KR20180036211A - 선박용 공조시스템 - Google Patents

선박용 공조시스템 Download PDF

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이성호
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템은, 선실로 외기가 유입되는 외기유입부; 상기 선실 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출부; 및 상기 선실의 배출공기가 상기 외기와 열교환된 이후 외부로 배출되도록, 상기 외기유입부와 상기 배출부 상에 마련되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선박용 공조시스템{Air-conditioning system for ship}
본 발명은 선박용 공조시스템에 관한 것이다.
공조시스템은 실내의 공기를 실외로 배출시키고 실외의 신선한 공기를 실내로 공급함으로써 기본적으로 환기의 기능을 수행하며, 실외로부터 흡입된 공기를 공기조화기, 에어 콘덴서 또는 핸들링 유닛을 이용하여 열교환시켜 실내로 공급함으로써 냉난방의 기능을 수행한다.
선박의 선실 내에 설치되는 공조시스템은 사양에 따라 상이하지만, 통상적으로 선박의 실내에 설치되는 중앙공급식 공조기를 통해 실내에 요구되는 공조요건을 만족시킨다. 이러한 중앙공급식 공조기에 따르면, 선박의 외부 일측에 공기유입구가 설치되고, 이 공기유입구를 통해 유입되는 공기를 공조기를 통해 열교환시킨 후 공급하여 선실 내의 냉난방이 이루어지도록 한다.
그런데, 기존의 공조시스템에서 선실 내 공기 50%는 공조시스템으로 회수(return) 되나 나머지 공기는 외부로 그대로 배출되므로, 선실 내 공기가 가지고 있던 에너지가 버려져 에너지가 낭비될 우려가 있다.
본 발명은 종래기술을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 환기로 인해 배출되는 실내 공기를 활용하여 에너지 활용을 높임으로써 소비전력을 절감할 수 있는 선박용 공조시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템은, 선실로 외기가 유입되는 외기유입부; 상기 선실 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출부; 및 상기 선실의 배출공기가 상기 외기와 열교환된 이후 외부로 배출되도록, 상기 외기유입부와 상기 배출부 상에 마련되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 배출부의 직경은 상기 외기유입부의 직경보다 작게 이루어지고, 적어도 일부의 상기 외기유입부의 내부에 상기 배출부가 마련되며, 상기 열교환부는, 상기 배출부가 상기 외기유입부를 관통하여 마련되는 영역으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 배출부와 상기 외기유입부 사이에 마련되는 핀을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 핀은, 상기 배출부의 외측면과 상기 외기유입부의 내주면 중 적어도 어느 하나에 판 형태로 이루어지는 핀 덕트(fin duct)일 수 있다.
구체적으로, 상기 핀은, 상기 배출부와 상기 외기유입부 사이를 연결하도록 마련되는 핀 덕트(Pin duct)일 수 있다.
구체적으로, 상기 열교환부는, 인쇄회로 기판형 열교환기(printed circuit heat exchanger, PCHE)로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 선박용 공조시스템은, 실내 공기가 바로 외부로 배출되지 않고, 실내 공기와 실외공기가 서로 열교환된 이후 배출됨으로써, 별도의 전력을 소비하는 장비의 이용없이, 실내 공기를 활용하여 에너지 활용을 높임으로써, 소비전력을 절감할 수 있어, 연료소모를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템에서 제1 예에 따른 열교환부를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템에서 제2 예에 따른 열교환부를 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템을 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템에서 제1 예에 따른 열교환부를 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박용 공조시스템에서 제2 예에 따른 열교환부를 도시한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 선박용 공조시스템(100)은 외기유입부(110), 배출부(120), 열교환부(130)를 포함한다.
