기(20)에 위치한 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 0~1℃의 온도로 공급되면 증발기(11)는 온도차 에너지 와 열교환되어 해수를 담수얼음 또는 -1~-3℃의 온도를 갖는 농축수로 만들고 응축기(12)의 35~39℃의 온도를 갖는 작동유체는 급탕열교환기(60)와 응축열교환기(70)를 통해 열교환되어 하절기에는 25~29℃이고 동절기에는 5~9℃, 18~22℃의 온도로 다시 재유입되는 냉동기 유닛(10)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치에 구성되는 해수필터기(140)는, 냉동기 unit(10) 또는 각종 펌프의 모터에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 정밀하게 필터링하는 해수필터기(140)로 이루어지며, 상기 필터기는 50-80마이크론 입자크기를 필터링하는 1차 해수필터기와 5-10 마이크론 입자크기를 필터링하는 2차 해수필터기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 냉동식 선박용 조수기(20)를 통해 해수의 담수화하여 청수를 생산하는 기능을 하면서 선박 내 냉방 및 난방을 겸용으로 하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법에 관한 발명은 선박 밑 해수를 인입하여 담수화된 청수를 생산함과 동시에 선박의 냉난방을 수행할 수 있는 겸용적인 장치 및 이의 방법를 안출함으로써 천연 자원인 바닷물(짠물)인 해수를 냉난방의 온도 조절(열교환) 에너지로 이용하여 선박용의 냉난방, 온수 및 급탕에 이용되는 에너지를 절약하는 효과를 가지며 이러한 에너지 절감으로 인하여 탄소의 배출을 억제하는 일거 양득의 효과를 가지게 된다.
또한, 선박 하부에 위치한 선박 해수박스(100) 내부에 해수가 들어 와 저장되면 모터펌프(130)를 이용하여 해수 인입관(110)을 통해 해수를 빨아드리면서 해수 여과기(120)를 통과시켜 1차적으로 해수의 흡입시 딸려 오는 해수 불순물을 제거하게 된다. 그리고, 이렇게 불순물이 제거된 해수를 다시 2차적으로 정밀한 한 쌍의 2개 필터(20μ- 5μ)를 거쳐 필터링함으로써 선박 내 승객이 음용할 수 있는 청수로 이용될 수 있는 정도의 물(담수화된 청수)을 생산하게 된다. 즉, 통상의 해수는 염분이 포함되어 있어 사람이 음용하거나 보일러 기계, 모터 등의 냉각수로 사용하기엔 부적합하기 때문에 해수 담수화 과정을 거치게 된다. 따라서 본 발명은 해수의 정제 및 담수화 공정을 활용하여 매우 저렴하게 담수화된 청수를 생산하고 청수탱크(200)에 저장하면서, 동시에 냉방 또는 난방 장치를 가동시켜 냉방 또는 난방을 공급하기 위한 장치 및 이의 운전 방법은 냉동식 선박 조수기(20)의 제빙존(22)에서 생성된 담수얼음을 녹여 청수를 생산하고, 동시에 냉난방을 동시에 수행하는 현저한 효과를 가지제 된다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장의 작동하는 방법에 대한 순서도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 중 하절기에 수행하는 장치의 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 중 동절기에 수행하는 장치의 구성도를 나타낸다.
본 발명의 상기 목적과 수단 및 그에 따른 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적 인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 경우에 따라 복수형도 포함한다. 본 명세서에서, '포함하다', '구비하다', '마련하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 언급된 구성요소 외의 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, '제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 또한, 위 용어는 각 구성요소의 순서를 한정하기 위한 것으로 해석되어 서는 안되며, 하나의 구성요소와 다른 구성요소를 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장의 작동하는 방법에 대한 순서도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 중 하절기에 수행하는 장치의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 중 동절기에 수행하는 장치의 구성도를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법은,
(1) 선박 하부에 바닷물(100a)가 선박해수상자(Box)(100)로 유입되어 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계; (2) 상기 선박해수상자(100)에서 인입한 해수를 여과기(이물질 여과망)를 거쳐 여과시키는 해수여과단계; (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 필터기(2개/이중으로 정밀 필터링)를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계; (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계; (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계; (6) 하절기 때는 냉방기를 가동시키는 하절기냉방단계; 및 (7) 하절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(18~22℃)를 하절기에는 23~27℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및 (8) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 관한 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방법은,
