KR20120004628A - Mgo 냉각 장치 및 이를 포함하는 선박 - Google Patents

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Abstract

MGO 냉각 장치 및 이를 포함하는 선박이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 MGO 냉각 장치는, 엔진(engine)의 폐열을 이용하여 제1 냉각수를 냉각시키는 흡수식 냉동기, 및 제1 냉각수와 MGO(marine gas oil) 간의 열전달에 의해 MGO를 냉각시키는 제1 열교환기를 포함한다.

Description

MGO 냉각 장치 및 이를 포함하는 선박{APPARATUS FOR COOLING MARINE GAS OIL AND SHIP HAVING THE SAME}
본 발명은 냉각 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 MGO 냉각 장치 및 이를 포함하는 선박에 관한 것이다.
선박의 연료로 이용되는 MGO(marine gas oil)은 점도가 작아 엔진으로 바로 유입되기 어려우므로, MGO를 엔진에 유입시키기 전에 냉각 장치를 이용하여 약 섭씨 15 내지 17도 정도의 온도로 냉각시킬 필요가 있다.
종래 기술에 따르면, 압축기-응축기-팽창기-증발기로 이루어지는 기본 냉동 사이클에 의해 냉각수를 냉각시키고, 냉각된 냉각수와 MGO 간의 열전달을 통해 MGO를 냉각시킨다.
그러나 이러한 종래 기술에 따른 냉각 장치의 경우, 압축기를 이용함으로써 그에 따른 전력 소모가 큰 단점이 있으며, 냉동 사이클을 순환하는 냉매의 누설을 고려하여 별도의 누설 감지 센서 또는 복구 장치 등을 구비하여야 하는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은, 에너지 효율을 향상시킬 수 있으며, 냉매 누설에 대비한 추가적인 설비가 생략될 수 있는 MGO 냉각 장치 및 이를 포함하는 선박을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 엔진(engine)의 폐열을 이용하여 제1 냉각수를 냉각시키는 흡수식 냉동기, 및 제1 냉각수와 MGO(marine gas oil) 간의 열전달에 의해 MGO를 냉각시키는 제1 열교환기를 포함하는 MGO 냉각 장치가 제공될 수 있다.
흡수식 냉동기는, 냉매의 증발에 의해 제1 냉각수를 냉각시키는 증발기, 증발된 냉매를 흡수제에 흡수시키는 흡수기, 흡수기로부터 배출되는 흡수제와 냉매의 혼합물을 엔진의 폐열에 의해 가열하여 냉매를 증발시키고, 흡수제를 흡수기로 공급하는 발생기, 흡수기로부터 배출되는 혼합물을 발생기로 이송시키는 혼합물 펌프, 및 증발된 냉매를 응축시켜 증발기로 공급하는 응축기를 포함하며, 흡수기에서 냉매의 흡수에 의해 발생되는 흡수열, 및 응축기에서 냉매의 응축에 의해 발생되는 응축열은 제2 냉각수에 의해 제거될 수 있다.
흡수식 냉동기는, 증발기에서 냉매 중 증발되지 않은 일부를 증발기로 재순환시키는 냉매 펌프를 더 포함할 수 있다.
흡수식 냉동기는, 흡수기로 공급되는 흡수제와 흡수기로부터 배출되는 혼합물 간의 열전달에 의해, 흡수기로부터 배출되는 혼합물을 가열하는 제2 열교환기를 더 포함할 수 있다.
엔진의 폐열은, 엔진의 작동을 위한 연소공기가 보유하는 열, 및 엔진의 작동에 의해 엔진 바디에 전달되는 열 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상술한 MGO 냉각 장치를 포함하는 선박이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 압축기를 사용하지 않으며 엔진의 폐열을 활용함으로써 에너지 효율을 최대화할 수 있다. 또한, 냉매 누설에 대비한 감지 센서, 복구 장치 등의 부가 설비를 생략할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MGO 냉각 장치를 나타낸 개략도.
본 발명에 따른 MGO 냉각 장치 및 이를 포함하는 선박의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MGO 냉각 장치(100)를 나타낸 개략도이다.
본 실시예에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 열교환기(120) 및 냉각수 펌프(130)와, 증발기(141), 냉매(40), 냉매펌프(142), 흡수기(143), 제2 열교환기(144), 발생기(145), 혼합물 펌프(146), 및 응축기(147) 등으로 구성된 흡수식 냉동기(140)를 구비하는 MGO 냉각 장치(100)가 제시된다. 이러한 MGO 냉각 장치(100)는 선박 내에 설치되어 선박의 연료인 MGO(22)를 일정 온도, 예를 들어, 섭씨 15 내지 17도로 냉각시킬 수 있다.