외기유입부(110)는 선실(90)로 외기가 유입되도록 관로를 형성하는 구성으로서, 선박의 외부로부터 유입되는 공기가 경유할 수 있다. 이때 외기의 유입은 팬이나 덕트 등의 구성에 의해 구현될 수 있다.
외기유입부(110)를 통해 유입되는 공기는 선박 내부의 실내 환기를 위해 신선한 공기로 이루어진다.
그런데 선실(90) 내부의 공기는 선박용 공조시스템(100)에 포함되며 선실(90) 내부에 마련되는 공기조화기(도시하지 않음) 등에 의해 온도가 조절되므로, 일례로 겨울철의 경우 선실(90) 내부의 공기는 데워진 상태이지만, 차가운 외기가 외기유입부(110)를 통해 유입되면서 선실(90) 내부의 공기의 온도가 내려가면서 공기조화기의 가동이 이루어져 전력이 소비될 수 있다.
여름철의 경우에는 반대로, 공기조화기에 의해 선실(90) 내부의 공기가 차가워진 상태에서, 뜨거운 외기가 외기유입부(110)를 통해 유입됨에 따라 선실(90) 내부의 공기의 온도가 올라가므로, 공기조화기에 의해 전력이 낭비되는 문제가 있다.
그런데, 본 실시예에서는 환기를 통해 외부로부터 유입된 공기가 외부로 배출되는 실내 공기와 열교환되도록 하여, 공기조화기의 가동을 줄여 전력 소모량을 절약할 수 있다.
즉, 즉 겨울철에는 외기가 선실(90) 내부의 데워진 공기와 열교환한 후 선실(90) 내부로 유입됨에 따라 외기로 인한 온도 저하가 방지되고, 반대로 여름철에는 외기가 선실(90) 내부의 차가워진 공기와 열교환한 후 선실(90) 내부로 유입되므로 외기로 인한 온도 상승이 방지될 수 있다.
따라서, 본 실시예는, 외기의 유입을 통한 환기에도 불구하고, 선실(90) 내부의 온도가 요구 온도에 상대적으로 가깝게 이루어져 선박용 공조시스템(100)을 구동하기 위한 에너지를 절감할 수 있다.
이러한, 외기유입부(110)와 배출부(120)를 경유하는 내외부 공기가 서로 열교환될 수 있도록, 열교환부(130)가 마련될 수 있다. 열교환부의 구조에 대해서는 후술하도록 하나, 본 실시예는 열교환부의 구조를 특별히 한정하는 것은 아니다.
배출부(120)는, 선실(90) 내부의 공기를 외부로 배출한다. 이때 선실(90) 내부의 공기는, 공기조화기 등을 통해 데워지거나 또는 차가워진 상태일 수 있으며, 외부와 다른 온도를 가질 수 있다.
선실(90) 내부의 공기는 선원 등이 요구하는 요구 온도에 맞게 선박용 공조시스템(100)에 의해 변화된 상태인데, 요구 온도에 적합한 선실(90) 내부의 공기가 배출부(120)를 통해 빠져나가고 요구 온도에 적합하지 않은 외기가 외기유입부(110)를 통해 유입되면, 선실(90) 내의 온도는 결국 요구 온도로부터 멀어질 수 있다.
즉 신선한 공기의 유입을 위해 배출부(120)가 선실(90) 내 공기를 배출하는 것이 오히려 요구 온도를 만족시키지 못하는 결과를 초래할 수 있고, 이 경우 공기조화기 등의 지속적인 가동이 요구될 수밖에 없다.
그러나 본 실시예는, 배출부(120)에 의해 배출되는 공기가, 외기에 온열 또는 냉열을 외기로 전달해줄 수 있도록 하여, 공기의 순환을 구현하면서도 선실(90) 내부의 온도 상승이나 저하를 억제할 수 있다.
열교환부(130)는 선실(90)의 배출공기가 외기와 열교환된 이후 외부로 배출되도록, 외기유입부(110)와 배출부(120) 상에 마련된다.
예를 들어, 도 2를 참조하면, 열교환부(130)는, 배출부(120)가 외기유입부(110)를 관통하여 마련되는 영역으로 이루어질 수 있다. 이때 배출부(120)의 직경은 외기유입부(110)의 직경보다 작게 이루어지고, 적어도 일부의 외기유입부(110)의 내부에 배출부가 마련될 수 있다.
즉, 열교환부(130)는 배출부(120)와 외기유입부(110)가 간섭되는 영역일 수 있으며, 이때, 배출부(120)의 둘레면으로 외기유입부(110)가 마련되어, 열교환부(130)를 경유하는 실내외 공기가 서로 열교환될 수 있다.
아울러, 열교환부(130)에서 배출부(120)와 외기유입부(110) 사이에 핀(131)이 마련될 수 있으며, 핀(131)은 공기와 접촉되어 실내외 공기의 온도를 전달할 수 있다. 여기서, 핀(131)은, Pin duct의 형태로서, 배출부(120)와 외기유입부(110) 사이를 연결하도록 마련될 수 있다. 이와 달리, 도면에 도시하지는 않았으나 핀(131)은 fin duct의 형태로서, 배출부(120)의 외측면 및/또는 외기유입부(110)의 내주면에 평편한 판으로 이루어지거나 면적이 확장되도록 지느러미 형태로 구부러지는 형상의 판 등으로 마련될 수 있다. 특히 fin duct 형태의 핀(131)은 종형 핀, 횡형 핀, 헤리칼 핀 등 다양한 변형예가 가능하다.