(1) 선박 하부에 밧닷물(100a)이 선박해수상자(Box)(100)로 유입되어 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계; (2) 상기 선박해수상자(100)에서 인입한 해수를 여과기(이물질 여과망)를 거쳐 여과시키는 해수여과단계; (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 필터기(2개/이중으로 정밀 필터링)를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계; (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계; (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계; (6) 동절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃)를 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및 (7) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 관한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방법은, 상기 (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계는, 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃, 하절기:18~22℃)를 1차로 낮추는 해수1차열교환단계(140S(1))와, 1차로 낮춘 해수의 온도를 1차로 열교환된 해수(동절기:2~6℃, 하절기:10~14℃)가 공급되어 제빙에 적합하도록 낮은 온도(0~1℃)로 2차로 열교환시키는 해수2차열교환단계(140S(2))를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며, 하절기에는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)의 담수얼음을 통해 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 공급하고 8~12℃의 온도를 갖고 회수되는 순환코일유체가, 동절기에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도가 낮아진 순환코일유체가 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 해수와 해수열교환기(30)에서 열교환하여 1차적으로 취수되어 하절기에는 12~16℃이고 동절기에는 2~6℃의 온도를 갖는 해수의 온도를 낮추는 해수1차열교환단계; -1~-3℃의 온도를 갖는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)의 농축수를 바닷물(110a)로 방류하기 전(前) 취수되어 상기 해수1차열교환단계를거쳐 하절기에는 10~14℃이고 동절기에는 2~6℃의 온도를 갖는 해수와 농축수열교환기(40)에서 열교환되어 취수된 해수가 냉동식 선박 조수기(20) 내 설비된 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 유입되기 전(前)의 해수의 온도를 제빙에 적합하도록 0~1℃의 온도로 낮추는 해수2차열교환단계; 상기 해수2차열교환단계를 거쳐 0~1℃의 온도인 해수가 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 상단 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일 로 흘려 담수얼음과 담수얼음이 되지 못한 농축수로 양분되어 생성되고, 담수얼음은 순환코일을 통해 녹아 1~3 ℃의 온도를 갖는 담수가 되는 청수 생산 및 저장단계; 및 난방 및 급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 35~39℃의 온도를 갖는 냉동기 유닛(10) 응축기(12)의 작동유체와 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 바닷물(100a)의 인입 해수가 응축열교환기(70)에서 열교환하여 작동유체는 온도가 낮아져 하절기에는 25~29℃이고 동절기에는 18~22℃의 온도로 재유입되고 하절기에 는 28~32℃이고 동절기에는 25~29℃의 온도를 갖는 해수는 바닷물(100a)로 배출되는 응축기작동유체 열교환단계를 더 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
추가하여, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방법은, 상기 해수1차열교환단계와 제2차열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계 다음에는, 냉방시에는 냉동식 선박 조수기(20)의 제빙존(22)에서 생성된 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도로 낮아 진 순환코일유체가 선박용 냉방기(80) 부하측과 열교환하여 충분한 냉방열량을 제공한 후 8~12℃의 온도를 갖고 회수되는 순환코일유체가 해수열교환기(30)에 유입되어 해수의 온도를 낮추고 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 제공받아 14~18℃의 온도로 재유입되는 하절기냉방단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 방법은, 난방 및 급탕시 35~39℃의 온도를 갖는 냉동기 유닛(10) 내부에 위치한 응축기(12)의 작동유체와 하절기에는 23~27℃이고 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수를 공급하는 선박용 급탕 및 난방 공급단계;를 더 포함하여서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치는, 통상의 선박(미도시), 상기 선박(미도시)의 하부에 위치하며 바닷물(100a)의 인입 해수가 유입되어 저장되는 선박해수상자(Box)(100); 상기 선박해수상자(100)에 유입된 해수를 인입하게 하는 모터펌프(130); 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입한 해수를 이물질 여과망(미도시)으로 걸러내어 해수여과기(120); 냉동기 유닛(chiller unit)(10) 또는 각종 펌프의 모터에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 정밀하게 필터링하는 해수필터기(140); 냉방 또는 난방운전시 일측에는 취수되어 