KR20200027176A - 환기 장치 - Google Patents

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KR20200027176A
KR20200027176A KR1020180105153A KR20180105153A KR20200027176A KR 20200027176 A KR20200027176 A KR 20200027176A KR 1020180105153 A KR1020180105153 A KR 1020180105153A KR 20180105153 A KR20180105153 A KR 20180105153A KR 20200027176 A KR20200027176 A KR 20200027176A
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Abstract

환기 장치를 제공한다. 환기 장치는 환기 공간에 공급할 공기의 이동 경로를 제공하는 급기 덕트와, 증발 가스(BOG; Boil Off Gas)의 냉기를 이용하여 공기를 냉각시키는 냉각기, 및 외부로부터 유입된 공기의 이동 경로를 결정하여 상기 급기 덕트로 직접 전달되도록 하거나 상기 냉각기를 거쳐 상기 급기 덕트로 전달되도록 하는 경로 전환기를 포함한다.

Description

환기 장치{Ventilating apparatus}
본 발명은 환기 장치에 관한 것이다.
컨테이너선의 화물창은 냉동 컨테이너(reefer container)가 적재되는 별도의 공간을 포함할 수 있다. 해당 공간에서 냉동 컨테이너는 외부의 공기를 냉각시킨 이후에 내부로 유입시킴으로써 수용된 화물의 냉각을 수행할 수 있다. 또한, 냉동 컨테이너의 내부에서 순환되어 가열된 공기는 냉동 컨테이너의 외부로 배출될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2013-0027319호 (2013.03.15)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 환기 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 환기 장치의 일 면(aspect)은 환기 공간에 공급할 공기의 이동 경로를 제공하는 급기 덕트와, 증발 가스(BOG; Boil Off Gas)의 냉기를 이용하여 공기를 냉각시키는 냉각기, 및 외부로부터 유입된 공기의 이동 경로를 결정하여 상기 급기 덕트로 직접 전달되도록 하거나 상기 냉각기를 거쳐 상기 급기 덕트로 전달되도록 하는 경로 전환기를 포함한다.
상기 경로 전환기는, 외부로부터 공기를 유입받는 공기 유입관과, 상기 유입된 공기가 상기 급기 덕트로 직접 전달되도록 하기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 제 1 분기관과, 상기 유입된 공기가 상기 냉각기를 거쳐 상기 급기 덕트로 전달되도록 하기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 제 2 분기관, 및 상기 유입된 공기를 상기 제 1 분기관 또는 상기 제 2 분기관으로 유도하는 경로 전환 밸브를 포함한다.
상기 냉각기는, 하우징과, 상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 증발 가스의 냉기를 상기 하우징의 내부로 전파하는 냉각핀, 및 상기 하우징의 내부에 수용되어 상기 냉각핀의 냉각 작용에 의하여 냉각되는 냉각 매체를 포함한다.
상기 냉각 매체는 상기 냉각핀의 냉각 작용의 여부에 따라 서로 다른 상으로 변화 가능한 매체를 포함한다.
상기 환기 장치는 선박에 설치된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치를 구비한 선박을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치를 나타낸 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각기를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치를 구비한 선박을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 선박(10)은 선체(11), 화물창(12, 13), 연료 탱크(14) 및 환기 장치(15)를 포함할 수 있다.
선체(11)의 내부에는 복수의 화물창(12, 13)이 구비될 수 있다. 화물창(12, 13)에는 컨테이너가 보관될 수 있으나, 본 발명의 화물창(12, 13)의 용도가 컨테이너 보관에 한정되는 것은 아니다.
화물창(12, 13) 중 적어도 일부는 냉동 컨테이너(미도시)를 보관할 수 있다. 냉동 컨테이너를 보관하는 화물창(이하, 냉동 화물창이라 한다)(13)은 냉동 컨테이너를 보관하기 위한 별도의 장비를 구비할 수 있다. 예를 들어, 냉동 컨테이너에 전력을 공급하기 위한 전력 공급 수단이 냉동 화물창(13)에 구비될 수 있다.
