KR20120025664A

KR20120025664A - 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법

Info

Publication number: KR20120025664A
Application number: KR1020100087671A
Authority: KR
Inventors: 이승재; 김기정; 김은경; 박건일; 최재웅; 허다라
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-03-16

Abstract

선박용 흡수식 냉동장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 흡수식 냉동장치는, 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 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하여 흡수액을 가열시키는 열 공급수단; 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.

고유가 시대가 도래함에 따라, 선박에서는 점차적으로 선박추진의 효율을 높이고 전체적인 에너지를 절약하는 시스템들이 도입되고 있다. 일반적으로, 선박을 운행하는 데 있어서, 에너지는 추진용 엔진에서 대부분의 에너지를 소비하고 있는데, 엔진의 작동을 위해 소요되는 연료의 25%는 폐기 가스로 대기 중에 버려지고 있는 현실이다.

이러한 폐기 가스를 이용해 폐열의 일부를 회수하는 여러 시스템이 활발하게 도입되고 있다. 예컨대, 선박들은 급수를 가열하여 필요한 스팀이나 열수를 공급하기 위하여 보일러가 설치되는데, 이러한 보일러의 효율을 높임과 아울러 에너지 절약을 위하여, 선박으로부터 발생되는 배기가스의 열을 이용하여 보일러로 공급되는 급수를 가열시키기 위한 이코노마이저(Economizer)가 설치된다.

종래의 이코노마이저가 구비된 선박의 보일러 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 선박의 엔진(10) 내에 마련된 연소실(11)에서는 공기와 연료의 혼합물이 연소되어 필요한 동력을 발생시킨다. 연소가 완료되어 생성된 배기가스는 연소실(11)과 유체연통된 배기관(12)을 통하여 외부로 배출되게 된다. 이때, 상기 선박의 엔진에서 나오는 폐열은 대략 230℃일 수 있는데, 이러한 고온의 배기가스의 폐열을 활용하고자, 상기 배기관(12)에는 이코노마이저(14)가 설치된다. 상기 이코노마이저(14) 내에는 내부에 급수가 유동하는 급수 파이프(15)가 마련되어 있다. 상기 급수 파이프(15)로 공급된 급수는 상기 배기관(12)을 통하여 흐르는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기로 변환된 후, 필요한 곳에 공급되어 사용된다.

그러나, 상기 이코노마이저(14)를 설치한 경우에도, 상기 이코노마이저(14)를 거친 배기가스의 온도는 대략 200℃ 이상이므로, 이를 그대로 외부로 방출하는 경우에, 에너지 효율측면에서 바람직하지 않다.

본 발명의 실시예는, 엔진의 배기가스로부터 버려지는 폐열 에너지를 유용한 에너지로 사용할 수 있는 구성을 포함하는 선박용 흡수식 냉동장치 및 흡수식 냉동방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 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 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하여 상기 흡수액을 가열시키는 열 공급수단; 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 냉동장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)일 수 있다.

또한, 상기 작동유체는 청수일 수 있다.

또한, 상기 열 공급수단은, 상기 엔진의 배기관에 장착되어, 상기 엔진의 배기관을 통하여 배출되는 고온의 배기가스와 저온의 열매(熱媒)와의 열교환을 수행하는 열교환부; 및 상기 열교환부에서의 열교환을 통하여 가열된 상기 열매의 열을 상기 재생기에 공급하도록, 상기 열교환부와 상기 재생기 사이에서 상기 열매가 순환하는 열매 순환유로;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 열매는 청수(fresh water)일 수 있다.

또한, 상기 열매 순환유로에는, 상기 열매의 유량을 조절하기 위한 펌프가 마련될 수 있다.

또한, 상기 열교환부는 상기 엔진의 배기관의 표면과 면 접촉하고, 내부에 상기 열매를 수용하는 케이싱을 포함하고, 상기 케이싱은 상기 열매 순환유로와 유체 연통하는 열매 유입구 및 열매 유출구를 구비할 수 있다.

또한, 상기 케이싱은 상기 배기관의 외주면을 둘러싸면서 상기 배기관의 표면과 면 접촉을 하는, 단면이 환형인 원통형일 수 있다.

또한, 상기 열매 유입구 및 상기 열매 유출구는 상기 케이싱 상에서 대향하는 위치에 마련될 수 있다.