이와 같은 본 실시예에 따르면, 흡수식 냉동기(140)가 이용됨으로써 전력 소모가 큰 압축기를 생략할 수 있으며, 흡수식 냉동기(140)의 작동에 엔진의 폐열을 활용함으로써 에너지 효율을 극대화할 수 있다. 또한, 흡수식 냉동기(140)의 냉매(40)로서 물을 이용할 수 있으므로, 냉매(40) 누설에 대비한 감지 센서, 복구 장치 등 부가 설비의 설치가 불필요하다.
이하, 도 1을 참조하여 본 실시예에 따른 MGO 냉각 장치(100)의 각 구성에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
흡수식 냉동기(140)는 엔진의 폐열을 이용하여 제1 냉각수(20)를, 예를 들어 섭씨 8도로 냉각시킬 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 엔진의 폐열에 의해 가열된 엔진 냉각수(10)는, 흡수식 냉동기(140)의 발생기(145)로 유입되어 제1 냉각수(20)의 냉각에 이용될 수 있다.
도 1의 경우 엔진 냉각수(10)가 흡수식 냉동기(140)로 유입되는 일 예가 도시되었으나, 엔진 폐열의 종류에 따라 연소공기 냉각수도 흡수식 냉동기(140)로 유입되어 제1 냉각수(20)의 냉각에 이용될 수 있다.
상술한 바와 같이 흡수식 냉동기(140)에 의해 냉각된 제1 냉각수(20)는, 도 1에 도시된 바와 같이 냉각수 펌프(130)에 의해 제1 열교환기(120)로 유입될 수 있다. 제1 열교환기(120)로 유입된 제1 냉각수(20)는, 도 1 에 도시된 바와 같이, 제1 열교환기(120)로 유입된 MGO(22)와 열전달을 일으킨다. 이에 따라 제1 냉각수(20)는, 예를 들어 섭씨 13도로 가열되어 다시 흡수식 냉동기(140)의 증발기(141)로 유입되며, MGO(22)는 제1 냉각수(20)에 의해 냉각되어 배출될 수 있다.
이하, 흡수식 냉동기(140)의 각 구성에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
흡수식 냉동기(140)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(141), 냉매(40), 냉매펌프(142), 흡수기(143), 제2 열교환기(144), 발생기(145), 혼합물 펌프(146) 및 응축기(147) 등으로 구성될 수 있다.
증발기(141)는 냉매(40)의 증발에 의해 제1 냉각수(20)를 냉각시킬 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 증발기(141) 내에는 응축기(147)에 의해 응축된 냉매(40), 예를 들어 물이 유입될 수 있으며, 유입된 물은 증발기(141) 내에서 증발되면서 별도의 관에 의해 증발기(141)로 유입되는 제1 냉각수(20)를 예를 들어, 섭씨 13도에서 섭씨 8도로 냉각시킬 수 있다.
이 경우, 증발기(141)의 내부는 진공 상태로 유지될 수 있으므로, 예를 들어 물로 이루어진 냉매(40)는 예를 들어 섭씨 5도 전후에서 증발될 수 있다.
증발기(141) 내부로 유입된 냉매(40) 중 증발되지 않은 일부는, 도 1에 도시된 바와 같이 증발기(141)의 바닥에 모일 수 있으며, 이와 같이 증발되지 않은 냉매(40)는 냉매(40), 냉매펌프(142)에 의해 재순환되어 증발기(141)로 다시 유입될 수 있다.
흡수기(143)는 증발기(141)에서 증발된 냉매(40)를 흡수제(42)에 흡수시킬 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 흡수기(143)는 증발기(141)와 연통되어 있어 증발기(141)에서 증발된 냉매(40), 예를 들어 증기는 흡수기(143)로 공급될 수 있으며, 공급된 증기는 발생기(145)로부터 흡수기(143)로 유입되는 흡수제(42), 예를 들어 리튬브로마이드(LiBr) 수용액에 의해 흡수되어 냉매(40)와 흡수제(42)로 이루어진 혼합물(44)이 형성될 수 있다.
이 경우, 흡수제(42)가 냉매(40)를 흡수함에 따라 흡수열이 발생될 수 있으며, 이러한 흡수열은 별도의 냉각관에 의해 예를 들어 섭씨 31도로 흡수기(143)로 유입되는 제2 냉각수(46)에 제거될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 냉매(40)와 흡수제(42)의 혼합물(44)을 흡수기(143)의 바닥에 모일 수 있으며, 이러한 혼합물(44)은 혼합물 펌프(146)의 작동에 의해 발생기(145)로 이송될 수 있다.
