KR20120020529A - 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법 - Google Patents

선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20120020529A
KR20120020529A KR1020100084185A KR20100084185A KR20120020529A KR 20120020529 A KR20120020529 A KR 20120020529A KR 1020100084185 A KR1020100084185 A KR 1020100084185A KR 20100084185 A KR20100084185 A KR 20100084185A KR 20120020529 A KR20120020529 A KR 20120020529A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
absorption
working fluid
engine
absorption chiller
refrigerant
Prior art date
Application number
KR1020100084185A
Other languages
English (en)
Inventor
이승재
김기정
김은경
박건일
최재웅
허다라
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성중공업 주식회사 filed Critical 삼성중공업 주식회사
Priority to KR1020100084185A priority Critical patent/KR20120020529A/ko
Publication of KR20120020529A publication Critical patent/KR20120020529A/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B27/00—Machines, plants or systems, using particular sources of energy
    • F25B27/02—Machines, plants or systems, using particular sources of energy using waste heat, e.g. from internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J2/00—Arrangements of ventilation, heating, cooling, or air-conditioning
    • B63J2/12—Heating; Cooling
    • B63J2002/125—Heating; Cooling making use of waste energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2327/00—Refrigeration system using an engine for driving a compressor
    • F25B2327/001—Refrigeration system using an engine for driving a compressor of the internal combustion type
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y02A30/274—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies using waste energy, e.g. from internal combustion engine
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T70/00—Maritime or waterways transport

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

선박용 흡수식 냉동장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 흡수식 냉동장치는, 공기 흡입부 및 냉각재킷이 구비된 선박의 엔진의 폐열을 이용한 선박용 흡수식 냉동장치로서, 냉매의 증발 잠열을 이용하여 작동유체를 냉각시키는 증발기, 증발기에서의 증발된 냉매를 흡수하는 흡수액이 수용된 흡수기, 냉매의 흡수를 통하여 묽어진 흡수기의 흡수액을 가열시켜 재생시키는 재생기, 및 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키는 응축기를 가지고 선박에 설치되는 흡수식 냉동기; 엔진의 냉각 재킷(jacket)으로부터의 냉각수의 열을 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하기 위해, 냉각 재킷과 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 냉각수가 순환하도록, 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 유체연통하는 냉각수 순환유로; 및 해수와의 열교환을 통하여 흡수식 냉동기의 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하도록, 흡수기에 설치되고, 선박의 해수함(sea-chest)으로부터 공급되는 해수가 지나가는 해수 파이프;를 포함한다.

Description

선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법{ABSORPTION CHILLER UNIT FOR SHIP AND ABSORPTION CHILIING METHOD}
본 발명은 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박의 엔진의 폐열을 이용한 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법에 관한 것이다.
일반적으로 내연기관 엔진을 사용하는 선박의 경우, 연소실로 흡입되는 공기와 연료의 혼합물의 연소에 의한 연소열에 의해 엔진이 과열되게 된다. 이러한 엔진의 과열을 방지하고자, 엔진을 냉각시키기 위한 방법의 일환으로, 청수(fresh water)를 이용하여 엔진의 실린더블록 주위를 순환시키는 수냉식 방법이 이용되고 있다.
이 경우, 상기 청수가 과열되는 것을 방지하고자, 선박의 외부로부터 해수를 선박내로 유입시킨 후, 고온의 청수를 상기 해수로 열교환시켜 냉각시키는 방법이 이용된다. 즉, 엔진과의 열교환을 통하여 청수의 온도가 더 높아지면, 열교환기로 해수를 더 많이 유입시키고, 반대로 청수의 온도가 낮아지면 해수를 적게 유입시켜 청수의 온도를 조절한다.
이러한 종래의 엔진 냉각방식이 도 1에 도시되어 있다. 엔진(10) 내에는 내부에 복수개의 실린더(미도시)가 형성된 실린더블록(11) 이 마련되어 있으며, 이러한 실린더 블록(11)이 과열되는 것을 방지하고자, 상기 엔진(10) 내에는 엔진을 냉각시킬 냉각수, 예컨대 청수가 흐를 수 있는 유로인 냉각 재킷(jacket; 12)이 마련되어 있다. 상기 냉각 재킷(12)을 통하여 엔진(10) 내에서 순환하는 청수는 엔진(10)에서 발생하는 열을 흡수한 후, 열교환기(20)로 냉각수 순환유로(15)를 통하여 흐르게 된다.
