KR20120006938A - 하나 이상의 냉각 장치를 갖는 외양-항행 선박 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 냉각 장치와 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비를 가지며, 특히 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원을 갖는, 선박, 특히 여객선 또는 이와 유사한 외양-항행 선박에 관한 것으로, 하나 이상의 냉각 장치는 흡수식 냉각 장치와 같이 구성되며, 하나 이상의 파워 공급원은 폐열 측에서 하나 이상의 흡수식 냉각 장치에 연결된다. 흡수식 냉각 장치는 폐열 측에 하나 이상의 빠져나가는 폐열 라인을 가지며, 흡수식 냉각 장치의 하나 이상의 폐열 라인은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비에 연결된다. 특히, 해수용 열적 해수담수화 설비는 폐열을 사용하기 위한 설비로서 제공되고, 흡수식 냉각 장치의 잔류 열로 작동될 수 있다.

Description

하나 이상의 냉각 장치를 갖는 외양-항행 선박{OCEAN-GOING VESSEL HAVING AT LEAST ONE REFRIGERATING MACHINE}
본 발명은 하나 이상의 냉각 장치와 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비를 가지며, 특히 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원을 갖는, 선박, 바람직하게는 여객선 또는 이와 유사한 외양-항행 선박에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 특히 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원에 의해 제공된 열이 폐열을 사용하기 위한 설비 내에서 사용되는, 전술된 선박을 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.
특히, 선박 추진 시스템용의 파워 공급원에 의해 사용되는 에너지의 특정 부분이 선박을 구동하기 위한 파워로 변환되기 때문에, 사용된 에너지의 상당 부분이 열로서 사용되지 않은 상태로 유지된다. 지금까지, 주요하게 이 열은 선박의 선창 및/또는 선박의 그 외의 다른 편의시설에 열을 가하기 위해서만 사용되어 왔다.
본 발명의 목적은 가능한 최적의 방식으로 완벽하게 특히 선박 추진 시스템용 파워 공급원의 폐열을 사용하는 데 있으며, 이에 따라 선박의 작동은 더욱 경제적이게 된다. 이 목적은 청구항 제1항의 특징에 따르는 선박에 의해 구현된다. 이 목적은 청구항 제6항의 방법에 따라 구현된다. 본 발명의 선호되는 추가 개선점과 실시예는 종속항에 기술된다.
선박, 바람직하게는 여객선 또는 이와 유사한 외양-항행 선박은 하나 이상의 냉각 장치와 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비를 가지며, 특히 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원을 가지며, 하나 이상의 냉각 장치는 흡수식 냉각 장치와 같이 구성되며, 하나 이상의 파워 공급원은 폐열 측에서 하나 이상의 흡수식 냉각 장치에 연결되고, 흡수식 냉각 장치는 폐열 측에 하나 이상의 빠져나가는 폐열 라인을 가지며, 흡수식 냉각 장치의 하나 이상의 폐열 라인은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비에 연결된다.
파워 공급원, 흡수식 냉각 장치 및 폐열을 이용하기 위한 설비의 이러한 구조에 따라, 파워 공급원에 의해 제공된 폐열의 다수의 최적화된 용도가 제공된다. 이는 우선적으로 이를 위해 흡수식 냉각 장치에 공급되고, 용매로부터 흡수된 냉각제를 배출하기 위하여 흡수식 냉각 장치의 정류기 내에서 사용된다. 흡수식 냉각 장치의 정류기로부터, 파워 공급원의 폐열의 잔류 열은 그 뒤 흡수식 냉각 장치로부터 폐열을 사용하기 위한 설비로 폐열 라인을 통해 공급된다. 정류기에서의 잔류 열에 추가하여, 흡수식 냉각 장치가 작동되는 동안 폐열은 또한 응축기에 축적되고, 또한 제 2 폐열 라인을 통해 폐열을 사용하기 위한 설비에 공급된다. 폐열을 사용하기 위한 설비의 치수에 의존하여, 또한 흡수식 냉각 장치로부터 단지 제 1 폐열 라인 또는 단지 제 2 폐열 라인 또는 제 1 및 제 2 폐열 라인이 폐열을 사용하기 위한 설비로 안내될 수 있으며, 선택적으로 추가 폐열 라인이 제공될 수 있다.
이 경우, 바람직하게는 더 높은 온도의 폐열이 파워 공급원으로부터 흡수식 냉각 장치로 안내된다. 흡수식 냉각 장치의 폐열 측에서 더 낮은 온도의 폐열은 폐열을 사용하기 위해 제공된 설비에 대해 충분하다.
