KR101291947B1 - 해양선박의 냉매 순환로에의 냉각 에너지 공급장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

액화가스(2)의 저장소를 가지는 해양선박(20)의 냉매 순환로(7)에 냉각 에너지를 제공하기 위한 장치(1)로서, 상기 장치는 가스 증발/가열장치(5)를 구비하는 가스공급시스템(3)을 구비한다. 가스 증발/가열장치(5)는 중간 유동 순환로(6)를 통하여 선박(20)의 냉매 순환로(7)와 열전달 접속이 되도록 배치된다.

Description

해양선박의 냉매 순환로에의 냉각 에너지 공급장치 및 방법{ARRANGEMENT FOR AND METHOD OF PROVIDING COOLING ENERGY TO A COOLING MEDIUM CIRCUIT OF A MARINE VESSEL}

본 발명은 가스연료로 작동되는 해양선박에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 액화가스의 저장소(storage)를 가지는 해양선박의 HVAC 시설에 냉각 에너지를 제공하기 위한 장치로서, 상기 장치는 가스 증발/가열장치가 제공되는 가스공급시스템을 구비한다. 또한, 본 발명은 액화가스의 저장소를 가지는 해양선박의 HVAC 시설를 냉각하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법에서는 액화가스가 가스 증발/가열장치에 의해 증발 및/또는 가열된다.

LNG(액화천연가스)와 같은 액화가스를 이용하여 작동되는 해양선박에서는, 연료가 보통 액체 형태로 영하 약 162℃의 온도에서 탱크에 저장된다. 엔진에 공급되기 전에, 액체 연료는 기체 형태로 증발되어야 하며, 또한 열 에너지를 요구하는 적절한 수준으로 가열된다.

특히, 여객선에서는, 처리 매체(process medium)가 냉각되어야 하거나 또는 어떠한 열이 추출되어야만 하는가와 관련하여, 냉장 공간(cold storage room) 등과 같은 몇 가지 본질적인 것들이 있다. 이들 두 가지 조치들은, 실시되어야 할 일이 에너지를 소모할 것을 요구한다. 또한, 그 냉각이 필요한 타겟(target)은 대체로 그 선박에서 넓게 분포되어 있다.

본 발명의 목적은 하나의 장치와 방법을 제공하는 데 있으며, 이들은 최소화된 에너지 소모와 함께 두 가지 문제에 대한 해결책을 동시에 제공한다.

본 발명의 목적은 실질적으로 청구항 제 1 항 및 제 5 항에 개시되는 바와 같이 해결된다.

다른 청구항들은 본 발명의 여러 실시형태를 더 자세하게 나타내고 있다.

[발명의 개시]

본 발명의 기본 사상은, 해양선박의 냉매 순환로(cooling medium circuit)에 냉각 에너지를 제공하고 여러 타겟에 냉각 에너지를 분배하기 위한 유동 순환로 (flow circuit)를 제공하기 위하여 액화가스의 저온을 이용하는 것이다.

가스 증발/가열장치가 제공되는 가스공급시스템을 구비하는, 액화가스의 저장소를 가지는 해양선박의 냉매 순환로에 냉각 에너지를 제공하기 위한 장치에 있어서, 상기 가스 증발/가열장치는 중간 유동 순환로(intermediate flow circuit)를 통하여 그 선박의 냉매 순환로와 열전달 접속이 되도록 배치된다. 상기 중간 유동 순환로는, 상기 냉매 순환로의 물과 같은 무독성 유체를 이용함으로써, 폭넓고 안전하게 냉각 에너지를 분배하는 것이 가능하다. 또한, 본 발명은 상기 중간 유동 순환로의 (냉각제와 같은) 고급 유체의 필요 부피를 최소화한다.

바람직하게, 상기 장치는 상기 중간 유동 순환로와 연결되는 제 1 열교환기를 포함하고, 상기 중간 유동 순환로는 상기 가스 증발/가열장치와 연결되며, 상기 제 1 열교환기는 상기 증발/가열된 가스와 냉매 순환로 사이의 열을 전달하기 위한 냉매 순환로와 연결된다.

