KR20150092488A - 선박용 냉각시스템 - Google Patents

Abstract

선박용 냉각시스템이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 일부가 선체 외판으로 형성된 헐 탱크(hull tank); 수요처에서 사용된 냉각수를 상기 헐 탱크로 안내하되, 상기 선체 외판의 내측면으로 냉각수를 분사하는 노즐을 구비하는 회수라인; 및 상기 헐 탱크에 수집 또는 저장된 냉각수를 상기 수요처로 제공하는 흡입라인;을 포함하는, 선박용 냉각시스템이 제공된다.

Description

선박용 냉각시스템 {COOLING SYSTEM FOR SHIP}

본 발명은 선박용 냉각시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선내 각종 수요처로 공급되는 냉각수를 냉각시키기 위한 선박용 냉각시스템에 관한 것이다.

일반적으로 선박 등에는 엔진, 발전기 등 다양한 종류의 발열체가 설치되며, 이러한 발열체를 냉각시키기 위한 냉각시스템이 구비되고 있다. 예컨대, 공개특허공보 제10-2013-0053352호에는 이와 같은 선박용 냉각시스템의 일 예를 예시하고 있다. 선내 구비되는 냉각시스템은 해상을 운항하는 선박의 특성상 비교적 취득이 용이한 해수나 외기(air)를 열원으로 냉각을 하게 되며, 대표적으로 해수를 선내 유입시켜 열교환기를 통해 열교환시키는 방식이 사용되고 있다.

그러나 선박, 해양 구조물 등이 점차 대형화되고 선내 탑재되는 각종 기기나 설비가 증대됨에 따라, 상기와 같은 열교환기나 냉각시스템 또한 대형화되고 있으며, 따라서 충분한 냉각 성능이나 효율을 가지면서도 최적화된 크기나 용량으로 설계될 수 있는 선박용 냉각시스템이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0053352호 (2013년 05월 23일 공개)

본 발명의 실시예들은, 냉각 효율을 향상시키는 한편, 열교환기의 다운사이징 설계나 설치공간 최적화가 가능한 선박용 냉각시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 일부가 선체 외판으로 형성된 헐 탱크(hull tank); 수요처에서 사용된 냉각수를 상기 헐 탱크로 안내하되, 상기 선체 외판의 내측면으로 냉각수를 분사하는 노즐을 구비하는 회수라인; 및 상기 헐 탱크에 수집 또는 저장된 냉각수를 상기 수요처로 제공하는 흡입라인;을 포함하는, 선박용 냉각시스템이 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 선박용 냉각시스템은. 사용된 냉각수를 헐 탱크 내부로 안내하고, 헐 탱크를 구성하는 선체 외판의 낮은 온도를 통해 냉각 또는 예비 냉각시킬 수 있다. 따라서 기존의 열교환기만을 구비하는 냉각시스템에 비해 냉각 효율이 현저하게 향상될 수 있으며, 저비용으로 다운사이징 설계나 설치공간의 최적화가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉각시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 선박용 냉각시스템의 작동도이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하도록 한다. 다만, 이하의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범위가 이하의 실시예들에 한정되는 것은 아님을 알려둔다. 또한, 이하의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로, 불필요하게 본 발명의 기술적 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 공지의 구성에 대해서는 상세한 기술을 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 냉각시스템의 개념도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 회수라인(110)을 포함할 수 있다.

회수라인(110)은 선내의 수요처(U)에서 냉각에 사용된 후 온도가 상승된 냉각수를 후술할 헐 탱크(120)로 안내할 수 있다.

이때, 상기의 수요처(U)는 냉각이 필요한 선내의 각종 설비를 모두 포함할 수 있다. 예컨대, 수요처(U)는 선내에 구비되는 엔진, 발전기 등을 포함할 수 있다.

또한, 상기의 냉각수는 냉각에 사용될 수 있는 다양한 종류의 냉매나 열매체를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기의 냉각수는 선내 각종 설비의 냉각에 사용되는 담수(fresh water) 또는 해수(sea water)를 포함할 수 있다.

덧붙여, 본 명세서에서 선박이라 함은, 해상에 부유 또는 설치되는 다양한 종류의 구조물을 모두 포함하는 의미임을 알려둔다. 다시 말하면, 본 명세서에서 기재하는 선박은 컨테이너선, 유조선 등 전형적인 선박형(ship type) 구조물뿐만 아니라, FPSO, FSRU, 해상 시추선, 해상 터미널 등 다양한 종류의 부유식 또는 고정식 해상 플랫폼이나 해양 구조물을 모두 포함하는 의미임을 알려둔다.