또한, 냉동 화물창(13)은 환기 장치(15)를 구비할 수 있다. 환기 장치(15)는 냉동 컨테이너의 내부의 공기를 환기시키기 위하여 냉동 화물창(13)과 선체(11) 외부간의 환기를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치(15)는 냉동 화물창(13) 이외의 다른 공간의 환기를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 환기 장치(15)는 일반 화물창(12)에 배치되어 해당 화물창의 환기를 수행할 수 있으며, 엔진실(미도시)에 배치되어 엔진실의 환기를 수행할 수도 있는 것이다. 이하, 냉동 화물창(13)에 배치된 환기 장치(15)를 위주로 설명하기로 한다.
연료 탱크(14)는 액체 연료를 수용할 수 있다. 본 발명에서 연료 탱크(14)에 저장되는 액체 연료는 액화 천연 가스(LNG; Liquefied Natural Gas)일 수 있다.
연료 탱크(14)에 수용된 액체 연료는 자연 기화하면서 증발 가스를 발생시킬 수 있다. 환기 장치(15)는 증발 가스의 냉기를 이용하여 외부로부터 유입된 공기를 냉각시키고, 냉각된 공기로 냉동 화물창(13)의 내부를 환기시킬 수 있다. 냉각된 공기로 냉동 화물창(13)이 환기됨에 따라 냉동 화물창(13)의 냉각 효율이 향상될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치를 나타낸 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 냉각기를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 환기 장치(15)는 급기 덕트(100), 냉각기(200), 경로 전환기(300), 급기 팬(400), 덕트 커버(500), 가스 공급기(600) 및 제어 장치(700)를 포함하여 구성된다.
급기 덕트(100)는 환기의 대상인 공간(이하, 환기 공간이라 한다)으로 외부의 공기를 유입시키기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 역할을 수행한다. 본 발명에서 환기 공간은 냉동 화물창(13) 또는 일반 화물창(12)의 내부 공간일 수 있으며, 기타 선박(10)에서 환기를 필요로 하는 공간일 수도 있다.
급기 덕트(100)는 일측으로 긴 형상을 가질 수 있는데, 길이 방향으로 다수의 분사 노즐(110)이 구비될 수 있다. 분사 노즐(110)은 급기 덕트(100)의 내부를 이동하는 공기를 외부로 분사하는 역할을 수행한다. 급기 덕트(100)의 길이 방향을 따라 이동하는 공기는 분사 노즐(110)을 통하여 배출될 수 있다.
냉각기(200)는 연료 탱크(14)에서 배출된 증발 가스의 냉기를 이용하여 공기를 냉각시키는 역할을 수행한다. 외부로부터 유입된 공기는 냉각기(200)에 의하여 냉각된 이후에 급기 덕트(100)로 이동할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 냉각기(200)는 하우징(210), 냉각핀(220) 및 냉각 매체(230)를 포함하여 구성될 수 있다.
하우징(210)은 냉각핀(220) 및 냉각 매체(230)를 수용하는 역할을 수행한다. 냉각핀(220) 및 냉각 매체(230)는 서로 접촉한 상태에서 하우징(210)의 내부에 수용될 수 있다.
냉각핀(220)은 증발 가스의 냉기를 하우징(210)의 내부로 전파하는 역할을 수행한다. 냉각핀(220)은 하우징(210)의 내부 공간 전역에 걸쳐 배치될 수 있는데, 증발 가스의 냉기는 냉각핀(220)을 통하여 하우징(210)의 내부 공간 전역으로 전파될 수 있는 것이다.
냉각 매체(230)는 냉각핀(220)의 냉각 작용에 의하여 냉각될 수 있다. 본 발명에서 냉각 매체(230)는 냉각핀(220)의 냉각 작용의 여부에 따라 서로 다른 상으로 변화 가능한 매체일 수 있다. 예를 들어, 냉각핀(220)의 냉각 작용이 제공되는 경우 냉각 매체(230)는 냉각되어 고체로 상 변화할 수 있다. 이에 반하여, 냉각핀(220)의 냉각 작용이 제공되지 않는 경우 냉각 매체(230)는 용융되어 액체로 상 변화할 수 있다.
