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KR102027905B1 - Thermoelectric generation system used for ship - Google Patents

Thermoelectric generation system used for ship Download PDF

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Publication number
KR102027905B1
KR102027905B1 KR1020170171845A KR20170171845A KR102027905B1 KR 102027905 B1 KR102027905 B1 KR 102027905B1 KR 1020170171845 A KR1020170171845 A KR 1020170171845A KR 20170171845 A KR20170171845 A KR 20170171845A KR 102027905 B1 KR102027905 B1 KR 102027905B1
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KR
South Korea
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heat exchange
compressed air
exhaust gas
turbocharger
cooler
Prior art date
Application number
KR1020170171845A
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Korean (ko)
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KR20190071101A (en
Inventor
김재관
박건일
조정관
Original Assignee
삼성중공업 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63JAUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00Driving of auxiliaries
    • B63J3/02Driving of auxiliaries from propulsion power plant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
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Abstract

선박용 열전발전 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 열전발전 시스템는 선박엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하여 고온의 압축공기를 생성하는 터보과급기; 및 터보과급기로부터 공급된 압축공기를 냉각시키는 에어쿨러;를 포함하되, 에어쿨러는, 내부에 냉각수가 흐르는 제1유로를 형성하여 압축공기와 냉각수 간 열교환을 수행하고, 서로 나란히 배치된 복수의 판형 열교환플레이트와, 압축공기가 열교환플레이트 사이로 균질하게 유동되도록 열교환플레이트 상부에 마련된 유동방향조절기를 포함한다. A thermoelectric power generation system for ships is disclosed. Marine thermoelectric power generation system according to an embodiment of the present invention includes a turbocharger for generating a high-temperature compressed air using the exhaust gas discharged from the ship engine; And an air cooler for cooling the compressed air supplied from the turbocharger, wherein the air cooler forms a first flow path through which the coolant flows to perform heat exchange between the compressed air and the coolant, and is arranged in parallel with each other. And a heat exchanger plate and a flow direction controller provided on the heat exchanger plate so that the compressed air is homogeneously flowed between the heat exchanger plates.

Description

선박용 열전발전 시스템{THERMOELECTRIC GENERATION SYSTEM USED FOR SHIP}Marine thermoelectric power generation system {THERMOELECTRIC GENERATION SYSTEM USED FOR SHIP}

본 발명은 선박용 열전발전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric power generation system for ships.

최근 유가 상승 및 환경 규제 강화로 인해 친환경 선박에 대한 개발 필요성이 부각되고 있다. 이에 엔진 성능 향상 및 폐열 회수를 위한 시스템을 선박에 구성하여 선박의 연비를 향상시키는 위한 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. Recently, the necessity of developing eco-friendly ships has been highlighted by rising oil prices and tightening environmental regulations. Accordingly, various technologies have been developed to improve fuel efficiency of a ship by configuring a system for improving engine performance and recovering waste heat.

선박엔진 중 디젤엔진에서 회수 가능한 에너지는 대략 37.1% 존재하는 것으로 추산된다. 구체적으로, WHRS(Waste Heat Recovery System)를 통해 회수되는 에너지를 제외하고도 폐기관으로 버려지는 에너지 중 대략 22.9%, 에어쿨러(Air Cooler)에서 버려지는 에너지 중 대략 14.2% 등 총 37.1% 정도의 에너지가 회수될 수 있다.It is estimated that approximately 37.1% of the recoverable energy from the diesel engine is present in ship engines. Specifically, about 27.1% of the energy discarded into the waste pipe and 14.2% of the energy discarded by the air cooler, except for energy recovered through the waste heat recovery system (WHRS), total 37.1%. Energy can be recovered.

예컨대 에너지 회수를 위해 선박엔진에서 배출되는 배기가스는 터보과급기(Turbo Charger)를 구동시키며, 구동된 터보과급기는 외부 공기를 압축시켜 고온 고압의 압축공기를 생성한다. 그리고, 생성된 고온 고압의 압축공기는 상술한 에어쿨러로 공급되고, 에어쿨러에 의해 냉각수와 열교환되어 저온 고압의 압축공기로 생성된 후 선박엔진으로 공급될 수 있다.For example, the exhaust gas discharged from the ship engine for energy recovery drives a turbo charger, and the driven turbocharger compresses the outside air to generate high-temperature, high-pressure compressed air. The generated high temperature and high pressure compressed air may be supplied to the air cooler described above, heat exchanged with the cooling water by the air cooler to generate compressed air of low temperature and high pressure, and then supplied to the marine engine.

또, 선박엔진에서 배출되는 배기가스는 배기가스재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 쿨러에 의해 냉각수와 열교환되어 냉각된 후 선박엔진으로 공급될 수 있다. 이를 통해, NOx의 배출이 감소될 수 있다.In addition, the exhaust gas discharged from the ship engine may be heat-exchanged with the cooling water by an exhaust gas recirculation (ECR) cooler and then cooled to be supplied to the ship engine. In this way, the emission of NOx can be reduced.