한편, 회수라인(110)은 회수된 냉각수가 배출되는 배출단이 후술할 헐 탱크(120)의 내부에 배치될 수 있다. 따라서 회수라인(110)은 수요처(U)로부터 회수된 냉각수를 헐 탱크(120) 내부로 배출시킬 수 있다.

이때, 상기와 같은 회수라인(110)의 배출단에는 노즐(111)이 구비될 수 있다. 노즐(111)은 헐 탱크(120)의 내측 상부에 배치될 수 있다. 또한, 노즐(111)은 헐 탱크(120)의 내측면(121a)에 인접하게 배치되어 냉각수를 상기 내측면(121a)으로 분사(spraying)할 수 있다. 이는 냉각수가 헐 탱크(120)의 내측면(121a)을 따라 흘러내리면서 소정정도 냉각될 수 있도록 하기 위함이다. 이에 대하여는 후술할 헐 탱크(120)와 관련하여 부연 설명키로 한다.

필요에 따라, 회수라인(110)에는 펌프(112)가 구비될 수 있다. 펌프(112)는 수요처(U)로부터 회수된 냉각수가 헐 탱크(120)로 공급되거나 노즐(111)을 통해 내측면(121a)에 분사될 수 있도록 구동력을 제공하게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 헐 탱크(hull tank, 120)를 포함할 수 있다.

헐 탱크(120)는 소정정도의 내부 공간을 구비하고 노즐(111)로부터 공급된 냉각수를 수집 또는 저장할 수 있다.

또한, 헐 탱크(120)는 적어도 일측면이 선체 외판(121)으로 형성될 수 있다. 다시 말하면, 헐 탱크(120)는 선체 외판(121)을 일부로 하여 구성될 수 있다.

상기와 같은 헐 탱크(120)는 종래 일반적인 선박 등에 구비되는 헐 탱크를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예에 따른 헐 탱크(120)는 종래 선박 등에 구비되는 헐 탱크 중 하나를 이용하여 구성될 수 있다. 따라서 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 시스템 구축을 위한 추가적인 공간이나 재설계가 요구되지 않으며, 기존의 선박, 해양 구조물 등에도 쉽게 적용이 가능한 이점이 있다.

헐 탱크(120)는 선체 외판(121)을 일부로 하여, 선측부, 선미부, 선수부 등에 배치될 수 있다. 다시 말하면, 본 실시예에 따른 헐 탱크(120)는 선체 외판(121)을 그 일부로 하는 것이면 무방하며, 그 위치에 특별히 한정되지 않는다.

선체 외판(121)의 일측면은 선체 외부로 노출되거나 해수와 직접 접촉될 수 있으며, 반대면은 헐 탱크(120) 내부를 향하도록 배치되어 헐 탱크(120)의 내부 공간을 형성할 수 있다. 설명의 편의를 위해, 해수와 접하는 선체 외판(121)의 일측면을 외측면으로 지칭하고, 헐 탱크(120) 내부를 향해 배치된 반대면을 내측면(121a)으로 지칭하기로 한다.

전술한 회수라인(110)의 노즐(111)은 선체 외판(121)의 내측면(121a)에 인접하게 배치될 수 있다. 또한, 노즐(111)은 전체적으로 헐 탱크(120)의 상부 측에 배치될 수 있다. 따라서 냉각수는 노즐(111)을 통해 선체 외판(121)의 내측면(121a)에 분사될 수 있으며, 분사된 냉각수는 내측면(121a)을 따라 하부측으로 흘러내리면서 소정정도 냉각될 수 있다.

부연하면, 일반적으로 선외측의 해수는 일정한 온도로 유지되게 되며, 이러한 해수의 온도는 통상 회수라인(110)을 통해 헐 탱크(120) 내부로 공급되는 냉각수 온도에 비해 낮게 된다. 또한, 선체 외판(121)은 외측면이 해수에 직접 접하도록 형성되며 통상 열전도성이 높은 강재(steel)로 이루어져 있기 때문에, 선외측의 해수와 유사한 온도로 유지되게 된다. 따라서 노즐(111)로 분사되는 냉각수는 비교적 낮은 온도로 유지되는 선체 외판(121)의 내측면(121a)에 접촉됨으로 인해 소정정도 냉각될 수 있다. 특히, 이와 같은 냉각 효과는 비교적 차가운 해역을 운항하는 선박 등에서 보다 크게 나타날 수 있다.

