KR20230127858A - 내압방폭형 led-type 대형 속도 전광판을 이용한 선박 접안 지원 시스템 - Google Patents
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Abstract
히트펌프를 이용한 온도조절을 통해 방폭 기능을 향상시킨 선박 운전 지원 시스템이 개시된다. 상기 선박 운전 지원 시스템은, 정박하려는 독에 설치된 케이스(100); 상기 케이스(100)에 배치되어 접안하는 선박(2)의 정보를 디스플레이하는 디스플레이어셈블리(200); 상기 독에 배치되어 접안하는 선박을 감지하는 감지장치(300);를 포함하고, 상기 감지장치(300)는, 레이저를 통해 선박의 제 1 지점을 감지하는 제 1 감지모듈(310); 및 레이저를 통해 선박의 제 2 지점을 감지하는 제 2 감지모듈(320)을 포함하고, 상기 디스플레이어셈블리(200)는, 접안각도를 표시하는 각도표시부(250); 상기 선박의 제 1 지점 또는 제 2 지점와의 거리를 표시하는 제 1 거리표시부(210); 제 2 지점 또는 제 1 지점와과의 거리를 표시하는 제 2 거리표시부(220); 상기 제 1 지점 또는 제 2 지점의 속도를 표시하는 제 1 속도표시부(230); 상기 제 2 지점 또는 제 1 지점의 속도를 표시하는 제 2 속도표시부(240);를 포함한다. 본 발명은 히트펌프를 이용한 온도조절을 통해 방폭 기능을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 선박운전지원시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 히트펌프를 이용한 온도조절을 통해 방폭 기능을 향상시킨 선박 운전 지원 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 사람이나 화물을 수상 운송하기 위해 이용하는 운반도구로서, 이러한 선박은 사람의 승선과 하선, 화물의 하역 등을 위해 항만에 정박한다.
상기 항만은 용도에 따라 상항(商港), 어항(漁港), 공업항(工業港), 군항(軍港), 대피항(待避港) 등으로 구분되는데 일반적으로 상항이 대부분의 항만을 대표한다. 상기 항만의 부두에는 접안 시설, 하역 시설, 창고, 임해 교통 시설, 여객 시설 등이 있다. 상기 접안 시설은 선박을 항만에 안전하게 접안시키기 위한 시설이다.
종래에는 선박의 운전 미숙, 기상의 악천후, 시야 미확보 등으로 인하여 선박의 접안시 선박과 접안시설이 빈번히 충돌되는 문제점이 있다. 즉, 조타수의 경험 부족 또는 순간적인 실수, 폭우와 태풍 및 강풍 등의 기상 악화, 안개와 흐린 날씨 또는 야간의 시야 미확보 등의 이유로 선박의 접안시 접안 시설에 선박이 부딪히는 안전 사고가 발생될 수 있다.
특히, 총톤수 50,000톤 이상 접안하는 유류 및 가스 취급 돌핀식 부두에는 DAS (Docking Aid System)을 법적으로 설치해야 한다.
가스 및 유류 돌핀 부두의 접안구역은 폭팔 위험성이 있어 방폭지역으로 지정되며 본 지역에 설치되는 모든 전기제품은 방폭구조의 제품만 설치 가능하다.
특히 가스 취급 부두 경우 방폭지역 zone1로 내압방폭형 설비를 설치해야만 한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 돌핀식 부두에 설치되는 방폭형 선박운전지원시스템을 제공하는데 목적이 있다.
더욱 상세하게, 히트펌프를 이용한 온도조절을 통해 방폭 기능을 향상시킨 선박 운전 지원 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은, 정박하려는 독에 설치된 케이스(100); 상기 케이스(100)에 배치되어 접안하는 선박(2)의 정보를 디스플레이하는 디스플레이어셈블리(200); 상기 독에 배치되어 접안하는 선박을 감지하는 감지장치(300);를 포함하고, 상기 감지장치(300)는, 레이저를 통해 선박의 제 1 지점을 감지하는 제 1 감지모듈(310); 및 레이저를 통해 선박의 제 2 지점을 감지하는 제 2 감지모듈(320)을 포함하고, 상기 디스플레이어셈블리(200)는, 접안각도를 표시하는 각도표시부(250); 상기 선박의 제 1 지점 또는 제 2 지점와의 거리를 표시하는 제 1 거리표시부(210); 제 2 지점 또는 제 1 지점와과의 거리를 표시하는 제 2 거리표시부(220); 상기 제 1 지점 또는 제 2 지점의 속도를 표시하는 제 1 속도표시부(230); 상기 제 2 지점 또는 제 1 지점의 속도를 표시하는 제 2 속도표시부(240);를 포함하고, 상기 디스플레이어어셈블리(200)가 LED를 포함하는 선박운전지원시스템을 제공한다.
상기 케이스(100)는, 상기 디스플레이어셈블리(200)가 노출되는 프론트월(110); 상기 프론트월(110)과 대향되게 배치되는 리어월(120); 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 일측을 연결하는 제 1 사이드월(130); 상기 제 1 사이드월(130)과 대향되고, 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 타측을 연결하는 제 2 사이드월(140); 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 상단을 연결하는 어퍼월(150); 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 하단을 연결하는 로어월(160); 및 상기 독에 설치되고, 상기 로어월(160)을 지지하는 서포터(400);를 포함할 수 있다.