또한, 냉동기의 응축기에는, 상기 흡수식 냉동기의 재생기에서 증발한 냉매를 응축시키도록 상기 해수 파이프가 연장되어 설치될 수 있다.

또한, 상기 해수 파이프에는, 상기 해수함으로부터 공급되는 해수의 유량을 조절하기 위한 펌프가 마련될 수 있다.

또한, 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, 상기 열교환기로 공급되는 작동유체의 유량을 조절하기 위한 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 엔진의 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하여 상기 흡수액을 가열시키는 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 작동유체는 청수일 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, 선박 엔진의 배기가스의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시킬 수 있다.

또한, 압축기를 사용할 필요가 없이, 엔진의 배기가스의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시키므로, 선박 전체의 에너지 효율을 증가시킬 수 있다.

또한, 흡수식 냉동기를 이용하여 선실 내의 공기를 냉각시킬 수 있다.

도 1은 종래의 선박의 엔진으로부터의 배기가스의 폐열을 이용하는 이코노마이저의 개략도이다.
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 2에 도시된 흡수식 냉동장치에서의 열 공급수단의 제1 형태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 흡수식 냉동장치에서의 열 공급수단의 제2 형태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 6은 도 5의 선Ⅵ-Ⅵ을 취해진 개략적 단면도이다.
도 7은 도 5의 열 공급수단의 개략적 사시도이다.

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 연소실(11)에서 연소된 배기가스의 폐열을 이용하여 작동된다.

상기 선박의 엔진(10)의 연소실(11)은 배기관(12)과 유체연통되어 있어, 상기 연소실(11)에서 연소완료된 배기가스는 상기 배기관(12)을 통하여 외부로 배출된다. 이 경우, 상기 배기관(12)에는 이코노마이저(14)가 설치될 수 있다. 상기 이코노마이저(14) 내에는 내부에 급수가 유동하는 급수 파이프(15)가 마련되어 있는데, 상기 급수 파이프(15)로 공급된 급수는 상기 배기관(12)을 통하여 흐르는 배기가스로부터 열을 공급받아 증기로 변환되어, 필요한 용도로 사용된다.

상기 흡수식 냉동장치는, 흡수식 냉동기(100), 열 공급수단 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, 일례로 선박의 선실 등을 열교환을 통하여 냉방시킬 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 흡수액(A)을 가열하기 위하여 상기 열 공급수단이 마련된다. 상기 열 공급수단에 대한 자세한 구성은 후술하기로 한다.

상기 재생기(130) 내의 흡수액은 상기 열 공급수단에 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 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, 상기 열교환기(180)에서 배기가스로부터 열을 공급받은 고온의 열매에 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.

이하, 상기 열 공급수단의 구성에 대해서 상세히 설명하기로 한다.

상기 열 공급수단은, 상기 엔진(10)의 배기관(12)을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 상기 흡수식 냉동기(100)의 재생기(130)로 공급하여, 상기 흡수액(A)을 가열시키기 위해 마련된 것이다. 상기 열 공급수단은 열교환부(180) 및 열매 순환유로(182)를 포함한다.

상기 열교환부(180)는 상기 엔진(10)의 배기관(12)에 장착되어, 상기 엔진(10)의 배기관(12)을 통하여 배출되는 고온의 배기가스와 저온의 열매(熱媒)와의 열교환을 수행하기 위해 마련된 것이다. 상기 열교환부(180)의 형태에 대해서는 후술하기로 한다.

또한, 상기 열매 순환유로(182)는 그 내부에 상기 열매가 유동하는 파이프로서, 상기 열교환부(180)에서의 고온의 배기가스와의 열교환을 통하여 가열된 상기 열매의 열을 상기 재생기(130)에 공급하기 위해 마련된 것이다. 본 실시예에서 상기 열매는 청수일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

한편, 상기 열매 순환유로(182)에는, 상기 배기관(12)에 장착된 상기 열교환부(180)와 상기 재생기(130) 사이에서 순환하는 냉각수의 유량을 조절하기 위한 열매순환 펌프(185)가 마련된다.

상기 열매 순환유로(182)를 통하여 상기 열교환부(180)로 흐르는 열매는, 상기 열교환부(180)에서 고온의 배기가스로부터 열을 공급받아 온도가 높아지게 된다.

