KR20130137843A - 선박의 냉각시스템 - Google Patents

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KR20130137843A
KR20130137843A KR1020120061434A KR20120061434A KR20130137843A KR 20130137843 A KR20130137843 A KR 20130137843A KR 1020120061434 A KR1020120061434 A KR 1020120061434A KR 20120061434 A KR20120061434 A KR 20120061434A KR 20130137843 A KR20130137843 A KR 20130137843A
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송영은
김종윤
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대우조선해양 주식회사
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Abstract

선박의 냉각시스템이 개시된다. 본 발명의 선박의 냉각시스템은, 냉각수를 이용하여 메인 엔진을 냉각시키는 메인 엔진 냉각시스템; 및 상기 냉각수가 흐르는 라인에 마련되어 상기 냉각수에 유입된 에어를 자동으로 배출시키는 자동 벤트 밸브를 포함한다.

Description

선박의 냉각시스템{COOLING SYSTEM FOR A SHIP}
본 발명은, 선박의 냉각시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉각수가 흐르는 라인에 유입된 에어를 자동으로 배출시킬 수 있는 선박의 냉각시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박에는 메인 엔진이나 발전기 엔진 등을 냉각시키기 위한 냉각시스템이 마련된다. 메인 엔진의 경우 메인 엔진 재킷으로 유출입되는 냉각수의 열교환에 의해 냉각되고, 발전기 엔진의 경우 발전기 엔진 재킷으로 유출입되는 냉각수의 열교환에 의해 냉각된다.
메인 엔진 재킷과 발전기 엔진 재킷에서 열교환되어 온도가 상승된 냉각수는 쿨러(cooler)를 통해 냉각되며, 냉각수는 메인 엔진 재킷 등과 쿨러를 연결하는 라인을 통해 순환된다.
한편 냉각시스템은 완전한 밀봉이 이루어지지 않으므로 냉각시스템으로 에어가 유입될 수 있다. 냉각시스템으로 에어가 유입되면 열교환 면적의 감소로 쿨러를 포함하는 열교환기의 효율이 떨어진다.
또한 펌프의 작동 시 냉각시스템의 가압으로 인해 에어가 압축되어 있다가 펌프의 정지 시 압해소로 에 볼륨(volume)이 커져 냉각수를 밀어내게 되고, 이로 인해 팽창 탱크(expansion tank)에 오버플로우(overflow)가 발생될 수 있다.
나아가 에어 버블(air bubble) 유동으로 인한 소음 및 진동이 발생될 수 있고, 펌프의 임펠러 및 디스크가 손상될 문제가 있다.
한국특허공개공보 제2012-0033620호(대우조선해양 주식회사) 2012.04.09.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 냉각수가 흐르는 라인에 유입되는 에어를 자동으로 배출시켜 냉각시스템의 효율을 유지할 수 있고 수동 조작의 불편함을 해소할 수 있는 선박의 냉각시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각수를 이용하여 메인 엔진을 냉각시키는 메인 엔진 냉각시스템; 및 상기 냉각수가 흐르는 라인에 마련되어 상기 냉각수에 유입된 에어를 자동으로 배출시키는 자동 벤트 밸브를 포함하는 선박의 냉각시스템이 제공될 수 있다.
상기 라인에는 적어도 하나의 루프(loop)가 마련되고, 상기 자동 벤트 밸브는 상기 루프에 마련되어 상기 루프에 모아진 에어를 자동으로 배출시킬 수 있다.
상기 메인 엔진 냉각시스템은 복수의 쿨러를 포함하고, 상기 자동 벤트 밸브는 상기 복수의 쿨러의 선단 라인에 마련될 수 있다.
상기 복수의 쿨러의 선단 라인에는 루프가 마련되고, 상기 자동 벤트 밸브는 상기 루프에 마련될 수 있다.
상기 복수의 쿨러는, 메인 엔진을 냉각시키는 메인 엔진 쿨러; 및 상기 메인 엔진 쿨러에서 공급되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 중앙 쿨러를 포함할 수 있다.