상기 케이스(100) 내부 온도를 냉각 또는 가열하는 온도조절장치(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 온도조절장치(500)는, 상기 케이스(100) 내부에 배치되는 제 1 캐비닛(610); 상기 독(5)에 배치되는 제 2 캐비닛(620); 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 냉매를 압축시키는 압축기(501); 상기 제 1 캐비닛(610)에 배치되고, 상기 케이스(100) 내부의 공기와 냉매를 열교환시키는 제 1 열교환기(510); 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 실외공기와 냉매를 열교환시키는 제 2 열교환기(520); 상기 압축기(501)에서 압축된 냉매가 상기 제 1 열교환기(510) 또는 제 2 열교환기(520)로 유동되도록 냉매의 방향을 전환시키는 사방밸브(530); 상기 제 1 열교환기(510)에 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제 1 전자팽창밸브(540); 상기 제 2 열교환기(520)에 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제 2 전자팽창밸브(550); 상기 제 1 캐비닛(610)에 배치되고, 상기 제 1 열교환기(510)를 향해 공기를 토출하여 상기 케이스(100) 내부의 공기를 순환시키는 순환팬(560);을 포함할 수 있다.
상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 내부에 물이 저장되는 제 1 열교환탱크(570); 내부에 바닷물이 저장되고, 상기 바닷물에 상기 열교환기탱크(570)의 적어도 일부가 잠기게 배치되는 제 2 열교환탱크(580); 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 바닷물을 펌핑하여 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하는 펌프(590);를 더 포함할 수 있다.
첫째, 본 발명은 LED를 사용하여 접안하려는 선박에게 선박의 접안각도, 접안거리, 접안속도 또는 접안속도의 증감 등을 표시하기 때문에 시인성이 높을 뿐만 아니라 방폭구조를 통해 안전성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
둘째, 본 발명은 온도조절장치를 통해 케이스 내부 온도를 조절할 수 있고, 이를 통해 디스플레이어셈블리의 작동신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
셋째, 본 발명은 디스플레이어셈블리의 작동 온도범위를 벗어난 외부 환경에서도 온도조절장치를 통해 선박운전지원시스템을 지속 작동시킬 수 있는 장점이 있다.
넷째, 본 발명은 온도조절장치가 히트펌프사이클로 작동되기 때문에 여름철 및 겨울철에도 모두 작동될 수 있는 장점이 있다.
다섯째, 본 발명은 해수를 공급하여 히트펌프사이클의 제 2 열교환기의 응축 또는 증발을 보조할 수 있는 장점이 있다.
여섯째, 본 발명은 복수개의 가이드를 통해 제 1 캐비닛에서 토출된 공기를 케이스의 내부 가장자리를 따라 효과적으로 순환시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 돌핀식 독에 설치된 방폭형 선박운전지원시스템의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 정면도이다.
도 3은 도 2의 배면도이다.
도 4는 도 2의 측면도이다.
도 5는 도 2의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 온도조절장치가 도시된 개략 측면도이다.
도 7은 도 6의 온도조절장치가 도시된 배면 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 온도조절장치가 도시된 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 정면도이다.
도 3은 도 2의 배면도이다.
도 4는 도 2의 측면도이다.
도 5는 도 2의 저면도이다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 온도조절장치가 도시된 개략 측면도이다.
도 7은 도 6의 온도조절장치가 도시된 배면 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 온도조절장치가 도시된 구성도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 돌핀식 독에 설치된 방폭형 선박운전지원시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 정면도이고, 도 3은 도 2의 배면도이고, 도 4는 도 2의 측면도이고, 도 5는 도 2의 저면도이다.
본 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템은 가스 또는 유류를 실은 선박이 접안되는 돌핀식 독에 설치된다. 본 실시예와 달리 선박운전지원시스템이 일반 부두 또는 독에 설치되어도 무방하다.
가스 및 유류 돌핀 부두의 접안구역은 폭팔 위험성이 있고, 이를 위한 방폭구조로 설계된다.
본 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템(DAS, Docking Aid System)은 가스 또는 유류의 폭발을 억제하는 방폭구조를 갖는다.
본 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템(1)은, 정박하려는 독(dock, 5)에 설치된 케이스(100)와, 상기 케이스(100)에 배치되어 접안하는 선박(2)의 정보를 디스플레이하는 디스플레이어셈블리(200)와, 독(dock)에 접안하는 선박을 감지하는 감지장치(300)를 포함한다.
본 실시예에서 상기 감지장치(300)는 레이저센서가 사용된다. 본 실시예와 달리 라이다 센서가 사용되어도 무방하다.
본 실시예에서 상기 감지장치(300)는 제 1 감지모듈(310) 및 제 2 감지모듈(320)을 포함하고, 상기 제 1 감지모듈(310)이 접안하는 선박의 제 1 지점(2a) 또는 제 2 지점(2b)를 감지하고, 상기 제 2 감지모듈(320)이 제 2 지점 또는 제 1 지점를 감지한다.
상기 감지장치(300)에서 감지된 데이터를 처리하여, 상기 디스플레이어셈블리(200)에 표시한다.
상기 디스플레이어셈블리(200)는 선박의 접안각도, 접안거리, 접안속도 또는 접안속도의 증감 등을 표시한다.
상기 접안각도는 선박 및 독의 경사각이고, 상기 접안거리는 제 2 지점 및 제 1 지점과의 각 거리이며, 상기 접안속도는 제 2 지점 및 제 1 지점의 각 속도이고, 접안속도의 증감은 제 2 지점 및 제 1 지점의 각 접안속도에 대한 증분이다.
상기 디스플레이어셈블리(200)는, 접안각도를 표시하는 각도표시부(250)와, 접안 선박의 제 1 지점 또는 제 2 지점와의 거리를 표시하는 제 1 거리표시부(210)와, 제 2 지점 또는 제 1 지점와과의 거리를 표시하는 제 2 거리표시부(220)와, 상기 제 1 지점 또는 제 2 지점의 속도를 표시하는 제 1 속도표시부(230)와, 상기 제 2 지점 또는 제 1 지점의 속도를 표시하는 제 2 속도표시부(240)를 포함한다.