흡수식 냉각 장치의 응축기로부터의 폐열은 적어도 폐열을 사용하기 위한 설비와 흡수식 냉각 장치 사이의 회로 내에서 안내될 수 있는 열 전달 매체로 전달되는 것이 선호된다.
추가 개선점에 따라서, 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비는 해수를 위한 열적 해수담수화 설비이다. 이러한 해수담수화 설비에 따라, 선박에서 영구적으로 유지되는 드링킹 및 처리 수의 양이 최소한으로 감소될 수 있다.
열적 해수담수화 설비는 특히, 해수담수화 설비가 진공 하에서 해수를 증발시키는 경우 저온 수준에서 작동될 수 있다. 그러나, 파워 공급원에 의해 제공된 폐열은 적어도 상당히 높은 온도를 가져서 제공된 폐열은 파워 공급원의 다운스트림에 직접 연결된 해수담수화 설비 내에서 최적의 상태로 사용될 수 없다. 파워 공급원과 해수담수화 설비 사이의 열 흐름 기술 양태에 따라 배열된 흡수식 냉각 장치로 인하여 흡수식 냉각 장치 내에서 사용되는 더 차가운 잔류 또는 폐열은 바람직하게는 해수담수화 설비에 공급된다. 따라서, 파워 공급원의 폐열은 최적의 상태로 사용된다.
폐열을 사용하기 위한 그 외의 다른 설비는 예를 들어, 크루즈선에 있는 가열식 수영장, 고온수 탱크, 특히 위생적인 고온수 탱크 또는 하나 이상의 폐열 라인에 의해 흡수식 냉각 장치로부터 공급된 잔류 또는 폐열을 사용하여 가열되는 탱크 히터일 수 있다. 폐열을 사용하기 위한 설비의 치수는 이 경우 각각의 경우 잔류 또는 폐열에 의존된다.
폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비 내에서 필요 시에 흡수식 냉각 장치로부터 제거된 이 잔류 또는 폐열을 사용하기 위하여, 폐열 측 상의 흡수식 냉각 장치로부터 폐열을 사용하기 위한 설비들 중 한 설비로 빠져나가는 하나 이상의 폐열은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 그 외의 다른 설비에 대한 하나 이상의 브랜치(branch)를 갖는다. 그 뒤, 각각의 열 흐름은 대응하는 제어 장치에 의해 폐열을 사용하기 위한 설비로 분배될 수 있다. 폐열을 사용하기 위한 추가 설비로 빠져나가는 폐열의 브랜치는 흡수식 냉각 장치의 응축기로부터 빠져나가는 제 2 폐열 라인 상에 도는 흡수식 냉각 장치의 정류기로부터 빠져나가는 제 1 폐열 라인 상에 위치될 수 있으며, 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비는 제 1 및 제 2 폐열 라인, 선택적으로 추가 폐열 라인에 연결될 수 있다.
흡수식 냉각 장치 내에서, 파워 공급원으로부터 공급된 폐열 에너지는 용매로부터 흡수된 냉각제를 배출시키기 위해 사용된다. 따라서, 폐열 에너지는 열-화학적으로 변환된다. 폐열 에너지는 흡수식 냉각 장치의 냉각 측에 공급되고 응축기 내에서 응축된다. 그 뒤, 열은 응축기로부터 공급된 응축된 냉각제를 팽창시키고 증발시킴으로써 흡수식 냉각 장치의 냉각 측에서 냉각 매체로부터 추출된다. 이를 위해, 냉각 매체 내에 수용된 사용가능한 열은 냉각 매체로부터 응축기 내의 냉각제로 전달된다. 이는 냉각되는 냉각 매체가 안내되는 냉각 측 상에 냉각 회로를 갖는 흡수식 냉각 장치에 의해 구현된다. 이 냉각 회로는 선박 내에 설치된 냉각 시스템의 일부인 것이 선호된다. 따라서, 폐열, 특히 선박 추진 시스템용 파워 공급원의 폐열을 최적의 상태로 이용할 수 있음에 따라, 선박의 영역들은 에너지가 냉각 시스템에 대해 추가로 생성될 필요가 없이 냉각될 수 있다.
본 발명은 특히, 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원에 의해 제공된 열이 폐열을 사용하기 위한 설비 내에서 적어도 부분적으로 사용되는, 초기에 설계된 선박을 작동시키는 방법을 추가로 포함하고, 파워 공급원에 의해 제공된 열의 적어도 일부분이 하나 이상의 흡수식 냉각 장치에 공급되고, 냉각 회로의 냉각 매체는 흡수식 냉각 장치를 사용하여 냉각되며, 흡수식 냉각 장치가 작동되는 중에 축적되는 폐열의 적어도 일부분은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비에 공급된다.