한편, 상기 열교환기(20) 내에는 고온의 청수, 예컨대 85℃ 내지 94℃의 청수를 냉각시키기 위한 해수 순환유로(22)가 마련되어 있다. 상기 해수 순환유로(22)에는 해수 펌프(24)가 마련되어 있어, 선박의 선체외판(1) 외부에서 유동하는 해수를 유입시킨다. 유입된 저온의 해수, 예컨대 32℃의 해수는 상기 열교환기(20)에서 고온의 청수로부터 열을 흡수한 후, 다시 선체외판(1) 외부로 버려지게 된다.
그러나, 전술한 수냉식 방법의 경우 선박으로부터 배출되는 폐열, 즉 고온의 냉각수의 열을 유용하게 사용하지 않은 채, 그대로 외부로 방출하고 있다. 오히려, 선박의 엔진(10)의 냉각을 위하여 해수 펌프(24)의 구동과 같은 추가적인 전력에너지가 소모되고 있는 실정이므로, 에너지 효율 측면에서 바람직하지 않다.
본 발명의 실시예는, 엔진의 냉각수로부터 버려지는 폐열 에너지를 유용한 에너지로 사용할 수 있는 구성을 포함하는 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 공기 흡입부 및 냉각재킷이 구비된 선박의 엔진의 폐열을 이용한 선박용 흡수식 냉동장치로서,
흡수기의 흡수액을 가열시켜 재생시키는 재생기, 및 상기 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키는 응축기를 가지고 선박에 설치되는 흡수식 냉동기; 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)으로부터의 냉각수의 열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하기 위해, 상기 냉각 재킷과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 냉각수가 순환하도록, 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 유체연통하는 냉각수 순환유로; 및 해수와의 열교환을 통하여 상기 흡수식 냉동기의 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하도록, 상기 흡수기에 설치되고, 상기 선박의 해수함(sea-chest)으로부터 공급되는 해수가 지나가는 해수 파이프;를 포함하는 것인 선박용 흡수식 냉동장치를 제공하고자 한다.
또한, 상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)일 수 있다.
또한, 상기 작동유체는 청수일 수 있다.
또한, 상기 흡수식 냉동기의 응축기에는, 상기 흡수식 냉동기의 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키도록 상기 해수 파이프가 연장되어 설치될 수 있다.
또한, 상기 냉각수 순환유로에는, 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 순환하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 냉각수 펌프가 마련될 수 있다.
또한, 상기 해수 파이프에는, 상기 해수함으로부터 공급되는 해수의 유량을 조절하기 위한 해수 펌프가 마련될 수 있다.
또한, 상기 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 흡입공기를 냉각시키도록, 상기 엔진의 공기 흡입부에 설치되고, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 흡입공기와의 열교환을 수행하는 열교환기;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열교환기와 상기 흡수식 냉동기 사이에서 순환하는 작동유체가 흐르는 작동유체 순환유로에는, 작동유체의 유량을 조절하기 위한 작동유체 펌프가 마련될 수 있다.
또한, 상기 엔진의 공기 흡입부에는 흡입공기를 과급시키는 과급기가 마련되어 있으며, 상기 열교환기는 상기 과급기보다 상류에 설치될 수 있다.
또한, 상기 선박의 선실을 냉방시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 선박의 선실 내의 공기와의 열교환을 수행하는 열교환기;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열교환기와 상기 흡수식 냉동기 사이에서 순환하는 작동유체가 흐르는 작동유체 순환유로에는, 작동유체의 유량을 조절하기 위한 작동유체 펌프가 마련될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 냉매의 증발 잠열을 이용하여 작동유체를 냉각시키는 증발기, 상기 증발기에서의 증발된 냉매를 흡수하는 흡수액이 수용된 흡수기, 상기 냉매의 흡수를 통하여 묽어진 상기 흡수기의 흡수액을 가열시켜 재생시키는 재생기, 및 상기 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키는 응축기를 가지고 선박에 설치되는 흡수식 냉동기를 이용하는 흡수식 냉동방법에 있어서,
상기 선박의 엔진에 마련된 냉각 재킷(jacket)으로부터의 냉각수의 열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하도록, 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 상기 냉각수를 순환시키는 단계; 및 해수와의 열교환을 통하여 상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하도록, 상기 선박의 해수함(sea-chest)으로부터 상기 흡수기로 해수가 흐르도록 하는 단계;를 포함하는 것인 흡수식 냉동방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)일 수 있다.