한편, 통상적으로 원형의 터보과급기 후단으로부터 토출된 압축공기는 사각 형태의 에어쿨러 인입단 쪽으로 확산된다.On the other hand, the compressed air discharged from the rear end of the circular turbocharger is generally diffused toward the air cooler inlet end of the square shape.

그러나, 에어쿨러는 여러 개의 평면 형상의 열교환플레이트로 구성되며, 그 사이로 확산되는 압축공기는 유동이 균질하게 이루어지지 않는 경우가 많아 판형의 열교환플레이트에 열손상을 입히거나 열교환의 성능을 떨어뜨릴 수 있다.However, the air cooler is composed of a plurality of planar heat exchange plates, and the compressed air diffused therebetween is often not uniformly flow, which may cause thermal damage to the plate heat exchange plate or reduce the performance of the heat exchange. .

관련된 종래 기술로서, 한국공개특허 제10-2015-0029964호(2015.03.19. 공개)를 참조하기 바란다.As a related art, refer to Korean Patent Publication No. 10-2015-0029964 (published on March 19, 2015).

한국공개특허 제10-2015-0029964호(2015.03.19. 공개)Korean Patent Publication No. 10-2015-0029964 (published March 19, 2015)

본 발명의 실시 예는 고온의 압축공기가 냉각수가 흐르는 복수의 판형의 열교환플레이트 사이로 균질되게 유동되도록 하여 열교환의 성능을 향상시키는 선박용 열전발전 시스템을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide a thermoelectric power generation system for ships to improve the performance of the heat exchange by allowing the hot compressed air to flow homogeneously between the plurality of plate-shaped heat exchanger plate flowing through the cooling water.

본 발명의 일 측면에 따르면, 선박엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하여 고온의 압축공기를 생성하는 터보과급기; 및 상기 터보과급기로부터 공급된 상기 압축공기를 냉각시키는 에어쿨러;를 포함하되, 상기 에어쿨러는, 내부에 냉각수가 흐르는 제1유로를 형성하여 상기 압축공기와 상기 냉각수 간 열교환을 수행하고, 서로 나란히 배치된 복수의 판형 열교환플레이트와, 상기 압축공기가 상기 열교환플레이트 사이로 균질하게 유동되도록 상기 열교환플레이트 상부에 마련된 유동방향조절기를 포함하는 선박용 열전발전 시스템이 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, a turbocharger for generating hot compressed air using exhaust gas discharged from a ship engine; And an air cooler for cooling the compressed air supplied from the turbocharger, wherein the air cooler forms a first flow path through which cooling water flows to perform heat exchange between the compressed air and the cooling water, and parallel to each other. A ship thermoelectric power generation system including a plurality of plate-shaped heat exchange plates disposed therein and a flow direction controller provided on the heat exchange plate so that the compressed air flows uniformly between the heat exchange plates may be provided.

상기 유동방향조절기는 상기 열교환플레이트 상단에 좌우 각도 조절이 가능하게 장착될 수 있다.The flow direction controller may be mounted to the left and right angle adjustment on the heat exchange plate.

상기 유동방향조절기는 상기 열교환플레이트의 너비 방향으로 눕혀져 있는 삼각기둥 형상일 수 있다.The flow direction regulator may have a triangular prism shape lying down in the width direction of the heat exchange plate.

상기 제1유로는 상기 냉각수를 공급받는 유입관과, 상기 냉각수를 배출하는 배출관과, 상기 유입관과 상기 배출관 사이를 연결하는 복수의 분기관을 포함하고, 상기 열교환플레이트를 내부에 상기 제1유로를 하나 이상 가질 수 있다.The first flow path includes an inflow pipe receiving the cooling water, a discharge pipe discharging the cooling water, and a plurality of branch pipes connecting the inflow pipe and the discharge pipe, and the heat exchange plate therein. You can have more than one.

상기 유동방향조절기는 내부에 냉각수가 흐르는 제2유로를 형성하며, 상기 압축공기는 상기 터보과급기로부터 상기 열교환플레이트 사이로 확산되어 종방향으로 유동하고, 상기 제1유로 및 상기 제2유로는 상기 압축공기의 유동 방향에 대해 횡방향으로 형성될 수 있다.The flow direction controller forms a second flow passage through which the coolant flows, and the compressed air flows from the turbocharger between the heat exchanger plate and flows in the longitudinal direction, and the first flow passage and the second flow passage are compressed air. It can be formed transverse to the flow direction of the.