이 경우, 흡수식 냉각 장치의 응축기로부터 제거된 폐열 및/또는 흡수식 냉각 장치 내에서 사용되는 파워 공급원의 열의 잔류 열은 폐열을 사용하기 위한 설비에 공급된다. 따라서, 더 높은 온도의 폐열은 흡수식 냉각 장치에 공급되고, 더 낮은 온도의 폐열은 폐열을 사용하기 위한 설비에 공급되며, 폐열은 폐열을 사용하기 위한 설비 내에서의 용도 및 흡수식 냉각 장치 내에서 사용하기 위한 충분히 높은 온도를 갖는다.
파워 공급원에 의해 제공된 폐열의 사전 정해진 부분이 흡수식 냉각 장치에 공급됨에 따라, 폐열은 폐 에너지로서 사용될 뿐만 아니라 흡수식 냉각 장치 내의 열-화학적 변환으로 인해 또한 냉각 회로의 냉각 매체를 냉각하기 위해 사용된다. 냉각 회로는 냉각 시스템 내에 일체 구성될 수 있으며, 선박의 선창(hold)을 냉각하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 바람직하게는 에어-컨디셔닝 시스템의 냉각 매체의 냉각은 더 이상 추가 기술적 수단을 요하지 않는다.
흡수식 냉각 장치가 작동되는 동안 축적되는 폐열의 최적화된 사용을 위해, 이 폐열의 적어도 일부는 해수의 열적 해수담수화(thermal desalination)를 위해 사용된다. 특히, 해수는 진공 하에서 증발되며, 흡수식 냉각 장치의 작동을 위해 고온의 폐열이 필요치 않아서 본 발명에 따르는 열적 해수담수화 설비는 흡수식 냉각 장치의 잔류 및 폐열로 작동될 수 있다.
도면은 본 발명의 가능한 실시예의 방법을 예시적으로 도시한다.
일점쇄선에 의해 블록으로 도시된 흡수식 냉각 장치(absorption refrigerating machine, 1)가 예시되며, 점선에 의해 블록으로 도시된 해수담수화 설비(desalination plant, 2)가 예시되고, 파워 공급원(3) 및 재료와 열 흐름의 각각의 제거 및 공급 라인이 예시된다. 공정도는 열 흐름 기술 양태로부터 해수담수화 설비(2) 및 흡수식 냉각 장치(1)에 연결된 설비를 추가로 도시한다.
흡수식 냉각 장치(1)는 정류기(rectifier, 4), 응축기(condenser, 5), 증발기(evaporator, 6) 및 업쇼버(absorber, 7)를 포함한다. 용매와 냉각제는 흡수식 냉각 장치(1) 내의 회로 내에서 안내되고, 냉각제는 정류기(4) 내의 용매로부터 분리되고 응축기(5)에 공급된다. 응축기(5) 내에서, 냉각제는 액화되고 팽창 밸브(expansion valve, 8)에 의해 증발기(6)에 공급된다. 증발된 냉각제는 그 뒤 업쇼버(7) 내의 용매에 의해 흡수된다. 용매는 정류기(4)와 업쇼버(7) 사이의 회로 내에서 용매 펌프(9)에 의해 안내되며, 여기서 용매와 냉각제 혼합물은 정류기(4)로 흐르며, 또한 업쇼버(7)로 흐르는 용매는 열 교환기(10)에 의해 역류 상태로 안내될 수 있다.
해수담수화 설비(2)는 증발기(11), 응축기(12) 및 열 교환기(13)로 구성된다. 해수담수화 설비(2)가 작동 중, 담수화되는 해수는 해수 라인(14)에 의해 공급되고 열 교환기(13) 내에서 사전-가열된다. 열 교환기(13)로부터 사전-가열된 해수는 증발기(11) 내로 이동하고, 증발기(11) 내에서 증발되며, 그 뒤 응축기(12) 내에서 재차 액화되고, 용기(15) 내에 수집된다. 생성된 신선한 물은 용기(15)에 연결된 신선한 물 라인(16)에 의해 추가 사용을 위해 제거될 수 있다. 증발된 해수는 염수 라인(17)에 의해 증발기(11)로부터 제거될 수 있다.
파워 공급원(3)으로부터 폐열 라인(waste heat line, 18)이 흡수식 냉각 장치(1)의 정류기(4)에 제공되며, 이에 따라 파워 공급원(3)으로부터 제공된 폐열 에너지는 흡수식 냉각 장치(1)를 작동시키기 위해 정류기(4)에 공급된다. 정류기(4) 내에서 사용되지 않은 파워 공급원(3)의 폐열의 잔류 열은 잔류 열 라인(19)에 의해 해수담수화 설비(2)의 증발기(11)에 공급될 수 있다. 잔류 열을 이용하여, 공급된 해수는 해수담수화 설비(2)의 증발기(11) 내의 보일(boil)로 보내지며, 증발된다. 증발기(11) 내의 잔류 열을 이용한 후, 이는 배출 라인(20)에 의해 해수담수화 설비(2)로부터 배출된다.
