KR20050062975A

KR20050062975A - 선박용 공기조화 장치

Info

Publication number: KR20050062975A
Application number: KR1020030093987A
Authority: KR
Inventors: 호 박
Original assignee: 호 박
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-06-28

Abstract

본 발명에 따르면, 선박용 공기조화 장치는 선박의 실내를 냉, 난방을 위한 제1열교환기와, 상기 제1열교환기와 제1연결관에 의해 연결되어 폐회로를 구성하는 제2열교환기와, 상기 제1연결관에 설치되어 열교환매체를 순환시키는 순환펌프를 포함하는 열교환 유니트와; 상기 제2열교환기를 통하여 상기 열교환 매체를 냉각시키기 위한 열교환매체 냉각수단과; 선박용 엔진을 냉각시키는 열교환매체의 일부를 제1열교환기에 공급하도록 엔진과 제1열교환기를 연결하여 폐회로를 이루는 제2연결관 및 상기 제2연결관에 설치되어 상기 제1열교환기로의 열교환매체의 공급을 단속하는 적어도 하나의 밸브수단을 포함하는 난방 열교환매체공급수단;을 포함한다.

Description

선박용 공기조화 장치{an air conditioning system for a ship}

본 발명은 선박용 공기조화 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 엔진의 냉각수와 냉각시스템에 의해 냉각된 순환매체를 이용하여 선박의 내부를 난방 및 냉방시킬 수 있는 선박용 공기조화 장치에 관한 것이다.

통상적으로 공기조화 장치는 냉방을 위한 시스템과 난방을 위한 시스템이 별도로 분리된 구조를 가지고 있거나 히트 펌프의 구조를 가진다. 상기 냉방을 위한 장치의 방식은 소모냉매 냉동방식, 열전냉동방식, 흡수냉동방식, 고압가스냉매 압축 및 팽창을 이용한 냉매 상변환 방식 등이 있다. 그리고 실내의 난방을 위한 시스템은 열교환매체의 가열을 위한 별도의 보일러를 마련하고, 가열된 열교환 매체와 송풍된 기류를 이용하여 난방 한다.

그러나 이러한 공기조화 장치를 중, 소형 선박에 설치하는 경우 동력의 확보 및 주기관의 운전효율저하 및 염분에 의한 항부식성 등을 고려하여 볼 때에 많은 설치비가 소요되는 문제점이 있다. 특히 중, 소형 선박의 경우 태풍 또는 바다물의 너울에 의해 흔들림이 심하므로 열교환매체를 이송시키기 위한 관의 연결부위 등이 쉽게 부식되거나 손상되어 끓는 점(boil point)이 낮은 냉매가 누설되는 문제점이 있었다.

한국 실용신안 등록 제20-0308194호에는 선박이나 항공기에 적용 가능한 수냉식 응축열로 냉각수를 가열하는 절전형 히트 펌프가 개시되어 있다.

개시된 히트 펌프는 상대적으로 고온 고압의 응축기를 물로서 냉각시켜서 응축효율을 높이며, 증발기 출구와 압축기 흡입측에 열을 가해서 저압측 압력을 높이고, 응축기를 빠르게 냉각시켜서 고압측의 압력을 낮추고, 고압가스냉매 압축기의 저압측과 고압측의 압력차이를 적게 하여 압축기의 동력을 감소시킨 구조를 가진다.

한국공개 실용신안 제1993-000700호에는 선박엔진의 냉각수인 온수를 이용하여 선박의 휴식공간 바닥을 난방시키는 구성이 개시되어 있으며, 공개실용신안 제1990-16996호에는 선박엔진의 배기관을 통하여 배출되는 배기가스와 열교환매체를 열교환시키고, 가열된 열교환 매체를 이용하여 선박의 실내를 난방 하는 난방장치가 개시되어 있다.

