KR200323758Y1 - 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진으로부터 조수장치를 통하여 고온의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급관과 냉각수 회수관의 사이에 히트파이프 유닛을 설치하여 조수장치로 유입되는 냉각수의 온도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있도록 하므로서, 기존의 조수장치를 엔진의 냉각성능에 맞추어 교체하지 않더라도 과도한 냉각수 온도에 의하여 담수증기의 유동통로에 발생하는 스케일을 방지할 수 있도록 하며, 이로 인하여 조수장치의 교체에 따른 비용을 절감시킴과 동시에 신선하고 깨끗한 담수를 지속적으로 공급할 수 있도록 한 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템에 관한 것이다.

본 고안에 의한 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템은, 해수탱크(11)의 상부에는 증발구(13)에 의하여 해수탱크(11)와 연통되는 진공챔버(12)가 설치되고, 상기 진공챔버(12)의 내부에는 그 외주연에 필터(14)를 구비하는 담수용기(15)가 설치되며, 상기 담수용기(15)의 하측에는 담수펌프(16)를 구비하는 담수공급관(17)이 연결 설치되고, 그 상부에는 해수펌프(20)로부터 분사노즐을 구비하는 디퓨저(21)와 진공챔버(12)를 거쳐 해수탱크(11)와 연결되는 해수공급관(22)이 응축유닛(23)을 형성하며, 상기 진공챔버(12)와 디퓨저(21)의 사이에는 일방향밸브(27)를 구비하는 공기배출관(26)이 연결 설치되고, 상기 염수탱크(11)는 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)에 의하여 선박의 엔진과 연결 설치되는 선박용 조수장치(10)에 있어서, 상기 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)의 사이에는 히트파이프 유닛(30)이 가로지게 연결 설치되며, 상기 히트파이프 유닛(30)은 그 몸체를 이루는 케이싱(31)의 내부에 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)이 연통되는 공간부가 격판(32)에 의하여 상하로 분리되고, 그 격판(32)상에는 상기 각 공간부로 연장되는 히프파이프(33)가 관통 설치되는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 조수장치의 스케일 방지시스템{Scale preventive system of fresh water generator for a ship}

본 고안은 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 엔진으로부터 조수장치를 통하여 고온의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급관과 냉각수 회수관의 사이에 히트파이프 유닛을 설치하여 조수장치로 유입되는 냉각수의 온도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있도록 하므로서, 기존의 조수장치를 엔진의 냉각성능에 맞추어 교체하지 않더라도 과도한 냉각수 온도에 의하여 담수증기의 유동통로에 발생하는 스케일을 방지할 수 있도록 하며, 이로 인하여 조수장치의 교체에 따른 비용을 절감시킴과 동시에 신선하고 깨끗한 담수를 지속적으로 공급할 수 있도록 한 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템에 관한 것이다.

일반적으로 바다를 항해하는 선박에는 그 선박에서 종사하는 선원들의 식수를 포함하여 주방용수나 목욕물과 같은 각종 생활용수 및 엔진의 냉각수와 같은 설비용수를 공급하기 위한 목적으로 해수를 선박의 내부로 유입시킨 다음 해수에 함유된 염분과 각종 불순물을 제거시키므로서 음용이 가능한 담수(청수)를 만들어내는 조수장치(造水裝置; Fresh water generator)가 설치되어 사용되고 있다.

상기와 같은 조수장치는 선박의 항해시나 정박시에 선박의 주기관이나 보조기관(발전기)의 엔진으로부터 공급되는 냉각수의 폐열(약 70℃)로서 해수를 빠르게 증발시킬 수 있도록 하기 위하여, 해수가 저장되는 탱크의 내부에 냉각수 공급관과 냉각수 회수관이 열교환구조를 형성하도록 연결 설치됨과 동시에 그 해수탱크의 상부에는 진공챔버가 설치되어 있다.

상기 진공챔버의 내부에는 분사노즐을 구비하는 해수공급용 디퓨저로부터 해수공급관이 연장되어 응축유닛을 형성하고 있고, 그 응축유닛의 하측에는 필터를구비하는 담수용기가 설치되어 있으며, 상기 진공챔버는 일방향밸브를 구비하는 공기배출관에 의하여 해수공급용 디퓨저와 연결 설치되고, 상기 담수용기는 담수펌프를 구비하는 담수공급관에 의하여 담수탱크와 연결 설치되어 있다.