또한, 상기 작동유체는 청수일 수 있다.
또한, 상기 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 흡입공기를 냉각시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 흡입공기를 열교환시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 선박의 선실을 냉방시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 선박의 선실 내의 공기를 열교환시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법에 따르면, 선박의 엔진의 냉각수의 과열을 방지하는 동시에, 냉각수의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시킬 수 있다.
또한, 압축기를 사용할 필요가 없이, 냉각수의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시키므로, 선박 전체의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 흡수식 냉동기를 이용하여 엔진으로의 흡입공기를 냉각시킴으로써, 엔진의 출력을 높일 수 있다.
도 1은 종래의 선박의 엔진의 냉각수의 냉각방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동장치의 개략도이다.
도 3은 도 2에 도시된 흡수식 냉동장치에 있어서, 흡수식 냉동기를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2의 흡수식 냉동장치를 이용한 제1 적용례로서, 선박의 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 공기를 냉각시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2의 흡수식 냉동장치를 이용한 제2 적용례로서, 흡수식 냉동장치를 이용하여 선실을 냉방하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동장치의 개략도이고, 도 3은 도 2에 도시된 흡수식 냉동장치에 있어서, 흡수식 냉동기를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도시된 선박용 흡수식 냉동장치는, 선박의 엔진(10)으로부터의 폐열을 이용하기 위한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 선박용 흡수식 냉동장치는, 상기 선박의 엔진(10) 내의 실린더블록(11)을 지나가도록 마련된 냉각 재킷(12)에서 순환하는 냉각수의 폐열을 이용한다.
상기 냉각 재킷(12)은, 선박의 엔진(10) 내에서의 연료와 공기의 혼합물의 연소로부터 발생되는 연소열로 인해, 상기 선박의 엔진(10)이 과열되어 파손되는 것을 방지하기 위해 마련된 것이다.
상기 흡수식 냉동장치는, 흡수식 냉동기(100), 냉각수 순환유로(132) 및 해수 파이프(152)를 포함하여 구성된다.
상기 흡수식 냉동기(100)는 냉매를 이용하여 작동유체를 냉각시키기 위해 마련된 것으로, 증발기(110), 흡수기(120), 재생기(130) 및 응축기(140)를 포함한다.
상기 증발기(110)는 냉매의 증발 잠열을 이용하여 선박의 엔진(10)으로 흡입되는 공기를 냉각시킬 작동 유체를 냉각시키기 위해 마련된 것이다. 본 실시예에서는 냉매로 청수(fresh water)를 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 증발기(110) 내에는 상기 작동유체 순환유로(192)가 마련되어 있다. 상기 작동유체 순환유로(192)를 통하여 상기 증발기(110) 내부를 통과하게 되는 작동유체는 상기 증발기(110) 내에서의 냉매의 증발 잠열에 의해 냉각된다. 냉각된 상기 작동유체는, 후술하는 바와 같이, 다양한 용도의 냉각매체로 사용될 수 있다.
또한, 상기 증발기(110)의 하부에는 냉매 펌프(116)가 마련되어 있어, 상기 증발기(110) 내의 하부에 저장된 냉매액(W)을 냉매 파이프(112)를 통하여 상기 증발기(110)의 상부로 공급하게 된다. 상기 증발기(110)의 상부로 공급된 냉매, 즉 청수는 상기 증발기(110) 내에서 노즐을 통하여 상기 작동유체 순환유로(192)의 상부로 분사되는 동시에 증발하게 된다.
이러한 냉매의 증발 잠열을 이용하여 상기 작동유체 순환유로(192) 내로 흐르는 작동유체가 냉각되게 된다. 이 경우, 증발된 냉매로서의 청수는 연결 파이프(118)를 통하여 상기 흡수기(120)로 흐르게 된다.
상기 흡수기(120)는 상기 증발기(110)에서 증발된 냉매, 본 실시예에서는 청수를 흡수하기 위해 마련된 것이다. 상기 증발기(110)에서 증발이 계속되면 수증기 분압이 점점 높아지게 되므로 증발 온도도 상승하게 되어, 적절한 냉각효과를 얻을 수 없게 된다. 따라서, 증발된 냉매를 흡수기(120) 내에 저장된 흡수액(A)에 흡수시키면 상기 증발기(110) 내에서의 냉매의 증발 압력 및 온도를 일정하게 유지될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 흡수기(120)의 흡수액(A)으로서, 리튬브로마이드(LiBr) 수용액을 사용하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 흡수기(120) 내에서의 흡수액(A)이 증발된 냉매를 흡수할 때 발생하는 흡수열을 제거하기 위해 상기 흡수기(120) 내에는 별도의 냉각수가 흐르는 열교환부로서 해수 파이프(152)가 마련된다.