이러한 선박의 난방장치는 엔진의 냉각수를 이용하여 선박의 실내를 단순히 난방 하는 구조만을 가지고 있으므로 선박 실내의 완전한 공기조화가 어렵고, 특히 선박의 실내를 냉방하기 위해서는 별도의 냉방시스템이 필요하다. 또한 선박의 주동력원인 엔진이 정지되는 경우 일정기간 냉방시스템을 가동시키는 것이 불가능하다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 엔진의 폐열을 이용하여 선박의 내부를 난방하고, 별도의 냉각시스템에 의해 냉각된 열교환 매체를 이용하여 선박의 실내를 냉방 할 수 있는 선박용 공기조화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 선박운행 조건에 따른 구조적 안전성의 향상을 도모할 수 있는 선박용 공기조화 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 선박용 공기조화 장치는,

선박의 실내를 냉, 난방을 위한 제1열교환기와, 상기 제1열교환기와 제1연결관에 의해 연결되어 폐회로를 구성하는 제2열교환기와, 상기 제1연결관에 설치되어 열교환매체를 순환시키는 순환펌프를 포함하는 열교환 유니트와;

상기 제2열교환기를 통하여 상기 열교환 매체를 냉각시키기 위한 열교환매체 냉각수단과;

선박용 엔진을 냉각시키는 열교환매체의 일부를 제1열교환기에 공급하도록 엔진과 제1열교환기를 연결하여 폐회로를 이루는 제2연결관 및 상기 제2연결관에 설치되어 상기 제1열교환기로의 열교환매체의 공급을 단속하는 적어도 하나의 밸브수단을 포함하는 난방 열교환매체공급수단;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 한 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 선박용 공기조화 장치는 중, 소형 선박에 장착되어 선박의 실내를 냉난방하기 위한 것으로, 엔진의 냉각수를 주 열교환 매체로 사용하여 선박의 내부를 난방하고, 냉각수의 일부를 냉각하여 이를 냉방용 열교환 매체로 이용하는 것으로 그 일 실시예를 도 1에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 선박용 공기조화 장치(10)는 실내선박의 실내를 냉, 난방을 위한 제1열교환기(31)와, 상기 제1열교환기(31)와 제1연결관(20)에 의해 연결되어 폐회로를 구성하는 제2열교환기(32)와, 상기 제1연결관(20)에 설치되어 열교환매체를 순환시키는 순환펌프(33)를 포함하는 열교환유니트(30)와; 상기 제2열교환기(32)를 통하여 상기 열교환 매체를 냉각시키기 위한 열교환매체 냉각수단(40)과; 선박용 엔진 냉각수의 일부를 제1열교환기(31)에 선택적으로 공급하여 선박의 내부를 난방하는 난방 열교환 매체공급수단(50)을 포함한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 선박용 공기조화 장치(10)를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

상기 열교환유니트(30)는 선박의 실내를 냉난방하기 위한 제1열교환기(31)의 입구측과 출구측을 연결하는 제1연결관(20)에 의해 폐회로를 구성하고, 상기 연결관(20)에는 상기 폐회로를 흐르는 열교환 매체를 냉각시키기 위한 제2열교환기(32)가 설치되고, 상기 제1,2열교환기(31)(32)의 사이에는 열교환매체를 순환시키기 위한 순환펌프(33)와 열교환매체의 역류를 방지하기 위한 첵크밸브(34)가 설치된다. 상기 제1열교환기(31)의 출구측과 상기 제2열교환기(32)의 입구측을 연결하는 제1연결관(20)에는 순환하는 열교환매체를 저장하기 위한 제1탱크(35)가 설치된다. 상기 제1열교환기(31)에는 열교환효율을 향상시키기 위하여 송풍팬(36)이 더 구비될 수 있다. 또한 상기 제1열교환기(31)는 복수개가 병렬로 연결될 수 있는데, 이 경우 상기 각 제1열교환기의 입구측에는 열교환 매체의 공급량을 제어하기 위한 밸브가 더 구비될 수 있다.