이 경우, 상기 열매 순환유로(182)의 일부는 상기 재생기(130) 내의 하부에 설치되어 있어, 상기 재생기(130) 내의 흡수액에 열을 공급하고 냉각된 후, 상기 열매 순환유로(182)를 통하여 다시 상기 열교환부(180)를 향하여 흐른다.

이하, 상기 열교환부(180)의 구체적인 형태에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 도 2에 도시된 흡수식 냉동장치에서의 열교환부의 제1 형태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

도 4를 참조하면, 도시된 열교환부(180)는 전체적으로 직육면체 형상을 취하는 사각형 케이싱(181a)이다. 상기 케이싱(181a)의 일면은, 일례로 원형의 배기관(12)의 표면과 면접촉을 하고 있다. 도시된 실시예에서는, 상기 케이싱(181a)의 일면과 상기 배기관(12)의 일면은 용접에 의해 접착되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 볼트고정될 수도 있음은 물론이다.

상기 케이싱(181a)의 내부는 상기 열매가 수용될 수 있다. 또한, 상기 케이싱(181a)의 일면에는, 상기 열매 순환유로(182)와 각각 유체 연통하는 열매 유입구(183) 및 열매 유출구(184)가 마련되어 있다. 상기 재생기(130)에 열을 공급하고 냉각된 저온의 열매는 상기 열매 순환유로(182)를 흐른 뒤, 상기 열매 유입구(183)를 통하여 상기 케이싱(181a) 내부로 유입된다. 상기 케이싱(181a) 내부의 열매는 상기 배기관(12)으로부터 열을 공급받아 뜨거워진다. 뜨거워진 고온의 열매는 상기 열매 유출구(184)를 통하여 상기 열매 순환유로(182)를 통하여 상기 재생기(130)로 재공급되어, 재생기(130) 내의 흡수액(A)을 가열하게 된다.

도 5는 도 2에 도시된 흡수식 냉동장치에서의 열 공급수단의 제2 형태를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 또한, 도 6은 도 5의 선Ⅵ-Ⅵ을 취해진 개략적 단면도이고, 도 7은 도 5의 열 공급수단의 개략적 사시도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 도시된 열교환부(180)는, 일례로 원형인 배기관(12)의 외주면을 둘러싸면서 상기 배기관(12)의 표면과 면 접촉을 하는, 단면이 환형인 원통형의 케이싱(181b)이다.

구체적으로, 상기 케이싱(181b)은 상기 엔진의 배기관(12)과 동일한 중심축선을 가지며, 그 단면이 환형인 형상이다. 따라서, 상기 케이싱(181b)은 그 길이방향 전체에 걸쳐 형성된 삽입공(186)을 구비하고 있으며, 상기 배기관(12)은 상기 케이싱(181b)의 삽입공에 삽입된다. 상기 케이싱(181b)의 일면은 상기 배기관(12)의 표면과 면접촉을 하고 있다. 도시된 실시예에서는, 상기 케이싱(181b)의 일면과 상기 배기관(12)의 일면은 용접에 의해 접착되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 볼트고정될 수도 있음은 물론이다.

상기 케이싱(181b)의 내부는 상기 열매가 수용될 수 있다. 또한, 상기 케이싱(181b)의 일면에는, 상기 열매 순환유로(182)와 각각 유체 연통하는 열매 유입구(183) 및 열매 유출구(184)가 마련되어 있다.

이 경우, 상기 열매 유입구(183)와 상기 열매 유출구(183)는 상기 케이싱(181b) 상에서 대향하는 위치에 마련된다. 상기 재생기(130)에 열을 공급하고 냉각된 저온의 열매는 상기 열매 순환유로(182)를 흐른 뒤, 상기 열매 유입구(183)를 통하여 상기 케이싱(181b) 내부로 유입된다. 상기 케이싱(181b) 내부로 유입된 열매는, 도 6에 도시된 바와 같이, 두 갈래로 분기되어 상기 배기관(12)의 외주면을 따라 형성된 상기 케이싱(181b) 내부를 흐르게 된다. 따라서, 상기 케이싱(181b) 내부를 흐르는 열매는 상기 배기관(12)으로부터 열을 공급받아 뜨거워진다. 뜨거워진 고온의 열매는 상기 열매 유출구(184)를 통하여 상기 열매 순환유로(182)를 통하여 상기 재생기(130)로 재공급되어, 재생기(130) 내의 흡수액(A)을 가열하게 된다.