따라서, 분사노즐을 구비하는 해수공급용 디퓨저를 통하여 해수를 고속으로 분사시키는 과정에서 진공챔버 내부의 공기가 공기배출관을 통하여 디퓨저로 유입되고, 이로 인하여 진공챔버의 내부가 진공상태로 조성되므로서 냉각수의 폐열에 의하여 가열되는 해수가 빠르게 증발하여 진공챔버 내부의 응축유닛과 접촉하면서 응축하게 되며, 이와 같이 응축된 담수가 그 하부의 담수용기로 떨어져 고이게 되므로서 담수공급관을 통하여 담수탱크에 담수를 저장할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 조수장치는 엔진의 냉각수가 가지는 폐열을 이용하여 해수를 증발시키므로서 해수의 증발에 별도의 열원을 필요로 하지 않아 매우 경제적일 뿐만 아니라, 디퓨저를 통한 해수의 공급과 동시에 진공챔버의 내부를 진공상태로 조성할 수 있게 되므로서 적은 열로도 해수를 빠르게 증발시킬 수 있는 장점으로 인하여 각종 선박에 가장 널리 적용되는 장치이다.

그러나, 최근에 들어서는 선박의 엔진에 설치되는 냉각장치의 성능이 매우 우수하게 되므로서 조수장치로 공급되는 냉각수의 온도가 약 80℃ 내외로 매우 높게 되는 데, 이러한 고온의 냉각수를 기존의 조수장치에 그대로 유입시키게 되면, 냉각수의 폐열에 의한 해수의 증발량이 상당히 증가하여 담수증기가 유동하는 통로에 다량의 스케일(Scale)이 발생하는 문제점이 있었다.

상기와 같이 담수증기의 유동통로에 다량의 스케일이 발생하게 되면, 담수증기가 응축유닛으로 원활하게 공급되지 못하여 담수의 생산능력이 현저히 떨어지게 되므로서 담수의 지속적인 공급이 어렵게 되고, 담수증기의 유동통로에 생성된 스케일에 의하여 담수의 2차적인 오염을 유발시키는 문제점이 있었으며, 이를 방지하기 위해서는 기존의 조수장치를 철거하고 엔진의 향상된 냉각성능에 맞는 대용량의 조수장치를 설치하여야 하므로서 조수장치의 교체에 따른 불필요한 자재의 낭비와 비용의 손실을 초래하는 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 고안에 의한 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템은 엔진으로부터 조수장치를 통하여 고온의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급관과 냉각수 회수관의 사이에 히트파이프 유닛을 설치하여 조수장치로 유입되는 냉각수의 온도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있도록 하므로서, 기존의 조수장치를 엔진의 냉각성능에 맞추어 교체하지 않더라도 과도한 냉각수 온도에 의하여 담수증기의 유동통로에 발생하는 스케일을 방지할 수 있도록 하며, 이로 인하여 조수장치의 교체에 따른 비용을 절감시킴과 동시에 신선하고 깨끗한 담수를 지속적으로 공급할 수 있도록 하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안은, 해수탱크의 상부에는 증발구에 의하여 해수탱크와 연통되는 진공챔버가 설치되고, 상기 진공챔버의 내부에는 그 외주연에 필터를 구비하는 담수용기가 설치되며, 상기 담수용기의 하측에는 담수펌프를 구비하는 담수공급관이 연결 설치되고, 그 상부에는 해수펌프로부터 분사노즐을 구비하는 디퓨저와 진공챔버를 거쳐 해수탱크와 연결되는 해수공급관이 응축유닛을 형성하며, 상기 진공챔버와 디퓨저의 사이에는 일방향밸브를 구비하는 공기배출관이 연결 설치되고, 상기 염수탱크는 냉각수 공급관과 냉각수 회수관에 의하여 선박의 엔진과 연결 설치되는 선박용 조수장치에 있어서, 상기 냉각수 공급관과 냉각수 회수관의 사이에는 히트파이프 유닛이 가로지게 연결 설치되며, 상기 히트파이프 유닛은 그 몸체를 이루는 케이싱의 내부에 냉각수 공급관과 냉각수 회수관이 연통되는 공간부가 격판에 의하여 상하로 분리되고, 그 격판상에는 상기 각 공간부로 연장되는 히프파이프가 관통 설치되는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안에 의한 스케일 방지시스템이 설치된 조수장치를 나타내는 배관도.