상기 냉각수단(40)은 상기 열교환유니트(30)를 순환하는 열교환매체를 냉각시키기 위한 것으로, 상기 제2열교환기(32)와 근접되게 설치되는 제3열교환기(41)인 증발기와, 열을 방출하기 위한 제4열교환기(42)인 응축기와, 상변화가 가능한 열교환매체를 압축하기 위한 압축기(43)와, 상기 제3,4열교환기(41)(42) 및 압축기(43)를 연결하여 폐회로를 이루는 제2연결관(44)을 포함한다. 상기 제4열교환기(42)의 출구측과 상기 제3열교환기(41)의 입구측 사이의 제2연결관(44)에 설치되는 리시버 드라이어(45) 및 익스펜션밸브(46)를 포함한다. 그리고 상기 제3열교환기(41)와 압축기(43)의 사이에는 액상의 냉매가 압축기(43)로 유입되는 것을 방지하기 위하여 리큐드 리시버(미도시)가 설치될 수 있으며, 후술하는 엔진(100)의 냉각수 즉, 난방을 위한 열교환 매체와 열교환시키기 위한 히팅부(47)를 더 구비할 수 있다. 상기 냉각수단(40)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 열교환유니트(30)를 순환하는 열교환 매체를 가열할 수 있는 구조이면 어느 것이나 가능하다.

상기 난방열교환 매체 공급부(50)는 엔진(100)의 냉각수를 열교환 매체로 이용하기 위하여 상기 제1열교환기(31)에 공급하기 위한 것으로 엔진(100)의 냉각수 냉각부(110)로부터 냉각수인 열교환매체를 인출하여 상기 제1열교환기(31)에 공급한다.

상기 냉각부(110)는 엔진(100)의 워터자켓의 인입부와 인출부를 연결하여 폐회로를 구성하는 제3연결관(111)과, 상기 제1연결관(111)로 상에 설치되어 냉각수인 열교환 매체를 냉각시키는 제5열교환기(112)와, 온도에 따른 열교환매체의 팽창과 수축 및 소정량의 열교환 매체를 저장하기 위한 제2탱크(113)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 냉각부(110)로부터 냉각수인 열교환 매체를 인출하여 상기 제1열교환기(31)에 공급하는 난방열교환 매체 공급부(50)는 엔진(100)과 제5열교환기(112) 사이의 제 3연결관(111)과 상기 첵크밸브(34)와 제1열교환기(31)의 입구측 사이의 제1연결관(20)에 연결되는 제4연결관(51)과, 상기 제1탱크(35)와 제2열교환기(32) 사이의 제2연결관(20)과 상기 제2탱크(113)를 연결하는 제5연결관(52)을 포함한다. 그리고 상기 제4연결관에는 제1밸브(53)가 설치되는데, 이 밸브(53)는 상기 제3연결관(111)으로부터 인출된 열교환매체를 제4연결관(51)과 제 3연결관(111)으로 선택적으로 공급할 수 있는 3웨이밸브를 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 제 5연결관(52)에는 열교환매체의 흐름을 단속하는 제2밸브(54)가 설치된다.

한편, 선박용 공기조화 장치의 다른 실시예로서 도 2에 도시된 바와 같이 상기 열교환유니트(30)를 순환하는 열교환 매체가 냉각수와 다른 경우에는 엔진(100)의 냉각수와 열교환유니트(30)를 순환하는 열교환 매체 사이에서의 열교환을 위한 열교환부(60)를 더 구비할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 선박용 공기조화 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저 선박의 실내를 냉방하기 위해서는 열교환 유니트(30)의 폐회로로의 엔진(100)의 냉각수 유출입을 차단하기 위하여 제1밸브(53)와 제2밸브(54)를 잠근다.

이 상태에서 상기 냉각수단(40)을 작동시킨다. 이 냉각수단은 일반적인 냉동사이클에 의해 작동되므로 상세하게 설명하지 않기로 한다. 상기와 같은 냉각수단의 작동으로 증발기인 제3열교환기(41)가 냉각되면 상기 열교환유니트(30)의 열교환매체가 냉각되게 된다. 이와 같이 냉각된 열교환 매체는 펌프(33)에 의해 펌핑되어 열교환 유니트(30)를 따라 순환하게 되고, 상기 제1열교환기(31)를 통과하면서 송풍팬(36)에 의해 송풍되는 내기와 열교환이 이루어져 내기를 냉각시키게 되고, 이 내기가 선박의 실내에 공급되어 선박의 내부를 냉방하게 된다.