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖고 하절기에는 18~22℃의 온도를 갖는 해수가 공급되어 1차로 열교환 된 후 농축수열교환기(40)로 공급되고 타측에는 동절기시에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃로 온도가 낮아진 순환코일유체가 공급되어 열교환한 후 7~9℃의 온도로 재유입되고, 하절기시에는 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 공급한 후 회수되는 9~11℃의 온도를 갖는 순환코일유체가 공급되어 열교환한 후 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 공급받아 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 내부로 15~17℃의 온도를 갖고 재유입되는 해수열교환기(30); 냉방 또는 난방운전시 일측에는 상기 해수열교환기(30)에서 1차로 열교환 되어 동절기에는 2~6℃의 온도를 갖고 하절기에는 10~14℃의 온도를 갖는 해수가 공급되어 제빙에 적합하도록 0~1℃의 낮은 온도로 2차로 열교환되면서 냉동식 선박 조수기(20)내 설비된 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 공급되고 타측에는 빙축열조(21)에서 담수얼음이 되지 못한 낮은 -3~-1℃의 온도인 농축수가 공급되어 열교환 된 후 바닷물(100a)로 배출하는 농축수열교환기(40); 냉방시 일측에는 실내의 냉방기(80)와 연결되고 타측에는 상기 빙축열조(21)에서 담수얼음을 녹이고 온도가 1~3℃로 낮아진 순환코일유체가 냉방기기(80)에 충분한 냉방열량을 공급한 후 해수열교환기(30)를 거쳐 14~18℃의 온도를 갖고 빙축열조(21) 하부로 다시 재투입되는 냉방열교환기(50); 난방시 일측에는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온수가 유입되어 열교환되고 다시 되 돌아가며 타측에는 하절기에는 23~27℃이고 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 시수가 유입되어 열교환되고 급탕/난방 탱크(90)로 33~37℃의 온수로 공급하는 급탕열교환기(60); 난방 및 급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 일측에는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온도를 갖는 작동유체가 유입되어 열교환되고 다시 되돌아가며 타측에는 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 바닷물(100a)의 해수가 유입되어 열교환되고 하절기에는 28~32℃이고 동절기에는 25~29℃의 온도를 갖고 바다로 되돌아가는 응축열교환기(70); 냉방 또는 난방운전시 상기 농축수열교환기(40)를 거쳐 0~1℃의 온도로 낮아진 해수가 냉동식 선박 조수기(20) 내 설비된 빙축열조(21)의 제빙존(22) 냉각판 또는 코일로 유입되어 냉동기 유닛(10)의 증발기(11)에 의해 담수얼음을 생성시키고, 담수얼 음이 되지 못한 -1~-3℃의 온도를 갖는 농축수는 상기 농축수열교환기(40)의 일측에 공급되어 열교환되고서 바닷물(100a)로 방출되며, 냉방시 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도가 낮아진 순환코일유체가 상기 냉방열교환기(50)의 타측에 공급되어 열교환 후 해수열교환기(30)에서 2차 열교환 후 8~12℃의 온도를 갖고 재유입되고, 냉방 정지시에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃로 온도가 낮아진 순환코일유체가 상기 해수열교환기(30)의 타측에 바로 공 급되어 열교환되고 6~10℃의 온도를 갖고 다시 재유입되며, 이 과정에서 담수얼음이 녹아 생성된 담수는 선박 청수탱크(200)로 공급되어 저장되다가 선박용 생활용수로 사용되는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21); 및 증발기(11)와 팽창밸브 및 응축기(12)와 압축기를 갖고 취수된 해수가 해수열교환기(30)와 농축수열교환기(40) 를 통해 열교환되어 상기 냉동식 선박 조수기(20)에 위치한 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 0~1℃의 온도로 공급되면 증발기(11)는 온도차 에너지 와 열교환되어 해수를 담수얼음 또는 -1~-3℃의 온도를 갖는 농축수로 만들고 응축기(12)의 35~39℃의 온도를 갖는 작동유체는 급탕열교환기(60)와 응축열교환기(70)를 통해 열교환되어 하절기에는 25~29℃이고 동절기에는 5~9℃, 18~22℃의 온도로 다시 재유입되는 냉동기 유닛(10)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치에 구성되는 해수필터기(140)는, 냉동기 unit(10) 또는 각종 펌프의 모터에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 정밀하게 필터링하는 해수필터기(140)로 이루어지며, 상기 필터기는 50-80마이크론 입자크기를 필터링하는 1차 해수필터기와 5-10 마이크론 입자크기를 필터링하는 2차 해수필터기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
참고로 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 발명자 또는 이를 실시하는 자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것임은 물론이다.