상기 열매 유입구(183)와 상기 열매 유출구(184)가 대향하는 위치에 마련되기 때문에, 상기 열매는 상기 배기관(12)으로부터의 열을 최적으로 흡수할 수 있게 된다.

상술한 실시예에 따르면, 선박의 엔진의 배기가스로부터의 폐열을 이용하여 흡수식 냉동기를 작동시킬 수 있다. 따라서, 흡수식 냉동기의 구동에 필요한 전력의 소모를 감소시킬 수 있다. 또한, 엔진의 배기가스의 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 2를 재참조하면, 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(190)를 더 포함한다.

상기 열교환기(190)는 공기조화덕트(195)와 유체연통되어 있다. 상기 공기조화덕트(195)를 통하여 선실 내의 공기는 상기 열교환기(190)로 유입되어 냉각된 후, 배출된다. 또한, 상기 열교환기(190) 내에는, 상기 공기조화덕트(195)를 통해 선실내의 공기를 유입 및 유출하도록 블로워(198)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(190) 내부까지 연장되어 설치되어 있으므로, 상기 증발기(110) 내에서 냉각된 저온의 청수가 상기 열교환기(190)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(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, 선박의 선실 내의 온도를 원하는 값으로 조절할 수 있다.

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 흡수액을 가열시키기 위하여, 상기 엔진의 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하는 단계를 포함한다. 이로 인해, 상기 선박의 엔진으로부터의 배기가스의 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 이용함으로써, 흡수기에서의 흡수액이 보다 효율적으로 냉매를 흡수할 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: 연소실
12: 배기관 14: 이코노마이저(economizer)
15: 급수파이프
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: 열교환부
181a, 181b: 케이싱 182: 열매 순환유로
183: 열매 유입구 184: 열매 유출구
185: 열매순환 펌프 186: 삽입공
190: 열교환기 192: 작동유체 순환유로

Claims

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 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하여 상기 흡수액을 가열시키는 열 공급수단; 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.
청구항 1에 있어서,
상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)인 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 1에 있어서,
상기 작동유체는 청수인 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 공급수단은,
상기 엔진의 배기관에 장착되어, 상기 엔진의 배기관을 통하여 배출되는 고온의 배기가스와 저온의 열매(熱媒)와의 열교환을 수행하는 열교환부; 및
상기 열교환부에서의 열교환을 통하여 가열된 상기 열매의 열을 상기 재생기에 공급하도록, 상기 열교환부와 상기 재생기 사이에서 상기 열매가 순환하는 열매 순환유로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 4에 있어서,
상기 열매는 청수(fresh water)인 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 4에 있어서,
상기 열매 순환유로에는, 상기 열매의 유량을 조절하기 위한 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 4에 있어서,
상기 열교환부는 상기 엔진의 배기관의 표면과 면 접촉하고, 내부에 상기 열매를 수용하는 케이싱을 포함하고,
상기 케이싱은 상기 열매 순환유로와 유체 연통하는 열매 유입구 및 열매 유출구를 구비하는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 7에 있어서,
상기 케이싱은 상기 배기관의 외주면을 둘러싸면서 상기 배기관의 표면과 면 접촉을 하는, 단면이 환형인 원통형인 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
청구항 8에 있어서,
상기 열매 유입구 및 상기 열매 유출구는 상기 케이싱 상에서 대향하는 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
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.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
상기 해수 파이프에는, 상기 해수함으로부터 공급되는 해수의 유량을 조절하기 위한 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
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.
청구항 12에 있어서,
상기 열교환기와 상기 흡수식 냉동기 사이에서 순환하는 작동유체가 흐르는 작동유체 순환유로에는, 상기 열교환기로 공급되는 작동유체의 유량을 조절하기 위한 펌프가 마련되는 것을 특징으로 하는 선박용 흡수식 냉동장치.
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 엔진의 배기관을 통하여 배출되는 배기가스의 폐열을 상기 흡수식 냉동기의 재생기로 공급하여 상기 흡수액을 가열시키는 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.
청구항 14에 있어서,
상기 흡수식 냉동기의 냉매는 청수(fresh water)인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
청구항 14에 있어서,
상기 작동유체는 청수인 것을 특징으로 하는 흡수식 냉동방법.
청구항 14 내지 청구항 16 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.