KR20110058931A - 해수를 이용한 선박용 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선박용 냉각 장치에 관한 것으로서, 해수가 유입되는 씨 체스트와, 상기 씨 체스트에 연결된 유입관과, 상기 유입관에 설치된 해수 펌프와, 상기 유입관을 통해서 유입되는 해수를 이용하여 선박에 이용되는 냉각수를 식히는 열교환기와, 상기 열교환기와 배출구를 연결시키는 배출관과, 상기 유입관 및 배출관에 각각 설치된 제1밸브 및 제2밸브과, 상기 제1밸브와 해수 펌프 사이의 유입관과 일단이 연결되고, 상기 열교환기와 상기 제2밸브 사이의 배출관과 타단이 연결되는 제1분지관과, 상기 제1밸브와 열교환기 사이의 유입관과 일단이 연결되고, 상기 제2밸브와 배출구 사이의 배출관과 타단이 연결되는 제2분지관과, 상기 제1분지관 및 제2분지관에 각각 설치되는 제3밸브 및 제4밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하여, 압력 센서를 통해서 유입되는 신호에 따라서 제어부가 각 밸브를 자동으로 조절하여 열교환기에 유입되는 해수의 방향을 조절할 수 있으므로 자동으로 열교환기를 청소할 수 있는 장점이 있다.
선박, 엔진, 냉각 장치, 쿨러, 열교환기

Description

해수를 이용한 선박용 냉각 장치{a sea water cooler in vessel}
본 발명은 선박용 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해수를 이용하여 선박 엔진 등에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각 장치에 관한 것이다.
일반적으로 선박에 설치된 메인 엔진(main engine), 발전기 엔진(generator engine) 등과 같은 장비는 운전시 열을 발생하며, 이러한 선박에 설치된 발열 장비로부터 발생되는 열을 냉각시키기 위하여 청수 쿨러(fresh water cooler) 등을 비롯한 여러 가지 냉각 장치가 사용되고 있다.
이러한 선박의 발열 장비를 냉각시키기 위한 청수 쿨러의 경우, 메인 엔진, 발전기 엔진 등과 같은 발열 장비의 열을 폐 루프(close loop) 순환되는 청수로 냉각시켜 주고, 이로 인해 온도가 상승한 청수를 해수로 냉각시켜서 발열 장비에 다시 공급하게 된다.
도 1은 종래의 해수를 이용한 선박용 냉각 장치를 도시하는 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이 선박 엔진(1)에서 발생되는 열을 흡수한 청수(냉각 수)는 폐 루프를 형성한 배관(2)을 따라서 열교환기(40)을 거쳐서 냉각되어 다시 엔진(1)으로 공급된다.
상기 열교환기(40)에서는 해수를 이용하여 가열된 냉각수를 냉각시키게 되며, 구체적으로 상기 열교환기(40)에 해수를 공급하는 방법은 선박의 양측면에 형성된 씨 체스트(10a, 10b: sea chest)를 통해서 유입되는 해수는 상기 씨 체스트(10a, 10b)에 연결된 유입관(20)에 설치된 해수 펌프(30)를 통해서 열교환기(40)로 유입되고, 열교환이 완료된 해수는 배출관(50)을 통해서 배출구(52)로 배출하게 된다.
또한, 상기 유입관(30) 및 배출관(50)에는 각각 제1밸브(60) 및 제2밸브(70)가 설치되는 유입 및 배출되는 해수의 유량을 조절하게 된다.
종래의 이러한 냉각 장치는 일반적으로 판형 열교환기 또는 셀-튜브형열교환기를 이용하게 되며, 장시간 운항 과정에서 해수와 같이 유입된 생선, 해초 등의 이물질이 내부 배관을 막아서 냉각 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.
이러한 문제가 발생되는 경우 열교환기를 보수하기 위해서 열교환기 양측에 설치된 밸브를 막고, 열교환기의 각 플레이트를 분리하여 내부의 이물질을 제거하여야 하는 불편함이 있으며, 이러한 문제가 발생되지 않도록 지속적으로 모니터링이 요구되므로 선박의 자동화율을 떨어뜨리는 요인이 되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 본 발명의 목적은 열교환기를 분리하지 않고도 내부 이물질을 제거할 수 있는 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면 해수를 이용한 선박용 냉각 장치에 있어서, 해수가 유입되는 씨 체스트와, 상기 씨 체스트에 연결된 유입관과, 상기 유입관에 설치된 해수 펌프와, 상기 유입관을 통해서 유입되는 해수를 이용하여 선박에 이용되는 냉각수를 식히는 열교환기와, 상기 열교환기와 배출구를 연결시키는 배출관과, 상기 유입관 및 배출관에 각각 설치된 제1밸브 및 제2밸브과, 상기 제1밸브와 해수 펌프 사이의 유입관과 일단이 연결되고, 상기 열교환기와 상기 제2밸브 사이의 배출관과 타단이 연결되는 제1분지관과, 상기 제1밸브와 열교환기 사이의 유입관과 일단이 연결되고, 상기 제2밸브와 배출구 사이의 배출관과 타단이 연결되는 제2분지관과, 상기 제1분지관 및 제2분지관에 각각 설치되는 제3밸브 및 제4밸브로 구성되는 선박용 냉각 장치가 제공된다.