본 발명에 따른 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치 및 이의 방법은, 해수 인입과 인입된 해수의 여과/필터장치는 선박 하부에 바닷물(100a)이 유입되어 저장되는 선박해수상자(Box)(100)에서 해수를 인입하게 된다. 상기 선박해수상자(100)는 선박의 엔진 근처의 선체 바닥면에 오목한 박스형태로 설치되어 에너지를 생산하여 열을 발생시킴으로써 해수 냉각을 필요로 하는 선박의 내연기관(엔진 발전기) 등의 선박 엔진 및 히트펌트장치 등에 해수를 효과적으로 공급하고 있다. 그리고 해수를 유입시키는 인입관(110)과 선박의 크기, 용도, 담수생산능력 및 냉난방 운전능력에 따라 그 펌프의 해수 유입능력이 변동되는 해수 모터펌프(130), 상기 해수 모터펌프(130)의 가동에 의해 인입된 해수는 1차 해수여과기(해수 이물질 거름망)을 거친 후 2차 해수필터기(펌프의 손상을 방지하기위해 약 50미크론으로 필터링을 하고 있다. 이렇게 1차와 2차의 해수필터기를 이용하여 필터링하는 이유는 이물질을 포함한 해수가 각종 펌프 또는 냉동기 unit(10)를 거쳐 지나가는 경우 정밀한 기기나 각종 정밀 모터의 경우 이물질이 껴서 모터 등에 손상을 끼치는 문제를 방지하기 위해 약 5미크론까지 필터링이 필요함. 50미크론 입자크기에서 단번에 5미크론까지 한개의 필터로 여과를 하게되면, 해수 필터기의 장기적인 사용이 불가능할 수 있으므로 2~3번의 단계에 거쳐서 점차 작은 입자로 여과를 하는 것으로 이용되고 있다. 상기와 같이 1차와 2차로 필터링된 해수를 냉난방용 냉동기 유닛(chiller unit)(10)장치로 유입하여 증발기(11)와 팽창밸브 및 응축기(12)와 압축기의 작동을 통해 냉동식 선박 조수기(20)로 연결되며, 상기 냉동식 선박 조수기(20)는 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 공급되어 해수(0~1℃)를 담수얼음 또는 농축수(-1~-3℃)로 만드는 냉난방용 냉동기 유닛(chiller unit)(10)와, 냉난방용 냉동기 유닛(chiller unit)(10)장치의 증발기(11)와 연결되어 해수를 냉각하면 순수한 물만 얻게 되는 냉동법을 활용하여 담수얼음과 담수(1~3℃) 및 농축수(-1~-3℃)를 생산하는 빙축열조(21)와, 농축수 (-1~-3℃)와 열교환하여 냉동식 선박 조수기(20)에 공급되는 해수의 온도를 제빙에 유리하도록 0~1℃로 낮추는 농축수열교 환기(40)와, 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 증발기(11)와 팽창밸브를 이용하여 얻은 담수얼음을 녹이고 온도가 낮아진 순환코일유체(1~3℃)와 열교환하여 냉방기(80)의 냉방을 이루는 냉난방열교환기(50)와, 이후 회수되는 순환코일유체(10℃) 또는 담수얼음을 녹이고 온도가 낮아진 순환코일유체(2℃)와 취수되는 해수가 서로 열교환후 농축수열교환기(40)로 유입되는 해수의 온도를 낮춰주는 해수열교환기(30)와, 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 응축기(12)와 압축기를 이용하여 실내의 급탕 및 난방을 이루는 급탕열교환기(60)와, 해수의 온도차 에너지를 이용하여 응축기(12)를 구동시키는 응축열교환기(70)로 구성된다.
상기 냉동기 유닛(chiller unit)(10)는, 증발기(11)와 팽창밸브 및 응축기(12)와 압축기를 갖고 취수된 해수가 해수열교 환기(30)와 농축수열교환기(40)를 통해 열교환되어 상기 냉동식 선박 조수기(20) 내 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 공급되면(0~1℃) 증발 기(11)는 온도차 에너지와 열교환되어 해수를 담수얼음 또는 농축수(-1~-3℃)로 만들고 응축기(12)의 작동유체 (35~39℃)는 급탕열교환기(60)와 응축열교환기(70)를 통해 열교환되어 다시 재유입(하절기:25~29℃, 동절기:5~9 ℃,18~22℃)된다.
상기 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)는 냉방 또는 난방운전시 상기 농축수열교환기(40)를 거쳐 0~1℃로 낮아진 해수가 빙축열조(21)의 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일로 유입되어 냉난방용 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 증발기(11)에 의해 담수얼음을 생성 시키고, 담수얼음이 되지 못한 농축수(-1~-3℃)는 상기 농축수열교환기(40)의 일측에 공급되어 열교환되고서 바닷물(100a)로 방출되며, 냉방시 담수얼음을 녹이고 온도가 낮아진 순환코일유체(1~3℃)가 상기 냉방열교환기(50)의 타측에 공급되어 열교환 후 해수열교환기(30)에서 2차 열교환 후 재유입(8~12℃)되고, 냉방 정지시에는 담수 얼음을 녹이고 온도가 낮아진 순환코일유체(1~3℃)가 상기 해수열교환기(30)의 타측에 바로 공급되어 열교환되 고 다시 재유입(6~10℃)되며, 이 과정에서 담수얼음이 녹아 생성되어 담수화된 청수는 선박용 청수탱크(200)로 공급되어 저장되었다가 필요한 경우 선박용 생활용수로 사용된다. 상기 선박용 청수탱크(200)는 선박의 크기와 승객수 등을 고려하여 담수화된 청수량이 많이 필요한 경우 기관실 근처에 격실을 만들어 청수탱크를 설치 고정하여 사용하는 방법이 있으나, 개인용 선박 등에서는 1,000L이하의 청수로도 충분하므로 기관실 내부에 보관되는 포터블형 선박용 청수탱크(200)를 주로 사용된다.
상기 해수열교환기(30)는, 냉방 또는 난방운전시 일측에는 취수된 해수(동절기:8~12℃, 하절기:18~22℃)가 공급 되어 1차로 열교환 된 후 농축수열교환기(40)로 공급되고 타측에는 동절기에는 담수얼음을 녹이고 온도가 낮아 진 순환코일유체(1~3℃)가 공급되어 열교환한 후 재유입(7~9℃)되며, 하절기에는 냉방기기(80)에 충분한 냉방열 량을 공급한 후 회수되는 순환코일유체(9~11℃)가 공급되어 열교환한 후 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 공급 받아 빙축열조(21) 내부로 재유입(15~17℃)된다.
상기 농축수열교환기(40)는, 냉방 또는 난방운전시 일측에는 상기 해수열교환기(30)에서 선박 하부에 바닷물(100a)이 유입되어 저장되는 선박해수상자(Box)(100)에서 인입되어 제1 여과기와 제2 필터기를 거친 해수를 1차로 열교환된 해수(동절기:2~6℃, 하절기:10~14℃)가 공급되어 제빙에 적합하도록 낮은 온도(0~1℃)로 2차로 열교환되면서 상기 냉동식 선박 조수기(20) 내 설비된 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 공급되고, 타측에는 상기 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)에서 담수얼음이 되지 못한 낮은 온도(-3~-1℃)의 농축수가 공급되어 열교환된 후 바닷물(100a)로 배출한다.