본 실시예에서, 각도표시부(250), 제 1 거리표시부(210), 제 2 거리표시부(220), 제 1 속도표시부(230) 및 제 2 속도표시부(240)는 모두 LED를 통해 정보를 표시한다.
상기 케이스(100)는, 상기 디스플레이어셈블리(200)가 노출되는 프론트월(110)과, 상기 프론트월(110)과 대향되게 배치되는 리어월(120)과, 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 일측을 연결하는 제 1 사이드월(130)과, 상기 제 1 사이드월(130)과 대향되고, 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 타측을 연결하는 제 2 사이드월(140)과, 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 상단을 연결하는 어퍼월(150)과, 상기 프론트월(110) 및 리어월(120)의 하단을 연결하는 로어월(160)과, 독에 설치되고, 상기 로어월(160)을 지지하는 서포터(400)를 포함한다.
상기 프론트월(110)은, 상기 각도표시부(250)가 설치되어 노출되는 각도표시설치부(115)와, 상기 제 1 거리표시부(210)가 설치되어 노출되는 제 1 거리표시설치부(111)와, 상기 제 2 거리표시부(220)가 설치되어 노출되는 제 2 거리표시설치부(112)와, 상기 제 1 속도표시부(230)가 설치되어 노출되는 제 1 속도표시설치부(113)와, 상기 제 2 속도표시부(240)가 설치되어 노출되는 제 2 속도표시설치부(114)를 포함한다.
상기 각도표시설치부(115), 제 1 거리표시설치부(111), 제 2 거리표시설치부(112), 제 1 속도표시설치부(113) 및 제 2 속도표시설치부(114)는 상기 프론트월(110)을 전후 방향으로 관통하는 개구부 형태로 형성될 수 있다.
상기 각도표시부(250), 제 1 거리표시부(210), 제 2 거리표시부(220), 제 1 속도표시부(230) 및 제 2 속도표시부(240)는 상기 프론트월(110)의 배면에 설치되어 고정될 수 있다.
본 실시예에서 상기 제 1 거리표시부(210) 및 제 1 속도표시부(230)가 좌측에 배치되고, 상기 제 2 거리표시부(220) 및 제 2 속도표시부(240)가 우측에 배치되며, 상기 각도표시부(250)가 상기 제 1 거리표시부(210) 및 제 2 거리표시부(220)의 사이 중간 상측에 배치된다.
상기 케이스(100) 내부를 개방하기 위한 도어(180)가 상기 리어월(120)에 배치된다. 본 실시예에서 상기 도어(180)는 복수개가 배치되고, 상기 리어월(120)을 개폐할 수 있다. 상기 도어(180) 개방을 통해 상기 디스플레이어셈블리(200)가 노출되고, 수리 또는 교체 작업을 수행할 수 있다.
본 실시예에서 상기 케이스(100)는 열전도도가 높은 알루미늄 재질로 형성된다.
구체적으로 상기 프론트월(110), 리어월(120), 제 1 사이드월(130), 제 2 사이드월(140), 어퍼월(150), 로어월(160), 서포터(400) 및 도어(180)가 알루미늄 재질로 형성된다.
상기 케이스(100)는, 내압방폭 구조(explosion-proof enclosure)로 제작된다.
내압방폭 구조는 전기기기의 용기 내에 침입한 가스가 내부의 전기회로의 불꽃이나 발열에 의하여 폭발이 발생되어도 외부의 가스에는 영향을 주지 않도록 만들어진 용기의 구조이다.
이런 관점에서 가연성 가스가 있는 장소나 있을 우려가 있는 장소를 위험장소로서 방폭기기를 사용하도록 법적으로 의무화하고 있다.
내압방폭 구조는 ①용기는 내부의 폭발압력에 견디는 기계적 강도를 가지며, ②내부의 폭발로 말미암아 일어난 불꽃이나 고온 가스가 용기의 접합부분을 통하여 외부의 가스에 점화하지 않고, ③용기의 외부 표면온도가 외부가스의 발화온도에 달하지 않는 등 3조건을 충족시켜야 한다.
이들을 실현하기 위해서 본 실시예에 따른 케이스(100)는 내압방폭 구조 설계지침을 따라 설계 제작하고, 방폭성을 유지하는 데 필요한 고정나사, 나사식 결합의 종류, 용기의 강도, 용기 접합면의 간극량(間隙量), 간극의 깊이, 폭발시험 방법 등을 만족한다.
방폭구조의 설계 및 제작은 당업자에게 일반적인 기술이기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 온도조절장치가 도시된 개략 측면도이고, 도 7은 도 6의 온도조절장치가 도시된 배면 단면도이고, 도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 방폭형 선박운전지원시스템의 온도조절장치가 도시된 구성도이다.
본 실시예에 따른 선박운전지원시스템은 케이스(100) 내부의 온도를 냉각 또는 가열하여 디스플레이어셈블리(200)가 최적으로 작동할 수 있게 하는 온도조절장치(500, 도 8 참조)를 더 포함하는 특징이 있다.
선박운전지원시스템이 해안의 태양광에 지속적으로 노출되기 때문에, 외부표면 온도가 일정 온도 이상으로 상승되면, 폭발위험성이 증가된다.
또한, 장시간 태양광 노출에 의해 케이스(100) 내부의 온도가 상승되면 디스플레이모듈(200)이 과열되어 LED의 성능도 저하되는 문제점이 있다.