상기 해수 파이프(152)는, 상기 선박의 해수함(sea-chest; 150)으로부터 공급되는 해수가 지나가는 파이프로서, 상기 흡수기(120) 내를 지나가도록 설치되어 있다. 또한, 상기 해수 파이프(152) 상에는 해수 펌프(154)가 마련되어 있어, 상기 해수함(150)으로부터 상기 흡수기(120) 내로 공급되는 해수의 양을 조절할 수 있다. 상기 해수 파이프(152)로 흐르는 저온의 해수 덕분에, 상기 흡수액(A)의 흡수작용에 의한 흡수열은 제거될 수 있다.
상기 흡수액(A)인 리튬브로마이드 수용액이 흡수작용을 계속하게 되면, 리튬브로마이드 수용액은 점점 묽게 되어 흡수작용을 계속할 수가 없게 된다. 따라서, 상기 흡수액(A)의 재생을 위하여 재생기(130)가 마련된다. 상기 흡수기(120)의 하부에는 흡수액 펌프(124)가 마련되어 있어, 상기 흡수기(120) 내의 하부에 저장된 리튬브로마이드 수용액을 흡수액 파이프(122)를 통하여 상기 재생기(130)의 상부로 공급하게 된다.
상기 재생기(130)는 냉매 즉, 청수를 흡수함으로써 묽어진 상기 흡수기(120)의 리튬브로마이드 수용액을 가열시킴으로써 재생시키기 위해 마련된 것으로, 상기 흡수액 파이프(122)는 상기 재생기(130)의 상부와 유체연통 되어 있다.
상기 재생기(130) 내의 흡수액(A)은 가열수단에 의해 가열되게 되는데, 본 실시예에서는 상기 가열수단으로서, 상기 엔진(10)의 냉각 재킷(12)과 유체연통하는 냉각수 순환유로(132)가 마련된다.
상기 냉각수 순환유로(132)는 상기 냉각 재킷(12)과 접속되어 있어, 상기 엔진(10)의 연소열을 흡수하여 온도가 높아진 냉각수는 상기 냉각수 순환유로(132)를 통하여 흐르게 된다.
이 경우, 상기 냉각수 순환유로(132)의 일부는 상기 재생기(130) 내의 하부에 설치되어 있어, 상기 재생기(130) 내의 흡수액에 열을 공급하고 냉각된 후, 상기 냉각수 순환유로(132)를 통하여 엔진(10)의 냉각 재킷(12)으로 흐르게 되어 엔진(10)을 냉각한다. 한편, 상기 재생기(130) 내의 흡수액은 고온의 냉각수로부터 열에 의해 가열되어, 고온 고압을 유지하면서 냉매 증기, 즉 본 실시예에서는 수증기가 흡수액으로부터 분리된다. 분리된 수증기는 상기 재생기(130)와 상기 응축기(140)를 연결하는 연결 파이프(133)를 통하여 상기 응축기(140)로 흐르게 된다.
한편, 상기 냉각수 순환유로(132)에는, 상기 엔진의 냉각 재킷(12)과 상기 재생기(130) 사이에서 순환하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 냉각수 펌프(134)가 마련된다.
한편, 상기 재생기(130)에서 수증기가 분리되어 농축된 흡수액인 리튬브로마이드 수용액은 흡수액 파이프(138)를 통하여 상기 흡수기(120)로 다시 보내어 진다.
이 경우, 상기 재생기(130)와 상기 흡수기(120) 사이에는 흡수액 열교환기(160)가 설치되어 있어, 상기 재생기(130)로 보내지는 저온의 묽은 리튬브로마이드 수용액과 상기 흡수기(120)로 보내지는 고온의 농축된 리튬브로마이드 수용액의 열교환을 수행한다. 따라서, 상기 흡수액 열교환기(160)는 상기 재생기(130)에서의 가열량과 상기 흡수기(120)에서의 냉각열량을 대폭 절감함으로써 열효율을 개선하는 역할을 한다.