상기 자동 벤트 밸브는, 상기 라인에 마련되며, 상기 라인에 있는 에어가 유입되는 유체유입구와 상기 유체유입구를 통해 유입된 에어가 배출되는 유체배출구가 마련된 바디; 상기 유체배출구에 마련되며 상기 유체배출구와 연통되는 커넥터; 및 상기 커넥터에 결합되며 상기 유체유입구를 통해 유입되는 유체에 의해 작동되어 상기 유체배출구를 개폐시키는 유체배출구 개폐유닛을 포함할 수 있다.
상기 유체배출구 개폐유닛은, 상기 커넥터에 결합되며 상기 유체배출구와 연통되는 에어유로가 마련되고 일측부가 개방된 시트; 상기 시트의 일측부에 결합되어 개방된 상기 일측부를 밀폐하는 시트캡; 일측부는 상기 시트의 내부에 지지되고 타측부는 상기 시트캡의 내부에 지지되어 상기 시트의 내부에서 이동 가능하며 상기 에어유로를 개폐하는 디스크; 상기 디스크에 일측부가 연결되며 상기 유체유입구를 통해 유입되는 유체에 의해 상기 디스크를 이동시켜 상기 에어유로를 개폐하는 플로트; 및 상기 에어유로와 연통되도록 상기 시트에 마련되어 상기 유체유입구로 유입된 에어의 배출 통로가 되는 에어배출튜브를 포함할 수 있다.
발전기 엔진을 냉각시키는 발전기 엔진 쿨러를 더 포함하며, 상기 자동 벤트 밸브는 상기 발전기 엔진 쿨러의 선단 라인에 마련될 수 있다.
상기 발전기 엔진 쿨러의 선단 라인에는 루프가 마련되고, 상기 자동 벤트 밸브는 상기 루프에 마련될 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 선박의 냉각시스템에 있어서, 냉각수가 흐르는 라인에 루프(loop)를 주어 에어가 열교환기로 유입되는 것을 방지하고, 상기 루프에 모아진 에어를 자동으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템이 제공될 수 있다.
상기 루프에 모아진 에어는 상기 루프에 마련된 자동 벤트 밸브에 의해 배출될 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 냉각수가 흐르는 라인에 유입되는 에어를 자동으로 배출시켜 냉각시스템을 효율적이고 안정적으로 유지할 수 있고, 수동 조작의 불편함을 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 냉각시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박의 냉각시스템에서 자동 벤트 밸브를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 "D" 영역을 확대 도시한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 자동 벤트 밸브에서 에어가 배출되는 상태를 도시한 작동 상태도이다.
도 5는 도 2에 도시된 "A" 영역에 자동 벤트 밸브가 설치되는 위치를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 "B" 영역에 자동 벤트 밸브가 설치되는 위치를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 "C" 영역에 자동 벤트 밸브가 설치되는 위치를 구체적으로 도시한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박의 냉각시스템을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 선박의 냉각시스템에서 자동 벤트 밸브를 도시한 단면도이고, 도 3은 도 2의 "D" 영역을 확대 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 자동 벤트 밸브에서 에어가 배출되는 상태를 도시한 작동 상태도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박의 냉각시스템(1)은, 냉각수를 이용하여 메인 엔진을 냉각시키는 메인 엔진 냉각시스템(100)과, 냉각수가 흐르는 라인(L)에 마련되어 라인(L)에 유입된 에어를 자동으로 배출시키는 자동 벤트 밸브(200)를 구비한다.
메인 엔진 냉각시스템(100)은, 공급되는 냉각수를 이용하여 과열된 메인 엔진을 냉각시키는 것으로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 라인(L)을 통해 공급되는 냉각수를 이용하여 메인 엔진을 통과한 고온의 냉각수를 냉각시키는 메인 엔진 재킷쿨러(110)와, 메인 엔진 재킷쿨러(110)를 통과하면서 온도가 상승된 냉각수를 해수(sea water)를 이용하여 냉각시키는 중앙 쿨러(120)와, 중앙 쿨러(120)에서 냉각된 냉각수를 메인 엔진 재킷쿨러(110)로 펌핑하는 펌프(130)와, 유실된 냉각수를 보충하며 시스템에서 요구되는 스태틱 헤드(static head)를 주는 팽창탱크(140)를 포함한다.