또한 본 실시예에 따른 선박운전지원시스템의 온도조절장치(500)는 겨울철에 케이스(100) 내부를 일정 온도 범위로 유지시킴으로써, 디스플레이어셈블리(200)의 작동 컨디션을 최적으로 유지시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 온도조절장치(500)는, 상기 케이스(100) 내부에 배치되는 제 1 캐비닛(610)과, 상기 독(5)에 배치되는 제 2 캐비닛(620)과, 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 냉매를 압축시키는 압축기(501)와, 상기 제 1 캐비닛(610)에 배치되고, 상기 케이스(100) 내부의 공기와 냉매를 열교환시키는 제 1 열교환기(510)와, 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 실외공기와 냉매를 열교환시키는 제 2 열교환기(520)와, 상기 압축기(501)에서 압축된 냉매가 상기 제 1 열교환기(510) 또는 제 2 열교환기(520)로 유동되도록 냉매의 방향을 전환시키는 사방밸브(530)와, 상기 제 1 열교환기(510)에 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제 1 전자팽창밸브(540)와, 상기 제 2 열교환기(520)에 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제 2 전자팽창밸브(550)와, 상기 제 1 캐비닛(610)에 배치되고, 상기 제 1 열교환기(510)를 향해 공기를 토출하여 상기 케이스(100) 내부의 공기를 순환시키는 순환팬(560)과, 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 내부에 염분이 낮은 물이 저장되는 제 1 열교환탱크(570)와, 내부에 바닷물이 저장되고, 상기 바닷물에 상기 열교환기탱크(570)의 적어도 일부가 잠기게 배치되는 제 2 열교환탱크(580)와, 상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 바닷물을 펌핑하여 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하는 펌프(590)를 포함한다.
상기 압축기(501), 제 1 열교환기(510), 제 2 열교환기(520), 사방밸브(530), 제 1 전자팽창밸브(540), 제 2 전자팽창밸브(550)를 순환하는 냉매는 히프펌프 사이클로 작동될 수 있다.
여름철에, 상기 케이스(100) 내부의 온도가 제 1 기준온도 보다 높을 경우, 상기 제 1 열교환기(510)에서 냉매를 증발시켜 상기 케이스(100) 내부의 온도를 낮출 수 있다. 본 실시예에서 상기 제 1 기준온도는 섭씨 40도일 수 있다.
케이스(100)가 직사광선에 장기간 노출될 경우, 내부의 온도가 급격히 높아지고 디스플레이어셈블리(200)에 과부하가 발생될 수 있으며, LED 효율이 저하될 수 있다. 특히, 케이스(100)의 온도가 높아질 경우, 가스 또는 유류의 폭발위험이 증가될 수 있다.
반대로 겨울철에, 상기 케이스(100) 내부의 온도가 제 2 기준온도 보다 낮을 경우, 상기 제 1 열교환기(510)에서 냉매를 응축시켜 상기 케이스(100) 내부의 온도를 높일 수 있다. 본 실시예에서 상기 제 2 기준온도는 섭씨 -15도일 수 있다.
겨울철과 같이 주변온도가 낮을 경우, 디스플레이어셈블리(200)에 결빙 또는 이슬맺힘이 발생될 수 있고, 이로 인해 누전 또는 오작동이 증가될 수 있다.
상기 제 1 열교환기(510)에서 냉매의 증발 또는 냉매의 응축이 이루어질 수 있도록 상기 사방밸브(530)가 압축기(501)에서 토출된 냉매의 방향을 전환시킨다.
여름철과 같이 상기 케이스(100) 내부의 온도가 제 1 기준온도를 초과하여 상기 케이스(100) 내부의 공기를 냉각시킬 경우, 상기 압축기(501)에서 토출된 냉매는 상기 사방밸브(530)를 거쳐 상기 제 2 열교환기(520)로 유동되고, 상기 제 2 열교환기(520)에서 냉매가 응축된다.
상기 제 2 열교환기(520)에서 응축된 냉매는 상기 케이스(100) 내부에 배치된 제 1 전자팽창밸브(540)에서 미세한 입자로 무화된다. 목표온도 및 제 1 기준온도의 온도차에 따라 상기 제 1 전자팽창밸브(540)의 개도값이 조절될 수 있다.
상기 제 1 전자팽창밸브(540)에 의해 무화된 냉매는 상기 제 1 열교환기(510)에 공급되어 팽창되고, 팽창과정에서 증발열을 흡수하여 주변공기를 냉각시킨다.
상기 순환팬(560)이 작동되어 상기 케이스(100) 내부의 공기를 흡입한 후, 상기 제 1 열교환기(510)를 향해 토출하고, 토출된 공기가 냉각되어 다시 상기 케이스(100) 내부로 토출된다.
상기 제 1 열교환기(510)에서 증발된 냉매는 다시 상기 사방밸브(530)로 회수된 후 상기 압축기(501)로 안내되어 압축되고, 상술한 과정을 반복한다.
반대로 겨울철과 같이 상기 케이스(100) 내부의 온도가 제 2 기준온도 미만으로 형성될 경우, 상기 제 1 열교환기(510)를 통해 열을 공급하여 상기 케이스(100) 내부온도를 상승시킨다.
상기 케이스(100) 내부의 공기를 가열할 경우, 상기 압축기(501)에서 토출된 냉매는 상기 사방밸브(530)를 거쳐 상기 제 1 열교환기(510)로 유동되고, 상기 제 1 열교환기(510)에서 냉매가 응축되며, 냉매의 응축과정에서 응축열이 방출되어 주변 공기를 가열한다.