상기 흡수기(120)로 들어온 농축된 리튬브로마이드 수용액은 다시 냉매증기를 흡수하여 저농도가 된 후, 다시 상기 재생기(130)로 들어가서 가열 및 농축 과정을 연속적으로 반복한다.
상기 응축기(140)는 상기 재생기(130)에서 증발한 냉매 즉, 수증기를 응축시키기 위하여 마련된 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 응축기(140) 내에는 증발된 냉매 즉, 수증기를 응축시키기 위하여 열교환부로서 상기 흡수기(120) 내를 지나가는 해수 파이프(152)가 연장되어 설치되어 있다. 따라서, 상기 흡수기(120)를 통과한 해수는 응축기(140) 내부를 통하여 흐르게 된다.
상기 응축기(140) 내의 증발된 냉매 즉, 본 실시예에서는, 수증기는 열교환부인 상기 해수 파이프(152)의 내부로 흐르는 해수에 의해 냉각되어 응축된다. 응축된 냉매액, 즉 청수는 이후에 냉매 파이프(142)를 통하여 상기 증발기(110)로 재공급된다. 이 경우 상기 냉매 파이프(142)에는 팽창밸브(144)가 마련되어 있어, 냉매액인 청수는 감압된 상태로 상기 증발기(110)로 재공급된다. 상기 증발기(110)로 돌아온 냉매액은 다시 증발하여 냉동작용을 계속하게 된다.
한편, 상기 응축기(140)의 해수 파이프(152)를 통과한 해수는 선체외판(1) 외부로 배출된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 흡수식 냉동장치에 있어서, 냉매의 흐름에 대하여 설명하기로 한다. 이 경우, 상기 선박용 흡수식 냉동장치의 세부적인 구성요소의 작동에 대해서는 상술하였는바, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 흡수식 냉동기(100)의 증발기(110)에서 증발 잠열에 의해 상기 작동유체를 냉각시킨 냉매(W, 본 실시예에서는 청수)는 상기 흡수기(120) 내의 흡수액(A)인 리튬브로마이드 수용액에 의해 흡수되기 시작한다. 이후, 냉매(W)를 흡수하여 농도가 저하된 흡수액(A)은 재생기(130)로 보내어진다.
상기 재생기(130)에서는, 엔진(10)의 냉각 재킷(12)으로부터의 고온의 냉각수에 의해 상기 저농도의 흡수액(A)이 가열되어 냉매(W)와 흡수(A)액이 분리되게 된다.
냉매(W)를 분리하여 농축된 흡수액(A)은 다시 흡수기(120)로 들어가 흡수작용을 재수행하게 되고, 상기 재생기(130)에서 나온 냉매증기(W)는 응축기(140)로 들어가 해수에 의해 냉각 및 응축되어 상기 증발기(110)로 재공급되어, 한 사이클의 냉매 순환 과정을 마치게 된다.
이러한 순환과정을 반복적으로 수행함으로써, 상기 증발기(110) 내에서 작동유체 순환유로(192)를 통하여 흐르는 상기 작동유체를 일정한 온도로 냉각시킬 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 선박의 엔진의 냉각수로부터의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시킬 수 있다. 따라서, 흡수식 냉동기의 구동에 필요한 전력의 소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 엔진의 냉각수 폐열 활용을 통하여 선박 전체의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 흡수식 냉동장치를 이용한 적용례에 대해 설명하기로 한다.
도 4는 도 2의 흡수식 냉동장치를 이용한 제1 적용례로서, 선박의 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 공기를 냉각시키는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 선박용 흡수식 냉동장치에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호가 부여되었으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 도시된 선박의 엔진(10)에는, 선박의 엔진(10)의 연소실로 유입되는 공기를 안내하기 위한 공기 흡입부(16)가 마련되어 있다. 또한, 공기 흡입부(16)에는 흡입공기를 과급시킴으로써, 더 많은 질량유량의 공기가 엔진(10)의 연소실로 유입되도록 과급기(17)가 마련되어 있다.
본 실시예에서의 선박용 흡수식 냉동장치는, 상기 공기 흡입부(16)에 설치되는 열교환기(190)를 더 포함한다. 상기 열교환기(190)는, 흡수식 냉동기(100)에서 냉각된 작동유체, 예컨대 청수를 이용하여 상기 흡입공기를 냉각시키기 위해 마련된 것이다.