자동 벤트 밸브(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수가 흐르는 라인(L)에 마련되어 라인(L)으로 유입된 에어를 자동으로 배출시켜 에어로 인한 열교환 면적의 감소로 쿨러의 열교환 효율이 떨어지는 것을 방지한다.
또한 본 실시 예는 자동 벤트 밸브(200)에 의해 에어가 자동으로 배출되므로 펌프(130)의 작동 시 시스템의 가압으로 인해 에어가 압축되는 것을 방지하여 팽창탱크(140)의 오버플로우를 방지할 수 있다.
나아가 에어 버블의 유동으로 인한 소음 및 진동을 발생을 방지할 수 있고, 펌프(130)의 임펠러 및 밸브 디스크의 손상 발생을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이제 자동 벤트 밸브(200)에 대해 상세히 설명하면, 자동 벤트 밸브(200)는, 냉각수가 흐르는 라인(L)에 마련(도 1 참조)되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 라인(L)에 있는 에어가 유입되는 유체유입구(211)와 유체유입구(211)를 통해 유입된 에어가 배출되는 유체배출구(212)가 마련된 바디(210)와, 유체배출구(212)에 마련되며 유체배출구(212)와 연통되는 커넥터(220)와, 커넥터(220)에 결합되며 유체유입구(211)를 통해 유입되는 유체에 의해 작동되어 유체배출구(212)를 개폐시키는 유체배출구 개폐유닛(230)을 포함한다.
자동 벤트 밸브(200)의 바디(210)는, 냉각수가 흐르는 라인(L)에 하측부가 용접 결합, 볼트 결합 또는 클랭핑 결합 등의 방식으로 결합되며, 도 2에 도시된 바와 같이, 바디(210)의 하측 영역과 상측 영역이 분리 가능하도록 하측 영역과 상측 영역이 볼트 결합될 수 있다.
자동 벤트 밸브(200)의 유체배출구 개폐유닛(230)은, 바디(210)의 내부로 유입된 에어가 자동으로 유체배출구(212)로 배출될 수 있도록 유체배출구(212)를 개폐하는 것으로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 커넥터(220)에 결합되며 유체배출구(212)와 연통되는 에어유로(231a)가 마련되고 일측부가 개방된 시트(231)와, 시트(231)의 일측부에 결합되어 개방된 일측부를 밀폐하는 시트캡(232)과, 일측부는 시트(231)의 내부에 지지되고 타측부는 시트캡(232)의 내부에 지지되어 시트(231)의 내부에서 이동 가능하며 에어유로(231a)를 개폐하는 디스크(233)와, 디스크(233)에 일측부가 연결되며 유체유입구(211)를 통해 유입되는 유체에 의해 디스크(233)를 이동시켜 에어유로(231a)를 개폐하는 플로트(234)와, 에어유로(231a)와 연통되도록 시트(231)에 마련되어 유체유입구(211)로 유입된 에어의 배출 통로가 되는 에어배출튜브(235)를 포함한다.
본 실시 예에서 플로트(234)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 일측에 마련된 레버(234a)에 의해 디스크(233)에 스플릿 핀(P)으로 핀 결합의 방식으로 연결되며, 스플릿 핀(P)은 레버(234a)와 일체로 회전된다. 또한 스플릿 핀(P)에는 홈(H)이 마련되어 있고, 이 홈(H)에 의해 디스크(233)에 걸림 연결되어 있으므로 플로트(234)의 상하 이동 시 디스크(233)는 스플릿 핀(P)과의 걸림 연결으로 직선 이동되어 에어유로(231a)를 개폐한다.
이하에서 전술한 도면을 참조하여 자동 벤트 밸브(200)의 작동 상태를 간략히 설명하다.
먼저 바디(210)의 내부에 냉각수가 채워져 있는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 플로트(234)가 냉각수에 의해 부유된 채 있고, 도 3에 도시된 바와 같이, 유체배출구(212)와 연통되는 에어유로(231a)는 디스크(233)에 의해 막혀져 있어 바디(210) 내부에 있는 에어는 에어배출튜브(235)를 통해 배출될 수 없다.