상기 냉방열교환기(50)는, 냉방시 일측에는 실내의 냉방기(80)와 연결되고 타측에는 상기 상기 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)에서 담수얼음을 녹이고 온도가 낮아진 순환코일유체(1~3℃)와 열교환된 후 해수열교환기(30)와 2차 열교환 후 빙축열조(21) 하부로 다시 재투입(14~18℃)하여 담수얼음을 녹이는 열량을 제공받는다.
상기 급탕열교환기(60)는, 냉난방시 일측에는 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온수가 유입되어 열교환되고 다시 되돌아가며 타측에는 시수(하절기:23~27℃, 동절기:3~7℃)가 유입되어 열교환되고 급탕탱크나 난방(90)으로 33~37℃의 온수로 공급한다.
상기 응축열교환기(70)는, 난방 및 급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 일측에는 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 응축기 (12)와 연결되어 35~39℃의 작동유체가 유입되어 열교환되고 다시 되돌아가며 타측에는 바닷물(100a)(하절기:18~22℃, 동절기:8~12℃)이 유입되어 열교환되고 바닷물(100a)로 되돌아간다(하절기:28~32℃, 동절기:25~29℃).
본 발명의 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법은, 도 1를 참조하면, 선박 하부에 바닷물(100a)이 유입되어 저장되는 선박해수상자(Box)(100)에서 인입하는 단계(110S), 그리고, 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입한 해수를 제1 여과기(이물질 여과망)를 거쳐 여과하는 해수 여과단계(120S), 그리고 냉동기 유닛(chiller unit)(10), 펌프 등 정밀 모터에 손상을 주지 않을 정도 및 승객이 음용할 정도의 청수를 생산하기 위한 제2 필터기를 거쳐 필터링하는 2차 해수필터링 단계(130S), 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃, 하절기:18~22℃)를 1차로 낮추는 해수1차열교환단계(140S(1))와, 1차로 낮춘 해수의 온도를 2차로 낮추는 해수2차열교환단계(140S(2)), 즉 1차로 열교환된 해수(동절기:2~6℃, 하절기:10~14℃)가 공급되어 제빙에 적합하도록 낮은 온도(0~1℃)로 2차로 열교환시키는 제1차와 제2차 해수열교환단계(140S)와, 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수 생산 및 저장단계(150S), 하절기 때는 냉방기를 가동시키는 하절기냉방단계(160S(1)); 및 하절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(18~22℃)를 하절기에는 23~27℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계(170S); 및 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 응축기(12)의 작동유체를 시수와 열교환하여 선박의 승객에게 사용되는 온수를 급탕탱크 및 난방(90)으로 공급하는 선박용 급탕/난방공급단계(180S)로 이루어진다.
하절기에는 빙축열조(21)의 담수얼음을 통해 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 제공하고 회수되는 순환코일유체(8~12℃) 또는 담수얼음을 녹이고 온도가 낮아진 순환코일유체(1~3℃)가 직접 해수(하절기:18~22℃, 동절기:8~12℃) 낮추고, 또한 해수열교환기(30)에서 열교환하여 1차적으로 취수된 해수의 온도(하절기:10~14℃, 동절기:2~6℃)를 낮추는 해수1차열교환단계(140S(1))이다. 상기 해수2차열교환단계(140S(2))는, 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21)의 농축수(-1~-3℃)를 바다로 방류 전 취수되어 상기 해수1차열교환단계(140S(1))를 거친 해수(하절기:10~14℃, 동절기:2~6℃)와 농축수열교환기(40)에서 열교환되어 취수된 해수가 냉동식 선박 조수기(20) 내 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 유입되기 전의 해수의 온도를 제빙에 적합하도록 0~1℃로 낮추는 단계이다.
상기 담수화된 청수를 생산하고 저장하는 단계(150S)는, 상기 해수2차열교환단계(140S(2))를 거쳐 0~1℃인 해수가 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 상단 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일로 흘려 담수얼음과 담수얼음이 되지 못한 농축수로 양분되어 생성되고, 담수얼음은 순환 코일을 통해 녹아 담수얼음을 생성하고 다시 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수생산 및 저장단계(150S)로 구성된다.
상기 하절기냉방단계(160S(1))는, 냉방시에 냉동식 선박 조수기(20)의 제빙존(22)에서 생성된 담수얼음을 녹이고 오도가 낮아진 순환코일유체 (1~3℃)가 건물의 냉방기(80) 부하측과 열교환하여 충분한 냉방열량을 제공한 후 회수되는 순환코일유체(8~12 ℃)가 해수열교환기(30)에서 2차 열교환 후 취수되는 해수의 온도는 낮추고 순환코일유체는 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 제공받아 재유입(14~18℃)되는 단계이다.