상기 해양선박은 연료로서 액화가스를 이용하는 추진시스템을 가질 수 있으며, 상기 장치는 가스 증발/가열장치가 제공되는 가스공급시스템을 구비한다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 제 1 유동 순환로에는 상기 제 1 유동 순환로에 열을 더 가져오기 위해 해수와 열전달 접속되어 있는 제 2 열교환기가 제공된다. 이 경우 제 1 유동 순환로에는 상기 제 2 열교환기와 평행한 바이패스 덕트(by-pass duct)가 제공된다. 상기 냉매 순환로는 해양선박의 선택된 위치에 공기를 공급하는 HVAC 시스템과 연결되어 있다. 또한, 상기 냉매 순환로는 그 선박의 냉동 창고(cold store)와 연결되어 있다.

액화가스의 저장소를 가지는 해양선박의 HVAC 시스템을 냉각하는 방법에 있어서, 액화가스는 가스 증발/가열장치에 의해 증발 및/또는 가열되고, 상기 방법은, 증발열의 적어도 일부가 중간 유동 순환로를 통하여 간접적인 방식으로 상기 가스 증발/가열장치와 연결되어 있는 해양선박의 HVAC 시스템으로부터 전달된다. 본 발명에서는, 연료의 절감은 물론, 해양선박의 AC-컴프레셔에 대한 저전력 요구가 달성되고, 이에 따라 더 낮은 총비용 및 낮은 방출이 얻어진다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 설명할 것이다.

도 1은 해양선박에서 본 발명의 하나의 실시형태를 예시한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시형태에 대한 흐름도(flow chart)를 예시한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 대한 흐름도를 예시한다.

도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 탱크(2)에 저장된 LNG와 같은 액화가스에 의해 작동하는 해양선박(20)이 도시되어 있다. 도 1에서, 가스에 의해 작동하는 추진시스템의 엔진을 가지는 해양선박(20)이 도시된다. 이 경우, 상기 선박은 여객선이다. 특히, 여객선에서는 냉각 목적을 위해 상당히 큰 출력이 요구되며, 그 냉각 타겟은 그 선박에 폭넓게 분포될 것이다. 가스는 액체 상태로 저장된다. 도 1의 모습은 매우 개략적이고 문장 이해에 필요한 특징만을 나타내고 있다. 본 발명의 실시형태에 대한 기재는 도 2 및 도 3을 참조하여 더 정확하게 설명된다.

액화가스는 예컨대, 탱크압력에 따라, 전형적으로 -162℃ 또는 그보다 약간 높은 온도에서 저장된다. 가스가 선박의 엔진(4)에 도입되기 전에, 가스는 가스 형태로 증발되고 가열되어야 한다. 이를 가능하게 하기 위하여, 상기 장치에 가스 증발/가열장치(5)가 제공된다. 증발되고 가열된 가스는 연소될 엔진(4)에 도입된다.

액화가스의 증발은 에너지를 요구하며, 그 에너지는 중간 유동 순환로(6)에서 흐르는 매체(전형적으로, 물-글리콜)에 의해 얻어진다. 상기 중간 유동 순환로는, 가스 증발/가열장치(5)에 열을 가져온다. 또한, 선박(또는 해양선박)(20)에는 그 선박의 HVAC 시스템(10)으로부터 열을 전달하는 냉매 순환로(7)가 제공된다. 상기 HVAC 시스템은 선박의 공기조화기를 위하여 또는 냉동 창고(10')에 냉각 에너 지를 제공하기 위하여 제공된다. 본 발명에 따르면, 중간 유동 순환로(6)에는, 도 2에서 선박의 공기조화시스템(10)에 연결되거나 그 일부인 냉매 순환로(7)로부터 중간 유동 순환로(6)에 열을 전달하기 위한 제 1 열교환기(8)가 제공된다. 각각, 도 3에 도시된 바와 같이, HVAC 시스템은 냉동 창고(10')의 냉각기이다.