이 상태에서 계속해서 에어가 유입되면 에어의 압력에 의해 플로트(234)가, 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(210)의 하측 방향으로 이동된다. 플로트(234)가 이동되면, 전술한 바와 같이, 레버(234a)와 스플릿 핀(P)이 같이 회동되며, 스플릿 핀(P)이 회동되면 디스크(233)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 후방으로 이동되어 에어유로(231a)를 개방시킨다. 그 결과 바디(210)의 내부에 있는 에어는 에어배출튜브(235), 바디(210)의 내부 공간, 에어유로(231a) 및 유체배출구(212)로 순차적으로 이동되어 배출된다.
한편 본 실시 예는, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각수가 흐르는 라인(L)에 루프(LP, loop)를 주어 밸브(V)의 누설 등으로 인해 시스템의 내부로 유입된 에어가 루프(LP)에 모이게끔 하여 에어 버블이 쿨러로 유입되는 것을 1차적으로 차단할 수 있다.
그리고 본 실시 예에서 루프(LP)는 쿨러의 선단 라인(L)에 마련될 수 있고, 루프(LP)에 자동 벤트 밸브(200)를 마련하여 루프(LP)에 에어가 찰 때마다 자동으로 배출하여 루프(LP) 내에 항상 냉각수가 차있게 할 수 있다. 따라서 상대적으로 수위가 낮은 쿨러의 내부에 항상 냉각수가 채워져 있게 함으로써 열교환 효율을 유지할 수 있다.
본 실시 예에서 루프(LP)는 냉각수가 흐르는 라인(L)을 기존 라인(L)으로부터 상측 방향으로 돌출시켜서 마련한 라인(도 7 참조)을 의미한다. 또한 본 실시 예에서 루프(LP)는 라인(L)의 설계상 필연적으로 돌출 설계시킨 라인을 포함한다.
한편 본 실시예는 발전기 엔진을 냉각시키는 발전기 엔진 쿨러(300)를 더 포함하며, 자동 벤트 밸브(200)는 발전기 엔진 쿨러(300)의 선단 라인(L)에 마련될 수 있다.
또한 발전기 엔진 쿨러(300)의 선단 라인(L)에, 도 1에 도시된 바와 같이, 루프(LP)를 마련할 수 있고, 이 루프(LP)에 자동 벤트 밸브(200)를 설치할 수 있다.
도 5는 도 1에 도시된 "A" 영역에 자동 벤트 밸브가 설치되는 위치를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 중앙 쿨러(120)는 플레이트 타입의 열교환기 일 수 있고, 자동 벤트 밸브(200)는 고온의 냉각수에 유입된 에어 버블이 중앙 쿨러(120)로 유입되는 것을 차단하기 위해 고온의 냉각수가 유입되는 라인(HOT IN)에 마련될 수 있고, 이 라인에 루프(LP)를 마련할 수도 있다.
또한 자동 벤트 밸브(200) 및 루프(LP)는 다른 냉각수가 유입되는 라인(COOL IN)과 다른 냉각수가 배출되는 라인(COOL OUT)에도 마련될 수 있다.
도 6은 도 1에 도시된 "B" 영역에 자동 벤트 밸브가 설치되는 위치를 구체적으로 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 발전기 엔진 쿨러(300)는 쉘 및 튜브 타입의 열교환기일 수 있고, 자동 벤트 밸브(200) 및 루프(LP)는 중앙 쿨러(120)에서 냉각된 냉각수가 유입되는 라인(COOL IN)과 발전기 엔진의 열을 흡수한 고온의 냉각수가 유입되는 라인(HOT IN)에 마련될 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 "C" 영역에 자동 벤트 밸브가 설치되는 위치를 구체적으로 도시한 도면이다.
자동 벤트 밸브(200)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 열교환기 전단 이외에도 배관 배치상 루프(LP)가 형성되어 에어가 찰 가능성이 있는 영역에도 마련될 수 있다.