또한, 하절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(18~22℃)를 하절기에는 23~27℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계(170S); 및 (8) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계(180S);를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 관한 것을 특징으로 한다.
다만, 동절기에는 하절기와 같이 하절기냉방단계(160S(1))를 거치지 않고, 응축기작동유체 열교환단계(160S(2)을 거치게 되는데, 즉 담수얼음 생성 과정에서 난방 및 급탕이 정지상태 일 때에 냉동기 유닛(chiller unit)(10)의 응축기(12)의 작동유체(35~39℃)와 바닷물(100a)(동절기:8~12℃)이 응축열교환기(70)에서 열교환하여 작동유체는 온도가 낮아져 재유입되고(동절기:18~22℃) 해수(동절기:25~29℃)는 바닷물(100a)로 배출되는 단계이다. 특히, 동절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃)를 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕탱크 및 난방(90)으로 33~37℃의 온도를 갖는 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계(170S); 및 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박 승객용 온수를 급탕 및 난방 탱크로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계(170S);를 포함하여 구성되그리고 상기 선박용 급탕/난방공급단계(180S)는, 선박의 승객이 필요한 난방 및 급탕시 냉동기 유닛(Unit)(10)의 응축기(12)의 작동유체(35~39℃)와 급탕/난방용 시수(하절기:23~27℃, 동절기:3~7℃)가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 선박용 급탕/난방 공급으로 온수(33~37℃)를 공급되는 단계이다.
이와 같은 본 발명은, 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법에 있어 냉방운전이든 난방운전이든 4계절 잉여열원을 활용하여 냉/난방이 필요한 곳에 담수화된 해수를 공급하며, 상기 냉/난방장치의 작동과정에서 에너지를 생산시 열을 발생시킴으로써 해수 냉각을 필요로 하는 선박의 내연기관(엔진 발전기) 등의 선박 엔진 및 히트펌트장치 등에 해수를 효과적으로 공급하는 정점과 선박 이동시 선박의 승객에게 꼭 필요한 담수화된 청수를 생산하고 저장하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동을 통해 즉, 본 발명의 상기 제1차와 제2차 해수열교환단계를 거쳐 선박 하부에 있는 바닷물(100a)을 얼려 담수얼음을 생성하고 다시 이를 녹여 담수화된 청수를 생성하는 담수화된 청수생산 및 저장 공정을 거쳐 청수를 생산하고 저장하는 일거양득의 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치를 제공하는 장점를 가지게 된다.
10 : 냉동기 유닛(Unit)/ 11 : 증발기/ 12 : 응축기
20 : 냉동식 선박조수기 / 21 : 빙축열조/ 22 : 제빙존
30 : 해수열교환기
40 : 농축수열교환기
50 : 냉방열교환기
60 : 온수열교환기
70 : 응축열교환기
80 : 냉방기
90 : 선박용 온수탱크와 난방
100 : 선박 해수상자(Box) / 110 : 해수 인입관/ 120 : 해수 여과기/
130 : 모터펌프/ 140 : 해수 필터
200 : 선박 청수탱크
100a : 바닷물

Claims (9)

  1. (1) 선박 하부의 바닷물(100a)이 유입되어 선박해수상자(Box)(100)에 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계;
    (2) 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입된 해수를 해수여과기를 거쳐 여과시키는 해수여과단계;
    (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 20μ·5μ 2개의 필터를 구비한 한 쌍의 해수필터기를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계;
    (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계;
    (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수생산 및 저장단계;
    (6) 하절기 때는 냉방기를 가동시키는 하절기냉방단계;
    (7) 상기 하절기에는 상기 필터링된 해수의 온도(하절기 18~22℃)를 23~27℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕/난방 탱크(90)로 33~37℃의 온도의 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및
    (8) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박용 온수를 급탕/난방 탱크(90)로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  2. (1) 선박 하부의 바닷물(100a)이 유입되어 선박해수상자(Box)(100)에 저장되어 있는 해수를 인입하는 해수인입단계;
    (2) 상기 선박해수상자(Box)(100)에서 인입한 해수를 해수여과기를 거쳐 여과시키는 해수여과단계;