한편, 필요에 따라, 선체 외판(121)의 내측면(121a)에는 보호플레이트(122)가 구비될 수 있다. 보호플레이트(122)는 내측면(121a)을 향해 냉각수가 분사되는 지점에 노즐(111)과 인접하게 배치될 수 있으며, 냉각수의 분사로 인한 선체 외판(121) 또는 내측면(121a)의 파손이나 마모를 방지하게 된다.

한편, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 흡입라인(130)을 포함할 수 있다.

흡입라인(130)은 헐 탱크(120)에 수집 또는 저장된 냉각수를 흡입하여 후술할 열교환기(140)로 안내할 수 있다. 이때, 흡입라인(130)을 통해 흡입 및 안내되는 냉각수는 선체 외판(121)의 내측면(121a)을 따라 흐르거나 헐 탱크(120) 내 일시 체류됨으로 인해 소정정도 냉각된 냉각수를 포함할 수 있다.

또한, 흡입라인(130)은 헐 탱크(120) 내부에 배치된 흡입구(131)를 구비할 수 있다. 헐 탱크(120) 내 수집 또는 저장된 냉각수는 흡입구(131)를 통해 흡입라인(130)으로 유동될 수 있다. 이때, 흡입구(131)는 헐 탱크(120)의 하부측에 배치될 수 있다. 이는 헐 탱크(120) 내 수집 또는 저장된 냉각수 중 상대적으로 차가운 냉각수가 흡입라인(130)으로 제공될 수 있도록 하기 위함이다.

필요에 따라, 흡입라인(130)에는 펌프(132)가 구비될 수 있다. 펌프(132)는 헐 탱크(120)로부터 냉각수를 흡입하기나 흡입된 냉각수를 열교환기(140)로 제공하기 위한 구동력을 제공할 수 있다.

한편, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 열교환기(140)를 포함할 수 있다.

열교환기(140)는 흡입라인(130)을 통해 공급된 냉각수를 냉각시킬 수 있다. 예컨대, 열교환기(140)는 냉매가 제공되는 냉매라인(141)를 구비하고, 공급된 냉각수를 냉매와 열교환시켜 냉각시킬 수 있다. 이때, 상기의 냉매는 씨체스트(sea chest) 등을 통해 공급되는 해수, 공기(air) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 공급라인(150)을 포함할 수 있다.

공급라인(150)은 열교환기(140)에서 열교환 또는 냉각된 냉각수를 수요처(U)로 안내할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 선박용 냉각시스템의 작동도이다.

도 2를 참고하면, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 선체 외판(121)으로의 냉각수 분사를 통해 냉각수의 냉각 또는 예비 냉각(pre-cooling)을 가능하게 하여, 선박 등의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 수요처(U)에서 사용된 냉각수(W1)는 회수라인(110)을 통해 헐 탱크(120) 내부로 안내될 수 있다. 또한, 냉각수(W1)는 회수라인(110)의 배출단에 마련된 노즐(111)을 통해 선체 외판(121)의 내측면(121a)에 분사될 수 있다. 전술한 바와 같이 선외측의 해수에 직접 접하는 선체 외판(121)은 해수 온도에 대응되는 온도로 비교적 차갑게 유지될 수 있는바, 분사된 냉각수(W1)는 선체 외판(121)의 내측면(121a)에 접촉됨으로 인해 소정정도 냉각될 수 있으며, 내측면(121a)을 따라 흘러내려 헐 탱크(120) 하부측에 수집 또는 저장된다.

또한, 헐 탱크(120) 하부측에 수집 또는 저장된 냉각수(W2)는 헐 탱크(120) 내에 소정시간 체류되면서 소정정도 다시 냉각될 수 있다. 즉, 헐 탱크(120) 하부 측에 저장된 냉각수(W2)는 비교적 열전도성이 높은 강재의 선체 외판(121)만을 사이에 두고 해수와 인접하기 때문에, 헐 탱크(120) 내 소정시간 체류되는 동안에도 선외측의 해수에 의해 냉각될 수 있다.