이와 같이 선박의 실내를 냉방하는 과정에서 선박의 주 엔진이 정지되어 냉각수단(40)의 압축기(43)가 정지되어도 상기 열교환유니트(30)를 순환하는 열교환 매체에는 냉기가 축적되어 있으므로 펌프(33)의 구동으로 상당기간 선박 실내의 냉방이 가능하게 된다.

그리고 상기 선박의 실내를 난방하기 위해서는 상기 냉각수단(40)을 정시킴과 아울러 상기 제1밸브(53)와 제2밸브(54)를 연다. 이와 같이 하면 엔진(100)에 의해 가열된 냉각수인 열교환 매체는 3웨이 밸브인 제1밸브(53)를 통하여 체크밸브(34)와 제1열교환기(31)의 입구측 사이의 제2연결관(31)을 통하여 제1열교환기(31)로 공급된다. 상기와 같이 제1열교환기(31)에 공급된 엔진(100)의 냉각수 즉, 가열된 열교환 매체가 제1열교환기(31)에 공급됨에 따라 내기와 제1열교환기(31) 사이에 열교환이 이루어져 선박의 실내를 난방 하게 된다. 한편, 상기 제1열교환기(31)를 통과한 열교환 매체는 제1탱크(113)로 공급되어 엔진(100)으로 유입됨으로써 재 가열된다. 이 과정에서 상기 제1열교환기(31)로 공급되는 열교환매체의 엔진(100)의 냉각수의 순환을 제어하는 서모스테트(thermostat)에 의해 이루어질 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 선박용 공기조화 장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째; 엔진의 냉각수를 열교환매체로 하여 선박의 실내를 난방 할 수 있으므로 선박 실내의 난방에 따른 비용이 저렴하다.

둘째; 공기조화 장치의 구성이 간단하고 설비 보수가 용이하므로 상품적 가치를 높일 수 있다.

셋째; 주엔진의 정지후에도 일정기간 동인 냉방 또는 난방이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 하여 설명하였으나 본원 발명은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고 본원이 속하는 기술적 범위내에서 당업자에 의해 다양한 형태로 변형 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 선박용 공기조화 장치를 개략적으로 나타내 보인 도면,

도 2는 본 발명에 따른 선박용 공기조화 장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내 보인 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30; 열교환 유니트

40;냉각수단

50;난방열교환매체 공급부

Claims

선박의 실내를 냉, 난방을 위한 제1열교환기와, 상기 제1열교환기와 제1연결관에 의해 연결되어 폐회로를 구성하는 제2열교환기와, 상기 제1연결관에 설치되어 열교환매체를 순환시키는 순환펌프를 포함하는 열교환 유니트와;

상기 제2열교환기를 통하여 상기 열교환 매체를 냉각시키기 위한 열교환매체 냉각수단과;

선박용 엔진을 냉각시키는 열교환매체의 일부를 제1열교환기에 공급하도록 엔진과 제1열교환기를 연결하여 폐회로를 이루는 제2연결관 및 상기 제2연결관에 설치되어 상기 제1열교환기로의 열교환매체 공급을 단속하는 적어도 하나의 밸브수단을 포함하는 난방 열교환매체공급수단;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 선박용 공기조화 장치.
제 1항에 있어서,

상기 제1연결관에는 열교환매체의 저장과 열교환 매체의 팽창수축에 따른 체적을 보상하기 위한 제1탱크가 설치된 것을 특징으로 하는 선박용 공기조화 장치.
제1항에 있어서,

상기 펌프와 제1열교환기 사이의 제1연결관에는 엔진을 냉각시키는 열교환매체의 역류를 방지하는 체크밸브가 더 구비된 것을 특징으로 하는 선박용 공기조화 장치.