상기 순환팬(560)이 작동되어 상기 케이스(100) 내부의 공기를 흡입한 후, 상기 제 1 열교환기(510)를 향해 토출하고, 토출된 공기가 가열되어 다시 상기 케이스(100) 내부로 토출된다.
가열된 공기를 상기 케이스(100) 내부에서 순환시켜 상기 케이스(100) 내부 온도를 상승시킬 수 있고, 상기 디스플레이어셈블리(200)에 맺힌 성애 또는 이슬맺힘을 완화 또는 제거할 수 있다.
상기 제 1 열교환기(510)에서 응축된 냉매는 상기 제 2 전자팽창밸브(550)에서 팽창되고, 상기 제 2 열교환기(520)에서 증발된 후, 상기 사방밸브(530)를 거쳐 상기 압축기(501)로 다시 회수된다.
상기 온도조절장치(500)는, 상기 케이스(100)의 어퍼월(150) 하측면에 배치되는 제 1 온도센서(601)와, 상기 제 1 열교환탱크(580)에 저장된 물의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(602)와, 상기 제 2 열교환탱크(590)에 저장된 해수의 온도를 감지하는 제 3 온도센서(603)와, 상기 제 1 열교환기(510)의 온도를 감지하는 제 4 온도센서(604)와, 상기 제 2 열교환기(520)의 온도를 감지하는 제 5 온도센서(605)와, 상기 펌프(590)에서 흡입되는 해수의 온도를 감지하는 제 6 온도센서(606)를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 선박운전지원시스템은 외부환경에 장기간 노출되는 가혹환경이기 때문에, 히트펌프사이클이 원활하게 순환되지 않을 수 있다.
예를 들어, 여름철의 경우, 외부온도가 냉매의 응축온도 보다 높을 경우, 제 2 열교환기(520)에서 냉매의 응축이 정상적으로 형성되지 않을 수 있다.
또한 겨울철의 경우, 외부온도가 냉매의 증발온도 보다 낮을 경우, 제 2 열교환기9520)에서 냉매의 증발이 정상적으로 형성되지 않을 수 있다.
이와 같은 악조건에서 히트펌프 사이클이 원활하게 구동되도록, 본 실시예에서는 해수를 이용하여 제 2 열교환기(520)가 원활히 응축 또는 증발할 수 있도록 주변온도를 보조할 수 있다.
여름철의 경우, 해수가 주변공기보다 매우 낮은 온도를 형성하기 때문에 해수를 공급하여 제 2 열교환기를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 또한, 겨울철의 경우, 해수의 염도가 높아서 일반 물보다 어느 점이 낮기 때문에, 제 2 열교환기에 해수의 온도를 제공하여 제 2 열교환기의 온도를 상승시킬 수 있다.
이를 위해 제 1 열교환탱크(570) 내부에 염도가 낮은 물이 저장되고, 상기 제 2 열교환기(520) 전체가 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물에 잠기게 배치되고, 상기 제 2 열교환기(520)는 상기 물과 열교환될 수 있다.
물의 비열이 공기의 비열보다 월등히 크기 때문에, 상기 제 2 열교환기(520) 및 물을 열교환시킬 경우, 냉매의 응축 또는 증발 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
상기 제 1 열교환탱크(570)는 금속재질로 형성될 수 있고, 본 실시예에서 열전도도가 높은 알루미늄 재질일 수 있다.
그리고 상기 제 1 열교환탱크(570)의 적어도 일부가 상기 제 2 열교환탱크(580)에 잠기게 배치되고, 상기 제 2 열교환탱크(580)에는 해수가 저장된다.
상기 펌프(590)가 해수를 펌핑하여 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하고, 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급된 해수를 통해 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물 온도를 조절할 수 있다.
상기 해수를 상기 제 2 열교환기(520)와 직접 열교환시킬 경우, 해수의 염도로 인해 제 2 열교환기(520)가 부식될 수 있다. 본 실시예에서는 상기 제 1 열교환탱크(570) 및 물을 통해 제 2 열교환기(520)를 보호한다.
한편, 여름철의 경우, 온도조절장치(500)가 냉각사이클로 지속 작동될 경우, 제 1 열교환탱크(570)의 물이 가열되어 냉매의 응축효율이 저하될 수 있다.
예를 들어 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물온도가 "제 1 기준온도 - 제 1 변화값(본 실시예에서 10도)" 이상일 경우, 상기 펌프(590)를 작동시켜 해수를 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하고, 해수의 온도를 통해 상기 물의 온도를 낮출 수 있다.
상기 제 2 열교환탱크(580)에 제 1 해수관(581) 및 제 2 해수관(582)이 연결되고, 상기 제 1 해수관(581) 또는 제 2 해수관(582) 중 어느 하나에 상기 펌프(590)가 배치되고, 다른 하나에 개폐밸브(583)가 배치된다.
상기 펌프(590)의 작동 시, 상기 제 1 해수관(581) 또는 제 2 해수관(582) 중 어느 하나를 통해 해수가 펌핑되어 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된다.
상기 제 3 온도센서(603)를 통해 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수의 온도(예를 들어 20도)를 감지하고, 제 6 온도센서(606)의 온도보다 제 2 변화값(본 실시예에서 5도) 이상 상승되는 경우, 상기 개폐밸브(583)를 개방하고, 상기 펌프(590)를 작동시켜 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수를 교체한다.
반대로, 겨울철에 온도조절장치(500)가 난방사이클로 지속 작동될 경우, 제 1 열교환탱크(570)의 물이 냉각되어 냉매의 증발효율이 저하될 수 있다.