상기 유동방향조절기 및 상기 열교환플레이트 중 하나 이상의 표면에 각각 마련되고, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 중 하나 이상을 통해 흐르는 냉각수와 상기 압축공기 간의 온도차에 의해 전기를 생성하는 열전소자를 더 포함할 수 있다.And a thermoelectric element disposed on at least one surface of the flow direction controller and the heat exchange plate, and generating electricity by a temperature difference between the cooling water and the compressed air flowing through at least one of the first flow passage and the second flow passage. can do.

상기 선박엔진에서 배출되는 배기가스를 상기 터보과급기로 공급하고, 상기 터보과급기에 의해 압축된 상기 압축공기를 상기 에어쿨러로 전달하며, 상기 에어쿨러를 거쳐 냉각된 상기 압축공기를 상기 선박엔진으로 돌려보내는 제1공급라인과, 상기 선박엔진의 배기가스를 배기가스재순환쿨러로 공급하고, 상기 상기 배기가스재순환쿨러에 의해 냉각된 상기 배기가스를 상기 선박엔진으로 돌려보내는 제2공급라인을 더 포함할 수 있다.The exhaust gas discharged from the ship engine is supplied to the turbocharger, the compressed air compressed by the turbocharger is transferred to the air cooler, and the compressed air cooled through the air cooler is returned to the ship engine. A first supply line for sending and a second supply line for supplying exhaust gas of the ship engine to an exhaust gas recirculation cooler and returning the exhaust gas cooled by the exhaust gas recirculation cooler to the ship engine; Can be.

해수와 열교환되어 냉각된 청수를 상기 배기가스재순환쿨러로 공급하는 청수공급라인을 더 포함하고, 상기 배기가스재순환쿨러는 상기 선박엔진으로부터 공급된 배기가스를 상기 청수와 열교환시킬 수 있다.Further comprising a fresh water supply line for supplying the fresh water cooled by heat exchange with sea water to the exhaust gas recirculation cooler, the exhaust gas recirculation cooler may heat-exchange the exhaust gas supplied from the vessel engine with the fresh water.

본 발명의 실시 예에 따른 선박용 열전발전 시스템은 고온의 압축공기가 냉각수가 흐르는 복수의 판형의 열교환플레이트 사이로 균질되게 유동되도록 하여 열교환의 성능을 향상시킬 수 있다.The thermoelectric power generation system for ships according to the embodiment of the present invention may improve the performance of heat exchange by allowing the hot compressed air to flow homogeneously between the plurality of plate heat exchange plates through which cooling water flows.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description of the claims.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 열전발전 시스템을 나타낸다.
도 2는 도 1의 선박용 열전발전 시스템에 포함된 에어쿨러를 정면도로 나타낸 것이다.
도 3은 도 2의 에어쿨러에 장착된 유동방향조절기의 각도가 조절된 모습을 정면도로 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 유동방향조절기의 각도 조절 모습을 사시도로 나타낸 것이다.
도 5는 도 2의 에어쿨러의 열교환플레이트에 마련된 유로의 형태를 예시한 것이다.
도 6은 도 5의 에어쿨러의 열교환플레이트 및 유동방향조절기 내부의 유로 형태를 단면도로 나타낸 것이다.
도 7은 도 6에 도시된 에어쿨러의 열교환플레이트에 마련된 유로 형태의 다른 예를 단면도로 나타낸 것이다.
도 8은 도 2에 도시된 에어쿨러의 열교환플레이트 표면에 마련된 열전소자를 도시한 것이다.
1 shows a thermoelectric power generation system for ships according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view illustrating an air cooler included in the thermoelectric power generation system for ship of FIG. 1.
3 is a front view illustrating a state in which an angle of the flow direction controller mounted on the air cooler of FIG. 2 is adjusted.
Figure 4 shows a perspective view of the angle adjustment of the flow direction controller of FIG.
Figure 5 illustrates the shape of the flow path provided in the heat exchange plate of the air cooler of FIG.
6 is a cross-sectional view of the flow path inside the heat exchanger plate and the flow direction regulator of the air cooler of FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another example of a flow path provided in a heat exchange plate of the air cooler of FIG. 6.
FIG. 8 illustrates a thermoelectric element provided on a surface of a heat exchange plate of the air cooler shown in FIG. 2.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments introduced below are provided as an example to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention is not limited to the embodiments described below and may be embodied in other forms. Parts not related to the description are omitted in the drawings in order to clearly describe the present invention, in the drawings, the width, length, thickness, etc. of the components may be exaggerated for convenience. Like numbers refer to like elements throughout.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 선박용 열전발전 시스템은 선박엔진(E)에서 배출되는 배기가스를 이용하여 고온의 압축공기를 생성하는 터보과급기(100, Turbo Charger)와, 터보과급기(100)로부터 공급된 압축공기를 냉각시키는 에어쿨러(200)를 포함한다. Referring to FIG. 1, a ship thermoelectric power generation system according to an exemplary embodiment of the present invention may include a turbocharger (100) and a turbocharger that generate compressed air at high temperature using exhaust gas discharged from a ship engine (E). An air cooler 200 for cooling the compressed air supplied from the (100).