필요에 따라, 상기와 같은 냉각수(W2)의 체류 시간을 확보하기 위해 제어 수단이 부가될 수 있다. 예컨대, 전술한 흡입라인(130)은 헐 탱크(120) 내 냉각수(W2) 수위가 기 설정된 수위 이상일 경우에 냉각수(W2)를 흡입하거나, 흡입라인(130)의 펌프(112)는 헐 탱크(120) 내 냉각수(W2)의 체류시간, 수위 등을 고려하여 구동될 수 있다.

한편, 헐 탱크(120) 내에서 선체 외판(121)의 열전도에 의해 소정정도 냉각된 냉각수(W2)는 흡입라인(130)을 통해 열교환기(140)로 제공될 수 있으며, 열교환기(140)에서 해수, 공기 등을 통해 다시 냉각될 수 있다. 다시 말하면, 회수라인(110)을 통해 수요처(U)로부터 회수된 냉각수(W1)는, 헐 탱크(120) 내부에서 예비 냉각이 된 후, 다시 열교환기(140)를 통해 본 냉각될 수 있다.

따라서 본 실시예와 같은 경우, 헐 탱크(120) 내 예비 냉각 과정이 추가됨으로 인해, 열교환기(140)의 용량이나 열교환기(140)에 요구되는 냉매라인(141)의 용량 등을 대폭 절감시킬 수 있게 된다. 즉, 열교환기만이 구비되는 냉각시스템에 비교하여, 본 실시예에 따른 열교환기(140)는 그 용량이나 요구성능이 낮아질 수 있으며, 이는 다운사이징(downsizing) 설계나 설치공간의 최적화를 용이하게 한다.

나아가, 북극해 등 매우 차가운 해역을 운행하는 선박 등의 경우, 설계 조건에 따라 열교환기(140) 또한 생략될 수 있으며, 헐 탱크(120) 내부에서 냉각을 통해 직접 수요처(U)로 냉각수를 공급하는 것도 가능하다 할 것이다.

끝으로, 열교환기(140)에서 재차 냉각된 냉각수(W3)는 공급라인(150)을 통해 수요처(U)로 다시 공급되며, 수요처(U)의 요구에 따라 적절한 냉각 기능을 수행하게 된다.

이상에서 설명한 바, 본 실시예에 따른 선박용 냉각시스템(100)은 사용된 냉각수를 헐 탱크(120) 내부로 안내하고 헐 탱크(120)를 구성하는 선체 외판(121)의 낮은 온도를 통해 냉각 또는 예비 냉각시키게 된다. 따라서 기존의 열교환기만을 구비하는 냉각시스템에 비하여 냉각 효율을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 저비용으로 다운사이징 설계나 설치공간의 최적화를 가능하게 하는 이점이 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 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.

100: 선박용 냉각시스템 110: 회수라인
120: 헐 탱크 130: 흡입라인
140: 열교환기 150: 공급라인

Claims (5)

1. 적어도 일부가 선체 외판으로 형성된 헐 탱크(hull tank);
   수요처에서 사용된 냉각수를 상기 헐 탱크로 안내하되, 상기 선체 외판의 내측면으로 냉각수를 분사하는 노즐을 구비하는 회수라인; 및
   상기 헐 탱크에 수집 또는 저장된 냉각수를 상기 수요처로 제공하는 흡입라인;을 포함하는, 선박용 냉각시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 노즐은, 상기 헐 탱크의 내측 상부에 상기 선체 외판의 내측면과 인접하게 배치되며,
   상기 흡입라인은, 흡입구가 상기 헐 탱크의 내측 하부에 배치되는, 선박용 냉각시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 선체 외판의 내측면에는, 보호플레이트가 구비되며,
   상기 보호플레이트는, 상기 노즐로부터 냉각수가 분사되는 지점에 대응되도록 배치되는, 선박용 냉각시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 흡입라인에 연결되어 상기 흡입라인으로부터 공급된 냉각수를 냉각시키는 열교환기; 및
   상기 열교환기에서 냉각된 냉각수를 상기 수요처로 공급하는 공급라인;을 더 포함하는, 선박용 냉각시스템.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 선체 외판은 강재(steel)로 형성되며,
   상기 노즐에서 분사된 냉각수는, 상기 선체 외판의 내측면을 따라 흘러 상기 헐 탱크에 수집 또는 저장되되,
   상기 헐 탱크에 수집 또는 저장된 냉각수는, 상기 헐 탱크 내에서 소정정도의 체류시간을 가지는, 선박용 냉각시스템.

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