도 2는 본 고안의 요부확대 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 조수장치 11 : 해수탱크 12 : 진공챔버

13 : 증발구 14 : 필터 15 : 담수용기

16 : 담수펌프 17 : 담수공급관 18 : 염도측정기

19 : 리턴파이프 20 : 해수펌프 21 :디퓨저

22 : 해수공급관 23 : 응축유닛 24 : 배출관

25 : 약품투입유닛 26 : 공기배출관 27 : 일방향밸브

28 : 냉각수 공급관 29 : 냉각수 회수관 30 : 히트파이프 유닛

31 : 케이싱 32 : 격판 33 : 히트파이프

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 의한 스케일 방지시스템이 설치된 조수장치를 나타내는 배관도이고, 도 2는 본 고안의 요부확대 단면도이며, 도면에 대한 부호의 설명중 미설명된 부호 19a는 양방향 밸브, 25a는 약품공급관을 나타내는 것이다.

먼저, 본 고안에 의한 스케일 방지시스템이 설치되는 선박용 조수장치의 전체적인 구성은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 그 내부에 해수가 저장되는 해수탱크(11)의 상부에는 증발구(13)에 의하여 해수탱크(11)와 연통되는 진공챔버(12)가 설치되고, 상기 해수탱크(11)는 선박의 엔진(미도시)으로부터 연장되는 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)이 연결되어 그 내부에 냉각수 공급관(28)에 의한 열교환구조를 형성하게 된다.

또한, 상기 진공챔버(12)의 내부에는 그 외주면에 메시망(그물망)이 적층식으로 형성된 필터(14)를 구비하는 담수용기(15)가 설치되고, 상기 담수용기(15)의 하측에는 담수펌프(16)를 구비하는 담수공급관(17)이 연결 설치되며, 상기 담수펌프(16)의 전방측에 해당하는 담수공급관(17)에는 담수의 염도를 측정하는 염도측정기(18)와, 담수펌프(16)로부터 공급되는 담수를 진공챔버(12)측으로 역순환시키기 위한 리턴파이프(19)가 연결 설치되고, 상기 리턴파이프(19)에는 염도측정기(18)에 의하여 작동되는 양방향밸브(19a)가 설치되어 있다.

또한, 상기 진공챔버(12)의 담수용기(15) 상부에는 해수펌프(20)로부터 디퓨저(21)과 진공챔버(12)를 거쳐 해수탱크(11)로 연결되는 해수공급관(22)이 응축유닛(23)을 형성하고, 그 응축유닛(23)의 일측에는 해수탱크(11)로 공급되어 담수생산에 사용되는 증발용수(전체 해수공급량의 1/4정도가 된다)를 제외한 나머지 해수를 선박의 외부로 배출시키기 위한 배출관(24)이 연장 형성되며, 상기 진공챔버(12)는 일방향밸브(27)를 구비하는 공기배출관(26)에 의하여 분사노즐을 구비하는 해수공급용 디퓨저(21)와 연결 설치되고, 상기 해수탱크(11)로 연결되는 해수공급관(22)에는 스케일 억제용 약품을 해수와 함께 투입시키기 위한 약품투입유닛(25)이 약품공급관(25a)에 의하여 연결 설치되어 있다.

상기에 설명되어진 조수장치(10)의 전체적인 구성은 선박용 조수장치에 사용되는 가장 대표적인 구성을 나열한 것으로서, 조수장치(10)의 설치위치나 그 설치방식에 따라 배관의 형태나 밸브의 위치 및 그 종류는 다양하게 변화될 수 있으며, 선박의 엔진 냉각수를 해수의 증발에 이용하고 그 증발을 촉진시키기 위하여 해수공급용 디퓨저(21)와 연결되는 진공챔버(12)를 해수탱크(11)의 상측에 설치한 어떠한 종류의 조수장치에도 본 고안에 의한 스케일 방지시스템이 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.

상기와 같은 선박용 조수장치(10)에 설치되는 본 고안에 의한 스케일 방지시스템은 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 선박의 엔진(미도시)과 조수장치(10)의 해수탱크(11)를 연결하는 상기 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)의 사이에는 히트파이프 유닛(30)이 가로지게 설치되므로서, 냉각수 공급관(28) 및 냉각수 회수관(29)을 유동하는 각각의 냉각수가 상호 열교환이 가능하도록 이루어져 있다.