또, 선박용 열전발전 시스템은 선박엔진(E)에서 배출되는 배기가스를 터보과급기(100)로 공급하고, 터보과급기(100)에 의해 압축된 압축공기를 에어쿨러(200)로 전달하며, 에어쿨러(200)를 거쳐 냉각된 압축공기를 선박엔진(E)으로 돌려보내는 제1공급라인(L1)과, 선박엔진(E)의 배기가스를 배기가스재순환(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 쿨러(300)로 공급하고, 배기가스재순환쿨러(300)에 의해 냉각된 배기가스를 선박엔진(E)으로 돌려보내는 제2공급라인(L2)을 포함한다.In addition, the ship thermoelectric power supply system supplies the exhaust gas discharged from the ship engine (E) to the turbocharger 100, and delivers the compressed air compressed by the turbocharger 100 to the air cooler 200, the air cooler The first supply line (L1) for returning the compressed air cooled through the (200) to the ship engine (E) and the exhaust gas recirculation (ECR) cooler 300 for exhaust gas of the ship engine (E). And a second supply line L2 for returning the exhaust gas cooled by the exhaust gas recirculation cooler 300 to the ship engine E.

구체적으로, 터보과급기(100)는 터빈(102)과 압축기(104)를 포함하며, 터빈(102)은 선박엔진(E)에서 배출되는 배기가스에 의해 고속 회전한다. 터빈(102)을 거친 배기가스는 터널(110)을 통해 외부로 유출될 수 있다. Specifically, the turbocharger 100 includes a turbine 102 and the compressor 104, the turbine 102 is rotated at high speed by the exhaust gas discharged from the ship engine (E). Exhaust gas passing through the turbine 102 may flow out through the tunnel 110.

압축기(104)는 터빈(102)의 회전력에 의해 구동되며, 압축기(104)는 외부 공기를 압축시켜 고온 고압의 압축공기를 생성한다.The compressor 104 is driven by the rotational force of the turbine 102, and the compressor 104 compresses the outside air to produce compressed air of high temperature and high pressure.

에어쿨러(200)는 터보과급기(100)로부터 공급된 압축공기를 냉각수와 열교환시킨다. 이때 에어쿨러(200)의 냉각수는 냉각부(600)를 통해 해수공급라인(L4)을 통해 공급된 해수와 열교환된 청수를 포함할 수 있으며, 순환라인(L3)을 통해 에어쿨러(200)로 순환 공급된다. 다른 예에서 해수가 에어쿨러(200)의 냉각수로 직접 사용될 수도 있다.The air cooler 200 exchanges compressed air supplied from the turbocharger 100 with cooling water. At this time, the cooling water of the air cooler 200 may include fresh water heat-exchanged with seawater supplied through the seawater supply line L4 through the cooling unit 600, and to the air cooler 200 through the circulation line L3. Circulated feed. In another example, seawater may be used directly as cooling water of the air cooler 200.

배기가스재순환쿨러(300)로 공급된 선박엔진(E)의 배기가스는 배기가스재순환쿨러(300)의 냉각수와 열교환되어 냉각된다. 이때 배기가스재순환쿨러(300)의 냉각수는 냉각부(700)를 통해 해수공급라인(L6)을 통해 공급된 해수와 열교환된 청수를 포함할 수 있으며, 순환라인(L5)을 통해 배기가스재순환쿨러(300)로 순환 공급된다. 다른 예에서는 해수가 배기가스재순환쿨러(300)의 냉각수로 직접 사용될 수도 있다. 이러한 배기가스재순환쿨러(300)를 포함하는 구성을 통해 NOx의 배출이 감소될 수 있다.The exhaust gas of the ship engine E supplied to the exhaust gas recirculation cooler 300 is cooled by heat exchange with the cooling water of the exhaust gas recirculation cooler 300. At this time, the cooling water of the exhaust gas recirculation cooler 300 may include fresh water heat-exchanged with seawater supplied through the seawater supply line L6 through the cooling unit 700, and the exhaust gas recirculation cooler through the circulation line L5. Circulated to 300 is supplied. In another example, seawater may be directly used as cooling water of the exhaust gas recirculation cooler 300. Through the configuration including the exhaust gas recirculation cooler 300, the emission of NOx can be reduced.

도 1에는 도시하지 않았지만, 상술한 에어쿨러(200)와 배기가스재순환쿨러(300)는 열교환 시 발생하는 온도차에 의해 전기를 생산하는 열전소자를 마련할 수 있으며, 열전소자에 의해 생산된 전기는 축전지(400)에 직류 전기 형태로 저장될 수 있다. Although not shown in FIG. 1, the above-described air cooler 200 and the exhaust gas recirculation cooler 300 may provide a thermoelectric element that generates electricity by a temperature difference generated during heat exchange, and the electricity produced by the thermoelectric element The battery 400 may be stored in the form of direct current electricity.