전술한 바와 같이, 상기 흡수식 냉동기(100)의 증발기(110) 내에는 작동유체 순환유로(192)가 마련되어 있어, 상기 작동유체 순환유로(192)를 통하여 상기 증발기(110) 내부를 통과하게 되는 작동유체, 즉 청수는 상기 증발기(110) 내에서의 냉매의 증발 잠열에 의해 냉각된다.
본 실시예에서는, 상기 작동유체 순환유로(192)가 상기 열교환기(190) 내부까지 연장되어 설치되어 있으므로, 상기 증발기(110) 내에서 냉각된 저온의 청수가 상기 열교환기(190)에서 흡입공기를 냉각시킨다. 흡입공기로부터 열을 공급받아 가열된 청수는, 상기 작동유체 순환유로(192)를 통하여 상기 증발기(110) 내로 유입되어 재냉각되게 된다.
한편, 상기 작동유체 순환유로(192)에는, 상기 열교환기(190)와 상기 흡수식 냉동기(100)의 증발기(110) 사이에서 순환되는 작동유체 즉, 청수의 유량을 조절하기 위한 펌프(194)가 마련되어 있다.
이러한 펌프(194)의 유량조절에 의해 열교환되는 청수의 양을 조절함으로써, 흡입공기의 온도를 원하는 온도로 냉각시킬 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 과급기(17)로 유입되는 공기를 미리 냉각시켜, 과급기(17)의 과급효율을 증대시키기 위해, 상기 열교환기(190)가 상기 과급기(17)보다 상류에 설치된다.
상술한 실시예에 따르면, 흡수식 냉동기(100)에서 냉각된 작동유체를 이용하여 선박의 엔진으로 유입되는 공기를 냉각시킴으로써, 흡입공기의 질량유량을 증대시킬 수 있다. 이로 인해, 엔진의 연소효율 및 출력을 증대시킬 수 있다.
도 5는 도 2의 흡수식 냉동장치를 이용한 제2 적용례로서, 흡수식 냉동장치를 이용하여 선실을 냉방하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도시된 선박용 흡수식 냉동장치에 있어서, 도 2 및 도 3에 도시된 구성과 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호가 부여되었으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에서의 선박용 흡수식 냉동장치는, 선박의 선실을 냉방시키기 위하여, 흡수식 냉동기(100)에서 냉각된 작동유체, 예컨대 청수를 이용하여 선박의 선실 내의 공기와의 열교환을 수행하는 열교환기(180)를 더 포함한다.
상기 열교환기(180)는 공기조화덕트(182)와 유체연통되어 있다. 상기 공기조화덕트(182)를 통하여 선실 내의 공기는 상기 열교환기(180)로 유입되어 냉각된 후, 배출된다. 또한, 상기 열교환기(180) 내에는, 상기 공기조화덕트(182)를 통해 선실내의 공기를 유입 및 유출하도록 블로워(186)가 마련되어 있다.
전술한 바와 같이, 상기 흡수식 냉동기(100)의 증발기(110) 내에는 작동유체 순환유로(192)가 마련되어 있어, 상기 작동유체 순환유로(192)를 통하여 상기 증발기(110) 내부를 통과하게 되는 작동유체, 즉 청수는 상기 증발기(110) 내에서의 냉매의 증발 잠열에 의해 냉각된다.
본 실시예에서는, 상기 작동유체 순환유로(192)가 상기 열교환기(180) 내부까지 연장되어 설치되어 있으므로, 상기 증발기(110) 내에서 냉각된 저온의 청수가 상기 열교환기(180)에서 선실의 공기를 냉각시킨다. 선실의 공기로부터 열을 공급받아 가열된 청수는, 상기 작동유체 순환유로(192)를 통하여 상기 증발기(110) 내로 유입되어 재냉각되게 된다.
한편, 상기 작동유체 순환유로(192)에는, 상기 열교환기(180)와 상기 흡수식 냉동기(100)의 증발기(110) 사이에서 순환되는 작동유체 즉, 청수의 유량을 조절하기 위한 펌프(194)가 마련되어 있다. 이러한 펌프(194)의 유량조절에 의해 열교환되는 청수의 양을 조절함으로써, 선박의 선실 내의 온도를 원하는 값으로 조절할 수 있다.