발생기(145)는, 흡수기(143)로부터 배출되는 흡수제(42)와 냉매(40)의 혼합물(44)을 엔진의 폐열에 의해 가열하여 냉매(40)를 증발시키고, 흡수제(42)를 흡수기(143)로 공급할 수 있다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 발생기(145)에는 흡수기(143)에서 혼합된 냉매(40)와 흡수제(42)의 혼합물(44)이 유입되고, 엔진의 폐열에 의해 가열된 엔진 냉각수(10)가 별도의 관을 통해 유입될 수 있다.
이에 따라, 엔진 폐열에 의해 가열된 엔진 냉각수(10)의 열이 혼합물(44)에 전달되어, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉매(40), 예를 들어 물은 기화되어 응축기(147)로 배출되고, 흡수제(42), 예를 들어 리튬브로마이드 수용액은 다시 흡수기(143)로 공급될 수 있다.
이 경우, 발생기(145)를 거쳐 흡수기(143)로 재공급되는 흡수제(42)와 흡수기(143)로부터 배출되는 혼합물(44)은 별도의 관을 통해 각각 제2 열교환기(144)로 유입될 수 있으며, 이들은 제2 열교환기(144) 내에서 열전달을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 흡수기(143)로부터 배출되는 혼합물(44)은, 발생기(145)로 유입되기 이전에, 흡수기(143)로 재공급되는 흡수제(42)에 의해 1차로 예비 가열될 수 있다.
응축기(147)는, 증발된 냉매(40)를 응축시켜 증발기(141)로 공급할 수 있다. 상술한 바와 같이 냉매(40)와 흡수제(42)의 혼합물(44) 중 냉매(40)는 발생기(145)에 의해 증발될 수 있으며, 이와 같이 증발된 냉매(40)는 응축기(147)로 공급될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 응축기(147) 내로 공급된 냉매(40)는 다시 액화된 후, 증발기(141)로 유입될 수 있다.
이 경우, 응축기(147)에서 냉매(40)의 응축에 의해 발생되는 응축열은 상술한 제2 냉각수(46)에 의해 제거될 수 있으며, 제2 냉각수(46)는 상술한 바와 같이 별도의 냉각관을 따라 흡수기(143)를 거쳐 응축기(147)로 유입되며, 응축열을 얻어 예를 들어 섭씨 36.5도로 온도가 상승될 수 있다.
이하, 본 실시예에 따른 MGO 냉각 장치(100)에 이용될 수 있는 엔진 폐열의 종류에 대해 설명한다.
엔진의 폐열은, 엔진의 작동을 위한 연소공기가 보유하는 열, 및 엔진의 작동에 의해 엔진 바디에 전달되는 열 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
먼저, 엔진 폐열의 종류로서 엔진의 작동을 위한 연소공기가 보유하는 열에 대해 도시되어 있다. 즉, 엔진 내에는 MGO(22)의 연소를 위해 연소공기가 유입되며, 이 경우 연소공기는 고압으로 압축되어 있으므로 이에 수반되어 필요 이상의 고온을 갖게 된다. 따라서 이러한 고온 상태의 연소공기를 적절한 온도로 냉각하기 위해 연소공기 냉각수가 이용될 수 있다.
연소공기의 냉각을 위한 연소공기 냉각수는 예를 들어 섭씨 85도로 엔진에 유입되어 예를 들어 섭씨 95도로 배출될 수 있으며, 배출된 연소공기 냉각수는 흡수식 냉동기(140)로 유입되어 제1 냉각수(20)의 냉각에 이용될 수 있다.
이어서, 엔진 폐열의 종류로서 엔진의 작동에 의해 엔진 바디에 전달되는 열에 대해 도시되어 있다. 즉, 엔진의 작동에 따라 발생되는 열을 제거하기 위하여 엔진의 바디에는 엔진 냉각수(10, jacket water)가 이용되며, 이러한 엔진 냉각수(10)는 예를 들어 섭씨 85도로 엔진의 바디에 유입되고 예를 들어 섭씨 95도로 엔진 바디로부터 배출된다. 배출된 엔진 냉각수(10)는 흡수식 냉동기(140)로 유입되어 제1 냉각수(20)의 냉각에 이용될 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
10: 엔진 냉각수
20: 제1 냉각수
22: MGO
40: 냉매
42: 흡수제
44: 혼합물
46: 제2 냉각수
100: MGO 냉각 장치
120: 제1 열교환기
130: 냉각수 펌프
140: 흡수식 냉동기
141: 증발기
142: 냉매 펌프
143: 흡수기
144: 제2 열교환기
145: 발생기
146: 혼합물 펌프
147: 응축기