게다가, 핀(131)은 Pin duct와 fin duct가 서로 조합되어 이루어질 수 있음은 물론이다.
한편, 도 3을 참조하면, 열교환부(130)는, 인쇄회로 기판형 열교환기(130A)(printed circuit heat exchanger, PCHE)로 이루어질 수 있다.
인쇄회로 기판형 열교환기(130A)는 복수 층의 기판 형태로 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 상층판(111)이 외기유입부(110)의 일부로 이루어지고, 하층판(121)이 배출부(120)의 일부를 이룰 수 있다.
이때, 상층판(111), 하층판(121) 각각의 측면에는 복수 개의 헤더(도시하지 않음)가 마련될 수 있다. 이러한 헤더를 통해 인쇄회로 기판형 열교환기(130A)는 내외부 공기를 열교환 시킬 수 있다.
여기서, 헤더는 상층판(111), 하층판(121) 각각으로부터 돌출되는 구조로 이루어질 수 잇으며, 외기유입부(110)와 배출부(120) 각각의 파이프 형태가 연결 및 연통되는 구조로 이루어질 수 있다.
열교환부(130)는 복수 개로 마련될 수 있고, 외기유입부(110)와 배출부(120) 등의 배치에 따라 직렬 및/또는 병렬로 배치될 수 있다. 또한 복수 개의 열교환부(130) 중 적어도 일부는 도 2에 나타난 형태를 갖고, 나머지는 도 3에 나타난 형태를 가질 수도 있다.
즉 열교환부(130)의 배치나 형태 등은 앞서 설명한 내용으로 한정하지 않으며, 선실(90) 내부에서 배출되는 공기와 선실 외부에서 유입되는 공기의 열교환을 구현할 수 있다면, 열교환부(130)의 배치나 형태는 다양하게 결정될 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, 실내 공기가 바로 외부로 배출되지 않고, 실내 공기와 실외공기가 서로 열교환된 이후 배출됨으로써, 실내 공기를 활용하여 에너지 활용을 높여, 소비전력을 절감함으로써 연료소모를 줄일 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
90 : 선실 100 : 선박용 공조시스템
110 : 외기유입부 111 : 상층판
120 : 배출부 121 : 하층판
130 : 열교환부 131: 핀
130A : 인쇄회로 기판형 열교환기

Claims (6)

  1. 선실로 외기가 유입되는 외기유입부;
    상기 선실 내부의 공기를 외부로 배출하는 배출부; 및
    상기 선실의 배출공기가 상기 외기와 열교환된 이후 외부로 배출되도록, 상기 외기유입부와 상기 배출부 상에 마련되는 열교환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 공조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배출부의 직경은 상기 외기유입부의 직경보다 작게 이루어지고, 적어도 일부의 상기 외기유입부의 내부에 상기 배출부가 마련되며,
    상기 열교환부는, 상기 배출부가 상기 외기유입부를 관통하여 마련되는 영역으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 공조시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배출부와 상기 외기유입부 사이에 마련되는 핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 선박용 공조시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 핀은,
    상기 배출부의 외측면과 상기 외기유입부의 내주면 중 적어도 어느 하나에 판 형태로 이루어지는 핀 덕트(fin duct)인 것을 특징으로 하는 선박용 공조시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 핀은,
    상기 배출부와 상기 외기유입부 사이를 연결하도록 마련되는 핀 덕트(Pin duct)인 것을 특징으로 하는 선박용 공조시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열교환부는,
    인쇄회로 기판형 열교환기(printed circuit heat exchanger, PCHE)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박용 공조시스템.

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