상기와 같이 냉각수의 열교환을 위하여 설치되는 히트파이프 유닛(30)은 그 몸체를 이루는 케이싱(31)의 내부에 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)이 연통되는 공간부가 격판(32)에 의하여 상하로 분리되므로서, 냉각수 공급관(28) 및 냉각수 회수관(29)을 유동하는 냉각수가 각각의 공간부에 저장될 수 있도록 되어 있으며, 그 격판(32)상에는 상기 각 공간부로 연장되는 히프파이프(33)가 관통 설치되어 각 공간부에 저장된 냉각수간의 상호 열교환이 가능하도록 설치된 구성으로 이루어진다.

상기 격판(32)은 그 상,하 공간부에 저장되는 냉각수가 직접적으로 접촉하지 않도록 용접에 의하여 케이싱(31)의 내주면과 일체로 설치되고, 상기 격판(32)을 관통하는 각각의 히트파이프(33) 또한 그 관통부를 통한 냉각수의 누설을 방지할 수 있도록 용접에 의하여 격판(32)과 일체로 설치되거나 또는 그 관통부위에 유체누설방지용 팩킹을 개재시킨 상태로 설치되며, 상기 히트파이프(33)는 각각의 공간부에 저장된 냉각수간의 원활한 열교환을 위하여 그 내부가 진공상태로 조성된 것을 사용하거나 또는 그 내부에 물이나 아세톤과 같은 전열물질이 충진된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 고안에 의한 스케일 방지시스템의 작용관계를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하며, 본 고안의 작용관계에 대한 설명은 본 고안이 설치되는 선박용 조수장치(10)의 전체적인 작용관계와 함께 설명하고자 한다.

먼저, 조수장치(10)의 해수탱크(11) 내부로 해수를 공급하기 위하여 해수펌프(20)를 가동시키게 되면, 해수펌프(20)로 유입된 해수가 분사노즐을 구비하는 디퓨저(21)를 통하여 고속으로 분사되고, 이와 같은 해수의 분사과정에서 진공챔버(12)의 내부공기가 공기배출관(26)을 통하여 디퓨저(21)로 유입되어 해수와 함께 분사되므로서 진공챔버(12)의 내부를 진공상태로 조성하게 되며, 공기와 함께 유동하는 해수 중 담수의 생성에 사용되는 증발용수를 제외한 해수는 배출관(24)을 통하여 선박의 외부로 배출되고, 증발용수만이 약품투입유닛(25)으로부터 투입된 스케일 억제용 약품과 함께 해수탱크(11)의 내부로 유입된다.

이와 동시에, 선박 엔진의 냉각장치(미도시)로부터 공급되는 고온의 냉각수를 냉각수 공급관(28)을 통하여 해수탱크(11)의 내부로 유입시키므로서 냉각수의 폐열로서 해수를 증발시키게 되며, 이와 같이 해수의 증발에 사용된 냉각수는 냉각수 회수관(29)을 통하여 엔진의 냉각장치로 다시 공급되는 데, 디퓨저(21)를 통한해수의 공급과정에서 진공챔버(12)의 내부가 진공상태로 조성되어 있기 때문에 적은 열로도 해수가 매우 빠른 속도로 증발하게 된다.

상기와 같이 해수의 증발에 의하여 생성된 담수증기는 증발구(13)를 통하여 진공챔버(12)의 내부로 상승함과 동시에 필터(14)를 거치면서 정화된 다음 응축유닛(23)의 표면과 접촉하게 되는 데, 이 응축유닛(23)의 내부에는 차가운 해수가 유동하고 있으므로 담수증기가 응축유닛(23)의 표면에서 응축되어 그 하부의 담수용기(15)로 떨어지게 되며, 이와 같이 담수용기(15)에 고인 담수를 담수펌프(16)와 담수공급관(17)을 통하여 담수탱크(미도시)에 저장시키게 된다.

상기와 같은 담수의 공급과정에서 염도측정기(18)로부터 측정된 담수의 염도가 설정치를 초과하게 되면, 염도측정기(18)와 연결된 솔레노이드 밸브(미도시)와 양방향밸브(19a)가 작동되어 담수의 유동방향을 리턴파이프(19)측으로 전환하게 되고, 이로 인하여 염도가 높은 담수는 리턴파이프(19)를 통하여 조수장치(10)의 진공챔버(12)측으로 역순환하게 되므로서 염도가 높은 담수가 담수탱크로 유입되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 조수장치(10)의 작동과정에서 엔진 냉각장치의 성능향상으로 인하여 80℃ 내외의 고온냉각수가 해수탱크(11)측으로 공급되면, 엔진의 냉각장치와 해수탱크(11)를 연결하는 상기 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)의 사이에 설치된 본 고안의 스케일 방지시스템이 해수탱크(11)로 유입되는 냉각수의 온도를 적정수준으로 조절시키게 된다.