흡수식 냉각 장치(1)가 작동 중, 흡수식 냉각 장치(1)의 응축기(5)에 축적되는 폐열은 추가로 해수담수화 설비(2)에 공급된다. 이를 위해, 공급 라인(21)과 회수 라인(22)이 응축기(5)와 열 교환기(13) 사이에 배열되어 열 전달 매체가 응축기(5)와 열 교환기(13) 사이의 회로 내에서 안내될 수 있다. 이 열 전달 매체는 응축기(5) 내에서 가열되고, 공급 라인(21)에 의해 열 교환기(13)에 공급되며, 해수 라인(14)에 의해 공급된 해수를 초기에 가열하기 위하여 열 교환기(13) 내에서 사용된다. 냉각된 열 전달 매체는 회수 라인(22)에 의해 응축기(5)로 회수된다.
히터(23)는 열 전달 매체의 회로에 연결되고, 이에 따라 열 전달 매체는 공급 라인(21)의 브랜치(branch, 24)에 의해 공급될 수 있다. 히터(23) 내에서 사용되는 열 전달 매체는 회수 라인(22)에 공급된다. 폐열을 사용하기 위한 또 다른 설비(25)가 브랜치(26)에 의해 정류기(4)와 증발기(11) 사이의 잔류 열 라인(19)에 연결된다.
추가로, 에어 컨디셔닝 시스템(air conditioning system, 28)의 냉각 회로(27)의 섹션은 흡수식 냉각 장치(1)의 증발기(6) 내에 일체 구성되며, 여기서 냉각 회로(27)의 가열된 냉각 매체는 냉각제를 증발시키기 위하여 증발기(6) 내에서 사용된다. 이 경우, 냉각 매체는 냉각되고 에어-컨디셔닝되는 에어-컨디셔닝 시스템(28)의 영역으로 공급된다. 게다가, 업쇼버(7)에서 흡수식 냉각 장치(1)로부터의 열은 냉각 유닛(29)에 의해 제거되고, 이 열은 그 외의 다른 열 이용 공정에 대해 사용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 하나 이상의 냉각 장치와 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비를 가지며, 특히 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원을 갖는, 선박, 특히 여객선 또는 이와 유사한 외양-항행 선박으로서,
    하나 이상의 냉각 장치는 흡수식 냉각 장치와 같이 구성되며, 하나 이상의 파워 공급원은 폐열 측에서 하나 이상의 흡수식 냉각 장치에 연결되고, 흡수식 냉각 장치는 폐열 측에 하나 이상의 빠져나가는 폐열 라인을 가지며, 흡수식 냉각 장치의 하나 이상의 폐열 라인은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비에 연결되는 선박.
  2. 제1항에 있어서, 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비는 해수를 위한 열적 해수담수화 설비인 선박.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폐열 측 상의 흡수식 냉각 장치로부터 폐열을 사용하기 위한 설비들 중 하나의 설비까지의 하나 이상의 빠져나가는 폐열 라인은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 그 외의 다른 설비에 대한 하나 이상의 브랜치를 갖는 선박.
  4. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서, 흡수식 냉각 장치는 냉각 측에 냉각 회로를 갖는 선박.
  5. 제3항에 있어서, 냉각 회로는 선박 내에 설치된 냉각 시스템의 일부인 선박.
  6. 특히, 선박 추진 시스템용의 하나 이상의 파워 공급원에 의해 제공된 열이 폐열을 사용하기 위한 설비 내에서 적어도 부분적으로 사용되는, 제1항에 따르는 선박, 바람직하게는 여객선 또는 이와 유사한 외양-항행 선박을 작동시키는 방법으로서, 파워 공급원에 의해 제공된 열의 적어도 일부분이 하나 이상의 흡수식 냉각 장치에 공급되고, 냉각 회로의 냉각 매체는 흡수식 냉각 장치를 사용하여 냉각되며, 흡수식 냉각 장치가 작동되는 중에 축적되는 폐열의 적어도 일부분은 폐열을 사용하기 위한 하나 이상의 설비에 공급되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 흡수식 냉각 장치가 작동되는 동안에 축적되는 폐열의 적어도 일부분은 해수의 열적 해수담수화를 위해 사용되는 방법.
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