예를 들어 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물온도가 "제 2 기준온도 + 제 1 변화값(본 실시예에서 10도)" 이하일 경우, 상기 펌프(590)를 작동시켜 해수를 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하고, 해수의 온도를 통해 상기 물의 온도를 상승시킬 수 있다.
겨울철의 경우, 냉매의 증발온도보다 해수의 온도가 월등히 높기 때문에, 상기 제 1 열교환탱크(570)에 저장된 물이 결빙되는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 3 온도센서(603)를 통해 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수의 온도(예를 들어 20도)를 감지하고, 제 6 온도센서(606)의 온도보다 제 2 변화값(본 실시예에서 5도) 이상 하강되는 경우, 상기 개폐밸브(583)를 개방하고, 상기 펌프(590)를 작동시켜 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수를 교체한다.
그리고 제 2 온도센서(602)에서 감지된 물의 온도가 0도인 경우, 물의 결빙을 방지하기 위해, 상기 개폐밸브(583)를 개방하고, 상기 펌프(590)를 작동시켜 상기 제 2 열교환탱크(590)에 해수를 지속 공급하고, 이를 통해 물의 결빙을 방지한다.
바람직하게는 상기 해수 온도와 물의 온도가 같아질 때까지 상기 펌프(590)를 작동시켜 상기 물의 결빙을 방지한다.
한편, 상기 제 1 캐비닛(610)을 통해 냉기 또는 온기가 제공되고, 상기 제 1 캐비닛(610)에서 토출된 공기가 상기 케이스(100) 내부를 순환할 수 있다.
상기 케이스(100)는 방폭구조이기 때문에, 상기 제 1 캐비닛(610)에서 토출된 공기가 외부로 누설되지 않는 것이 바람직하다.
본 실시예에 따른 선박운전지원시스템은 상기 토출된 공기가 상기 케이스(100) 내부에서 효과적으로 순환될 수 있도록 순환구조를 제공한다. (도 7 참조)
상기 제 1 캐비닛(610)은 공기가 흡입되는 흡입구(611)와 공기가 토출되는 토출구(612)를 포함한다. 상기 제 1 캐비닛(610)은 상기 케이스(100)의 내부 일측 모서리에 배치되고, 상측을 향해 공기를 토출한다.
상기 제 1 캐비닛(610)은 로어월(160)에 설치되고, 제 1 사이드월(130) 또는 제 2 사이드월(140)에 밀착된다.
상기 토출구(612)는 상기 어퍼월(150)을 향하게 배치되고, 상기 흡입구(611)는 제 1 사이드월(130) 또는 제 2 사이드월(140)을 향하게 배치된다.
상기 제 1 캐비닛(610)이 제 2 사이드월(140)에 밀착되게 배치된 경우, 상기 흡입구(611)가 제 1 사이드월(130)을 향하게 배치된다.
본 실시예에서 상기 흡입구(611) 및 토출구(612)는 직교하게 배치된다.
본 실시예에서 상기 순환팬(560)은 횡류팬이 배치된다. 본 실시예와 달리 터보팬이 설치되어도 무방하다.
본 실시예에 따른 횡류팬은 케이스(100)의 전후 두께를 커버하는 길이로 형성되고, 상기 제 1 캐비닛(610)의 내부공간을 통해 가이드되어 상측으로 토출된다.
상기 토출된 공기가 상기 흡입구(611)로 용이하게 회수되도록, 상기 케이스(100) 내부에 복수개의 에어가이드(630)가 배치된다.
상기 에어가이드(630)는 상기 토출구(612) 상측에 배치되는 제 1 에어가이드(631)과, 상기 제 1 캐비닛(610)의 대각선에 배치된 제 2 에어가이드(632)와, 상기 흡입구(611)와 대향되게 배치되는 제 3 에어가이드(633)를 포함한다.
상기 제 1 에어가이드(631), 제 2 에어가이드(632) 및 제 3 에어가이드(633)가 케이스(100)의 내부 모서리에 배치되는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 상기 제 1 에어가이드(631)는 제 2 사이드월(140) 및 어퍼월(150)에 밀착되어 고정되고, 상기 제 2 에어가이드(632)는 제 1 사이드월(130) 및 어퍼월(150)에 밀착되어 고정되며, 상기 제 3 에어가이드(633)는 제 1 사이드월(130) 및 로어월(160)에 밀착되어 고정된다.
상기 제 1 에어가이드(631), 제 2 에어가이드(632) 및 제 3 에어가이드(633)는 모두 동일한 형상으로 형성된다.
상기 에어가이드(630)는, 상기 케이스(100)의 내부 모서리 일측면에 밀착되는 제 1 모서리면(635)과, 상기 케이스(100)의 내부 모서리 타측면에 밀착되는 제 2 모서리면(636)과, 상기 제 1 모서리면(635) 및 제 2 모서리면(636)을 연결하는 라운드면(637)과, 상기 케이스(100)의 프론트월(110) 또는 리어월(120)에 밀착되는 제 1 지지면(638)과, 상기 케이스(100)의 리어월(120) 또는 프론트월(110)에 밀착되는 제 2 지지면(639)를 포함한다.
상기 에어가이드(630)는 케이스(100)의 내부 전후 폭을 꽉채우게 형성되고, 상기 라운드면(637)을 통해 공기의 유동방향을 90도 전환시킨다.
상기 라운드면(637)의 곡률중심이 상기 케이스(100) 내부에 형성되고, 대각선 모서리를 향하게 형성된다. 상기 라운드면(637)은 설치된 모서리를 향해 오목하게 형성된다.
제 1 에어가이드(631), 제 2 에어가이드(632) 및 제 3 에어가이드(633)의 각 구성을 구분할 필요가 있을 경우, 에어가이드의 각 구성에 "제 1", "제 2" 또는 "제 3"의 접두어를 붙여 구분한다.