상기 선박용 냉각 장치는 상기 열교환기에 설치되는 압력 센서와, 상기 압력 센서로부터 유입되는 신호에 의해서 상기 제1밸브 내지 제4밸브를 제어하는 제어부가 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치는 열교환기를 분리하지 않고도 해수의 유입 방향을 조절하여 내부로 유입된 이물질을 제거할 수 있으며, 압력 센서를 통해서 유입되는 신호에 따라서 제어부가 각 밸브를 자동으로 조절하여 열교환기에 유입되는 해수의 방향을 조절할 수 있으므로 자동으로 열교환기를 청소할 수 있는 장점이 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치를 도시하는 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치는 해수가 유입되는 씨 체스트(10a, 10b)와, 상기 씨 체스트(10a, 10b)에 연결된 유입관(20)과, 상기 유입관(20)에 설치된 해수 펌프(30)와, 상기 유입관(30)을 통해서 유입되는 해수를 이용하여 선박에 이용되는 냉각수를 식히는 열교환기(40)와, 상기 열교환기(40)와 배출구(52)를 연결시키는 배출관(50)과, 상기 유입관(30) 및 배출관(50)에 각각 설치된 제1밸브(60) 및 제2밸브(70)가 포함된다는 점은 종래의 선박용 냉각 장치와 동일하다.
다만, 상기 제1밸브(60) 및 제2밸브(70)는 제어부가 자동으로 작동시킬 수 있도록 자동 밸브를 이용하여야 하며, 공압식 또는 전자식 밸브 등을 이용할 수 있다.
도 2에 도시된 본 발명에 따른 선박용 냉각 장치가 도 1의 종래의 선박용 냉각 장치와 다른점은 제1분지관(80), 제2분지관(90), 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)가 설치된다는 점이다.
먼저, 상기 제1분지관(80)은 일단이 상기 유입관(20) 중 상기 제1밸브(60)와 해수 펌프(30) 사이의 임의의 지점과 연결되고, 타단이 상기 배출관(50) 중 상기 열교환기(40)와 상기 제2밸브(70) 사이의 임의의 지점과과 연결된다.
그리고, 제2분지관(90)은 일단이 상기 유입관(20) 중 상기 제1밸브(60)와 열교환기(40) 사이의 임의의 지점과 연결되고, 타단이 상기 배출관(50) 중 상기 제2밸브(70)와 배출구(52) 사이의 임의의 지점과 연결된다.
또한, 상기 제1분지관(80) 및 제2분지관(90)에 각각에는 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)가 설치된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 열교환기(40)가 정상 상태에서는 제1밸브(60) 및 제2밸브(70)가 열린 상태이고 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)는 닫힌 상태이며, 열교환기(40)에 이상이 있는 경우에는 제1밸브(60) 및 제2밸브(70)는 닫힌 상태이며 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)는 열린 상태이다.
따라서, 상기 열교환기(40)에서 해수의 유입구와 유출구가 반대로 형성되어, 열교환기(40) 내부 배관에 막힌 이물질을 제거할 수 있다.
상세한 작동 원리에 대한 설명은 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설 명한다.
압력센서(110)에 대한 설명은 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 열교환기(40)가 정상인 경우의 선박용 냉각 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 열교환기가 비정상인 경우의 선박용 냉각 장치의 작동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 열교환기(40)에 설치되는 압력 센서(110)를 설치하고, 상기 압력 센서(110)로부터 유입되는 신호에 따라서 상기 제1밸브 내지 제4밸브를 제어하는 제어부(100)를 포함하여 구성된다.
먼저, 상기 압력 센서(110)는 차압 센서를 이용하여 상기 열교환기(40)의 전후의 압력차이가 설정된 이상으로 측정되는 경우 알람신호를 제어부(100)에 송출하여 열교환기(40) 내부의 이상을 알리게 된다.
다음으로, 상기 제어부(100)는 상기 압력 센서(110)로부터 유입되는 신호에 의해서 상기 제1밸브 내지 제4밸브를 제어하게 된다.
이하, 도 3을 참조하여 열교환기(40)가 정상인 경우의 선박용 냉각 장치의 작동을 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 압력센서(110)는 열교환기(40) 입출구간의 압력차를 감지하여 임계압력이 이하인, 열교환기(40)가 정상인 것으로 판단하고, 정상신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(100)는 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)가 닫힌 상태이도록 제어하고, 제1밸브(60) 와 제2밸브(70)는 열린 상태이도록 제어할 수 있다. 이 경우, 씨 체스트(10a, 10b)로부터 유입되는 해수를 유입관(20), 제1밸브(60), 열교환기(40), 제2밸브(70), 배출관(50) 및 배출구(52)를 통해서 이동하게 된다.
이하, 도 4를 참조하여, 열교환기(40)가 비정상인 경우의 선박용 냉각 장치의 작동을 설명한다.