일단 고체로 상 변화된 냉각 매체(230)는 냉각핀(220)의 냉각 작용이 제공되지 않는 경우에도 일정 시간동안 균일한 냉각 효과를 제공할 수 있다. 냉각 매체(230)의 냉각 효과는 외부로부터 유입된 공기를 냉각시키는데 이용될 수 있다.
다시 도 2를 설명하면, 가스 공급기(600)는 연료 탱크(14)에서 발생된 증발 가스를 냉각기(200)로 공급하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 가스 공급기(600)는 가스 공급관(610) 및 가스 차단 밸브(620)를 포함할 수 있다.
가스 공급관(610)을 통하여 연료 탱크(14)의 증발 가스가 이동하여 냉각기(200)로 전달될 수 있다. 냉각기(200)를 통과한 증발 가스는 다시 연료 탱크(14)로 전달되거나 재액화 설비(미도시)에 의하여 재액화된 이후에 연료 탱크(14)로 전달될 수 있다.
가스 차단 밸브(620)는 가스 공급관(610)의 가스 이동 경로를 차단하거나 차단 해제하는 역할을 수행한다. 가스 차단 밸브(620)의 동작에 의하여 증발 가스가 냉각기(200)로 공급되거나 공급 중단될 수 있다.
경로 전환기(300)는 외부로부터 유입된 공기의 이동 경로를 결정하여 급기 덕트(100)로 직접 전달되도록 하거나 냉각기(200)를 거쳐 급기 덕트(100)로 전달되도록 하는 역할을 수행한다. 이를 위하여, 경로 전환기(300)는 공기 유입관(310), 제 1 분기관(321), 제 2 분기관(322) 및 경로 전환 밸브(330)를 포함하여 구성된다.
공기 유입관(310)은 외부로부터 공기를 유입받는 역할을 수행한다. 제 1 분기관(321)은 공기 유입관(310)을 통하여 유입된 공기가 급기 덕트(100)로 직접 전달되도록 하기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 역할을 수행한다. 제 2 분기관(322)은 공기 유입관(310)을 통하여 유입된 공기가 냉각기(200)를 거쳐 급기 덕트(100)로 전달되도록 하기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 역할을 수행한다.
공기 유입관(310)은 경로 전환 밸브(330)를 통하여 제 1 분기관(321) 및 제 2 분기관(322)에 연결될 수 있다. 경로 전환 밸브(330)는 공기 유입관(310)을 통하여 유입된 공기를 제 1 분기관(321) 또는 제 2 분기관(322)으로 유도하는 역할을 수행한다. 경로 전환 밸브(330)는 공기 유입관(310)을 통하여 유입된 공기의 전체를 제 1 분기관(321) 또는 제 2 분기관(322)으로 유도할 수 있다. 또는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 경로 전환 밸브(330)는 공기 유입관(310)을 통하여 유입된 공기의 일부를 제 1 분기관(321)으로 유도하고, 나머지 일부를 제 2 분기관(322)으로 유도할 수도 있다. 이하, 경로 전환 밸브(330)가 유입된 공기의 전체를 제 1 분기관(321) 또는 제 2 분기관(322)으로 유도하는 것을 위주로 설명하기로 한다.
경로 전환 밸브(330)가 유입된 공기를 제 1 분기관(321)으로 유도하는 경우 외부의 공기가 직접 급기 덕트(100)로 이동할 수 있다. 이에 반하여, 경로 전환 밸브(330)가 유입된 공기를 제 2 분기관(322)으로 유도하는 경우 유입된 공기는 냉각기(200)에 의하여 냉각된 이후에 급기 덕트(100)로 이동할 수 있다.
급기 팬(400)은 경로 전환기(300)의 공기 유입관(310)에 연결되고, 외부 공기를 가압하여 공기 유입관(310)으로 유입시키는 역할을 수행한다.