축전지(400)에서 공급되는 직류 전기는 메인 스위치 보드(500, Main Switch Board)에 의해 교류 전기로 변환되어 선박의 각종 전기 시스템에 공급될 수 있다.The direct current electricity supplied from the storage battery 400 may be converted into alternating current by a main switch board 500 and supplied to various electrical systems of the ship.

도 2와 도 3을 참조하면, 상술한 에어쿨러(200)는 예컨대 사각 형태로 마련될 수 있다. 이러한 에어쿨러(200)는 내부에 냉각수가 흐르는 제1유로(R1)를 형성하여 압축공기와 냉각수 간 열교환을 수행하고, 서로 나란히 배치된 복수의 판형 열교환플레이트(210)와, 압축공기가 열교환플레이트(210) 사이로 균질하게 유동되도록 열교환플레이트(210) 상부에 마련된 유동방향조절기(220)를 포함한다. 2 and 3, the air cooler 200 described above may be provided, for example, in a quadrangular shape. The air cooler 200 forms a first flow path R1 through which cooling water flows to perform heat exchange between the compressed air and the cooling water, and a plurality of plate-shaped heat exchange plates 210 disposed side by side and the compressed air are heat exchange plates. It includes a flow direction controller 220 provided on the heat exchange plate 210 to homogeneously flow between (210).

여기서, 유동방향조절기(220) 내부에도 냉각수가 흐르는 유로(미도시)가 형성될 수 있으며, 열교환플레이트(210) 내부의 제1유로(R1)는 유동방향조절기(220) 내부의 유로와 연속적으로 연결되게 형성될 수 있다. 이때 냉각수는 열교환플레이트(210) 내부 하단으로부터 유동방향조절기(220) 내부에 이르기까지 유로를 따라 흘러갈 수 있다. Here, a flow path (not shown) through which the coolant flows may also be formed in the flow direction controller 220, and the first flow path R1 in the heat exchange plate 210 is continuously connected to the flow path in the flow direction controller 220. It may be formed to be connected. At this time, the cooling water may flow along the flow path from the lower end inside the heat exchange plate 210 to the inside of the flow direction controller 220.

유동방향조절기(220)는 열교환플레이트(210) 상단에 좌우 각도 조절이 가능하게 장착될 수 있다. 이는 수직으로 나란히 세워져 있는 복수의 열교환플레이트(210) 사이로 압축공기가 균질되게 유동되도록 하기 위함이다.Flow direction controller 220 may be mounted to the left and right angle adjustment on the top of the heat exchange plate (210). This is to allow the compressed air to flow homogeneously between the plurality of heat exchange plates 210 that are vertically side by side.

또, 유동방향조절기(220)는 열교환플레이트(210)의 너비 방향으로 눕혀져 있는 삼각기둥 형상을 가질 수 있다. In addition, the flow direction controller 220 may have a triangular prism shape lying down in the width direction of the heat exchange plate 210.

통상적으로 원형의 터보과급기(100) 후단으로부터 토출된 압축공기는 사각 형태의 에어쿨러(200) 인입단 쪽으로 확산된다. 예컨대, 제1 및 제2 판형 열교환플레이트 사이로 확산되는 압축공기의 양이 다른 열교환플레이트 사이로 확산되는 압축공기의 양에 비해 많을 경우, 해당 유동방향조절기(220)의 각도 조절에 의해 제1 및 제2 판형 열교환플레이트 사이의 인입단(상단) 간격이 좁혀질 수 있다.Typically, the compressed air discharged from the rear end of the circular turbocharger 100 is diffused toward the inlet end of the square air cooler 200. For example, when the amount of compressed air diffused between the first and second plate heat exchange plates is larger than the amount of compressed air diffused between the other heat exchange plates, the first and second angles may be adjusted by adjusting the angle of the flow direction controller 220. The leading end (top) spacing between the plate heat exchanger plates can be narrowed.

또, 도 3에 도시한 바와 같이, 일괄적으로 모든 유동방향조절기(220)를 에어쿨러(200)의 가운데 지점(C)을 기준으로 설정된 각도만큼 기울어지도록 하여, 열교환플레이트(210)의 너비 방향으로 눕혀져 있는 삼각기둥 형상을 가진 유동방향조절기(220)의 특징에 따라 압축공기가 적절하게 열교환플레이트(210) 사이로 균질하게 확산되도록 할 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 3, all the flow direction regulators 220 are collectively inclined by an angle set based on the center point C of the air cooler 200, and the width direction of the heat exchanger plate 210 is obtained. According to the characteristics of the flow direction controller 220 having a triangular prism shape lying down as it can be to ensure that the compressed air is uniformly spread between the heat exchange plate (210).