예를 들어 상기 제 1 에어가이드(631), 제 2 에어가이드(632) 및 제 3 에어가이드(633)의 라운드면을 제 1 라운드면, 제 2 라운드면, 제 3 라운드면으로 구분할 수 있다.
본 실시예에서 상기 토출구(612)의 상측 모서리에 제 1 에어가이드(631)가 배치되고, 상기 제 1 에어가이드(631)의 수평방향에 모서리에 제 2 에어가이드(632)가 배치되며, 상기 제 2 에어가이드(632)의 하측 모서리에 제 3 에어가이드(633)가 배치된다.
상기 토출구(612)에서 토출된 공기는 상기 제 1 라운드면을 통해 90도 방향전환되어 상기 제 2 에어가이드(632)로 안내되고, 상기 제 2 에어가이드(632)의 제 2 라운드면을 통해 90도 방향전환되어 상기 제 3 에어가이드(633)로 안내되며, 상기 제 3 에어가이드(633)의 제 3 라운드면을 통해 다시 90도 방향전환되어 상기 흡입구(611)로 순환된다.
이와 같이 상기 제 1 캐비닛(610)에서 토출된 공기는 제 1 에어가이드(631), 제 2 에어가이드(632) 및 제 3 에어가이드(633)를 통해 케이스(100) 내부에서 일측 방향으로 순환될 수 있다.
상기 제 1 에어가이드(631), 제 2 에어가이드(632) 및 제 3 에어가이드(633)를 통해 케이스(100) 내부 상측에 정체된 공기를 상기 제 1 캐비닛(610)를 순환시킬 수 있고, 이를 통해 케이스(100) 내부의 온도를 신속하게 조절할 수 있다.
상기 제 2 캐비닛(620)은 독(5)에 설치되되, 직사광성의 영향을 최소화하고 해수의 공급이 용이한 위치에 설치된다.
본 실시예에서 상기 케이스(100)는 독(5)의 상측면(5c)에 설치되고, 상기 제 2 캐비닛(620)은 독(5)의 후면(5b)에 설치된다. 상기 독(5)의 전면(5a)으로 선박이 접안하기 때문에, 상기 제 2 캐비닛(620)을 후면에 설치하여 선박과의 간섭을 최소화할 수 있다.
상기 제 2 캐비닛(620)을 독(5)의 후면(5b)에 설치하기 위해, 캐비닛서포터(650)가 배치된다.
상기 캐비닛서포터(650)가 상기 독(5)에 고정되고, 상기 캐비닛서포터(650)에 상기 제 2 캐비닛(620)를 설치한다.
상기 캐비닛서포터(650)는 상기 독(5)의 상측면(5c)에 밀착되어 고정되는 제 1 고정부(651)와, 상기 제 1 고정부(651)에서 절곡되고, 상기 독(5)의 후면(5b)에 밀착되어 고정되는 제 2 고정부(652)와, 상기 제 2 고정부(652)에서 절곡되고, 상기 독(5)의 후방으로 연장되는 제 3 고정부(653)를 포함한다.
상기 제 2 캐비닛(620)은 상기 제 3 고정부(653)에 설치된다.
상기 제 2 캐비닛(620)은 독(5)의 상측면(5c) 보다 하측에 배치되어 독(5)의 그늘에 배치될 수 있고, 이를 통해 직사광선에 의한 영향을 최소화한다. 특히 상기 제 2 캐비닛(620)이 상기 케이스(100)의 후방에 배치되어 상기 제 2 캐비닛(620)에 그늘을 제공할 수 있다.
상기 제 3 고정부(653)는 수면(6)의 상측에 배치될 수 있다. 상기 제 1 해수관(581) 및 제 2 해수관(582)이 상기 제 3 고정부(653)을 관통하여 상기 수면(6)에 잠기게 배치된다.
한편, 상기 어퍼월(150) 또는 리어월(120) 중 적어도 어느 하나에 태양광패널이 더 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 어퍼월(150)에 어퍼태양광패널(710)이 배치되고, 리어월(120)에 리어태양광패널(720)이 배치된다.
상기 어퍼태양광패널(710) 및 리어태양광패널(720)에서 생산된 전기는 제 2 캐비닛(620)에 배치된 배터리(730)에 저장된다.
그리고 상기 제 1 열교환탱크(570)의 외측면에 열선(740)이 배치되고, 상기 배터리(730)에 저장된 전원을 상기 열선(740)에 인가하여 상기 제 1 열교환탱크(570)를 가열할 수 있다.
겨울철에 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물이 결빙된 경우, 상기 배터리(730)에 저장된 전력을 통해 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물을 신속하게 해동함으로써, 상기 케이스(100)의 적정온도를 신속하게 구현할 수 있다.
상기 열선(740)은 상기 제 2 열교환탱크(580)에 잠기지 않은 상측에 배치되는 것이 바람직하다.