이상에서 살펴 본 바와 같이 본 실시예는 냉각수가 흐르는 라인에 유입되는 에어를 자동으로 배출시켜 냉각시스템을 효율적이고 안정적으로 유지할 수 있고, 수동 조작의 불편함을 해소할 수 있는 이점이 있다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 선박의 냉각시스템 100 : 메인 엔진 냉각시스템
110 : 메인 엔진 재킷쿨러 120 : 중앙 쿨러
130 : 펌프 140 : 팽창탱크
200 : 자동 벤트 밸브 210 : 바디
220 : 커넥터 230 : 유체배출구 개폐유닛
300 : 발전기 엔진 쿨러 L : 라인
LP : 루프(loop) P : 스플릿 핀
V : 밸브

Claims (11)

  1. 냉각수를 이용하여 메인 엔진을 냉각시키는 메인 엔진 냉각시스템; 및
    상기 냉각수가 흐르는 라인에 마련되어 상기 라인에 유입된 에어를 자동으로 배출시키는 자동 벤트 밸브를 포함하는 선박의 냉각시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 라인에는 적어도 하나의 루프(loop)가 마련되고,
    상기 자동 벤트 밸브는 상기 루프에 마련되어 상기 루프에 모아진 에어를 자동으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인 엔진 냉각시스템은 복수의 쿨러를 포함하고,
    상기 자동 벤트 밸브는 상기 복수의 쿨러의 선단 라인에 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 쿨러의 선단 라인에는 루프가 마련되고,
    상기 자동 벤트 밸브는 상기 루프에 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 쿨러는,
    메인 엔진을 냉각시키는 메인 엔진 쿨러; 및
    상기 메인 엔진 쿨러에서 공급되는 고온의 냉각수를 냉각시키는 중앙 쿨러를 포함하는 선박의 냉각시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동 벤트 밸브는,
    상기 라인에 마련되며, 상기 라인에 있는 에어가 유입되는 유체유입구와 상기 유체유입구를 통해 유입된 에어가 배출되는 유체배출구가 마련된 바디;
    상기 유체배출구에 마련되며 상기 유체배출구와 연통되는 커넥터; 및
    상기 커넥터에 결합되며 상기 유체유입구를 통해 유입되는 유체에 의해 작동되어 상기 유체배출구를 개폐시키는 유체배출구 개폐유닛을 포함하는 선박의 냉각시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유체배출구 개폐유닛은,
    상기 커넥터에 결합되며 상기 유체배출구와 연통되는 에어유로가 마련되고 일측부가 개방된 시트;
    상기 시트의 일측부에 결합되어 개방된 상기 일측부를 밀폐하는 시트캡;
    일측부는 상기 시트의 내부에 지지되고 타측부는 상기 시트캡의 내부에 지지되어 상기 시트의 내부에서 이동 가능하며 상기 에어유로를 개폐하는 디스크;
    상기 디스크에 일측부가 연결되며 상기 유체유입구를 통해 유입되는 유체에 의해 상기 디스크를 이동시켜 상기 에어유로를 개폐하는 플로트; 및
    상기 에어유로와 연통되도록 상기 시트에 마련되어 상기 유체유입구로 유입된 에어의 배출 통로가 되는 에어배출튜브를 포함하는 선박의 냉각시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    발전기 엔진을 냉각시키는 발전기 엔진 쿨러를 더 포함하며,
    상기 자동 벤트 밸브는 상기 발전기 엔진 쿨러의 선단 라인에 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 발전기 엔진 쿨러의 선단 라인에는 루프가 마련되고,
    상기 자동 벤트 밸브는 상기 루프에 마련되는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
  10. 선박의 냉각시스템에 있어서,
    냉각수가 흐르는 라인에 루프(loop)를 주어 에어가 열교환기로 유입되는 것을 방지하고, 상기 루프에 모아진 에어를 자동으로 배출시키는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 루프에 모아진 에어는 상기 루프에 마련된 자동 벤트 밸브에 의해 배출되는 것을 특징으로 하는 선박의 냉각시스템.
KR1020120061434A 2012-06-08 2012-06-08 선박의 냉각시스템 KR20130137843A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101522223B1 (ko) * 2014-02-05 2015-05-26 한국원자력연구원 파단유량 자동중지장치 및 이를 구비하는 원전
KR101674633B1 (ko) * 2015-11-16 2016-11-09 백설현 선박 엔진용 오토 에어 벤트 장치
KR20220041615A (ko) 2020-09-25 2022-04-01 삼성중공업 주식회사 해양 구조물의 냉각 시스템

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