이때, 에어쿨러(200)의 가운데 지점(C)으로부터 거리가 떨어진 유동방향조절기(220)일수록 가운데 지점(C)을 기준으로 꺾여지는 각도가 더 커지도록 설정될 수 있다.At this time, the flow direction controller 220 is a distance away from the center point (C) of the air cooler 200 may be set to be larger the angle bent relative to the center point (C).

도 4를 참조하면, 유동방향조절기(220)는 열교환플레이트(210) 상단에 마련된 회전축(230)을 기준으로 좌우 방향으로 회전할 수 있으며, 이외에도 힌지, 기어 등 다양한 형태로 열교환플레이트(210)에 결합되어 회전할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 회전축(230)은 모터에 의해 회전량이 조절될 수 있다. Referring to FIG. 4, the flow direction controller 220 may rotate in a left and right direction based on the rotation shaft 230 provided at the top of the heat exchange plate 210, and in addition to the heat exchange plate 210 in various forms such as a hinge and a gear. Can be combined and rotated. Although not shown, the rotation shaft 230 may be adjusted by the motor rotation amount.

유동방향조절기(220)는 에어쿨러(200)의 각각의 열교환플레이트(210) 사이로 유동되는 압축공기의 유량에 따라 자동으로 각도가 조절될 수 있다. 각각의 열교환플레이트(210) 사이로 유동되는 압축공기의 유량은 센서(미도시)에 의해 측정될 수 있으며, 이러한 센서(미도시)는 마주보는 각각의 유동방향조절기(220) 면 또는 그 내측에 장착될 수 있다. 이러한 유동방향조절기(220)는 배기가스재순환쿨러(300)에도 적용될 수 있다.Flow direction controller 220 may be automatically adjusted according to the flow rate of the compressed air flowing between each heat exchange plate 210 of the air cooler (200). The flow rate of the compressed air flowing between each heat exchange plate 210 may be measured by a sensor (not shown), which sensor (not shown) may be mounted on or inside each facing flow controller 220. Can be. The flow direction regulator 220 may also be applied to the exhaust gas recirculation cooler 300.

한편, 도 5와 도 6을 참조하면, 상술한 각각의 열교환플레이트(210)에는 횡방향으로 제1유로(R1)가 복수 개 형성될 수 있다. 각각의 제1유로(R1)의 입구로 유입된 냉각수는 각각의 제1유로(R1)의 출구를 통해 흘러 나간다. 참고로 이해를 돕기 위해 도 5에서는 열교환플레이트(210)만 도시하였고, 도 6에서는 열교환플레이트(210) 및 이에 장착된 유동방향조절기(220)를 함께 도시하였다.Meanwhile, referring to FIGS. 5 and 6, each of the heat exchange plates 210 described above may be provided with a plurality of first passages R1 in the lateral direction. Cooling water flowing into the inlet of each first channel R1 flows out through the outlet of each first channel R1. For the sake of understanding, only the heat exchange plate 210 is shown in FIG. 5, and in FIG. 6, the heat exchange plate 210 and the flow direction controller 220 mounted thereon are illustrated together.

제1유로(R1)는 예컨대, 각각의 열교환플레이트(210)의 설정된 높이마다 횡방향으로 나란히 형성될 수 있으며, 제1유로(R1)를 따라 방열핀(214)이 마련되어 종방향으로 공급되는 압축공기와의 열교환 효율을 높일 수 있다.For example, the first flow path R1 may be formed side by side in the lateral direction at each set height of each heat exchange plate 210, and the heat radiation fin 214 is provided along the first flow path R1 to supply the compressed air in the longitudinal direction. Heat exchange efficiency with can be improved.

마찬가지로, 각각의 열교환플레이트(210) 상부에 마련된 유동방향조절기(220)에도 횡방향으로 제2유로(R2)가 하나 이상 형성될 수 있다.Similarly, at least one second flow path R2 may be formed in the transverse direction in the flow direction controller 220 provided on each heat exchange plate 210.

제1유로(R1)와 별도로 제2유로(R2)의 입구로 유입된 냉각수는 제2유로(R2)의 출구를 통해 흘러 나간다.The cooling water flowing into the inlet of the second channel R2 separate from the first channel R1 flows out through the outlet of the second channel R2.

이와 같이, 압축공기는 터보과급기(100)로부터 각각의 열교환플레이트(210) 사이로 확산되어 종방향으로 유동하고, 제1유로(R1) 및 제2유로(R2)는 압축공기의 유동 방향에 대해 횡방향으로 형성되어 효율적인 열교환이 이루어진다.As such, the compressed air is diffused from the turbocharger 100 between each heat exchange plate 210 to flow in the longitudinal direction, and the first flow passage R1 and the second flow passage R2 are transverse to the flow direction of the compressed air. Is formed in the direction to achieve efficient heat exchange.