덕트 커버(500)는 공기 유입관(310)의 상측 개구를 덮는 역할을 수행한다. 공기 유입관(310)의 상측 개구는 상측을 통하여 열려 있는데, 이에 낙하하는 빗물 또는 이물질이 상측 개구를 통하여 공기 유입관(310)의 내부로 유입될 수 있다. 덕트 커버(500)가 상측 개구를 덮음에 따라 빗물 및 이물질이 공기 유입관(310)으로 유입되는 것이 방지될 수 있다.
제어 장치(700)는 경로 전환 밸브(330) 및 가스 차단 밸브(620)를 제어하는 역할을 수행한다. 제어 장치(700)의 제어 명령에 의하여 경로 전환 밸브(330)는 유입된 공기를 제 1 분기관(321)으로 유도하거나 제 2 분기관(322)으로 유도할 수 있다. 또한, 제어 장치(700)의 제어 명령에 의하여 가스 차단 밸브(620)는 가스 공급관(610)을 통한 증발 가스의 이동을 허용하거나 차단할 수 있다.
예를 들어, 제어 장치(700)는 환기 공간의 내부 온도를 참조하여 경로 전환 밸브(330)를 제어할 수 있다. 환기 공간의 내부 온도가 상한 임계치를 초과하는 경우 제어 장치(700)는 유입된 공기가 제 2 분기관(322)을 통과하도록 경로 전환 밸브(330)를 제어하고, 환기 공간의 내부 온도가 하한 임계치의 미만인 경우 제어 장치(700)는 유입된 공기가 제 1 분기관(321)을 통과하도록 경로 전환 밸브(330)를 제어할 수 있다.
또한, 냉각기(200)의 냉각 매체(230)가 액체 상태인 경우 제어 장치(700)는 증발 가스가 냉각기(200)로 공급되도록 가스 차단 밸브(620)를 제어하고, 냉각기(200)의 냉각 매체(230)가 고체 상태인 경우 제어 장치(700)는 증발 가스가 냉각기(200)로 공급되지 않도록 가스 차단 밸브(620)를 제어할 수 있다. 또는, 제어 장치(700)는 사전에 설정된 시간 동안에 증발 가스가 냉각기(200)로 공급되도록 가스 차단 밸브(620)를 제어할 수도 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 환기 장치의 동작을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 급기 덕트(100)는 외부 공기를 직접 전달받아 환기 공간으로 분사할 수 있다.
외부 공기가 직접 급기 덕트(100)로 전달되도록 하기 위하여 경로 전환 밸브(330)는 공기 유입관(310)으로 유입된 공기를 제 1 분기관(321)으로 유도할 수 있다. 제 1 분기관(321)을 통과한 공기는 급기 덕트(100)로 전달되고, 급기 덕트(100)는 분사 노즐(110)을 통하여 공기를 분사할 수 있다.
이 때, 가스 차단 밸브(620)는 가스 공급관(610)을 통하여 증발 가스가 이동하도록 개방될 수 있다. 증발 가스는 가스 공급관(610)을 따라 이동하면서 냉각기(200)를 통과할 수 있다. 냉각기(200)는 증발 가스의 냉기를 이용하여 냉각 매체(230)를 냉각시킬 수 있다. 냉각된 냉각 매체(230)는 고체로 상 변화될 수 있다.
외부 공기의 온도가 충분히 낮은 경우 제어 장치(700)는 외부 공기가 냉각기(200)를 거치지 않고 그대로 급기 덕트(100)로 전달되도록 할 수 있다. 또한, 외부 공기가 상승한 경우를 대비하여 제어 장치(700)는 미리 냉각기(200)의 냉각 매체(230)를 냉각시킬 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 급기 덕트(100)는 냉각기(200)에서 냉각된 공기를 전달받아 환기 공간(SP)으로 분사할 수 있다.
외부 공기가 냉각기(200)를 거쳐 급기 덕트(100)로 전달되도록 하기 위하여 경로 전환 밸브(330)는 공기 유입관(310)으로 유입된 공기를 제 2 분기관(322)으로 유도할 수 있다. 제 2 분기관(322)을 통과한 공기는 냉각기(200)에서 냉각된 이후에 급기 덕트(100)로 전달되고, 급기 덕트(100)는 분사 노즐(110)을 통하여 냉각된 공기를 분사할 수 있다.