즉, 엔진의 냉각장치로부터 80℃ 내외의 고온냉각수가 냉각수 공급관(28)을통하여 해수탱크(11)의 내부로 유입되기 전에 히트파이프 유닛(30)의 케이싱(31)에 형성된 하부 공간부에 고온 냉각수가 일차적으로 저장되는 데, 이와 같이 저장된 고온의 냉각수가 해수탱크(11)로부터 냉각수 회수관(29)을 통하여 케이싱(31)의 상부 공간부에 저장되는 50 ~ 60℃ 온도의 냉각수와 히트파이프(33)를 통하여 열교환을 행하게 되고, 이로 인하여 히트파이프 유닛(30)을 거쳐 해수탱크(11)로 공급되는 냉각수의 온도를 조수장치(10)에 가장 적합한 약 70℃ 정도의 온도로 조절할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 해수탱크(11)로 유입되는 냉각수의 온도를 조수장치(10)의 용량에 적합하도록 조절할 수 있게 되므로서, 과도한 온도의 냉각수에 의하여 해수의 증발량이 급격히 상승되어 담수증기의 유동통로에 해당하는 증발구(13)상에 스케일이 발생하는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 이로 인하여 해수로부터 증발된 담수증기가 증발구(13)를 통하여 응축유닛(23)으로 원활하게 유동할 수 있게 됨과 동시에 응축유닛(23)의 표면에서 담수증기가 용이하게 응축되는 것이다.

따라서, 엔진 냉각장치의 성능향상에 맞추어 대용량의 조수장치를 별도로 설치하지 않더라도 기존의 조수장치(10)로서 신선하고 깨끗한 담수를 지속적으로 생산할 수 있게 되고, 이로 인하여 조수장치(10)의 철거와 재설치에 따른 불필요한 자재의 낭비와 비용의 손실 또한 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 본 고안에 의한 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템은, 엔진으로부터 조수장치를 통하여 고온의 냉각수를 공급 및 회수하는 냉각수 공급관과냉각수 회수관의 사이에 히트파이프 유닛을 설치하여 조수장치로 유입되는 냉각수의 온도를 적정 수준으로 유지시킬 수 있는 효과가 있고, 이로 인하여 기존에 사용하던 조수장치를 엔진의 냉각성능에 맞추어 교체하지 않더라도 과도한 냉각수 온도에 의하여 담수증기의 유동통에 발생하는 스케일을 방지할 수 있는 효과가 있으며, 조수장치의 교체에 따른 불필요한 자재의 낭비와 비용의 손실을 방지함과 동시에 신선하고 깨끗한 담수를 지속적으로 공급할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 해수탱크(11)의 상부에는 증발구(13)에 의하여 해수탱크(11)와 연통되는 진공챔버(12)가 설치되고, 상기 진공챔버(12)의 내부에는 그 외주연에 필터(14)를 구비하는 담수용기(15)가 설치되며, 상기 담수용기(15)의 하측에는 담수펌프(16)를 구비하는 담수공급관(17)이 연결 설치되고, 그 상부에는 해수펌프(20)로부터 분사노즐을 구비하는 디퓨저(21)와 진공챔버(12)를 거쳐 해수탱크(11)와 연결되는 해수공급관(22)이 응축유닛(23)을 형성하며, 상기 진공챔버(12)와 디퓨저(21)의 사이에는 일방향밸브(27)를 구비하는 공기배출관(26)이 연결 설치되고, 상기 염수탱크(11)는 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)에 의하여 선박의 엔진과 연결 설치되는 선박용 조수장치(10)에 있어서,

   상기 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)의 사이에는 히트파이프 유닛(30)이 가로지게 연결 설치되며,

   상기 히트파이프 유닛(30)은 그 몸체를 이루는 케이싱(31)의 내부에 냉각수 공급관(28)과 냉각수 회수관(29)이 연통되는 공간부가 격판(32)에 의하여 상하로 분리되고, 그 격판(32)상에는 상기 각 공간부로 연장되는 히프파이프(33)가 관통 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 조수장치의 스케일 방지시스템.