도 7을 참조하면, 상술한 제1유로(R1)는 냉각수를 공급받는 유입관(211)과, 냉각수를 배출하는 배출관(212)과, 유입관(211)과 배출관(212) 사이를 연결하는 복수의 분기관(213)을 포함하는 형태로 마련될 수 있다.Referring to FIG. 7, the first flow path R1 described above connects the inlet pipe 211 receiving the cooling water, the discharge pipe 212 discharging the cooling water, and the inlet pipe 211 and the discharge pipe 212. It may be provided in the form including a plurality of branch pipes (213).

유입관(211)과 배출관(212)은 횡방향으로 나란히 일정 간격을 두고 배치되고, 분기관(213)은 유입관(211)과 배출관(212) 사이를 연결하며, 종방향으로 나란히 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 각각의 열교환플레이트(210)는 내부에 이러한 형태의 제1유로(R1)를 복수 개 마련할 수 있다.The inlet pipe 211 and the discharge pipe 212 are arranged side by side in the horizontal direction at a predetermined interval, the branch pipe 213 connects between the inlet pipe 211 and the discharge pipe 212, and the predetermined interval side by side in the longitudinal direction Can be placed and placed. Each heat exchange plate 210 may be provided with a plurality of first passages (R1) of this type therein.

도 8을 참조하면, 예컨대 상술한 도 7에 도시된 형태의 제1유로(R1)를 내부에 복수 개 갖는 열교환플레이트(210)의 표면에 열전소자(240)가 마련되어 전기를 생성할 수 있다. 열전소자(240)는 열교환플레이트(210) 내부의 제1유로(R1)를 통해 흐르는 냉각수와 이와 열교환되는 압축공기 간의 온도차에 의해 전기를 생성한다.Referring to FIG. 8, for example, a thermoelectric device 240 may be provided on a surface of a heat exchange plate 210 having a plurality of first flow paths R1 having the shape illustrated in FIG. 7 described above to generate electricity. The thermoelectric element 240 generates electricity by the temperature difference between the cooling water flowing through the first flow path R1 inside the heat exchange plate 210 and the compressed air heat exchanged therewith.

이러한 열전소자(240)는 상술한 유동방향조절기(220)의 표면에 배열되어 전기를 생산할 수도 있다. 이 경우, 열전소자(240)는 유동방향조절기(220) 내부의 제2유로(R2)를 통해 흐르는 냉각수와 이와 열교환되는 압축공기 간의 온도차에 의해 전기를 생성한다.The thermoelectric element 240 may be arranged on the surface of the flow direction controller 220 described above to produce electricity. In this case, the thermoelectric element 240 generates electricity by the temperature difference between the cooling water flowing through the second flow path R2 inside the flow direction controller 220 and the compressed air heat exchanged thereto.

열전소자(240)에 의해 생산된 전기는 도 1에 도시된 축전지(400)에 직류 전기 형태로 저장될 수 있으며, 메인 스위치 보드(500)에 의해 교류 전기로 변환되어 선박의 각종 전기 시스템에 공급될 수 있다.The electricity produced by the thermoelectric element 240 may be stored in the form of direct current in the storage battery 400 shown in FIG. 1, converted into alternating current by the main switch board 500, and supplied to various electrical systems of the ship. Can be.

이상에서는 특정의 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되지 않으며, 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, specific embodiments have been illustrated and described. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains can variously change variously without departing from the gist of the technical idea of the invention described in the claims below. Could be.

100: 터보과급기 200: 에어쿨러
210: 열교환플레이트 211: 유입관
212: 배출관 213: 분기관
240: 열전소자 300: 배기가스재순환쿨러
L1: 제1공급라인 L2: 제2공급라인
L3: 청수공급라인 R1, R2: 유로
100: turbocharger 200: air cooler
210: heat exchange plate 211: inlet pipe
212: discharge pipe 213: branch pipe
240: thermoelectric element 300: exhaust gas recirculation cooler
L1: first supply line L2: second supply line
L3: Fresh water supply line R1, R2: Euro

Claims (8)