Claims (6)

  1. 엔진(engine)의 폐열을 이용하여 제1 냉각수를 냉각시키는 흡수식 냉동기; 및
    상기 제1 냉각수와 MGO(marine gas oil) 간의 열전달에 의해 상기 MGO를 냉각시키는 제1 열교환기를 포함하는 MGO 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기는,
    냉매의 증발에 의해 상기 제1 냉각수를 냉각시키는 증발기;
    증발된 상기 냉매를 흡수제에 흡수시키는 흡수기;
    상기 흡수기로부터 배출되는 상기 흡수제와 상기 냉매의 혼합물을 상기 엔진의 폐열에 의해 가열하여 상기 냉매를 증발시키고, 상기 흡수제를 상기 흡수기로 공급하는 발생기;
    상기 흡수기로부터 배출되는 상기 혼합물을 상기 발생기로 이송시키는 혼합물 펌프; 및
    증발된 상기 냉매를 응축시켜 상기 증발기로 공급하는 응축기를 포함하며,
    상기 흡수기에서 상기 냉매의 흡수에 의해 발생되는 흡수열, 및 상기 응축기에서 상기 냉매의 응축에 의해 발생되는 응축열은 제2 냉각수에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 MGO 냉각 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기는,
    상기 증발기에서 상기 냉매 중 증발되지 않은 일부를 상기 증발기로 재순환시키는 냉매 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MGO 냉각 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기는,
    상기 흡수기로 공급되는 상기 흡수제와 상기 흡수기로부터 배출되는 상기 혼합물 간의 열전달에 의해, 상기 흡수기로부터 배출되는 상기 혼합물을 가열하는 제2 열교환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 MGO 냉각 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 폐열은, 상기 엔진의 작동을 위한 연소공기가 보유하는 열, 및 상기 엔진의 작동에 의해 상기 엔진 바디에 전달되는 열 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 MGO 냉각 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 MGO 냉각 장치를 포함하는 선박.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20170101541A (ko) * 2016-02-29 2017-09-06 현대중공업 주식회사 이중연료엔진 연료공급시스템

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