이 때, 가스 차단 밸브(620)는 가스 공급관(610)을 통하여 증발 가스가 이동하지 않도록 차단될 수 있다. 냉각기(200)의 냉각 매체(230)는 고체 상태일 수 있는데, 제 2 분기관(322)을 통과하는 공기와 열 교환을 수행하면서 액체로 상 변화될 수 있다. 상 변화되면서 공기와의 열 교환을 수행하기 때문에 냉각 매체(230)는 일정 시간 동안 균일한 냉기를 공기에 전달할 수 있다.
외부 공기의 온도가 상대적으로 높은 경우 제어 장치(700)는 외부 공기가 냉각기(200)를 거친 이후에 급기 덕트(100)로 전달되도록 할 수 있다. 또한, 냉각기(200)의 냉각 매체(230)가 고체 상태로 존재하거나 그 온도가 충분히 낮은 경우 제어 장치(700)는 도 6에 도시된 바와 같이 가스 차단 밸브(620)를 제어하여 가스 공급관(610)으로 증발 가스가 이동하지 않도록 할 수 있다. 이에 반하여, 냉각기(200)의 냉각 매체(230)가 액체 상태로 존재하거나 충분한 냉각 효과를 제공하지 못하는 경우 제어 장치(700)는 도 7에 도시된 바와 같이 가스 차단 밸브(620)를 제어하여 가스 공급관(610)으로 증발 가스가 이동하도록 할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 외부 공기의 온도와 무관하게 급기 덕트(100)는 환기 공간(SP)의 온도가 상승하지 않도록 하는 공기를 공급할 수 있다. 또한, 재액화되는 증발 가스를 이용하여 공기를 냉각시킴에 따라 공기를 냉각시키기 위한 별도의 비용을 절감할 수도 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 선박 11: 선체
12, 13: 화물창 14: 연료 탱크
15: 환기 장치 100: 급기 덕트
110: 분사 노즐 200: 냉각기
210: 하우징 220: 냉각핀
230: 냉각 매체 300: 경로 전환기
310: 공기 유입관 321: 제 1 분기관
322: 제 2 분기관 330: 경로 전환 밸브
400: 급기 팬 500: 덕트 커버
600: 가스 공급기 610: 가스 공급관
620: 가스 차단 밸브 700: 제어 장치
SP: 환기 공간

Claims (5)

  1. 환기 공간에 공급할 공기의 이동 경로를 제공하는 급기 덕트;
    증발 가스(BOG; Boil Off Gas)의 냉기를 이용하여 공기를 냉각시키는 냉각기; 및
    외부로부터 유입된 공기의 이동 경로를 결정하여 상기 급기 덕트로 직접 전달되도록 하거나 상기 냉각기를 거쳐 상기 급기 덕트로 전달되도록 하는 경로 전환기를 포함하는 환기 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 경로 전환기는,
    외부로부터 공기를 유입받는 공기 유입관;
    상기 유입된 공기가 상기 급기 덕트로 직접 전달되도록 하기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 제 1 분기관;
    상기 유입된 공기가 상기 냉각기를 거쳐 상기 급기 덕트로 전달되도록 하기 위한 공기의 이동 경로를 제공하는 제 2 분기관; 및
    상기 유입된 공기를 상기 제 1 분기관 또는 상기 제 2 분기관으로 유도하는 경로 전환 밸브를 포함하는 환기 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 냉각기는,
    하우징;
    상기 하우징의 내부에 구비되어 상기 증발 가스의 냉기를 상기 하우징의 내부로 전파하는 냉각핀; 및
    상기 하우징의 내부에 수용되어 상기 냉각핀의 냉각 작용에 의하여 냉각되는 냉각 매체를 포함하는 환기 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 냉각 매체는 상기 냉각핀의 냉각 작용의 여부에 따라 서로 다른 상으로 변화 가능한 매체를 포함하는 환기 장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 환기 장치는 선박에 설치되는 환기 장치.
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