선박엔진에서 배출되는 배기가스를 이용하여 고온의 압축공기를 생성하는 터보과급기; 및
상기 터보과급기로부터 공급된 상기 압축공기를 냉각시키는 에어쿨러;를 포함하되,
상기 에어쿨러는,
내부에 냉각수가 흐르는 제1유로를 형성하여 상기 압축공기와 상기 냉각수 간 열교환을 수행하고, 서로 나란히 배치된 복수의 판형 열교환플레이트와,
상기 압축공기가 상기 열교환플레이트 사이로 균질하게 유동되도록 상기 열교환플레이트 상부에 마련된 유동방향조절기를 포함하고,
상기 유동방향조절기는 내부에 냉각수가 흐르는 제2유로를 형성하며,
상기 유동방향조절기 및 상기 열교환플레이트 중 하나 이상의 표면에는, 상기 제1유로 및 상기 제2유로 중 하나 이상을 통해 흐르는 냉각수와 상기 압축공기 간의 온도차에 의해 전기를 생성하는 열전소자가 마련된 선박용 열전발전 시스템.
A turbocharger for generating hot compressed air using exhaust gas discharged from a ship engine; And
And an air cooler for cooling the compressed air supplied from the turbocharger.
The air cooler,
Forming a first flow path through which cooling water flows to perform heat exchange between the compressed air and the cooling water, and a plurality of plate heat exchange plates arranged side by side;
And a flow direction controller provided on the heat exchange plate so that the compressed air flows homogeneously between the heat exchange plates.
The flow direction regulator forms a second flow path through which the coolant flows,
At least one surface of the flow direction controller and the heat exchange plate, the thermoelectric power generation system for ships provided with a thermoelectric element for generating electricity by the temperature difference between the coolant flowing through at least one of the first passage and the second passage and the compressed air .
제1항에 있어서,
상기 유동방향조절기는 상기 열교환플레이트 상단에 좌우 각도 조절이 가능하게 장착된 선박용 열전발전 시스템.
The method of claim 1,
The flow direction controller is a thermoelectric power generation system for ships which is mounted to the left and right angle adjustment on the heat exchange plate.
제1항에 있어서,
상기 유동방향조절기는 상기 열교환플레이트의 너비 방향으로 눕혀져 있는 삼각기둥 형상인 선박용 열전발전 시스템.
The method of claim 1,
The flow direction regulator is a thermoelectric power generation system for a ship having a triangular prism shape lying in the width direction of the heat exchange plate.
제1항에 있어서,
상기 제1유로는 상기 냉각수를 공급받는 유입관과,
상기 냉각수를 배출하는 배출관과,
상기 유입관과 상기 배출관 사이를 연결하는 복수의 분기관을 포함하고,
상기 열교환플레이트는 내부에 상기 제1유로를 하나 이상 갖는 선박용 열전발전 시스템.
The method of claim 1,
The first passage and the inlet pipe receiving the cooling water,
A discharge pipe for discharging the cooling water;
It includes a plurality of branch pipes connecting between the inlet pipe and the discharge pipe,
The heat exchange plate has a vessel thermoelectric power generation system having at least one first passage therein.
제1항에 있어서,
상기 압축공기는 상기 터보과급기로부터 상기 열교환플레이트 사이로 확산되어 종방향으로 유동하고,
상기 제1유로 및 상기 제2유로는 상기 압축공기의 유동 방향에 대해 횡방향으로 형성된 선박용 열전발전 시스템.
The method of claim 1,
The compressed air flows from the turbocharger between the heat exchanger plate and flows in a longitudinal direction,
And the first flow passage and the second flow passage are formed transverse to the flow direction of the compressed air.
삭제delete 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 선박엔진에서 배출되는 배기가스를 상기 터보과급기로 공급하고, 상기 터보과급기에 의해 압축된 상기 압축공기를 상기 에어쿨러로 전달하며, 상기 에어쿨러를 거쳐 냉각된 상기 압축공기를 상기 선박엔진으로 돌려보내는 제1공급라인과,
상기 선박엔진의 배기가스를 배기가스재순환쿨러로 공급하고, 상기 배기가스재순환쿨러에 의해 냉각된 상기 배기가스를 상기 선박엔진으로 돌려보내는 제2공급라인을 더 포함하는 선박용 열전발전 시스템.
The method according to any one of claims 1 to 5,
The exhaust gas discharged from the ship engine is supplied to the turbocharger, the compressed air compressed by the turbocharger is transferred to the air cooler, and the compressed air cooled through the air cooler is returned to the ship engine. The first supply line to send,
And a second supply line for supplying exhaust gas of the ship engine to an exhaust gas recirculation cooler and returning the exhaust gas cooled by the exhaust gas recirculation cooler to the ship engine.
제7항에 있어서,
해수와 열교환되어 냉각된 청수를 상기 배기가스재순환쿨러로 공급하는 청수공급라인을 더 포함하고,
상기 배기가스재순환쿨러는 상기 선박엔진으로부터 공급된 배기가스를 상기 청수와 열교환시키는 선박용 열전발전 시스템.
The method of claim 7, wherein
Further comprising a fresh water supply line for supplying the fresh water cooled by heat exchange with sea water to the exhaust gas recirculation cooler,
The exhaust gas recirculation cooler is a thermoelectric power generation system for a ship to heat exchange the exhaust gas supplied from the ship engine with the fresh water.
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