전술한 실시예에서, 상기 선박의 엔진(10)의 흡입공기를 냉각시키기 위해 마련된 열교환기(190)와, 상기 선박의 선실의 공기 온도를 낮추기 위해 마련된 열교환기(180)가, 각각 별개인 것으로 예를 들어 설명하였으나, 2개의 실시예를 동시에 적용할 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동방법에 대해서 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡수식 냉동방법은, 냉매, 예컨대 청수의 증발 잠열을 이용하여 작동유체를 냉각시키는 증발기, 상기 증발기에서의 증발된 냉매를 흡수하는 흡수액이 수용된 흡수기, 상기 냉매의 흡수를 통하여 묽어진 상기 흡수기의 흡수액을 가열시켜 재생시키는 재생기, 및 상기 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키는 응축기를 가지고 선박에 설치되는 흡수식 냉동기를 이용하는 흡수식 냉동방법에 관한 것이다.
상기 흡수식 냉동방법은, 상기 선박의 엔진에 마련된 냉각 재킷(jacket)으로부터의 냉각수의 열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하도록, 상기 선박의 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 상기 냉각수를 순환시키는 단계를 포함한다. 이로 인해, 상기 선박의 엔진으로부터의 냉각수의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 구동할 수 있다.
또한, 상기 흡수식 냉동방법은, 해수와의 열교환을 통하여 상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하도록, 상기 선박의 해수함(sea-chest)으로부터 상기 흡수기로 해수가 흐르도록 하는 단계를 포함한다. 상기 해수를 이용함으로서, 흡수기에서의 흡수액이 보다 효율적으로 냉매를 흡수할 수 있다.
또한, 상기 흡수식 냉동방법은, 상기 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 흡입공기를 냉각시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체, 예컨대 청수와 상기 흡입공기를 열교환시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 이로 인해, 상기 엔진으로 유입되는 공기의 온도를 낮춰 흡입공기의 질량유량을 증대함으로써, 엔진의 출력을 높일 수 있다.
또한, 상기 흡수식 냉동방법은, 상기 선박의 선실을 냉방시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 선박의 선실 내의 공기를 열교환시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 엔진 11:실린더 블록
12: 냉각 재킷(jacket)
100: 흡수식 냉동기 110: 증발기
120: 흡수기 130: 재생기
132: 냉각수 순환유로 152: 해수 파이프
140: 응축기 150: 해수함(sea-chest)
160: 흡수액 열교환기 180, 190: 열교환기
192: 작동유체 순환유로

Claims (16)

  1. 공기 흡입부 및 냉각재킷이 구비된 선박의 엔진의 폐열을 이용한 선박용 흡수식 냉동장치로서,
    냉매의 증발 잠열을 이용하여 작동유체를 냉각시키는 증발기, 상기 증발기에서의 증발된 냉매를 흡수하는 흡수액이 수용된 흡수기, 상기 냉매의 흡수를 통하여 묽어진 상기 흡수기의 흡수액을 가열시켜 재생시키는 재생기, 및 상기 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키는 응축기를 가지고 선박에 설치되는 흡수식 냉동기;
    상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)으로부터의 냉각수의 열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하기 위해, 상기 냉각 재킷과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 냉각수가 순환하도록, 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 유체연통하는 냉각수 순환유로; 및
    해수와의 열교환을 통하여 상기 흡수식 냉동기의 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하도록, 상기 흡수기에 설치되고, 상기 선박의 해수함(sea-chest)으로부터 공급되는 해수가 지나가는 해수 파이프;를 포함하는 것인 선박용 흡수식 냉동장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)인 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동유체는 청수인 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기의 응축기에는, 상기 흡수식 냉동기의 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키도록 상기 해수 파이프가 연장되어 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉각수 순환유로에는, 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 순환하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 냉각수 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해수 파이프에는, 상기 해수함으로부터 공급되는 해수의 유량을 조절하기 위한 해수 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 흡입공기를 냉각시키도록, 상기 엔진의 공기 흡입부에 설치되고, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 흡입공기와의 열교환을 수행하는 열교환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 열교환기와 상기 흡수식 냉동기 사이에서 순환하는 작동유체가 흐르는 작동유체 순환유로에는, 작동유체의 유량을 조절하기 위한 작동유체 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 엔진의 공기 흡입부에는 흡입공기를 과급시키는 과급기가 마련되어 있으며,
    상기 열교환기는 상기 과급기보다 상류에 설치되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선박의 선실을 냉방시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 선박의 선실 내의 공기와의 열교환을 수행하는 열교환기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 열교환기와 상기 흡수식 냉동기 사이에서 순환하는 작동유체가 흐르는 작동유체 순환유로에는, 작동유체의 유량을 조절하기 위한 작동유체 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