    (3) 해수로부터 모터의 수명 연장과 음용할 청수를 생산하기 위하여 20μ·5μ 2개의 필터를 구비한 한 쌍의 해수필터기를 이용하여 필터링하는 해수필터링단계;
    (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계
    (5) 상기 해수열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수생산 및 저장단계;
    (6) 동절기 때는 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃)를 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕/난방 탱크(90)로 33~37℃ 온도의 온수로 올리는 급탕/온수용 열교환단계; 및
    (7) 냉동기 유닛(chiller unit)의 응축기의 작동유체를 급탕/난방용 시수와 열교환하여 선박용 온수를 급탕/난방 탱크(90)로 공급하는 선박용 급탕/난방 공급단계;를 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 (4) 해수의 담수화를 위해 빙점까지 해수의 온도를 낮추게 하는 해수열교환단계는, 상기 필터링된 해수의 온도(동절기:8~12℃, 하절기:18~22℃)를 1차로 낮추는 해수1차열교환단계와, 상기 해수1차열교환단계를 거쳐 낮춰진 1차 열교환된 해수(동절기:2~6℃, 하절기:10~14℃)가 공급되어 제빙에 적합하도록 더 낮은 온도(0~1℃)로 2차로 열교환시키는 해수2차열교환단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  4. 제3항에 있어서,
    하절기 때는 냉동식 선박 조수기(20)에 설비된 빙축열조(21)의 담수얼음을 통해 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 공급하고 8~12℃의 온도를 갖고 회수되는 순환코일유체가, 동절기 때는 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도가 낮아진 순환코일유체가 하절기는 18~22℃이고 동절기는 8~12℃의 온도를 갖는 해수와 해수열교환기(30)에서 열교환하여 1차적으로 취수되어 하절기는 12~16℃이고 동절기는 2~6℃의 온도를 갖는 해수의 온도를 낮추는 해수1차열교환단계;
    -1~-3℃의 온도를 갖는 선박 조수기(20)에 설비된 빙축열조(21)의 농축수를 바다로 방류하기 전(前) 취수되어 상기 해수1차열교환단계를 거쳐 하절기는 10~14℃이고 동절기는 2~6℃의 온도를 갖는 해수와 농축수열교환기(40)에서 열교환되어 취수된 해수가 선박 조수기(20)에 설비된 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 유입되기 전(前)의 해수의 온도를 제빙에 적합하도록 0~1℃의 온도로 낮추는 해수2차열교환단계;
    상기 해수2차열교환단계를 거쳐 0~1℃의 온도인 해수가 선박 조수기(20)에 설비된 빙축열조(21) 상단 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일 로 흘려 담수얼음과 담수얼음이 되지 못한 농축수로 양분되어 생성되고, 담수얼음은 순환코일을 통해 녹아 1~3 ℃의 온도를 갖는 담수가 되는 청수생산 및 저장단계; 및
    난방/급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 35~39℃의 온도를 갖는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)의 작동유체와 하절기는 18~22℃이고 동절기는 8~12℃의 온도를 갖는 바닷물(100a)의 인입 해수가 응축열교환기(70)에서 열교환하여 작동유체는 온도가 낮아져 하절기는 25~29℃이고 동절기는 18~22℃의 온도로 재유입되고, 하절기는 28~32℃이고 동절기는 25~29℃의 온도를 갖는 해수는 바닷물(100a)로 배출되는 응축기작동유체 열교환단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 해수1차열교환단계와 제2차열교환단계를 거쳐 0~1℃인 해수가 담수얼음으로 생성된 후 이를 녹여 담수화된 청수(1~3℃)를 생산하는 청수생산 및 저장단계 다음에는, 냉방시에는 냉동식 선박 조수기(20)의 제빙존(22)에서 생성된 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도로 낮아 진 순환코일유체가 선박용 냉방기(80) 부하측과 열교환하여 충분한 냉방열량을 제공한 후 8~12℃의 온도를 갖고 회수되는 순환코일유체가 해수열교환기(30)에 유입되어 해수의 온도를 낮추고 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 제공받아 14~18℃의 온도로 재유입되는 하절기냉방단계;를 더 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  6. 제3항에 있어서,
    난방 및 급탕시 35~39℃의 온도를 갖는 냉동기 유닛(10) 내부에 위치한 응축기(12)의 작동유체와 하절기는 23~27℃이고 동절기는 3~7℃의 온도를 갖는 급탕/난방용 시수가 급탕열교환기(60)에서 열교환되어 급탕/난방 탱크(90)로 33~37℃의 온도로 온수를 공급하는 선박용 급탕 및 난방 공급단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 (3)에서 해수필터기(140)를 이용하여 해수를 필터링하는 방법은,
    냉동기 유닛(10) 또는 각종 모터펌프에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 50-80 마이크론 입자크기를 1차 필터링하는 단계와 상기 1차 필터링을 거친 후 5-10 마이크론 입자크기를 정밀하게 필터링하는 2차 필터링하는 단계;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치의 작동방법.