이하 나머지 구성은 상기 제 1 실시예와 유사하기 때문에 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 케이스
110 : 프론트월
120 : 리어월 130 : 제 1 사이드월
140 : 제 2 사이드월 150 : 어퍼월
160 : 로어월 180 : 도어
200 : 디스플레이어셈블리 210 : 제 1 거리표시부
220 : 제 2 거리표시부 230 : 제 1 속도표시부
240 : 제 2 속도표시부 250 : 각도표시부
300 : 감지장치 310 : 제 1 감지모듈
320 : 제 2 감지모듈 400 : 서포터
120 : 리어월 130 : 제 1 사이드월
140 : 제 2 사이드월 150 : 어퍼월
160 : 로어월 180 : 도어
200 : 디스플레이어셈블리 210 : 제 1 거리표시부
220 : 제 2 거리표시부 230 : 제 1 속도표시부
240 : 제 2 속도표시부 250 : 각도표시부
300 : 감지장치 310 : 제 1 감지모듈
320 : 제 2 감지모듈 400 : 서포터
Claims (1)
- 히트펌프를 이용한 온도조절을 통해 방폭 기능을 향상시킨 선박 운전 지원 시스템으로서,
정박하려는 독(5)의 상측면(5c)에 설치된 케이스(100);
상기 케이스(100)에 배치되어 접안하는 선박(2)의 정보를 디스플레이하는 디스플레이어셈블리(200);
상기 독(5)에 배치되어 접안하는 선박을 감지하는 감지장치(300); 및
상기 케이스(100)의 내부 온도를 냉각 또는 가열하는 온도조절장치(500);를 포함하고,
상기 감지장치(300)는,
레이저를 통해 선박의 제 1 지점을 감지하는 제 1 감지모듈(310); 및
레이저를 통해 선박의 제 2 지점을 감지하는 제 2 감지모듈(320);을 포함하고,
상기 디스플레이어셈블리(200)는,
접안각도를 표시하는 각도표시부(250);
상기 선박의 제 1 지점 또는 제 2 지점과의 거리를 표시하는 제 1 거리표시부(210);
제 2 지점 또는 제 1 지점과의 거리를 표시하는 제 2 거리표시부(220);
상기 제 1 지점 또는 제 2 지점의 속도를 표시하는 제 1 속도표시부(230);
상기 제 2 지점 또는 제 1 지점의 속도를 표시하는 제 2 속도표시부(240);를 포함하고,
상기 디스플레이어셈블리(200)가 LED를 포함하고,
상기 온도조절장치(500)는,
상기 케이스(100) 내부에 배치되는 제 1 캐비닛(610);
상기 독(5)의 상측면(5c)보다 하부에서 상기 케이스(100)의 후방에 배치되는 제 2 캐비닛(620);
상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 냉매를 압축시키는 압축기(501);
상기 제 1 캐비닛(610)에 배치되고, 상기 케이스(100) 내부의 공기와 냉매를 열교환시키는 제 1 열교환기(510);
상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 실외공기와 냉매를 열교환시키는 제 2 열교환기(520);
상기 압축기(501)에서 압축된 냉매가 상기 제 1 열교환기(510) 또는 제 2 열교환기(520)로 유동되도록 냉매의 방향을 전환시키는 사방밸브(530);
상기 제 1 열교환기(510)에 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제 1 전자팽창밸브(540);
상기 제 2 열교환기(520)에 공급되는 냉매를 선택적으로 팽창시키는 제 2 전자팽창밸브(550);
상기 제 1 캐비닛(610)에 배치되고, 상기 제 1 열교환기(510)를 향해 공기를 토출하여 상기 케이스(100) 내부의 공기를 순환시키는 순환팬(560);
상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 내부에 물이 저장되며, 상기 제 2 열교환기(520)가 내부에 저장된 상기 물에 잠기도록 배치된 제 1 열교환탱크(570);
상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 내부에 해수가 저장되어 상기 해수에 의해 상기 제 1 열교환탱크(570)의 적어도 일부가 잠기게 배치되는 제 2 열교환탱크(580);
상기 제 2 캐비닛(620)에 배치되고, 해수를 펌핑하여 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하는 펌프(590);
상기 케이스(100)의 하측면에 배치된 제 1 온도센서(601);
상기 제 1 열교환탱크(570)에 저장된 상기 물의 온도를 감지하는 제 2 온도센서(602);
상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 상기 해수의 온도를 감지하는 제 3 온도센서(603);
상기 제 1 열교환기(510)의 온도를 감지하는 제 4 온도센서(604);
상기 제 2 열교환기(520)의 온도를 감지하는 제 5 온도센서(605); 및
상기 펌프(590)에서 흡입되는 해수의 온도를 감지하는 제 6 온도센서(606)를 포함하고,
상기 제 1 열교환탱크(570)는, 알루미늄 재질로 형성되고,
상기 제 3 온도센서(603)를 통해 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수의 온도를 감지하고, 상기 제 6 온도센서(606)의 온도보다 제 2 변화값 이상 상승되는 경우, 상기 펌프(590)가 작동되어 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수를 교체하고,
상기 제 3 온도센서(603)를 통해 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수의 온도를 감지하고, 상기 제 6 온도센서(606)의 온도보다 상기 제 2 변화값 이상 하강되는 경우, 상기 펌프(590)가 작동되어 상기 제 2 열교환탱크(580)에 저장된 해수를 교체하고,
상기 제 2 온도센서(602)에서 감지된 상기 물의 온도가 0도인 경우, 상기 펌프(590)가 작동되어 상기 해수의 온도가 상기 물의 온도와 같아질 때까지 상기 제 2 열교환탱크(580)에 상기 해수를 지속 공급하고,
상기 제 2 온도센서(602)에서 감지된 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물 온도가 제1 기준온도에서 제 1 변화값을 뺀 값 이상인 경우, 상기 펌프(590)가 작동되어 해수를 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하고,
상기 제 2 온도센서(602)에서 감지된 상기 제 1 열교환탱크(570)의 물 온도가 제 2 기준온도와 상기 제 1 변화값을 더한 값 이하인 경우, 상기 펌프(590)가 작동되어 해수를 상기 제 2 열교환탱크(580)에 공급하는, 히트펌프를 이용한 온도조절을 통해 방폭 기능을 향상시킨 선박 운전 지원 시스템.
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