  12. 냉매의 증발 잠열을 이용하여 작동유체를 냉각시키는 증발기, 상기 증발기에서의 증발된 냉매를 흡수하는 흡수액이 수용된 흡수기, 상기 냉매의 흡수를 통하여 묽어진 상기 흡수기의 흡수액을 가열시켜 재생시키는 재생기, 및 상기 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키는 응축기를 가지고 선박에 설치되는 흡수식 냉동기를 이용하는 흡수식 냉동방법에 있어서,
    상기 선박의 엔진에 마련된 냉각 재킷(jacket)으로부터의 냉각수의 열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하도록, 상기 엔진의 냉각 재킷(jacket)과 상기 흡수식 냉동기의 재생기 사이에서 상기 냉각수를 순환시키는 단계; 및
    해수와의 열교환을 통하여 상기 흡수기에서 발생하는 흡수열을 제거하도록, 상기 선박의 해수함(sea-chest)으로부터 상기 흡수기로 해수가 흐르도록 하는 단계;를 포함하는 것인 흡수식 냉동방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 작동유체는 청수인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
  15. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 엔진의 공기 흡입부로 유입되는 흡입공기를 냉각시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 흡입공기를 열교환시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
  16. 청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선박의 선실을 냉방시키도록, 상기 흡수식 냉동기에서 냉각된 작동유체와 상기 선박의 선실 내의 공기를 열교환시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
KR1020100084185A 2010-08-30 2010-08-30 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법 KR20120020529A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100084185A KR20120020529A (ko) 2010-08-30 2010-08-30 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100084185A KR20120020529A (ko) 2010-08-30 2010-08-30 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120020529A true KR20120020529A (ko) 2012-03-08

Family

ID=46129100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100084185A KR20120020529A (ko) 2010-08-30 2010-08-30 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20120020529A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271762B1 (ko) * 2010-12-16 2013-06-05 삼성중공업 주식회사 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템
CN103148627A (zh) * 2013-03-07 2013-06-12 广东申菱空调设备有限公司 一种低噪声箱式防护型船用水冷冷水机组
KR102035749B1 (ko) 2019-01-10 2019-10-24 주식회사 센추리 선박용 수냉식 응축기

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101271762B1 (ko) * 2010-12-16 2013-06-05 삼성중공업 주식회사 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템
CN103148627A (zh) * 2013-03-07 2013-06-12 广东申菱空调设备有限公司 一种低噪声箱式防护型船用水冷冷水机组
KR102035749B1 (ko) 2019-01-10 2019-10-24 주식회사 센추리 선박용 수냉식 응축기

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120025664A (ko) 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법
KR100732228B1 (ko) 하이브리드 흡수식 냉동기
KR101271762B1 (ko) 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템
CN105783023A (zh) 一种利用吸收式热泵驱动暖风器的装置及方法
CN108995790B (zh) 一种余热回收式船舶空调系统
CN100489417C (zh) 硫氰酸钠-氨扩散吸收式制冷装置
KR20120020529A (ko) 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법
CN103968596B (zh) 一种利用尾气热能的船用节能空调
KR101291169B1 (ko) 선박의 흡수식 냉동기
CN109323480B (zh) 一种利用邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置
KR101206023B1 (ko) 선박 엔진용 희박 연소시스템 및 희박 연소방법
KR101271189B1 (ko) 선박의 흡입공기 냉각시스템
KR100814615B1 (ko) 흡수식 및 압축식 사이클을 이용한 열 병합발전시스템
JP2000121196A (ja) 排熱利用冷暖房システム
KR102286057B1 (ko) 선박 해수온도차 발전 장치 연동형 흡수식 냉동장치
KR20120020842A (ko) 선박 엔진의 연소공기 냉각 시스템 및 방법
JPH0237262A (ja) 燃料電池の排熱利用装置
CN207702760U (zh) 内燃机余热驱动的溴化锂吸收式制冷机组
CN206875752U (zh) 船用吸收式节能空调系统
KR101228064B1 (ko) 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템
KR100827569B1 (ko) 히트펌프를 구비한 흡수식 냉동장치
CN212481749U (zh) 燃气发电冷却系统
KR101324119B1 (ko) 중앙청수 냉각장치와 과급기가 설치된 선박의 흡입공기 냉각시스템
JP2002061983A (ja) 吸収式冷凍機
CN109323479A (zh) 一种利用邮轮柴油机余热驱动的溴化锂吸收式制冷装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application