  8. 선박,
    상기 선박의 하부에 위치하며 바닷물(100a)의 인입 해수가 유입되어 저장시키는 선박해수상자(Box)(100);
    상기 선박해수상자(100)에 유입된 해수를 인입하게 하는 모터펌프(130);
    상기 선박해수상자(100)에서 인입된 해수를 이물질 여과망으로 걸러내는 해수여과기(120);
    냉동기 유닛(Unit)(10) 또는 각종 펌프의 모터에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 정밀하게 필터링하는 20μ·5μ 2개의 한 쌍의 필터을 구비한 해수필터기(140);
    냉방 또는 난방운전시 일측에는 취수되어 동절기는 8~12℃의 온도를 갖고 하절기는 18~22℃의 온도를 갖는 해수가 공급되어 1차로 열교환 된 후 농축수열교환기(40)로 공급되고 타측에는 동절기는 담수얼음을 녹이고 1~3℃로 온도가 낮아진 순환코일유체가 공급되어 열교환한 후 7~9℃의 온도로 재유입되고, 하절기는 냉방기(80)에 충분한 냉방열량을 공급한 후 회수되는 9~11℃의 온도를 갖는 순환코일유체가 공급되어 열교환한 후 담수얼음을 녹일 수 있는 열량을 공급받아 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21) 내부로 15~17℃의 온도를 갖고 재유입되는 해수열교환기(30);
    냉방 또는 난방운전시 일측에는 상기 해수열교환기(30)에서 1차로 열교환 되어 동절기는 2~6℃의 온도를 갖고 하절기는 10~14℃의 온도를 갖는 해수가 공급되어 제빙에 적합하도록 0~1℃의 낮은 온도로 2차로 열교환되면서 냉동식 선박 조수기(20) 내 설치된 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 공급되고 타측에는 빙축열조(21)에서 담수얼음이 되지 못한 낮은 -3~-1℃의 온도인 농축수가 공급되어 열교환 된 후 바닷물(100a)로 배출하는 농축수열교환기(40);
    냉방시 일측에는 실내의 냉방기(80)와 연결되고 타측에는 상기 빙축열조(21)에서 담수얼음을 녹이고 온도가 1~3℃로 낮아진 순환코일유체가 냉방기기(80)에 충분한 냉방열량을 공급한 후 해수열교환기(30)를 거쳐 14~18℃ 의 온도를 갖고 빙축열조(21) 하부로 다시 재투입되는 냉방열교환기(50);
    난방시 일측에는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온수가 유입되어 열교환되고 다시 되 돌아가며 타측에는 하절기에는 23~27℃이고 동절기에는 3~7℃의 온도를 갖는 시수가 유입되어 열교환되고 급탕/난방 탱크(90)로 33~37℃의 온수로 공급하는 급탕열교환기(60);
    난방 및 급탕 정지 상태에서 담수얼음 생산시 일측에는 냉동기 유닛(10)의 응축기(12)와 연결되어 35~39℃의 온도를 갖는 작동유체가 유입되어 열교환되고 다시 되돌아가며 타측에는 하절기에는 18~22℃이고 동절기에는 8~12℃의 온도를 갖는 바닷물(100a)이 유입되어 열교환되고 하절기에는 28~32℃이고 동절기에는 25~29℃의 온도를 갖고 바다로 되돌아가는 응축열교환기(70);
    냉방 또는 난방운전시 상기 농축수열교환기(40)를 거쳐 0~1℃의 온도로 낮아진 해수가 냉동식 선박 조수기(20) 내 설비된 빙축열조(21) 제빙존(22)의 냉각판 또는 코일로 유입되어 냉동기 유닛(10)의 증발기(11)에 의해 담수얼음을 생성시키고, 담수얼 음이 되지 못한 -1~-3℃의 온도를 갖는 농축수는 상기 농축수열교환기(40)의 일측에 공급되어 열교환되고서 바닷물(100a)로 방출되며, 냉방시 담수얼음을 녹이고 1~3℃의 온도가 낮아진 순환코일유체가 상기 냉방열교환기(50)의 타측에 공급되어 열교환 후 해수열교환기(30)에서 2차 열교환 후 8~12℃의 온도를 갖고 재유입되고, 냉방 정지시에는 담수얼음을 녹이고 1~3℃로 온도가 낮아진 순환코일유체가 상기 해수열교환기(30)의 타측에 바로 공 급되어 열교환되고 6~10℃의 온도를 갖고 다시 재유입되며, 이 과정에서 담수얼음이 녹아 생성된 담수는 선박 청수탱크(200)로 공급되어 저장되다가 선박용 생활용수로 사용되는 냉동식 선박 조수기(20)의 빙축열조(21); 및
    증발기(11)와 팽창밸브 및 응축기(12)와 압축기를 갖고 취수된 해수가 해수열교환기(30)와 농축수열교환기(40)를 통해 열교환되어 상기 냉동식 선박 조수기(20)에 위치한 빙축열조(21)의 제빙존(22)으로 0~1℃의 온도로 공급되면 증발기(11)는 온도차 에너지와 열교환되어 해수를 담수얼음 또는 -1~-3℃의 온도를 갖는 농축수로 만들고 응축기(12)의 35~39℃의 온도를 갖는 작동유체는 급탕열교환기(60)와 응축열교환기(70)를 통해 열교환되어 하절기에는 25~29℃이고 동절기에는 5~9℃, 18~22℃의 온도로 다시 재유입되는 냉동기 유닛(10);을 포함하여 구성되는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    냉동기 유닛(10) 또는 각종 펌프의 모터에 손상을 방지하면서 승객이 음용할 정도의 담수화된 청수를 생산하기 위해 정밀하게 필터링하는 해수필터기(140)는 50-80마이크론 입자크기를 필터링하는 1차 해수필터기와 5-10마이크론 입자크기를 필터링하는 2차 해수필터기;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박용 냉난방 및 담수생산 겸용 다기능 장치.
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