액화가스는, 차례로 냉매 순환로(7)에 의해 가열되는 중간 유동 매체로부터 전달된 열로 증발되고, 상기 냉매 순환로는 선박의 HVAC 시스템에 의해 가열된다. 이러한 방식으로 상기 HVAC 프로세스를 냉각함으로써, 선박의 전력의 상당량을 절감하는 것이 가능하며, 이에 따라 연료를 절감한다. 또한, 상기 중간 유동 순환로는 상기 냉매 순환로의 물과 같은 무독성 유체를 이용함으로써, 폭넓고 안전하게 냉각 에너지를 분배하는 것이 가능하다. 또한 본 발명은 상기 중간 유동 순환로의 (냉각제와 같은) 고급 유체의 필요 부피를 최소화한다.

가스의 낮은 비등점(boiling temperature)에 의해, 해수와 같은, 저온 열원을 이용함으로써 증발이 가능하다. 따라서 본 장치에는 해수와 열 전달 접속이 되는 제 2 열교환기(11)가 제공된다. 이것은, 제 2 열교환기와 선박(20)의 해수흡입구(sea chest, 21) 사이의 배관(ducting)을 제공하여 달성된다. 제 2 열교환기 (11)는 중간 유동 순환로(6)에서 흐르는 매체의 온도 측정에 기초하여 조절되는 병렬 바이패스(6.1)와 3방향밸브(6.2)를 구비한다. 또한 상기 중간 유동 순환로에는 제 1 유동 순환로 매체의 순환을 제공하기 위한 펌프(6.3)가 제공된다.

또한 액화가스의 증발이 실행되지 않는 상황의 경우, 압축장치와 같은 통상적인 냉각시스템(12)이 냉매 순환로(7)에 제공된다. 종래의 시스템의 동작은 온도 측정기(7.2)와 바이패스 라인(7.1)에 의해 제어된다.

본 발명은 상술한 실시예로 한정되는 것이 아니라 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다른 여러 실시형태로 실시될 수 있음은 자명하다.

Claims (9)

1. 액화가스의 저장소를 구비하고, 연료로서 액화가스를 이용하는 추진시스템을 구비하는 해양선박(20)의 냉매 순환로(7)에 냉각 에너지를 공급하는 장치로서, 상기 장치는 가스 증발/가열장치(5)가 제공되는 연료공급시스템(3)을 구비하고,

   상기 공급장치는, 제 1 열교환기(8)가 제공된 중간 유동 순환로(6)를 구비하며, 연료공급시스템(3)의 가스 증발/가열장치(5)는 중간 유동 순환로(6)와 연결되어 있고, 중간 유동 순환로(6)의 제 1 열교환기(8)는 상기 가스 증발/가열장치와 냉매 순환로(7) 사이의 열을 전달하기 위해 냉매 순환로(7)과 연결되어 있으며,

   중간 유동 순환로(6)에는, 중간 유동 순환로(6)에 열을 더 가져오기 위해, 해수와 같은 저온 열원과 열전달 접속이 되도록 연결되어 있는 제 2 열교환기(11)가 더 제공되는 것을 특징으로 하는 해양선박의 냉매 순환로에의 냉각 에너지 공급장치.
2. 제 1 항에 있어서, 냉매 순환로(7)는 상기 해양선박의 선택된 위치에 공기를 공급하는 HVAC 시스템(10)과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 에너지 공급장치.
3. 제 1 항에 있어서, 냉매 순환로(7)는 상기 해양선박의 냉동 창고(10')와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 에너지 공급장치.
4. 제 1 항에 있어서, 중간 유동 순환로(6)에는 제 2 열교환기(11)에 평행한 바이패스 덕트(6.1)가 제공되는 것을 특징으로 하는 냉각 에너지 공급장치.
5. 액화가스(2)의 저장소를 구비하며, 연료가스로서 액화가스를 이용하는 추진시스템을 구비하는 해양선박(20)의 HVAC 시스템(10)을 냉각하는 방법으로서,

   액화가스가 가스 증발/가열장치(5)에 의해 증발되거나 가열되고,

   증발열의 적어도 일부가, 중간 유동 순환로(6)를 통하여 가스 증발/가열장치(5)와 연결되어 있는 냉매 순환로(7)를 통해 HVAC 시스템(10)으로부터 전달되며, 또한 증발이 중간 유동 순환로(6)에 제공된 제 2 열교환기(11)를 통하여, 해수와 같은 저온 열원을 이용함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 해양선박의 냉매 순환로의 냉각방법.
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