도 4에 도시된 바와 같이 열교환기(40) 내부 배관이 이물질에 의해서 막히게 되면, 압력 센서(110)는 열교환기(40)의 입출구간의 압력차가 임계압력 이상인 것을 감지하고, 열교환기(40)가 비정상인것으로 판단하여 알람신호를 출력할 수 있다. 그리고, 제어부(100)는 수신되는 알람신호에 따라 제1밸브(60) 및 제2밸브(70)가 닫힌 상태이도록 제어하고, 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)가 열린상태이도록 제어할 수 있다.
따라서, 씨 체스트(10a, 10b)를 따라서 유입되는 해수는 유입관(20), 해수 펌프(30), 제1분지관(80), 열교환기(40), 제2분지관(90), 배출관(50) 및 배출구(52)를 따라서 유동하게 된다.
즉, 열교환기(40)가 정상 상태인 경우와 반대 방향으로 열교환기(40)로 해수가 유입되므로 열교환기 내부에 배관을 막고 있는 이물질이 반대 방향으로 이동되면서 자연스럽게 제거될 수 있다.
상기 과정이 완료되면(즉, 열교환기(40) 내부 배관을 막고 있는 이물질이 제거되면), 압력 센서(110)는 열교환기(40) 입출구간의 압력(즉, 내부의 압력)이 임계압력인 것을 감지하고, 열교환기(40)가 정상인 것으로 판단할 수 있고, 정상신호 를 출력할 수 있다. 이 경우, 제어부(100)는 수신되는 정상신호에 따라 정상신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(100)는 수신되는 정상신호에 따라 제3밸브(82) 및 제4밸브(92)가 닫힌 상태이도록 제어하고, 제1밸브(60)와 제2밸브(70)는 열린 상태이도록 제어할 수 있다
을 다시 감지하여 다시 정상 상태로 각각의 밸브를 작동시키게 된다.
지금까지 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하였으나, 이는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해를 도모하기 위한 일 실시예에 불과하며,본 발명은 다양하게 수정, 변경되어 적용될 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 압력센서(110)는 열교환기(40) 입출구간의 압력차를 이용하여, 열교환기(40) 내부압력을 제어부(100)로 전송할 수 있다. 이 경우, 제어부(100)는 수신되는 열교환기(40)의 내부압력과 지정된 임계압력을 비교하여 열교환기(40)가 정상 또는 비정상인지를 판단할 수 있다. 제어부(100)의 판단에 따라 제1 내지 제4 밸브를 제어할 수 있음은 앞서 설명하였다.
예를 ㄷ르어, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 압력센서(110)가 열교환기(40)의 입,출구간의 압력차를 이용하여 열교환기(40)의 내부압력을 산출하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고, 다양한 압력센서를 이용하여 열교환기(40)의 내부압력을 산출할 수 있음은 본 발명의 기술적 사상에 비추어 당업자에게 자명할 것이다.
이상과 같이 본 발명은 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치를 제공하는 것을 주요한 기술적 사상으로 하고 있으며, 도면을 참고하여 상술한 실시 예는 단지 하나의 실시 예에 불과하므로 본 발명의 진정한 범위는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 종래의 해수를 이용한 선박용 냉각 장치를 도시하는 개념도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치를 도시하는 개념도.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 일 실시 예에 따른 세척 기능이 구비된 해수를 이용한 선박용 냉각 장치의 개념도.
도 4의 작동도.
<< 도면의 주요부분에 대한 설명 >>
10a, 10b: 씨 체스트
20: 유입관 30: 해수 펌프
40: 열교환기 50: 배출관
52: 배출구
60,70: 제1밸브, 제2밸브
80: 제1 분지관 82: 제3밸브
90: 제2 분지관 92: 제4밸브
100: 제어부 110: 압력 센서

Claims (2)

  1. 해수를 이용한 선박용 냉각 장치에 있어서,
    해수가 유입되는 씨 체스트와;
    상기 씨 체스트에 연결된 유입관과;
    상기 유입관에 설치된 해수 펌프와;
    상기 유입관을 통해서 유입되는 해수를 이용하여 선박에 이용되는 냉각수를 식히는 열교환기와;
    상기 열교환기와 배출구를 연결시키는 배출관과;
    상기 유입관 및 배출관에 각각 설치된 제1밸브 및 제2밸브과;
    상기 제1밸브와 해수 펌프 사이의 유입관과 일단이 연결되고, 상기 열교환기와 상기 제2밸브 사이의 배출관과 타단이 연결되는 제1분지관과;
    상기 제1밸브와 열교환기 사이의 유입관과 일단이 연결되고, 상기 제2밸브와 배출구 사이의 배출관과 타단이 연결되는 제2분지관과;
    상기 제1분지관 및 제2분지관에 각각 설치되는 제3밸브 및 제4밸브;로 구성되는 선박용 냉각 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열교환기에 설치되는 압력 센서와;
    상기 압력 센서로부터 유입되는 신호에 의해서 상기 제1밸브 내지 제4밸브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 선박용 냉각 장치.
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